Маленький шаг двух народов...
bigdrum — 23.01.2022В порядке дискуссии (см. по ссылке) по поводу возможного битья горшков в космосе между Россией и США я предположил возможность совместных работ в космосе России и Китая.
С одной стороны кажется, что это шаг назад, с другой - что смысла нет, когда все прогрессивное человечество бороздит гиперлуп Илона Маска... Однако все на самом деле сильно не так.
Сегодня на МКС проходят длительные космические экспедиции. Люди месяцами живут на станции, работают. Замечательно. Однако - при любой опасности они забираются в спускаемый аппарат, и пережидают ее там. В любой момент у космонавтов, астронавтов и тайконавтов есть возможность быстро вернуться на Землю. Это хорошо, что есть такая возможность - для космонавтов, тайконавтов и астронавтов. Однако это плохо для космонавтики, понимаете?
Вот смотрите. Летали американцы на Луну, на кораблях Аполлон. Время было героическое люди были не люди, а титаны... Так и летали. Так вот. В полете Аполлона-13 взорвался бак, и возникла неиллюзорная опасность пиздеца. С траектории отлета к Луне корабль вернуться НЕ МОГ. И потому космонавты с наполовину неработающим, и на вторую половину выключенным кораблем полетели к Луне...
Возле Луны корабль находился на пролетной траектории. Он мог вытормозить на окололунную орбиту, или дать импульс на возвращение к Земле. Сам по себе он находился на траектории, которая не возвращала его на Землю, и потому перед подлетом к Луне была проведена вторая коррекция траектории. Облетев Луну, корабль вышел на траекторию возвращения к Земле, и спустя некоторое количество времени и приключений благополучно приводнился в океане.
Что для нас важно в данной ситуации?
Экипаж, находясь в смертельно опасной ситуации, не мог покинуть аварийный комплекс, и спастись спуском на Землю - ему пришлось действовать (с помощью Земли) в условиях, которые в страшном сне не могли присниться никому в мире.
Однако экипаж вернулся. Почему? Я вижу два фактора:
1. Баллистика траектории (после второй коррекции) гарантировала возврат корабля на Землю.
2. Полный пролет по траектории занимал время, в течении которого оставшиеся системы корабля - жизнеобеспечения, управления, движения, связи - могли работать.
А теперь у меня очень простой вопрос. Представим себе полет к Марсу, или Венере, например...
По баллистике траектории, если мы говорим об экспедиции к Марсу, то есть у нас есть научное оборудование, экипаж исследователей, и корабль по развесовке, как обычно - не чемпион тяговооруженности и характеристической скорости - у нас все очень плохо. Если бы мы летели к Марсу в "спортивном" варианте, пукнуть в его атмосферу и вернуться - мы могли бы взять больше топлива, и у нас динамика корабля была бы гораздо лучше. Но в нормальной экспедиции у нас всегда НЕТ ЛИШНЕГО ГОРЮЧЕГО, понимаете? Нет лишнего кислорода. Нет лишней электроэнергии. И наконец, связь с Марсом - она как бы не по мобилке позвонить. В крайний ВКД с космонавтами 10 минут связи не было - а это низкая околоземная орбита.
Чтобы вернуться с полетной траектории на пути к Марсу, у корабля нет топлива, а действовать по сценарию Аполлона-13 не получится, просто потому, что длительность полета туда и назад - это месяцы, и еще потому, что связь не гарантирована...
Профессиональные космонавты, и специалисты по подготовке подтвердят - ЭТО КАЧЕСТВЕННО ИНАЯ СИТУАЦИЯ. Которая требует КАЧЕСТВЕННО ИНОГО ПОДХОДА. Если конечно, нас интересует результат, а не спорт высоких достижений.
В данном контексте мысль о разработке переходника между стыковочными системами России и Китая (США не работают с Китаем в космосе принципиально - это их проблемы) играет совсем иными красками...
СССР, имея на орбите две станции - Салют-7 и Мир - уже осуществлял перелеты между двумя станциями. Это первый этап. Та покидаешь одно окружение, летишь в космосе, и прилетаешь в совсем другое. Это психологически отличный от обычного полета сценарий, совсем на чуть-чуть. Советские экипажи поднимали мертвый Салют-7, и боролись с пожаром на Мире - это качественно иное состояние ликвидации аварии, хотя условия такой ликвидации и максимально просты. Земля рядом, связь есть, материалы и компоненты могут быть быстро доставлены. Но это тоже как бы в тренде рассматриваемой нами задачи.
Выжить в космосе, не имея помощи с Земли.
Теперь я предлагаю сделать следующий шаг.
Научно-экспериментальный модуль, одновременно являющийся межорбитальным транспортным аппаратом для перелетов между станциями.
Такой модуль НЕ ДОЛЖЕН иметь спускаемого аппарата в своем составе. Такой модуль должен выполнять перелеты длительностью в недели - для адаптации, тренировочной и исследовательской программы. Такой модуль должен быть многоразовым (постоянно используемым несколькими экспедициями).
Это безопасно, потому что параметры орбиты МКС, и потенциальной станции РОСС, с одной стороны, и китайской Тянгун - допускают в случае необходимости прилет корабля с Земли на любую из промежуточных траекторий. Условно говоря, такой модуль перемещается в коридоре траекторий, доступных для посещения космическими кораблями Союз и Шеньчжоу в случае необходимости эвакуации экипажа. То есть - у нас есть экипаж модуля, который психологически находится в ситуации "марсианского перелета", и в то же время мы можем его оттуда снять. Однако, хотя эвакуация и возможна - экипаж психологически изолирован от Земли невозможностью спуска своими силами, понимаете? То есть - мы можем исследовать очень важный аспект психологии дальнего космического перелета.
На таком модуле можно проводить эксперименты по выживанию (симуляция аварий в условиях, предельно близких к реальным, включая отсутствие непрерывной связи экипажа с Землей), по борьбе за живучесть (отработка ремонтопригодности "на месте" элементов конструкции и систем), проводить максимально объективное психологическое тестирование кандидатов на марсианский перелет, в различных условиях и ситуациях, невозможных в условиях МКС (американские астронавты даже ремонтом не занимаются - они сразу прыгают в спускач, у них так построена система подготовки). Можно прорабатывать "межпланетную" систему подготовки экипажа. А ведь есть еще задачи общей космической медицины...
Кроме того, межорбитальные перелеты с автономной навигацией - это именно то, что можно и нужно отрабатывать не у Марса, а здесь.
То есть, если мы говорим о серьезной космонавтике, как системной деятельности человека, такой модуль и такая программа имеют прямой смысл в контексте общего стремления человечества выйти в космос по-настоящему.
Теперь по особенностям.
Мне кажется, что химические двигатели, как имеющие высокую тягу, и следовательно, допускающие импульсные коррекции со значительной дельтой параметров траектории, нам не годятся. Ну то есть они должны быть, и они, скорее всего, должны иметь запас топлива на действительно экстренные ситуации - но их применение оправдано только для проведения операций стыковки в конце перелета. Мне думается, что основными (маршевыми) двигателями должны быть ионные. Здесь мы имеем, с одной стороны, весовую экономичность эксплуатации модуля, с другой стороны - отрабатываем ионники большой тяги, с третьей - работаем с растянутыми коррекциями, то есть - осваиваем новую баллистику на практике. Учитывая, что модуль будет стыковаться как к китайской станции, так и к российской (ну если американцы не захотят присоединиться к программе, допустив присутствие тайконавтов на МКС), использование ядерного источника для питания двигателей вряд ли будет рациональным, в силу опасности для экипажей станций и их оборудования. Так что речь идет о больших - ОЧЕНЬ БОЛЬШИХ - солнечных батареях.
Потребляющие огромное количество энергии ионные двигатели требуют таких же мощных источников питания. И здесь мы оказываемся в ситуации, когда в составе станции такой модуль энергетически избыточен, а в рабочем состоянии перелета - энергетически напряжен. То есть - нам потребуются новые солнечные батареи, регулируемые по выработке энергии. Как я себе это представляю?
Представьте себе прямоугольный брус квадратного сечения, с двух концов которого находятся стыковочные узлы. По углам окончаний находятся двигатели. Поверхность модуля у нас представляет собой место, где располагаются солнечные батареи. Внутри модуль имеет герметичный объем круглого (естественно) сечения, а в простенке между гермообъемом и наружным квадратом у нас находятся системы.
Солнечные батареи должны быть складывающимися. Не однократно разворачивающимися, как используемые сейчас, а складывающимися в зависимости от режима работы, понимаете? Сегментные батареи, которые при подлете к станции, когда программа работы ионных двигателей выполнена, складываются - кроме одного сегмента, питающего модуль. Их выработка падает до нормальной (ионники уже не запитаны, можно), а сам модуль становится компактным и может стыковаться к станции, как обычный корабль. А когда перелет начинается, модуль отстыковывается от станции, отходит от нее, солнечные батареи разворачиваются полностью, начиная генерировать энергию для ионных двигателей. Много энергии...
Поскольку маршевые двигатели у нас ионные - модуль находится в ситуации баллистики малых ускорений. Практически со 100% вероятностью это именно та баллистика, которую мы будем иметь в межпланетном перелете. Это совсем другая динамика маневрирования, совсем другое планирование орбиты и так далее. И кроме того - это совсем другая психология экипажа, психология ограниченности по маневру. Это - наиболее близкая к настоящему полету на Марс симуляция.
Отдельным моментом всей этой петрушки является ее значение для лунной программы. Дело в том, что снабжение лунной базы, или лунной станции - оно очень дорогое даже по сравнению с МКС. И потому возможность использования межорбитального модуля в автоматическом варианте, даже несмотря на высокую длительность перелета, кажется продуктивной, с точки зрения снижения себестоимости грузопотока. То есть - такая система, доведенная до продакшн уровня, может оказаться тем самым логистическим решением, которое снизит затраты на дальние экспедиции до приемлемого уровня. Включая межпланетные экспедиции.
Например, мы можем отправить к Марсу несколько подобных модулей, с запасами для пилотируемой экспедиции, они там состыкуются, образовав станцию, а потом прилетят люди и будут работать не с тем, что удалось втиснуть по массе в ограниченный корабль - а с тем, что было заготовлено заранее.
Распределив риски по нескольким миссиям, мы тем самым можем увеличить наши шансы на успех, понимаете меня? И опять же - уменьшение груза, нужного для каждой миссии, делает возможным более широкий спектр экспедиций. И кроме того - такая станция на орбите Марса может стать постоянно действующей базой.
"Марсианин" - хорошее кино для домохозяек, но очень плохой сценарий для освоения космоса...
Заметим, что по уровню сложности и комплексности задач такая программа является весьма серьезной даже для ведущих космических стран, и делать ее вместе, учитывая высокую стоимость результатов, гораздо логичнее, чем по отдельности. И в этом плане, как мне кажется, совместная работа России и Китая (ну и США, если они не хотят осваивать космос в одиночку) здесь напрашивается сама собой.
А начинать можно с разработки стыковочного переходника, который позволит Союзам прилетать на Тянгун, а Шеньчжоу стыковаться с РОСС - это и недорого, и весело, ходить в гости друг к другу на низкой околоземной орбите...
.
|
</> |