Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Mars Direct - это предложение о миссии человека на Марс, которое должно быть как рентабельным, так и возможным с использованием современных технологий. Первоначально он был подробно описан в исследовательской статье инженеров Мартина Мариетты Роберта Зубрина и Дэвида Бейкера в 1990 году, а затем расширен в книге Зубрина 1996 года «Дело в пользу Марса» . Теперь он служит основным элементом выступлений Зубрина и его общей пропаганды в качестве главы Марсового общества , организации, занимающейся колонизацией Марса . [1]

Блок среды обитания и возвращающийся на Землю корабль на Марсе.

История [ править ]

Инициатива по исследованию космоса [ править ]

20 июля 1989 года Джордж Буш - тогдашний президент Соединенных Штатов - объявил о планах того, что стало известно как Инициатива по исследованию космоса (SEI). В речи на ступенях Национального музея авиации и космонавтики он описал долгосрочные планы, которые завершатся полетом человека на поверхность Марса. [2]

К декабрю 1990 года исследование по оценке стоимости проекта показало, что долгосрочные расходы составят около 450 миллиардов долларов на период от 20 до 30 лет. [3] «90-дневное исследование», как его стали называть, вызвало враждебную реакцию Конгресса в отношении SEI, учитывая, что оно потребовало бы крупнейших государственных расходов со времен Второй мировой войны . [4] В течение года все запросы на финансирование SEI были отклонены.

Дэн Голдин стал администратором НАСА 1 апреля 1992 года, официально отказавшись от планов краткосрочных исследований человеком за пределами земной орбиты с переходом к стратегии «быстрее, лучше, дешевле» для роботизированных исследований. [5]

Развитие [ править ]

Работая в компании Martin Marietta над проектированием архитектур межпланетных миссий, Роберт Зубрин заметил фундаментальный недостаток программы SEI. Зубрин пришел к пониманию того, что если план НАСА состоял в том, чтобы в полной мере использовать как можно больше технологий для поддержки отправки миссии на Марс, он стал бы политически несостоятельным. По его собственным словам:

Полная противоположность правильному способу разработки. [4]

Альтернатива Зубрина этой стратегии миссии «Звездный крейсер Галактика» (названная так ее недоброжелателями из-за больших космических кораблей с ядерными двигателями, которые предположительно напоминали одноименный научно-фантастический космический корабль ) заключалась в более длительном пребывании на поверхности, более быстрой траектории полета в форме миссии класса соединения, использование ресурсов на месте и запуск корабля непосредственно с поверхности Земли на Марс, а не сборка на орбите или в сухом доке космического базирования . [6] После получения одобрения от руководства Marietta команда из 12 человек внутри компании приступила к проработке деталей миссии. В то время как они сосредоточены в основном на более традиционные архитектурах миссии, Зубрины начали сотрудничать с коллегой David Baker «s [7] очень простой, урезанной и надежной стратегией. Их цель «использовать местные ресурсы, путешествовать налегке и жить за счет земли» стала визитной карточкой Mars Direct. [4]

Сценарий миссии [ править ]

Первый запуск [ править ]

Первый полет ракеты Ares (не путать с одноименной ракетой ныне несуществующей программы Constellation ) должен был доставить беспилотный корабль с Земли на Марс после 6-месячного круиза с запасом водорода, химический завод и небольшой ядерный реактор . Оказавшись там, можно будет использовать серию химических реакций (реакция Сабатье в сочетании с электролизом ) для объединения небольшого количества водорода (8 тонн), переносимого космическим кораблем, возвращающимся на Землю, с углекислым газом.марсианской атмосферы, чтобы создать до 112 тонн метана и кислорода. Эта относительно простая химико-технологическая процедура регулярно использовалась в 19 и 20 веках [8] и гарантировала, что только 7% возвращаемого топлива необходимо будет унести на поверхность Марса.

96 тонн метана и кислорода потребуются для того, чтобы отправить космический корабль по траектории обратно домой по завершении пребывания на поверхности; остальное будет доступно марсоходам. Ожидается, что процесс производства топлива займет около десяти месяцев.

Второй запуск [ править ]

Примерно через 26 месяцев после того, как космический корабль будет запущен с Земли, второй аппарат, Mars Habitat Unit , будет запущен по шестимесячной траектории передачи малой энергии к Марсу и будет перевозить экипаж из четырех астронавтов ( минимальное количество, необходимое для того, чтобы команду можно было разделить на две части, не оставляя никого в покое). Блок Habitat не будет запущен до тех пор, пока автоматизированный завод на борту ERV не сообщит об успешном производстве химикатов, необходимых для работы на планете, и обратном путешествии на Землю. Во время поездки искусственная гравитациябудет сгенерирован путем привязки Habitat Unit к отработанной верхней ступени ракеты-носителя и установки их вращения вокруг общей оси. Такое вращение обеспечило бы комфортную рабочую среду для космонавтов весом 1  г , избавив их от изнурительных последствий длительного пребывания в невесомости . [4]

Посадочные и надводные операции [ править ]

По достижении Марса разгонный блок будет сброшен, а Habitat Unit выйдет на орбиту Марса перед мягкой посадкой в ​​непосредственной близости от корабля возврата на Землю . Точная посадка будет поддерживаться радиолокационным маяком, запущенным первым спускаемым аппаратом. Оказавшись на Марсе, экипаж проведет 18 месяцев на поверхности, выполняя ряд научных исследований, используя небольшой марсоход, находящийся на борту их Марсианского места обитания и работающий за счет метана, производимого космическим кораблем для возвращения на Землю.

Возвращение и последующие миссии [ править ]

Чтобы вернуться, экипаж должен был использовать корабль возврата на Землю , оставив Марсовую среду обитания для возможного использования последующими исследователями. На обратном пути на Землю двигательная ступень корабля возврата на Землю будет использоваться в качестве противовеса для создания искусственной гравитации для обратного путешествия.

Последующие миссии будут отправляться на Марс с интервалом в 2 года, чтобы гарантировать, что резервный ERV будет всегда на поверхности, ожидая использования следующей миссией с экипажем или текущим экипажем в чрезвычайной ситуации. В таком аварийном сценарии экипаж преодолеет сотни километров до другого ERV на своем автомобиле дальнего действия.

Компоненты [ править ]

Предложение Mars Direct включает компонент для ракеты-носителя «Арес», корабля возврата на Землю (ERV) и Mars Habitat Unit (MHU).

Ракета-носитель [ править ]

План включает в себя несколько запусков с использованием ускорителей большой грузоподъемности, аналогичных по размеру « Сатурну-5», используемому для миссий « Аполлон» , которые потенциально могут быть получены из компонентов космического шаттла . Эта предлагаемая ракета получила название «Арес», в которой будут использоваться усовершенствованные твердотопливные ракетные ускорители космического челнока , модифицированный внешний бак шаттла и новая третья ступень Lox / LH2 для трансмарсианской инъекции полезной нагрузки. Арес вывел бы 121 тонну на 300-километровую круговую орбиту и поднял бы 47 тонн к Марсу. [9]

Корабль возврата на Землю [ править ]

Корабль возврата на Землю - двухступенчатый. Разгонный блок представляет собой жилые помещения для экипажа во время их шестимесячного обратного путешествия на Землю с Марса. На нижней ступени располагаются ракетные двигатели корабля и небольшой химический завод.

Место обитания на Марсе [ править ]

Mars Habitat Unit - это двух- или трехпалубное транспортное средство, обеспечивающее полноценные условия жизни и работы для экипажа Марса. В дополнение к индивидуальным спальням, которые обеспечивают определенную степень конфиденциальности для каждого члена экипажа и место для личных вещей, Mars Habitat Unit включает в себя общую жилую зону, небольшой камбуз, зону для упражнений и гигиенические помещения с системой очистки воды замкнутого цикла. . Нижняя палуба Mars Habitat Unit обеспечивает основное рабочее пространство для экипажа: небольшие лабораторные помещения для проведения геологических и медико-биологических исследований; место для хранения образцов, шлюзы для выхода на поверхность Марса и зона переодевания, где члены экипажа готовятся к наземным операциям. Защита от вредного излучения в космосе и на поверхности Марса (например, от солнечных вспышек) будет обеспечиваться специальным «штормовым укрытием» в центре автомобиля.

В состав Mars Habitat Unit также войдет небольшой марсоход под давлением, который хранится на нижней палубе и собирается на поверхности Марса. Оснащенный метановым двигателем, он предназначен для увеличения дальности исследования поверхности Марса астронавтами до 320 км.

Поскольку он был впервые предложен как часть Mars Direct, Mars Habitat Unit был принят НАСА в рамках их эталонной миссии по проектированию Марса, в которой используются два Mars Habitat Unit, один из которых летит на Марс без экипажа, обеспечивая специальную лабораторию. объект на Марсе, вместе с возможностью нести более крупный марсоход. Второй Mars Habitat Unit летит на Марс с экипажем, его интерьер полностью отдан под жилые помещения и складские помещения.

Чтобы доказать жизнеспособность Mars Habitat Unit, Марсианское общество реализовало Программу Марсианских аналоговых исследовательских станций (MARS), которая установила ряд прототипов Mars Habitat Unit по всему миру.

Прием [ править ]

Бейкер представил Mars Direct в Центре космических полетов им. Маршалла в апреле 1990 г. [10], где получил очень положительный отклик. Инженеры облетели страну, чтобы представить свой план, вызвавший значительный интерес. Когда их тур завершился демонстрацией в Национальном космическом обществе, они получили овации. [4] Вскоре после этого план привлек внимание средств массовой информации.

Сопротивление плана пришло из команд в NASA , работающих на космической станции и передовых двигательные понятий [ править ] . Администрация НАСА отвергла Mars Direct. Зубрин оставался приверженным этой стратегии, и после расставания с Дэвидом Бейкером в 1992 году попытался убедить новое руководство НАСА в достоинствах Mars Direct [4].

Получив небольшой исследовательский фонд в Martin Marietta, Зубрин и его коллеги успешно продемонстрировали генератор топлива на месте, эффективность которого составила 94%. [4] Ни один инженер-химик не участвовал в разработке демонстрационного оборудования. [4] После демонстрации положительных результатов Космическому центру Джонсона администрация НАСА по-прежнему высказывала некоторые сомнения по поводу этого плана. [4]

В ноябре 2003 года Зубрина пригласили выступить перед комитетом Сената США по вопросу о будущем освоения космоса. [4] Двумя месяцами позже администрация Буша объявила о создании программы Constellation, инициативы человека в области космических полетов с целью отправки людей на Луну к 2020 году. Хотя миссия на Марс не была конкретно детализирована, план достижения Марса, основанный на использовании космический корабль Orion был предварительно разработан для реализации в 2030 - х годах. В 2009 году администрация Обамы начала пересмотр программы Constellation, и из-за бюджетных проблем программа была отменена в 2010 году [11].

Есть множество психологических и социологических проблем, которые могут повлиять на длительные экспедиционные космические миссии. Некоторые ожидают, что первые полеты человека в космос на Марс столкнутся с серьезными психосоциальными проблемами, которые необходимо преодолеть, а также предоставят значительные данные для уточнения конструкции миссии, планирования миссий и выбора экипажа для будущих миссий. [12]

Редакции [ править ]

Поскольку Mars Direct был первоначально задуман, он подвергался регулярному анализу и разработке самим Зубриным, Марсианским обществом , НАСА , Стэнфордским университетом и другими.

Mars Semi-Direct [ править ]

Художественная визуализация Mars Semi-Direct / DRA 1.0: Пилотируемая среда обитания «стыкована» с заранее размещенной средой обитания, которая была отправлена ​​впереди возвращающегося на Землю корабля.

Зубрин и Уивер разработали модифицированную версию Mars Direct, названную Mars Semi-Direct, в ответ на некоторые конкретные критические замечания. [13] Эта миссия состоит из трех космических кораблей и включает «Марсианский восходящий аппарат» (MAV). ERV остается на орбите Марса для обратного пути, в то время как беспилотный MAV приземляется и производит топливо для восхождения на орбиту Марса. Архитектура Mars Semi-Direct использовалась в качестве основы для ряда исследований, включая эталонные миссии NASA по проектированию.

При проведении того же анализа затрат, что и в 90-дневном отчете , прогнозировалось, что Mars Semi-Direct будет стоить 55 миллиардов долларов в течение 10 лет, что может быть уложено в существующий бюджет НАСА.

Mars Semi-Direct стал основой Design Reference Mission 1.0 NASA, заменив Space Exploration Initiative .

Справочная Миссия [ править ]

Модель НАСА, именуемая эталонной миссией по проектированию , в версии 5.0 по состоянию на 1 сентября 2012 года требует значительного обновления оборудования (по крайней мере, три запуска на миссию, а не два) и отправляет ERV на Марс полностью заправленным. , припарковав его на орбите над планетой для последующего сближения с MAV.

Mars Direct и SpaceX [ править ]

С потенциально неизбежным появлением недорогих возможностей для подъема тяжелых грузов , Зубрин постулировал значительно более дешевую пилотируемую миссию на Марс с использованием оборудования, разработанного космической транспортной компанией SpaceX . В этом более простом плане экипаж из двух человек будет отправлен на Марс одним запуском Falcon Heavy , а космический корабль Dragon будет их межпланетной средой обитания. Дополнительное жизненное пространство для путешествия будет возможно за счет использования надувных дополнительных модулей, если это необходимо. Проблемы, связанные с долговременной невесомостью, будут решаться таким же образом, как и в базовом плане Mars Direct: связь между средой обитания Дракона и ступенью TMI (Trans-Mars Injection), позволяющая вращать корабль.

Характеристики теплозащитного экрана «Дракона» могли бы позволить безопасный спуск, если бы были доступны посадочные ракеты достаточной мощности. Исследования, проведенные в Исследовательском центре Эймса НАСА, показали, что робот-дракон способен совершить полностью движущуюся посадку на поверхность Марса. [14] На поверхности экипаж будет иметь в своем распоряжении два космических корабля «Дракон» с надувными модулями в качестве среды обитания, два ERV, два марсохода и 8 тонн груза.

Другие исследования [ править ]

Исследования Марсианского общества и Стэнфордского университета сохраняют первоначальный профиль полета Mars Direct с двумя аппаратами, но увеличивают численность экипажа до шести человек.

Mars Society Australia разработало свою собственную эталонную миссию на Марс Оз, состоящую из четырех человек , основанную на Mars Semi-Direct. В этом исследовании используются горизонтально приземляющиеся модули изогнутой биконической формы и повсюду используются солнечная энергия и химические двигатели [15], где Mars Direct и DRM использовали ядерные реакторы для наземной энергии, а в случае DRM - также и для движения. Эталонная миссия Mars Oz также отличается тем, что на основе опыта космической станции предполагается, что вращательная гравитация не потребуется.

Аналоговые исследовательские станции Марса [ править ]

Марсианское общество доказало жизнеспособность концепции Марсианской среды обитания в рамках своей программы Марсианской исследовательской станции . Это двух-трехпалубные вертикальные цилиндры диаметром ~ 8 м и высотой 8 м. Mars Society Australia планирует построить собственную станцию ​​на основе проекта Mars Oz. [16] Конструкция Mars Oz представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром 4,7 м и длиной 18 м с заостренной носовой частью. Второй аналогичный модуль будет выполнять функции гаража и модуля питания и логистики.

Mars Direct был показан на канале Discovery Channel, в программах Mars: The Next Frontier, в которых обсуждались вопросы, связанные с финансированием проекта НАСА, и на Mars Underground , где план обсуждается более подробно.

Альтернативы [ править ]

Предложения « Марс, чтобы остаться » подразумевают отказ от возвращения первого иммигранта / исследователей немедленно или когда-либо. Было высказано предположение, что стоимость отправки команды из четырех или шести человек может составлять от одной пятой до одной десятой стоимости возвращения той же самой команды из четырех или шести человек. В зависимости от принятого точного подхода, вполне укомплектованная лаборатория может быть отправлена ​​и приземлена дешевле, чем стоимость отправки даже 50 килограммов марсианских камней. Двадцать или более человек могут быть отправлены за возвращение четырех. [17]

В художественной литературе [ править ]

  • Mars Direct является режим миссии используется в Грегори Бенфорд «романе Марсианские гонок , Джеффри Лэндис » s роман Марс Crossing , Нивен „s романа Радуга Марс , Роберт М. Blevins“ роман 13 - е день Рождества , а также Роман Зубрина « Первая посадка» .
  • Mars Direct лежит в основе фильма « Миссия на Марс» 2000 года .
  • В эпизоде Futurama « The Luck of the Fryrish » в коротком клипе показан первый человек на Марсе с космическим кораблем, который напоминает марсианскую среду обитания.
  • В эпизоде Западного крыла « Война Чингисхана » сотрудник НАСА описывает Mars Direct скептически настроенному заместителю главы администрации Белого дома Джошу Лайману и сумел убедить его в его достоинствах.
  • Концепции Mars Direct и Mars for Less занимают видное место в романе Брайана Энке « Тени Медузы » 2005 года .

См. Также [ править ]

  • Исследование Марса  - Обзор исследования Марса
  • Миссия человека на Марс  - различные предлагаемые концепции миссии на Марс с экипажем
  • Вдохновение Марс
  • Список планов миссии на Марс с экипажем
  • Mars One  - некоммерческая организация и ныне несуществующая компания, которая способствовала колонизации Марса.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "The Mars Society" http://www.marssociety.org/home/about/purpose Дата обращения 30 сентября 2012 г.
  2. ^ «Замечания по случаю 20-й годовщины высадки Аполлона-11 на Луну» . 2012 . Проверено 1 сентября 2012 года .
  3. ^ «90-дневный обзор: 90-дневный обзор плана SEI президента Буша-старшего» (PDF) . 19 октября 2010 года Архивировано из оригинального (PDF) 28 октября 2004 года . Проверено 1 сентября 2012 года .
  4. ^ a b c d e f g h i j Скотт Дж. Гилл (директор), Джошуа Б. Дасал (писатель), Скотт Дж. Гилл (писатель) (2007). Марсианский андерграунд (документальный). Денвер, Колорадо, США.
  5. ^ Томпсон, Эльвия; Дэвис, Дженнифер (4 ноября 2009 г.). «Даниэль Саул Голдин» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2009 года . Проверено 1 сентября 2012 года .
  6. ^ Зубрин, Роберт ; Вагнер, Роберт; Кларк, Артур (16 октября 1996 г.). Дело в пользу Марса (1-е изд. Touchstone). Свободная пресса. п. 51 . ISBN 0684835509.
  7. ^ "Lat-Lon LLC" . Colorado Business Records . Государственный секретарь Колорадо.
  8. ↑ Профессор HG Söderbaum (2 сентября 2012 г.). «Нобелевская премия по химии 1912 года» . Проверено 2 сентября 2012 года .
  9. ^ Марк Уэйд. "Арес Марс Директ" . Архивировано из оригинала на 5 октября 2012 года . Проверено 1 сентября 2012 года .
  10. ↑ Mars Direct: Люди на Марс в 1999 году! (1990)
  11. ^ "Созвездие программы | космической программы" . Британская энциклопедия . Проверено 3 февраля 2018 .
  12. ^ Kanas, Николай; Манзи, Д. (2008). Космическая психология и психиатрия (2-е изд.). Эль-Сегундо, Калифорния, и Дордрехт, Нидерланды: Microcosm Press и Springer.
  13. ^ Зубрин, Роберт М .; Уивер, Дэвид Б. (28–30 июня 1993 г.). Практические методы краткосрочных пилотируемых полетов на Марс . AIAA93-2089, 29-я Конференция по совместным двигательным установкам AIAA / ASME. Монтерей, Калифорния, США. CiteSeerX 10.1.1.23.1915 . DOI : 10.2514 / 6.1993-2089 . 
  14. ↑ Gonzales, Andrew A .; Стокер, Кэрол Р. (июнь 2016 г.). «Эффективный подход к возврату пробы с Марса с использованием новых коммерческих возможностей» . Acta Astronautica . 123 : 16–25. DOI : 10.1016 / j.actaastro.2016.02.013 . PMC 5023017 . 
  15. ^ Willson, D .; Кларк, JDA (19–21 июля 2006 г.). Практическая архитектура для ориентированных на исследования пилотируемых миссий на Марс с использованием химического движения, производства солнечной энергии и использования ресурсов на месте (PDF) . Труды 6-й Австралийской конференции по космической науке (PDF) . Канберра. С. 186–211.
  16. ↑ Mars Society Australia Веб-сайт Mars-Oz. Архивировано 20 февраля 2012 г. на Wayback Machine.
  17. ↑ Олдрин: пионеры Марса не должны возвращаться на Землю
дальнейшее чтение
  • Зубрин, Бейкер. (1990). «Mars Direct, люди на Красную планету к 1999 году». 41-й Конгресс Международной астронавтической федерации

Внешние ссылки [ править ]

  • Марсианское общество