Каким быть марсианскому кораблю - проект

К Марсу должны лететь два корабля. Один из них будет резервным и в случае возникновения аварийной ситуации сможет принять на борт космонавтов. И вообще, экспедиция в космосе всегда лучше одиночного корабля. При этом и научные результаты будут выше: в экспедиции может участвовать больше специалистов и они в большем объеме проведут исследования.

Посмотрите на рисунок марсианского корабля. В хвостовой части расположен атомный двигатель и запас рабочего тела (жидкого водорода). Затем следует агрегатный отсек, заполненный оборудованием, и помещения, в которых живут и работают космонавты. Непосредственно за жилыми помещениями находится оранжерейный отсек. Завершает все сооружение марсианский экспедиционный аппарат. Для связи между кораблями имеется трехместное «космическое такси». Массивный металлический экран защищает экипаж от излучений, возникающих при работе атомного двигателя.

Межпланетный космический корабль и ядерный двигатель (проект)

1 – баки с запасом рабочего тела (жидкий водород); 2 – силовая установка ЯРД; 3 – защитный экран; 4 – аппарат для посадки на спутники Марса; 5 – жилые помещения; 6 – оранжерейный отсек; 7 – научные лаборатории; 8 – командный отсек; 9 – «космическое такси» для связи между кораблями; 10 – насос для подачи жидкого водорода; 11 – турбины; 12 – внешняя оболочка ядерного реактора; 13 – выхлопные патрубки; 14 - реактор

...В одно прекрасное утро 20... года Центральное телевидение покажет старт мощных ракет, которые доставят на околоземную орбиту секции марсианского корабля и бригаду космических монтажников.

При запуске корабля сначала включается ядерный ракетный двигатель (ЯРД), который разгонит корабль до третьей космической скорости. Как только будет достигнута расчетная скорость, ядерный двигатель выключается. Затем следует участок перелета с остановленным двигателем. Снова включается ЯРД, осуществляющий торможение и выход корабля «на орбиту ожидания» вокруг Марса. От корабля отделяется «марсианский экспедиционный аппарат», снабженный всем необходимым для пребывания экипажа на Марсе в течение 12 суток. За это время оставшиеся на борту корабля космонавты поддерживают связь с экспедиционным аппаратом и Землей, проводят ремонтные работы.

Выполнив задание, экспедиционный аппарат взлетает, стыкуется с кораблем, и все происходит в обратном порядке: ядерный двигатель удаляет корабль от Марса, затем снова включается для торможения и вывода корабля на орбиту вокруг Земли. Здесь происходит встреча и стыковка с прибывшим с Земли ракетопланом. Затем, взяв с собой экипаж, образцы марсианского грунта, ракетоплан возвращается и совершает посадку на Земле. А марсианский корабль будет находиться на орбите, пока не понадобится для следующего межпланетного путешествия...

Мы рассказали обо всем подробно и, возможно, довольно правдоподобно. Однако «забыли» упомянуть об одном «маленьком» обстоятельстве, что все это может произойти только в том случае, если к указанному сроку будут построены ядерные ракетные двигатели, обеспечена защита от излучений, создана система жизнеобеспечения, решена проблема биологической совместимости членов экипажа, длительно работающих в тяжелых условиях.

Мы уже знаем, что полеты, совершаемые ниже радиационных поясов и в период «спокойного Солнца», не представляют опасности для космонавтов. Однако во время длительных полетов в космическом пространстве экипаж может получить дозу облучения, намного превышающую допустимую. За пределами атмосферы постоянно действующим фактором будет галактическое космическое излучение (ГКИ) и излучение, возникающее при солнечных вспышках.

ГКИ обладает большой мощностью и проходит сквозь оболочку корабля без ослабления. Получаемая при этом доза облучения составляет около 0,2 бэр в сутки. Это сравнительно малая доза, но если экспедиция к Марсу продлится более трех лет, то общая доза облучения составит 220 бэр, что может привести к развитию лучевой болезни. При солнечных вспышках большой мощности экипаж в течение короткого времени будет облучен дозой, близкой к смертельной.

Следовательно, человек может отправиться в длительный путь только тогда, когда вероятность радиационного поражения будет устранена. Но как решить эту проблему?

Очевидно, что создание массивного экранирующего отсека практически неосуществимо, так как масса убежища, в котором могли бы разместиться три человека, по самым скромным подсчетам, превысит несколько тонн.

Другой способ защиты кажется сегодня фантастическим. Правда, фантастическим его можно назвать условно, поскольку сейчас претворяются в жизнь самые необычные проекты.

Чтобы понять идею, лежащую в основе этого способа, обратимся сначала к физике. Известно, что заряженные тела взаимодействуют друг с другом. По закону Кулона сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. А радиация космического пространства не что иное, как электроны, протоны или ионы, т. е. заряженные частицы.

Так нельзя ли создать активную защиту от радиации, окружив корабль плотным слоем электричества, заставив заряд выступать против заряда? Оказывается, можно. Простейшей защитой такого рода может служить положительно заряженная оболочка.

Изготовить оболочку можно из материала, обладающего хорошими электропроводными свойствами. Алюминиевый сплав как раз отвечает поставленным требованиям и отличается необходимой прочностью.

Такая электростатическая защита весьма привлекательна. Действительно, если оболочку зарядить положительно, то она будет защищать от любых положительно заряженных частиц. Однако она будет бессильна против электронов, имеющих отрицательный заряд. Больше того, электроны, попавшие в зону действия электростатических сил положительной оболочки, будут притягиваться к ней, непрерывно ускоряясь. В этом случае может помочь вторая оболочка, помещенная внутрь первой, но заряженная отрицательно. Получается нечто подобное двойной скорлупе, окружающей корабль. Крепление оболочек должно быть достаточно прочным и изготовленным из хорошо изолирующего материала.

Для защиты корабля может использоваться не только электростатическое, но и магнитное поле. Мы уже говорили о защитной роли магнитного поля Земли, образовавшего вокруг нее пояса радиации.

На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила, перпендикулярная скорости частицы и направлению индукции магнитного поля. Положительные и отрицательные частицы отклоняются полем в противоположные стороны.

Остается добавить, что активная защита космического корабля с помощью электростатического или магнитного полей принципиально возможна, однако её осуществление связанно с большими техническими трудностями, и здесь есть над чем подумать…

С. П. Уманский

©1986 «Космонавтика сегодня и завтра»

PRETICH.ru

***