В январе 1968 г. в ЦНИИмаш была проведена реорганизация, было образовано отделение N 1 - космических систем под руководством А.Д.Коваля. Теперь уже в этом отделении продолжались дальнейшие разработки программ межпланетных пилотируемых полетов.

12 июля 1968 г. директором ЦНИИМаш Ю.А.Мозжориным был утвержден научно-технический отчет по теме шифр "Мавр": "Проектные исследования по пилотируемым межпланетным комплексам для осуществления экспедиции с облетом Марса и Венеры", который стал результатом, проведенных в ЦНИИМаш в течение 1966-1968 гг. серьезных проектно-исследовательских работ по межпланетным пилотируемым экспедициям и, в частности, по проекту пилотируемого облета Марса и Венеры.

30 июля 1969 г. появился Приказ Министра общего машиностроения (МОМ) N 232 о разработке ракетно-космического комплекса (РКК), обеспечивающего экспедицию на планету Марс. Шифр проекта "Аэлита".

В трех ракетных фирмах, упомянутых выше, начались проработки вопросов по созданию новых РКК, способных доставить на орбиту Земли МК, который должен был осуществить полет космонавтов до Марса, посадить на Марс и вернуть их на Землю.

В 1969 г. в ЦКБЭМ был рассмотрен еще один проект экспедиции на Марс. В этом проекте межпланетный корабль должен был собираться на околоземной орбите, с использованием модернизированной РН Н-1М, рассчитанной на выведение больших, чем у Н-1, масс полезных грузов.

В программном документе того времени "Основные направления космонавтики в 1971-1985 гг." говорилось: "Обеспечить в 80-х гг. Марс-экспедицию - мощного средства научно-технического прогресса в ракетно-космической технике в целом и наращивание военно-промышленного потенциала. Цели и задачи экспедиции, научные задачи, решаемые в рамках межпланетных экспедиций, позволяют получить большой объем информации 10 ...10 Бит, необходимой для лучшего понимания строения солнечной системы, ее эволюции, возможности существования жизни в любых ее проявлениях на других планетах".

Надо сказать, что экспедиция на Марс была запланирована на 1985 г., поэтому в ЦНИИМаш вернулись к решению проблем межпланетных пилотируемых полетов с высадкой на Марс. По проекту шифр "Аэлита" в отделении N 1 ЦНИИМаш головным был отдел N 11 А.Ф.Евича, а ведущим сектор Ю.С.Пронина, который отвечал за планетный исследовательский комплекс (ПИК), десантируемый на марсианскую поверхность, и за облик всего межпланетного комплекса в целом. Теперь ориентировались на заявленный в ЦКБЭМ проект носителя Н-1М. От массы ПИКа зависела масса всего ракетно-космического комплекса. Основной задачей было нахождение таких проектных решений, которые при минимальной массе обеспечивали бы максимум отдачи. Сначала взялись за самый тяжёлый по массе и сложный по исполнению вариант ПИКа, который обеспечивал получение наибольшего количества научной информации о поверхности планеты. Это был трехзвенный шестиколесный поезд высокой проходимости с экипажем из трех человек (пилот-планетолог; врач-биолог; инженер-механик и он же по совместительству также пилот), который рассчитывался на тридцать суток автономного движения по марсианской поверхности со средней скоростью около 12 км/ч. Головное звено представляло собой лабораторию - жилой блок с кабиной управления движением, санузлом, каютами членов экипажа, шлюзом для выхода на поверхность и рабочей лабораторией с комплектом необходимого научного оборудования. Второе звено поезда являлось ракетой возвращения (РВ) на околомарсианскую орбиту с приспособлением для установки ее в вертикальное положение перед стартом.

Третьим звеном был энергоблок с ядерным реактором типа "Ромашка" мощностью в 100 кВт, теневой радиационной защитой и излучателем. ПОЕЗД был вездеходом разных грунтов. Его проходимость обеспечивалась: многоосным колесным шасси со всеми ведущими колесами, попарно расположенными на звеньях; расчлененностью корпуса ПОЕЗДа; большим диаметром 3-4 м и эластичностью колес; малым удельным давлением на грунт (0,3-0,84 кг/см2). Гибкое сочленение звеньев ПОЕЗДа исключало нарушение сцепления колес с грунтом. Централизованное производство электроэнергии и привод на каждое мотор-колесо (колесо с мотором и редуктором в ступице) обеспечивали плавное изменение тяги, рекуперативное торможение, надежное управление и осуществление бортового поворота за счет разности скоростей вращения парных колес. При этом возможность обеспечения совпадения колей колес звеньев при соответствующем управлении давало выигрыш в преодолении сопротивления движению. Предполагалось, что такой ПОЕЗД сможет за месяц пребывания на Марсе преодолеть заранее намеченный маршрут длиной в 1500 км и получить планируемый объем научной информации. Основные характеристики ПОЕЗДа зависели от параметров РВ с поверхности Марса на межпланетный корабль, находящийся на околомарсианской орбите. Характеристики РВ определялись ее полезным грузом в виде капсулы с экипажем, а также контейнером с образцами и материальными носителями полученной научной информации (кинопленки, магнитной ленты и пр.). После оптимизации масса капсулы РВ была доведена до 2,2 т. Масса капсулы в основном зависит от схемы взлета самой РВ и ее стыковки с кораблем. По массе выводимого полезного груза, по габаритам и по эксплуатационным данным наиболее приемлемой оказалась РВ, работающая на топливе: пентаборан и перекись водорода. Это было перспективное топливо, которое еще не было освоено в производстве. Одним из требований к ПОЕЗДу было обеспечение его готовности к экспедиции сразу же после спуска на марсианскую поверхность. В целях экономии времени пребывания на планете он должен был съезжать с аппарелей без проведения каких-либо промежуточных операций. Исходя из этого, а так же из атмосферных условий на Марсе, была выбрана наиболее приемлемая формой СА - "затупленный конус". Относительная масса средств спуска при этом составляла около 48% от массы всего СА с его полезным грузом. Остановились же на использовании спускаемого аппарата типа "несущий корпус" с дозвуковым планированием, предпосадочным маневром "горка" и парашютно-реактивной посадкой на хвостовую часть. Относительная масса средств спуска и посадки в этом случае была на 10% больше, чем в варианте с СА "затупленный конус", но обеспечивала более "щадящий" режим спуска.

Спроектированный вариант ПИКа с ПОЕЗДом получился весьма тяжелым из-за радиационной защиты ядерного реактора и получил название "научного", т.к. его концепция была направлена на получение максимума научной информации о марсианской поверхности.

Работы велись и по оценке возможности реализации и проектных характеристик варианта лабораторно-жилого блока (ЛЖБ) межпланетного корабля в варианте с искусственной тяжестью. Была разработана герметичная кабина, позволяющая космонавтам в полете перемещаться при необходимости из одной половины ЛЖБ в другую через центральный блок.

При подготовке итогового отчета по теме "Аэлита" возникла идея использовать марсианский грунт в качестве радиационной защиты ядерного реактора в звене энергоблока и тем самым снизить массу ПОЕЗДа. Был разработан новый вариант, где энергоблок был выполнен в виде полого контейнера со шнековым устройством, которое на марсианской поверхности обеспечивало его автоматическое заполнение грунтом. Этот грунт выполнял функции теневой радиационной защиты экипажа от радиационного излучения реактора. Масса ПИКа при этом составила 122 т, при этом около 45-50 т приходилось на сам ПОЕЗД. Шла гонка по марс-проектам. В этой области также работали ведущие фирмы США, используя весь имеющийся технический задел по лунным экспедициям. В связи с этим были рассмотрены и варианты ПИКов с меньшими возможностями по комплексному исследованию Марса и меньшей массы.

В частности, был разработан проект так называемый "бинарный" вариант, массой 95 т. В нем ПИК десантировался на Марс по частям: сначала спускался автоматический СА (50 т), а затем на маяк первого - пилотируемый (46 т) с экипажем три человека. ПИК был рассчитан на тридцать суток. Затем был разработан проект ПИКа массой 80 т на тридцать суток и три человека экипажа по схеме, где основную роль должен был играть СЛаб, которую дополнял колесный "джип" (электромобиль высокой проходимости без кабины) для исследования поверхности с радиусом действия 20 км. При этом масса РВ составляла 18 т. Далее разработали проект ПИКа с массой 45 т, который был рассчитан на 7 суток с экипажем из 3 чел., включал "джип" с радиусом действия всего 5 км и РВ массой 17 т. Этот ПИК должен был спускаться на марсианскую поверхность с помощью частично складного теплового экрана диаметром 18 м в форме кососрезанного тупого конуса с очень скругленной вершиной. И, наконец, был разработан проект самого легкого ПИКа с массой 23 т, который был рассчитан всего на 2 человека с автономным пребыванием на планете длительностью четверо суток, включал РВ массой 12 т и имел лобовой экран диаметром 12 м. Это был так называемый "приоритетный" ПИК. От этого ПИКа научной отдачи почти не ждали, а его задачей было водрузить флаг на поверхности Марса.

Все варианты ПИКов разрабатывались с использованием ранее полученного задела по массам, объемам и энергопотреблению основных систем.

Отчет по теме "Аэлита" вышел в двух толстых томах. Далее должен был состояться объявленный конкурс на лучший эскизный проект, техническое задание на который должен был разрабатывать опять же ЦНИИМаш. Потом оставалось решить еще много разных проблем, требующих немедленного исследования. Но основное все же было сделано, вершина проектно-исследовательских работ по марсу-проекту была преодолена. Из всей сложившейся кооперации разработки на уровне аванпроекта были сделаны к запланированному сроку только у ЦНИИМаш и ЦКБЭМ.

23 ноября 1972 г. произошла четвертая и последняя авария РН Н-1. Эта тема была закрыта и, естественно, все надежды на развитие лунной пилотируемой программы Н-1-ЛЗ, а тем более тем "Мавр" и "Аэлита", были похоронены.

http://www.buran.ru/htm/mars.htm

Темы о марсианских миссиях на английском
Atomic Rockets

http://www.projectrho.com/public_html/rocket/habmod.php

Проект марсианского корабля на ЖРД на базе проекта "Сатурн-5 - Аполлон"

http://www.starshipmodeler.com/contest/scr_03.htm

«Вперёд — на Марс!»

14 января 1966 года во время хирургической операции скончался главный конструктор ракетно-космической техники Сергей Павлович Королёв. После его ухода постепенно изменилось отношение советского правительства к перспективным программам, расширявшим возможности по освоению внеземного пространства. Среди прочего был остановлен проект пилотируемой экспедиции на Марс, который Королёв считал главным делом своей жизни.

Загадочная планета
В начале 50-х годов идея экспедиции на Марс стала предметом активного обсуждения советских популяризаторов науки. Среди них был и Борис Валерианович Ляпунов — выпускник Московского авиационного института, год проработавший в Научно-исследовательском реактивном институте №4 Академии артиллерийских наук (НИИ-4 ААН). Перейдя на «вольные хлеба» популяризатора, он продолжал поддерживать контакты с сослуживцами из группы Михаила Клавдиевича Тихонравова, которая в инициативном порядке занималась теоретическими исследованиями по вопросам создания межконтинентальных ракет, искусственных спутников и космических кораблей. Ляпунов хорошо знал, что даёт использование тяжёлых ракет на жидком топливе, поэтому уверенно писал о том, как они будут применены при изучении околоземного пространства и соседних планет. Одной из возможных целей будущих космических полётов он называл Марс. Например, в книге «Открытие мира» (1954) Ляпунов сообщал:

«Из всех планет солнечной системы вряд ли какая-нибудь другая привлекала столько внимания, сколько Марс. Про марсиан написано так много, что мы уже как-то привыкли к мысли о существовании жизни на Марсе. И, право, будет даже жалко, если будущие межпланетные путешественники не встретят там разумных существ! Но есть ли они на самом деле — вопрос, который предстоит решить, только совершив путешествие за пятьдесят пять миллионов километров. Так «близко» подходит Марс к Земле во время великих противостояний. <…>

Три четверти века назад сделано было интереснейшее открытие. На диске Марса впервые обнаружили сеть правильных линий, столь правильных, что, казалось, нельзя приписать их действию природы. Каналы, созданные разумными существами, беспримерные гидротехнические сооружения, орошающие бедную водой планету, — вот гипотеза, у которой оказались горячие сторонники и не менее горячие противники. <…>

Каков же исход спора? Есть каналы или нет их? Фотоснимки, в том числе сделанные за последние годы, подтвердили, что какие-то линии на Марсе, которые меняются в течение года, существуют. Однако что же такое они на самом деле, снимки сказать не могут. И хотя астрономы отказались от мысли о том, что каналы созданы марсианами, спор об их природе не решён до сих пор. Когда ракеты отправятся к Марсу, снимки с близких расстояний, а впоследствии посещение планеты людьми дадут, наконец, ответ, что же представляют собой таинственные линии, испещрившие поверхность планеты. Не так уж долго осталось ждать. Возможно, что к столетию открытия каналов, через четверть века, эта загадка перестанет уже существовать…»

Пейзаж Марса. Иллюстрация Н. Гришина к научно-популярной книге Б. Ляпунова «Открытие мира» (1954)

Когда стали публиковаться новости о запусках высотных геофизических ракет, и заговорили о подготовке первых искусственных спутников Земли, тема экспедиции на Марс перестала быть абстрактной. Периодические издания с удовольствием печатали научно-фантастические очерки, в которых реконструировались межпланетные полёты. У советского читателя складывалось впечатление, будто бы они начнутся со дня на день. Например, вот что писал Борис Ляпунов в очерке «Мы — на Марсе!» (1956):

«1995 год… Давно прошло то время, когда человек был пленником Земли, когда лишь со дна воздушного океана открывался ему окружающий мир. В летописи межпланетных сообщений появились первые страницы: вслед за искусственным спутником нашей планеты начался штурм неба, совершён лунный перелёт, положивший начало пассажирским космическим рейсам. Постепенно стёрлись белые пятна на картах Луны. И люди стали задумываться над тем, чтобы продолжить небесные трассы. Родился новый, ещё более дерзкий проект.

Цель путешествия — Марс. Он едва ли не самая интересная загадка в планетной солнечной семье. Уже не сотнями тысяч, а десятками миллионов километров измеряется теперь маршрут. <…>

Корабль «Марс-один» — техническое чудо последней четверти нашего века. Двигатель, оборудование, условия жизни — всё приспособлено к длительному путешествию с высадкой на планете. Уже побывали в окрестностях Марса ракеты-автоматы — разведчики без людей — да радиоволны, посланные локаторами. Пора и людям своими глазами увидеть то, что оставалось во многом областью догадок. Предположения, гипотезы должны уступить место точному знанию.

«…Алло, Земля! Говорит «Марс-один», «Марс-один»… Цель близка. Мы хорошо видим поверхность Марса, сравниваем с картами и снимками, намечаем место посадки. Сейчас лето, сильно уменьшилась снеговая шапка полюса, а сеть каналов (тех самых каналов, которые давно служили яблоком раздора среди астрономов) набухла, словно вены на перетянутой руке. Подробности, однако, всё ещё трудно рассмотреть. <…>. Продолжаем наблюдать. Пилот и штурман готовятся к спуску. Начинаем торможение. Предполагаем сесть в северном полушарии, в местности, по-видимому, представляющей ровную площадку… Алло, Земля! Только что закончили расчёт на посадку. Наносим на карту вновь замеченные голубоватые пятна. Вблизи экватора они особенно отчётливо видны. Непрерывно ведем фото- и киносъёмку. Всё благополучно. Кончаю, подтвердите радиограмму, перехожу на приём…»

Для жителей Марса, если бы они существовали, открылась поразительная картина: вдруг на небе появляется новое, необычное небесное тело. Быстро движется среди звезд что-то похожее на комету, с таким же длинным шлейфом-хвостом… и исчезает за горизонтом. Звуки плохо разносятся в разрежённой атмосфере. Но столь мощный гул слышен и здесь. На песчаную площадку, поднимая вихри пыли, опускается крылатый снаряд, борется с притяжением планеты, постепенно теряя скорость. Последние секунды полёта… Остроносая сигара стоит на выдвинутых из корпуса стальных ногах.

Успокаивается песчаная буря, вызванная прибытием корабля. Снова Солнце сияет в безоблачном небе. Тот же однообразный пейзаж — уходящие вдаль красноватые пески. Но появилось новое, невиданное раньше. Издалека виден гигантский корабль, отливающий металлическим блеском. Он кажется безжизненным: закрыты иллюминаторы, задраены люки, ничто не выдает присутствия живого. Идёт время. Уже высоко в небе поднялось Солнце. Наконец корабль прозревает, открывает иллюминаторы-глаза. Открывается и дверца. Существо, похожее на водолаза с прозрачным шлемом на голове, спускается вниз и ступает на почву Марса…»

Советская экспедиция на Марсе. Иллюстрация Ю. Реброва к научно-фантастическому очерку Б. Ляпунова «Мы — на Марсе» (1956)

Читатели, заворожённые описаниями красной планеты, посылали в редакции периодических изданий письма с просьбой немедленной отправки на Марс. «Огонёк» сообщал в июне 1957 года (то есть ещё до запуска «Спутника-1»):

«Конверты. Много конвертов — белые и синие, голубые и зелёные, узкие и ромбовидные, квадратные и треугольные. Вскроем любой из них. «Хочу быть первым человеком, командированным на Марс», — читаем письмо. «Говорят, нужны для полёта на Луну люди, — написано в другом, — я хотел бы совершить этот полёт в научных целях». «Я молод, физически подготовлен и не сробею, — уговаривает учёных П. Горин. — Командируйте меня на Марс».

Знаменательно появление таких писем в редакциях газет и журналов, в Академии наук СССР, в планетариях и аэроклубах — полёт на Луну или Марс энтузиасты воспринимают как живую действительность наших дней.

Любой ценой, даже ценой своей жизни, люди готовы помочь науке проникнуть в космос».

Специалисты как могли осаживали энтузиастов. Кандидат технических наук Юрий Сергеевич Хлебцевич, получивший известность благодаря концепции телеуправляемой танкетки, предназначенной для изучения небесных тел, писал в заметке «В ракете — на Марс» (1957):

«В нашей стране самым драгоценным является жизнь человека, поэтому советская наука, несомненно, сделает всё для того, чтобы первые полёты в космос и на планеты совершались без гибели людей, пожелавших отдать свои силы и знания для раскрытия тайн природы.

На современном уровне развития ракетной техники, а также знаний о космосе и планетах полёты космических ракет с людьми на Луну, Марс и Венеру пока не могут быть ещё осуществлены. Но в наше время происходит бурное развитие таких новых и мощных отраслей техники, как автоматика и телемеханика, радиолокация, электроника, телевидение, техника полупроводников и техника радиотелеуправления. Новые научные и технические достижения открывают и новые пути для освоения межпланетного пространства и исследования планет. В 1957-1958 годах впервые будут запущены искусственные спутники Земли. В них, как известно, не будет людей, но они будут снабжены приборами для передачи по радио интересующих науку сведений о космическом пространстве.

Потом последуют полёты ракет на Луну, Марс и Венеру тоже без людей, радиотелеуправляемых с Земли. Посредством этих ракет можно будет доставить сначала на поверхность Луны прежде всего подвижные лаборатории-танкетки, оснащенные телевизионной и другой аппаратурой и управляемые по радио с Земли. Эти лаборатории помогут нам решить очень важную задачу: не отправляя в межпланетный полёт смельчаков-одиночек, предоставить тысячам учёных вполне реальную возможность наблюдать у экранов специальных телевизоров и другой радиотелеаппаратуры всё то, что происходит вдали от Земли, и таким образом изучить всё необходимое для первых межпланетных путешествий людей».

Хлебцевич знал, о чём говорил: в распоряжении советских конструкторов на тот момент была только одна тяжёлая ракета, позволявшая совершать космические рейсы — Р-7 (8К71). С её помощью на орбиту позднее были выведены первый спутник, подопытные собаки и корабль «Восток» с Юрием Гагариным. Однако она не позволяла запустить пилотируемый космический корабль к Марсу: Р-7 в четырёхступенчатой модификации хватало лишь на то, чтобы отправить в межпланетное пространство небольшую автоматическую станцию. Требовалась совсем другая ракета — сверхтяжёлого класса. И Сергей Павлович Королёв взялся её построить.

Тяжёлый межпланетный
Когда в 1931 году молодой амбициозный авиаконструктор Сергей Королёв занялся ракетной тематикой, он имел довольно смутное представление о целях практической космонавтики. Но в самом начале карьеры ему повезло встретить ярого энтузиаста — рижского инженера Фридриха Артуровича Цандера, который всецело верил в обитаемость красной планеты и осуществимость полёта туда. Любимым лозунгом нового знакомца было восклицание «Вперёд — на Марс!», и советские ракетчики, объединившиеся в Группу изучения реактивного движения (ГИРД), приняли его в качестве идеологической установки.

Хотя Королёв был одним из самых прагматичных специалистов своего времени, романтика полётов на другие планеты захватила его, и послевоенную программу создания межконтинентальных ракет главный конструктор с самого начала связывал с космонавтикой. В ноябре 1956 года из НИИ-4 в Особое конструкторское бюро №1 (ОКБ-1), возглавляемое Королёвым, перешли специалисты, занимавшиеся космической проблематикой под руководством Михаила Тихонравова. В апреле следующего года в составе бюро появился отдел №9, сотрудникам которого поручили разработку космических кораблей. Конечно, главной их задачей в тот период было создание корабля для орбитальных полётов, который позднее получил название «Восток», но в секторе Глеба Юрьевича Максимова, занимавшегося автоматическими исследовательскими станциями, «подпольно» началось проектирование тяжёлого межпланетного корабля (ТМК) для полёта на Марс.

С учётом специфики сектора первоначально авторы проекта представляли себе ТМК в виде большого космического зонда, то есть исследовательской станции с обитаемым модулем. При этом они должны были определить два принципиальных момента: оптимальную схему межпланетной экспедиции и оптимальную двигательную установку для неё. По первому вопросу быстро стало понятно, что корабль придётся собирать на околоземной орбите; по второму — проектанты долго колебались между химическими двигателями на освоенном кислородно-керосиновом топливе и электрореактивными двигателями с ядерным реактором в качестве источника энергии. Поскольку систем орбитальной стыковки и компактных реакторов ещё не существовало, то для начального этапа была предложена простейшая схема экспедиции без высадки на поверхность, с облётом Марса по траектории «бумеранга». Её можно было осуществить на корабле массой 15-16 т, который выводился бы на межпланетную трассу одним пуском ракеты-носителя.

При разработке ТМК проектанты столкнулись с серьёзнейшей проблемой жизнеобеспечения экипажа. Системы, которые создавались для одноместных орбитальных кораблей на основе использования заранее рассчитанных запасов кислорода, воды и провианта, не годились для межпланетного рейса, ведь продолжительность полёта к Марсу и обратно даже по оптимальным траекториям составляла полтора-три года против двух недель «Востока».

Опираясь на труды основоположника теоретической космонавтики Константина Эдуардовича Циолковского, который полагал, что будет достаточно воспроизвести земную экосистему в условиях космического полёта, группа Максимова предложила использовать замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК), который должен обеспечить круговорот веществ, потребляемых и выделяемых экипажем. Воду для питья они собирались получать главным образом путём «выпотевания» из выдыхаемой космонавтами влаги с последующей очисткой её ионообменными смолами. Техническую воду можно было восстанавливать из мочи экипажа с помощью различных физико-химических и биологических процессов. Для регенерации кислорода из выделяемого космонавтами углекислого газа должны были применяться контейнеры с хлореллой.

Запасы пищи планировали хранить в сублимированном виде, тщательно отбирая перед полётом по калорийности и удельному весу. Для пополнения рациона экипаж мог выращивать овощи в бортовой гидропонной оранжерее, что, как считалось, позволило бы сэкономить от 20 до 50% по массе продуктовых запасов.

Расчёты показывали, что ТМК в простейшем облётном варианте должен стартовать к Марсу с околоземной орбиты, используя разгонный блок, оснащённый кислородно-керосиновыми двигателями. Для реализации экспедиции по однопусковой схеме требовался носитель, способный вывести на орбиту груз массой 70-75 т. Им должна была стать ракета Н-1 (11А52) — по факту марсианский корабль простейшего варианта на годы вперёд определил её размерность и основные параметры.

Тяжёлый межпланетный корабль с ЯЭРДУ проекта 1960 года на ареоцентрической орбите в представлении современного художника
energia.ru

В то же время Королёв искал пути к увеличению возможностей будущей межпланетной экспедиции. Облёт Марса по траектории «бумеранга» казался значительным достижением с точки зрения пропаганды, но не имел большой научной и технической ценности — куда весомее выглядела бы экспедиция с выходом на ареоцентрическую орбиту и сбросом посадочного модуля на поверхность соседней планеты. Королёв поручил Борису Андреевичу Адамовичу изучить вариант применения электрореактивной двигательной установки с ядерным реактором (ЭРДУ с ЯЭУ или ЯЭРДУ). В ней рабочее тело (в данном случае — литий) превращается в горячий газ, истечение которого из сопла с очень высокой скоростью создаёт тягу. Привлекательность ЭРДУ состоит в том, что она обладает более высокими энергетическими характеристиками, чем двигатели на химическом топливе: например, по удельному импульсу превосходит их в 200-300 раз, поэтому не требует огромных запасов топлива.

К разработке подключилась инициативная группа, которую возглавлял будущий лётчик-космонавт Константин Петрович Феоктистов. Её участники рассматривали схему сборки ТМК из модулей, доставляемых на низкую околоземную орбиту пусками нескольких ракет типа Н-1. Максимов вспоминал, что вопрос о выборе схемы экспедиции стал в тот период очень острым:

«Тогда у нас всё время шли споры с Феоктистовым, который начинал проектировать [корабль] «Союз». И мы с ним спорили до хрипоты, хотя были старые знакомые и вместе пришли в ОКБ-1 из НИИ-4. Он говорил, что [корабль] надо делать только на базе стыковки. А я утверждал, что сначала надо попытаться слетать без стыковки, потому что с этой стыковкой мы ещё промучаемся, ведь неизвестно, что получится, и неизвестно когда».

Конечно, в конце 50-х годов стыковка отдельных элементов корабля на орбите воспринималась специалистами как дело неблизкого будущего. В то же время учёные понимали, что она откроет реальную возможность для полётов в дальний космос.

Несмотря на свои предпочтения, группа Феоктистова провела расчёты и для однопускового варианта ТМК с ЯЭРДУ. Массу корабля на околоземной орбите приняли такую же — 75 т; при этом на межпланетную траекторию можно было вывести 30 т, то есть вдвое больше, чем получилось у «конкурентов» из группы Максимова.

Хотя ни тогда, ни сегодня космические технологии не доросли до создания крупномасштабных электрореактивных двигателей, сама идея их использования породила совершенно невероятный проект экспедиции с высадкой на поверхность Марса самодвижущегося колёсного поезда, который под управлением трёх космонавтов должен был за год пройти всю планету от южного полюса до северного!

Самодвижущийся колёсный поезд проекта 1960 года на поверхности Марса в представлении современного художника
energia.ru

Ведущий конструктор Владимир Евграфович Бугров рассказывал:

«Королёв на начальных этапах работы не сдерживал инженерной фантазии и творческих поисков, в результате чего у наших разработчиков, не обременённых нудными весовыми расчетами, на поверхности красной планеты появлялись эскадры стотонных сооружений с шестиметровыми колёсами. Они разъезжали по планете на тысячи километров и перевозили ракеты возвращения. Ответ на вопрос, как они попадают на Марс, был прост — с помощью ЭРДУ. Возможность не придерживаться жёстких весовых ограничений и в дальнейшем соблазняла многих специалистов, поэтому вариант с ЭРДУ служил мифической палочкой-выручалочкой всех марсианских проектов прошлого века.

Однако инъекции фантастики принесли свои плоды. Они побудили энтузиазм и понимание, что прежде чем говорить о многотонных марсианских внедорожниках, нужно спроектировать средства доставки к Марсу их экипажей».

Облётный вариант
К концу 1959 года уровень проработки технических решений по проекту ТМК позволил Королёву обратиться в правительственные органы с конкретными предложениями. 23 июня 1960 года было принято постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №715-296 «О создании мощных ракет-носителей, спутников, космических кораблей и освоении космического пространства в 1960-1967 гг.», в первом пункте которого говорилось:

«Принять предложение <…> о проведении в 1960-1962 годах проектно-конструкторской проработки и необходимого объёма исследований с целью создания в ближайшие годы:

— новой комплексной ракетной системы со стартовым весом ракеты-носителя порядка 1000-2000 тонн, обеспечивающей вывод на орбиту вокруг Земли тяжёлого межпланетного корабля весом до 60-80 тонн;

— мощных жидкостных ракетных двигателей с высокими характеристиками, в том числе ядерных ракетных двигателей, двигателей на жидком водороде, электрореактивных двигателей малой тяги (ионных, плазменных) с мощными энергетическими установками и двигательных установок для коррекции и торможения при спуске».

Тяжёлый межпланетный корабль с ЯЭРДУ в варианте 1961 года. Реконструкция Игоря Безяева
energia.ru

Детали уточнялись в приложении №3 («План проектных и экспериментальных работ по созданию тяжёлых межпланетных кораблей»), которым предписывалось разработать эскизные проекты кораблей для облёта Луны (КЛ), Марса и Венеры (КМВ) ко второму кварталу 1961 года. Кроме того, к четвёртому кварталу поручалось согласовать технические задания на осуществление будущих экспедиций с высадками на поверхность указанных небесных тел. Обращает на себя внимание, что в рамках этого постановления облёт Луны рассматривается как промежуточный этап перед аналогичными, хотя и более длительными, экспедициями к соседним планетам.

Получив одобрение правительства, сотрудники отдела №9 ОКБ-1 с энтузиазмом взялись за дело. Владимир Бугров вспоминал:

«Занимаясь проектом практически круглые сутки и уходя домой в 10-11 часов вечера (полтора часа дороги в один конец из Подлипок до дома в Москве), я просыпался утром и хватал карандаш, чтобы успеть записать свежую мысль, пока она не исчезла безвозвратно. <…>

О напряжённости нашей работы говорит хотя бы тот факт, что вовремя домой уходили лишь молодые кормящие мамы, а основные «забойщики» освобождались в 20-21, а то и в 22 часа. Нужно сказать, что такой режим распространялся на весь отдел Тихонравова, где проектировались автоматические аппараты к Луне, Марсу, Венере и пилотируемые корабли. Сверхурочные не фиксировались и не оплачивались.

Однажды был такой эпизод. Наша табельная для укрепления трудовой дисциплины (иногда москвичи опаздывали на пару минут из-за задержки электрички) установила на входе аппарат, где каждый сотрудник пробивал на своей карте точное время прихода на службу, а вечером — время ухода. В конце месяца, поскольку факт массовой сверхурочной работы был официально зафиксирован, экономисты обнаружили, что всем сотрудникам отдела нужно выдать зарплату в полтора раза больше обычной. Денег на это, конечно, не было предусмотрено. В дело включились юристы, и запахло грубым нарушением трудового законодательства. В итоге всё закончилось тем, что злополучный агрегат убрали».

Эскиз варианта ТМК из рабочей тетради Владимира Бугрова. Иллюстрация из книги «Марсианский проект С.П. Королёва» (2007)

12 октября 1961 года был завершён технический отчёт с исходными данными по трёхместному кораблю первого этапа, который получил обозначение ТМК-1 (Тяжёлый межпланетный корабль №1) и предназначался для экспедиций к Луне, Венере и Марсу с целью изучения планет и космического пространства. Предполагалось, что на околоземную орбиту он будет выводиться с помощью ракеты Н-1, а её последняя ступень (разгонный блок) отправит корабль на траекторию полёта к заданной планете, после чего отделится.

Поскольку в то время не было надёжных данных по длительному воздействию невесомости, то было решено создать на ТМК-1 искусственную силу тяжести закручиванием его вокруг поперечной оси. В одном из вариантов было предложено вынести центр масс за пределы аппарата с экипажем путём раздвижения отсеков.

Получившийся «складной» корабль состоял из двух последовательно соединённых блоков. Первый включал приборно-агрегатный отсек (объём — 25 м³), солнечные батареи и спускаемый аппарат для возвращения на Землю; второй — жилой (25 м³) и оранжерейный (70 м³) отсеки. Между блоками размещались двигательная установка и шарнирное сочленение, по которому корабль «ломался» во время коррекций траектории, освобождая сопло двигателя, находившегося в центре масс всей «связки».

Тяжёлый межпланетный корабль в «складном» варианте 1961 года. Реконструкция Игоря Безяева
energia.ru

Неизвестная история. Лунные войны и лунные города

О малоизвестных фактах из истории российской космонавтики рассказывает академик Александр Железняков:

— В конце 1950-х холодная война между США и СССР была в самом разгаре. А космическая эра еще только началась. Но в обеих странах уже существовали планы проведения ядерных взрывов на поверхности Луны. Каждая из супердержав хотела продемонстрировать свои возможности перед противником и выяснить, кто же бесспорный лидер в освоении космоса. За грандиозными экспериментами должны были наблюдать все жители Земли, — говорит академик Российской академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Александр Железняков. — Советская программа проходила в документах под индексом Е-4, американцы закодировали свою как А-119. Обе имели гриф «Совершенно секретно».

Советский проект
— В СССР проект разрабатывал известный физик-ядерщик Яков Зельдович, которого мало волновала военная сторона вопроса, зато очень интересовали научные вопросы. В частности, распространение светового излучения и электромагнитных волн в космическом пространстве. И еще — как будет себя вести выброшенное взрывом лунное вещество в условиях слабого тяготения. Заряд должны были изготовить в Арзамасе-16, а ОКБ-1 Сергея Королева — обеспечить его доставку на Луну.

В ОКБ-1 серьезно подошли к задаче, разработали и даже изготовили макет специального контейнера для заряда. Со всех сторон контейнер был утыкан штырями взрывателей: подрыв мог бы произойти при любом положении контейнера, как только он соприкоснется с лунной поверхностью. В общем, с технической точки зрения советские ученые уже в 1959-м могли провести этот амбициозный эксперимент.

Проблемы лежали в иной плоскости. Во-первых, трудная дилемма: предупреждать ли мир о подготовке ядерного взрыва на Луне? С одной стороны, не хотелось, а с другой — если не предупредить, то ядерную вспышку могут и не заметить... Во-вторых, не было 100-процентных гарантий безопасности в случае аварии на участке выведения.

Пока обсуждали эти аспекты, проблема разрешилась сама собой: академик Зельдович подсчитал длительность и яркость вспышки в безвоздушном пространстве и засомневался, смогут ли ее сфотографировать с Земли. А если ядерный гриб не удастся увидеть с нашей планеты, то зачем ввязываться в эту дорогую авантюру, последствия которой непредсказуемы? Проект Е-4 закрыли и больше к нему не возвращались.

Американский проект
— Первая информация о том, что в США ведут аналогичные работы, поступила в 1959-м, от молодого тогда физика Карла Сагана. Его привлекли для изучения атомного «гриба».

Проектом А-119 руководил Леонард Рейфел. Спустя 40 лет он поделился подробностями секретной работы. По его словам, военные США хотели узнать эффект влияния бомбы на облик спутника Земли.

Логика рассуждений и действий американцев была схожа с той, которую применяли советские ученые. И результат оказался схожим: работы в США были остановлены из-за тех же опасений возможных последствий и из-за неэффективности наблюдения за ядерным взрывом с Земли.

Но США остановили работы на более ранней стадии, чем СССР, поэтому они не успели разработать ни ядерный заряд и контейнер для него, ни ракету, с помощью которой заряд можно было доставить на Луну. У нас же и то, и другое, в принципе, уже было.

Взрывы в атмосфере

— Отказавшись от идеи превратить Луну в ядерный полигон, обе страны продолжали экспериментировать с ядерными взрывами в атмосфере и в космическом пространстве. У американцев было несколько таких программ. Самую первую — «Аргус» — они реализовали в 1958-м (три взрыва в космосе). Потом они проводили еще одиночные взрывы.

Советская программа — «Эксперимент К» — была реализована в 1961-м (три взрыва) и в 1962-м (два взрыва). Минимальная высота, на которой производили взрывы — 80 км, максимальная — 300 км.

А в январе 1963-го был подписан международный договор о полном запрете ядерных испытаний в атмосфере, в космосе и под водой. Осталась только возможность производить взрывы под землей.

Первоначально договор подписали СССР, США и Великобритания. А Франция продолжала испытания до начала 1970-х, а Китай — до начала 1980-х. Позже и они присоединились к договору. С начала 1990-х многие страны ввели мораторий и на подземные ядерные испытания.

Есть серьезные исследования медиков и физиков о воздействии возникающего при таких взрывов излучения на людей и природу. Все они — негативные.

«Барминград»
— Так ученые между собой называли проект советской лунной базы, который разрабатывался в 1960-х. Проект выполнялся в ГСКБ «Спецмаш» под руководством Владимира Бармина. Вот по имени главного конструктора он и получил свое неофициальное название. В документах же проект значился, как «ДЛБ» — долговременная лунная база. А под именем «Звезда» его знали в ОКБ-1 — заказчике этих работ.

Инициатором разработки — как, впрочем, и многих других — стал академик Сергей Королев. Он предлагал использовать Луну и окололунное пространство как один из уровней технологической инфраструктуры, которая позволила бы закрепиться в космосе, а потом двинуться к планетам и звездам. Луну в этой связи Сергей Павлович рассматривал как своеобразный «космодром подскока». Поработать над этой темой — создать концепцию обитаемой станции на Луне — Королев попросил своего коллегу по Совету Главных конструкторов академика Бармина.

Команда Бармина спланировала девять обитаемых модулей, у каждого — свое предназначение: командный пункт, научная лаборатория, склад, мастерская, медпункт со спортзалом, камбуз со столовой и три жилых помещения. Каждый модуль (4,5 м длиной) должен был доставляться на Луну по отдельности.

Было продумано и как выбрать место под станцию. Один из искусственных спутников Луны должен был провести картографирование ее поверхности. Затем с предварительно выбранных участков на Землю предполагалось доставить грунт для тщательного химического анализа (и это было сделано в результате полета автоматической межпланетной станции «Луна-16» в 1970-м). Потом этот участок вдоль и поперек должен был изъездить луноход. Лишь после этого планировалось разворачивать базу.

Владимир Бармин // Фото: russian.space
Тут тоже предполагались этапы. Сначала на беспилотнике на Луну собирались доставить основной модуль. Потом — отправить туда экспедицию из четырех космонавтов, которые должны были принять еще один модуль и соединить его с основным. В общем, доставлять модули должны были беспилотники, а стыковку производить — участники лунных экспедиций.

В перспективе обитаемые модули планировалось ставить на колеса (как у луноходов — каждое колесо со своим мотором). Такой «поезд» хотели использовать для строительства лунного городка и исследовательских поездок по окрестностям. Для защиты от метеорной и ультрафиолетовой опасности обитаемых помещений каждого модуля был специально разработан трехслойный корпус.

Опытный образец такого модуля был изготовлен и даже использован во время наземных экспериментов в 1967-м. В 1971-м эскизный проект лунной базы был завершен. Начинать разворачивать лунную базу СССР собирался уже в конце 1970-х — начале 1980-х.

Cекретарь ЦК КПСС Дмитрий Устинов тогда высоко оценил работу команды Бармина. Он семь с половиной часов разговаривал с учеными, выясняя детали проекта. И согласился, что «Звезду» надо развивать. Но... попросил прикинуть стоимость проекта.

Оказалось, что на строительство и обживание лунной базы потребуется 50 млрд рублей (80 млрд долларов)... Таких денег у страны не было. Программу закрыли, хотя на Луну мы летали до 1976-го. Последней там у нас была станция «Луна-24». Сейчас, после 40-летнего перерыва, готовится к запуску «Луна-25».

Лунная программа сегодня
— В 2000-х снова заговорили о развертывании на Луне базы. Но снова уперлись в отсутствие денег. Сегодня программа активирована. Но, если вглядеться в ее детали, это все тот же «Барминград»: принцип построения станции остается таким же, как это в начале 1970-х сформулировал академик Бармин.

Правда, сегодня есть финансирование — на проработку деталей проекта планируется потратить 39 млрд рублей. Но этих денег не хватит, чтобы создать лётные экземпляры. Только на макеты и на отдельные элементы конструкции.

Но вот что вызывает сомнение. В течение более 40 лет у нас не было ни одной экспедиции к Луне. Мы разучились летать к нашей небесной соседке. Мы утратили многие технологии межпланетных перелетов. И когда мы с уверенностью заявляем, что «высадимся на Луне в таком-то году», я бы не обольщался. Нам предстоит вновь пройти тот путь, который был пройден в конце 60-х — начале 70-х годов прошлого века. Да, летать будем с использованием иной элементной базы, новых материалов, совершенных вычислительных средств. Но всё это предстоит проверить «в деле». Только после этого можно что-то сказать конкретное и строить далеко идущие планы.

Сейчас у нас запланированы полеты нескольких автоматических станций к Луне. Первая отправится в путь в 2020 году. А вот полет человека пока в перспективе: обозначены рамочные сроки, но как таковая лунная программа еще не сформулирована.

В чем сложность вернуться с Луны?

— По орбите мы летаем с первой космической скоростью, — объясняет Железняков. — Это 8 км/с. Чтобы долететь до Луны, нужно разогнать корабль до второй комической скорости — 11 км/с. С орбиты мы возвращаемся на Землю с той же первой скоростью, а когда будем возвращаться с Луны, это будет вторая скорость. Сложность в том, что при вхождении в атмосферу с такой скоростью необходима иная конструкция спускаемого аппарата, с другой теплозащитой, чтобы сохранить и корабль, и жизни космонавтов.

На Марс!
— В СССР разрабатывались и две программы полета на Марс — «Аэлита» и «МАВР» («Марс-Венера-Разум»), — рассказывает Железняков. — Миссия должна была длиться около 630 суток: девять месяцев туда, девять — обратно, и месяц на Марсе. Обе предусматривали возвращение людей на Землю. В сущности, эти замыслы можно было бы реализовать. К слову, запуск автоматических межпланетных станций СССР производил с 1960-го. А в декабре 1971-го «Марс-3» осуществил первую в истории мягкую посадку на поверхность планеты... Запуски в сторону Марса продолжались до конца 1980-х.

https://sobesednik.ru/obshchestvo/20180 … nye-goroda