СОРБЦИЯ

ПОЛЕТ НА МАРС

Большой интерес представляет полёт на Марс. Благо­даря близости к Земле и сходству с ней в отношении физических условий Марс привлекает к себе исключи­тельное внимание астрономов и других учёных.

Путешествию на Марс со спуском на его поверхность, как и полёту на Луну, будут, очевидно, предшествовать разведывательные полёты вокруг этой планеты. Для этой цели ракетные корабли превратятся на время в искус­ственные спутники Марса. В самом деле, посадка на пла­нету с последующим взлётом будет на первых порах со­пряжена с огромными трудностями, тем более, что всё топливо, необходимое для возвращения, придётся при­возить с собой с Земли. Подробное изучение поверхно­сти Марса даст возможность наметить подходящие райо­ны для посадки последующих экспедиций. Можно будет также собрать ряд данных, которые нельзя получить в земных обсерваториях и которые необходимы, прежде чем предпринять экспедицию со спуском на Марс.

В первую очередь нужно будет установить, позволит ли строение и состав атмосферы Марса использовать, её для торможения при спуске космического корабля. Изуче­ние атмосферы Марса поможет также выяснить, имеется ли на этой планете среда, в которой человек может существовать; является ли атмосфера Марса достаточной защитой от бесчисленных «падающих звёзд» и вредо­носных излучений, пронизывающих межпланетное про­странство.

Как установлено, атмосфера Марса почти не содержит озона, поглощающего ультрафиолетовые лучи Солнца, из-за чего они проникают до самой поверхности планеты, а это представляет опасность для астронавтов.

Полёт вокруг Марса сможет совершаться по различ­ным траекториям, которые отличаются друг от друга как

Продолжительностью полёта, так и требуемыми скоро­стями разгона корабля.

Возьмём траекторию, перелёт по которой вместе с возвращением на Землю продлится два года (рис. И). Корабль отправляется с межпланетной станции в пол­ночь по местному времени, когда центр Земли находится на прямой, соединяющей станцию с Солнцем. Это — самый удобный момент, так как направления движений стартующей ракеты и станции тогда совпадают. Благо­даря этому ракета, используя скорость движения самой станции, может улететь с самой малой скоростью — 4,3 километра в секунду. При отлёте же непосредственно с Земли на Марс кораблю понадобилось бы развить ско­рость 12,3 километра в секунду.

Если вес ракеты с экипажем принять равным 10 тон­нам, то при скорости истечения газов 4 километра в секунду корабль, взлетая с межпланетной станции, дол­жен унести 19,6 тонны топлива, а при взлёте с Земли — 216 тонн.

Скорость корабля в межпланетном пространстве по­стоянно меняется. При взлёте она наибольшая, а по мере удаления от орбиты Земли корабль постепенно замедляет движение.

Приблизившись к Марсу на предусмотренное расстоя­ние, корабль пролетит мимо него и уйдёт дальше в меж­планетное пространство. Во время полёта мимо Марса астронавты смогут сфотографировать всю его поверх­ность благодаря вращению планеты вокруг своей оси.

Спустя год с момента вылета корабль достигнет самой удалённой точки своей траектории — 2,175 астро­номической единицы. Здесь его скорость будет самой малой.

Далее корабль вновь начнёт со всё возрастающей скоростью приближаться к орбите Марса. Но при вто­ричном пересечении этой орбиты он больше не встретит на ней планеты. Замкнув эллиптическую траекторию по­лёта, ровно через два года корабль вернётся на Землю с такой же скоростью, с какой он её покинул.

Более мощные ракеты смогут спуститься на миниа­тюрные спутники Марса — Фобос и Деймос, откуда можно будет производить продолжительные исследова­ния. Деймос находится в 23 тысячах километров от Марса, что в 17 раз ближе, чем расстояние Луны от Земли. Фобос же парит на высоте девяти тысяч километров над поверхностью Марса. Эти спутники очень быстро вра­щаются вокруг своей планеты; Фобос завершает одно об­ращение примерно в восемь часов, а Деймос — в три­дцать часов. Размеры и массы этих небесных тел неве­лики, сила их притяжения ничтожна. Поэтому опуститься на эти спутники и впоследствии взлететь обратно — задача более лёгкая, чем посещение самой планеты Марс.

По данным современной астрофизики можно предпо­лагать, что на поверхности Марса человек найдёт усло­вия, более сходные с земными, чем на других планетах. Весьма вероятно, что на Марсе существует раститель­ность. Повидимому, атмосфера Марса содержит кислород и лишена вредных для человеческого организма газов. Но она очень разрежена даже у самой поверхности планеты. Поэтому космонавтам придётся там жить в герметически закрытых помещениях, где можно регули­ровать давление воздуха и его температуру. Для выхода наружу нужно будет надевать скафандры. Вероятно, человек найдёт на Марсе также воду. Интенсивность солнечного излучения здесь в два раза меньше, чем на Земле, вследствие чего климат Марса значительно более суров.

Какие траектории можно считать выгодными для экспедиции, направляющейся на Марс с посадкой на его поверхность?

Кратчайшая линия, соединяющая две точки в про­странстве,— это прямая. Однако маршрут космического корабля не может, как правило, быть прямолинейным. Как притяжение Земли искривляет траекторию брошен­ного под углом камня, так и притяжение Солнца изгибает траекторию корабля в межпланетном пространстве. Ко­нечно, при непрерывной работе ракетных двигателей траектория может быть выпрямлена, но это чрезмерно увеличило бы расход топлива. Лишь в том исключитель­ном случае, когда полёт совершается по вертикали от­носительно Солнца (то есть вдоль солнечного луча), сила его притяжения не искривляет прямолинейной траектории корабля. Но для осуществления этого полёта потребова­лась бы непомерная затрата топлива, так как корабль должен был бы погасить ту огромную скорость, с которой он вместе с Землёй движется вокруг Солнца,— около 30 километров в секунду. Эта скорость уводит корабль в сторону от намеченного пути, подобно тому как течение реки сносит лодку при переправе перпендикулярно к берегу.

Допустим всё же, что перелёт на Марс совершается по кратчайшей прямой траектории, при наименьшей скорости отлёта. Он продлился бы тогда 85 суток. Но для этого потребовалось бы разогнать корабль до скорости 39 километров в секунду. Как видим, это очень невыгод­ная траектория.

Минимальная скорость разгона при старте с Земли потребуется кораблю, следующему по полуэллиптической траектории. Скорость, которую в этом случае придётся погасить при спуске на поверхность планеты, также будет минимальной (рис. 12).

Вылет межпланетной ракеты, следующей по опреде­лённому маршруту, как говорилось, не может совершить­ся в любой момент. Для того чтобы ракета, прибыв к марсианской орбите, встретила на ней Марс, необходимо определённое расположение этой планеты относительно Земли. Такое взаимное расположение этих двух планет повторяется в среднем через каждые 780 суток.

Продолжительность полёта на Марс по полуэл­липтической траектории — 259 суток. Для возвращения на Землю по такой же траектории следует выжидать соответствующего расположения планет в течение 454 суток.

Корабль, следующий на Марс по описанной траекто­рии, должен развить при взлёте скорость 11,6 километра в секунду. Но будущие астронавты вряд ли остановят свой выбор на таком длительном маршруте. Они, видимо, попытаются сократить время перелёта за счёт увеличения скорости разгона. Тогда им представится возможность лететь, например, по параболической траек­тории. При скорости разгона 16,7 километра ъ секунду полёт по этой траектории продолжится 70 суток.

Это — одна из замечательных особенностей косми­ческой навигации: при увеличении начальной скорости лишь в 1,4 раза продолжительность полёта уменьшится в 3,7 раза.

В конце прошлого века было широко распространено мнение о существовании на Марсе высокоразвитых су­ществ. На эту тему было написано немало художествен­ных произведений. Их авторы не стесняют своих героев ни в выборе времени, ни в выборе траектории для перелёта. В действительности же дело обстоит значительно слож­нее. Для перелёта с планеты на планету возможны лишь определённые «разумные» маршруты. Этим маршрутам соответствуют совершенно определённые взаимные рас­положения планет. Поэтому и даты возможных вылетов и прилётов космических кораблей строго определённы.

Если составить график возможных отлётов на Марс или Венеру и спуска на них, то получится такой необыч­ный результат: в этих графиках будут перерывы,

«мёртвые сезоны», длительностью от нескольких месяцев до полутора лет и больше, в течение которых ни один корабль не может подняться с поверхности ЗеМЛИ или приземлиться: „неподходящее расположение плянет исклю­чает возможность полёта.