Сегодня, когда вопрос относительно разных вариантов пилотируемых экспедиций к Марсу живо обсуждается и специалистами, и журналистами, когда авантюрный, но при этом, ввиду неспособности нынешних лидеров великих государств ставить перед человечеством величественные цели, единственно, по-видимому, возможный в ближайшее десятилетие «полет в один конец» вышел на стадию технологического проектирования, не лишним будет вспомнить, а кто же первым перевел мечту о Марсе в разряд конкретных проектных работ.
Речь идет о Главном конструкторе Сергее Королеве, славном украинце и выдающемся практике ракетостроения, благодаря энергии и умению брать на себя ответственность которого человечество по меньшей мере на несколько лет раньше начало космическую эру.
Напомню, что первый искусственный спутник Земли был запущен 4 октября 1957 года, первый успешный старт автоматической межпланетной станции (АМС) к Луне состоялся 2 января 1959 года, первые живые существа (собаки Белка и Стрелка) поднялись на орбиту и вернулись на Землю на борту корабля-спутника-2 (прототипа пилотируемого корабля «Восток») 20 августа 1960 года. А уже 10 и 14 октября того же 1960 года Королев, продолжая задуманную линию исследования космоса, осуществляет запуски АМС, призванных выйти на траекторию полета к Марсу. Но в результате аварий еще «сырых» ракетоносителей оба запуска заканчиваются неудачами. Первый удачный запуск АМС «Марс-1» осуществлен Королевым 1 ноября 1962 года. Станция должна была пролететь мимо «красной планеты» и сфотографировать ее. Однако связь с ней прервалась задолго до этого пролета — советская электроника обеспечить дальние космические путешествия в те времена была не в состоянии.
Но это все были АМС незначительной массы, следовательно, они не могли нести достаточное количество научной аппаратуры, которая тогда требовала довольно больших объемов. Поэтому еще в конце 1950 годов Сергей Королев, понимая, что развитие космонавтики невозможно без увеличения массы выведенных на околоземную орбиту и на траектории полета к Луне и планетам космических аппаратов, начал искать решение этой проблемы. В то время создание мощного космического самолета было технологически невозможным; оставались два пути: или выводить носителями средней мощности много объектов и собирать их на орбите в одно целое, или создавать сверхмощные РН, которые бы выводили на орбиту грузы массой до 100 тонн. До 1960 года уже была сформирована концепция новой ракетно-космической системы, основой которой стал проект носителя, который вскоре получил название Н-1. Королев доказывал, что новый РН откроет перед космонавтикой самые широкие горизонты, в частности позволит осуществлять не только «штурм» Луны человеком, который завершится высадкой на поверхности естественного спутника Земли и созданием там постоянной действующей научной базы, но и запуски тяжелых АМС со сложными исследовательскими программами и пилотируемых кораблей к планетам Солнечной системы.
Особенно привлекала инженеров идея пилотируемой экспедиции на Марс. Правда, с использованием техники начала 1960-х она требовала огромных финансовых и производственных ресурсов. Ведь следовало сначала с помощью 20—25пусков Н-1 вывести на околоземную орбиту ряд модулей, потом собрать из них марсианский пилотируемый комплекс (МПК) стартовой массой около 1630 тонн. Сама экспедиция должна была длиться свыше двух с половиной лет и включать выход МПК на орбиту Марса, посадку на Марс, месячное пребывание группы космонавтов на Красной планете и обратный полет. На Землю должна была вернуться только часть корабля с космонавтами массой 15 тонн.
Реальнее под обзором технических и финансовых возможностей СССР выглядел облет Марса или Венеры, без посадки на планету и выхода на орбиту ее спутника. В этом случае корабль выводится на такую траекторию полета, которая пересекает одновременно орбиты Земли и планеты назначения и позволяет ему, словно бумерангу, за некоторое время вернуться в район Земли и со второй космической скоростью войти в ее атмосферу. Например, корабль, который стартовал бы 8 июня 1971 года (в одно из «окон», то есть наиболее выгодный для полета к Красной планете часовой промежуток), мог через 10,5 месяца пролететь возле Марса, что позволяло бы экипажу провести исследование планеты с пролетной траектории и сбросить на ее поверхность автоматические зонды. После облета Марса осуществляется коррекция траектории и корабль становится на путь возвращения на Землю. Длительность такой экспедиции — от старта с Земли и до посадки на нее — три года, один месяц и двое суток.
Работа над тяжелым междупланетным кораблем (ТМК) велась в возглавляемом Михаилом Тихонравовым отделе королёвского КБ. Сначала темой занимались в свободное от основной работы время две группы проектантов под руководством Глеба Максимова и Константина Феоктистова. Первой из проблем, которые нужно было решить, стала проблема создания пригодной для длительного полета системы жизнеобеспечения экипажа. Ведь такие системы, которые основывались на невосстанавливаемых запасах кислорода, воды и продуктов питания, не могли применяться в таком полете — слишком много пришлось бы с собой всего брать. Поэтому ставка была сделана на системы с частично замкнутым циклом, которые бы в упрощенном виде повторяли земные экосистемы. Конечно, полный круговорот веществ в небольшом по объему корабле создать невозможно, а вот восстановление воды и кислорода представлялось возможным. Для регенерации кислорода должны были применяться контейнеры с водорослями типа хлореллы. Запасы еды должны были находиться в сублимированном виде. Для пополнения рациона в бортовой гидропонной оранжерее корабля планировалось выращивать овощи, что позволило бы снизить массу запасов продуктов на 20—40 %. Серьезной проблемой стало подведение света к растениям, что было решено с помощью внешних солнечных концентраторов.
Для отработки частично замкнутой системы жизнеобеспечения на Земле был построенный аналог жилого отсека ТМК, в каком испытатели А. Божко, Г. Мановцев, Б. Улыбышев провели целый год. Было подтверждено экспериментально: воду, кислород, частично продукты питания в длительных полетах можно получать на борту из отработанных веществ. Но при этом так и не была решена проблема — а как повлияет длительная невесомость на космонавтов? Тогда еще не было достаточных знаний по этому вопросу; собственно, и сегодня их можно считать только частичными, поскольку самый длительный полет — это 438 суток, которые провел на орбите в середине 1990 годов российский врач-космонавт Валерий Поляков, поставив немало опытов и вернувшись на Землю живым и здоровым. Но для полета на Марс и возвращения на Землю нужно больше — хоть два года.
Отказавшись от идеи создания сверхтяжелого ТМК, обе конструкторские группы занялись проектированием ТМК значительно меньшей массы, желательно такого, который можно было бы вывести на околоземную орбиту одним пуском носителя Н-1.
ТМК конструкции группы Глеба Максимова представлял собой трехместный корабль, который выводился на траекторию полета к Марсу с помощью кислородно-керосинового разгонного блока. После выведения на траекторию движения к Марсу на корабле разворачивались солнечные концентраторы, батареи электропитания, антенны связи с Землей и начинался многомесячный полет. Проект группы Константина Феоктистова основывался на использовании электрореактивных двигателей, которым присуща высокая экономичность. Группе Феоктистова удалось разработать проект ТМК со стартовой массой около 75 тонн, что позволяло вывести его с помощью одного пуска Н-1. Но из-за чрезвычайно маленькой тяги ЭРД (это тот минус, который имеют такие двигатели), разгон корабля до второй космической скорости, которая бы позволила покинуть земную орбиту, должен был проводиться по спирали на протяжении нескольких месяцев. А в целом вся экспедиция заняла бы три года, из которых на разгон и торможение корабля следовало потратить больше года. Это, конечно, усложняло реализацию проекта. Не говоря уже о том, что источником электрического питания должен был стать компактный ядерный реактор — вещь, далеко не всегда безопасная.
Эти разработки велись до середины 1960 годов. А затем погиб на операции Королев, потом все силы были брошены на реализацию месячной программы, потом пошли неудачи, поэтому марсианские проекты были фактически заброшены. Только 28 мая 1969 года Василий Мишин, который возглавил ОКБ-1 после смерти Королева, подписал аванпроект ракетно-космической системы Н-1М, где рассматривали пути модификации базового носителя (который в то время еще «не умел» летать) для существенного расширения его возможностей. В этом контексте и начали разрабатывать новый вариант марсианской экспедиции. Опять взялась за дело группа ученика Королева Константина Феоктистова, которая подготовила проект с такими основными показателями: продолжительность полета на Марс и назад корабля с экипажем из шести человек — 630 суток; пребывание на орбите искусственного спутника Марса — 30 суток; пребывание на Марсе посадочного отсека с экипажем из трех космонавтов — 5 суток. Как основные двигатели корабля должны были использоваться ЭРД с питанием от ядерных реакторов, как вспомогательные — жидкостно-реактивные. Экспедиционный комплекс предусматривалось создать на околоземной орбите путем автоматической стыковки двух беспилотных блоков массой по 150 тонн, выведенных в космос модифицированным вариантом ракеты Н-1. Первый блок — это марсианский орбитальный и посадочный комплексы, второй блок — система реакторов и двигателей. После разгона комплекса в автоматическом режиме и выхода его на высокоэллиптическую орбиту Земли было предусмотрено посадить на него экипаж с помощью нескольких кораблей типа 7К-Л1 («Зонд»), которые были предназначены для пилотируемого облета Луны. Ну, а дальше — длительный полет, высадка на Марс и возвращение на Землю.
Реально все это могло быть реализовано в середине 1980годов — если бы дали достаточное финансирование и мобилизовали достаточные интеллектуальные и производственные ресурсы. Но для этого нужен был Королев — человек, который бы взял на себя ответственность и смог победить или перехитрить партийные инстанции.
Но реальностью стал как провал месячной программы, так и отказ от марсианской. Основой стратегии пилотируемой космонавтики в СССР стало развитие орбитальных станций — как гражданского, так и военного назначения — которые запускались РН «Протон» и имели массу около 20 тонн. Со временем начали собирать на орбите модульные конструкции, общая масса которых на исходе ХХ века, уже после распада СССР, достигла 130 тонн. Для этого понадобилось около 10 запусков РН «Протон» и «Союз». Напомню, что носитель Н-1М должен был самостоятельно выводить такую (и большую!) массу на орбиту.
Но без Королева запроектированное им одно из самых грандиозных космических приключений человечества так и не было осуществлено. Полное прекращение работ по ракете Н-1 поставило крест на королёвских проектах пилотируемых полетов советских космонавтов к Луне, Марсу и Венере — решили, что эта ракета была слишком ненадежной, ведь даже ее четвертый старт не был успешным. Однако... В 1990 годах, когда российской космонавтике не стало на что жить, созданные для этой ракеты двигатели, которые 20 лет пролежали в хранилище, были проданы американцам. Те поставили их на свои ракеты, предназначенные для выведения спутников. Ни одной неудачи не было. Проблема же была в другом — в советской электронике, в автоматическом управлении сложным «букетом» двигателей. Эта проблема действительно в 1960—70-х оказалась нерешенной.
Параллельно с этим и потом были и другие марсианские проекты других выдающихся конструкторов-украинцев — Валентина Глушко и Владимира Челомея. Последний на основе УР-500 (более известной как упомянутый уже РН «Протон») разрабатывал мощную ракету для обеспечения пилотируемых полетов на Луну УР-700. А на ее основе был создан проект суперносителя УР-900 (в литературе встречается и название УР-700М). Второй, третьей и четвертой степенью этой ракеты должен был стать уже наработанный «Протон». А вот на первой степени было запланировано установить 15 мощных двигателей, что позволяло вывести на околоземную орбиту груз массой до 240—250 тонн, чего было бы вполне достаточно для марсианского корабля с двумя космонавтами на борту (замечу, что все существующие до сих пор носители выводят на орбиту вдвое меньшую массу). Но денег на этот проект не нашли (хотя даже при достаточном финансировании в то время вряд ли удалось бы разработать эффективную систему управления таким громадным «пакетом» мощных двигателей).
В свою очередь мечтал о Марсе и Валентин Глушко. Ему даже удалось частично перевести свою «марсианскую мечту» в реальные конструкции — РН «Энергия» и «Вулкан». Но первой в мире все же разрабатывала проекты полета человека на «красную планету» команда Сергея Королева.
