Während die Kamera der russisch-europäischen Raumsonde ExoMars das erste Bild des Roten Planeten zur Erde schickte, arbeiten die USA daran, eine vollwertige bemannte Expedition zum Mars zu schicken. Warum die Amerikaner es brauchen, wie viel ein solches Projekt kosten wird und ob Russland eine Beteiligung plant, sind Fragen, die beantwortet werden müssen.
Die Aufgabe eines bemannten Vorbeiflugs am Mars wurde bereits 2010 von Präsident Barack Obama gestellt. Dann zeichnete er vor der NASA folgenden Aktionsplan: Bis 2025 einen bemannten Flug zu einem erdnahen Asteroiden machen, Mitte der 2030er-Jahre - zum Mars, worauf eine Landemission folgt. Bisher können wir sagen, dass die NASA als Ganzes in den geplanten Zeitplan passt. Gleichzeitig plant die Agentur nicht nur einen Vorbeiflug am Roten Planeten, sondern auch einen Besuch seines natürlichen Satelliten Phobos.
Bis heute hat die Agentur sechs grundlegende Elemente identifiziert, die für einen Flug zum Mars erforderlich sind, einschließlich der Landung. Dies sind die schwere Trägerrakete SLS, die Raumsonde Orion, das Transheb Living Module (für den Flug entlang der Route Erde-Mars-Erde), ein Lander, eine Startbühne und ein solarelektrisches Antriebssystem (SEP). Nach einer der vorläufigen Schätzungen müssen 15 bis 20 Tonnen Fracht und Ausrüstung an die Oberfläche des Roten Planeten geliefert werden, um die erste Landung von Menschen auf seiner Oberfläche sicherzustellen. NASA-Vertreter gaben jedoch die Zahl von 30 Tonnen oder mehr bekannt, wenn man bedenkt, dass das Gewicht allein der geplanten Startbühne 18 Tonnen betragen wird und das Gewicht des Landers mindestens 20 Tonnen betragen wird. Um diese Elemente ins All zu schicken, sind mindestens 6 Starts eines schweren / superschweren Trägers SLS mit einer Tragfähigkeit von 70 bis 130 Tonnen erforderlich. Um Zeit und Geld bei der Entwicklung und Produktion dieses "schweren Lastwagens" zu sparen, verwendete die NASA Technologie und Ausrüstung, die von Shuttles übrig geblieben war, darunter Motoren, Kraftstofftanks und Festtreibstoff-Booster "Shuttles".
Die Elemente des Marskomplexes werden sich nicht in einer erdnahen Umlaufbahn, sondern am Lagrange-Punkt L-2 zu einem Bündel versammeln. Es befindet sich eineinhalb Millionen Kilometer von der Erde entfernt, hinter der Rückseite des Mondes, bei 61.500 Einschlägen. Die NASA nennt L-2 nichts anderes als "Testgelände" und betont damit, dass dort nicht nur die Montage, sondern auch die Erprobung der Mars-Technologie durchgeführt wird.
Die amerikanischen und internationalen Medien haben wiederholt, auch unter Bezugnahme auf einige Quellen der NASA, die Möglichkeit einer Rückkehr der Amerikaner zum Mond zur Vorbereitung der Marsexpedition erwähnt. Dies ist jedoch jetzt keine Frage. Wie einer der führenden amerikanischen Experten auf dem Gebiet der Weltraumpolitik, John Logsdon, der Zeitung VZGLYAD sagte, ist die Schaffung eines Mondlanders nicht in den Plänen der NASA enthalten. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die Europäische Weltraumorganisation (ESA) über den Flug zum Mond entscheidet. Und für den Fall, dass die ESA einen Lander baut, können sich die Vereinigten Staaten am europäischen Mondprojekt beteiligen und möglicherweise SLS zur Verfügung stellen, um dieses Modul an einen natürlichen Satelliten der Erde zu liefern.
Drei Schritte zum Mars
Die stärksten Trägerraketen in der Geschichte der Raumfahrt
Die NASA nannte ihren ersten Schritt "sich auf die Erde stützen". Es beinhaltet das Üben der notwendigen Operationen und das Sammeln der erforderlichen Erfahrung im erdnahen Orbit mit der ISS. Darüber hinaus entwickelt die Agentur als Teil dieses Schritts Wege und Methoden, um improvisierte Ressourcen des Mars (ISRU) zu nutzen, um Treibstoff und andere notwendige Materialien zu erhalten. Die Aktivität ist ziemlich lohnend, wenn man bedenkt, dass die 18-Tonnen-Startstufe 33 Tonnen Treibstoff benötigt und die NASA beabsichtigt, ihn aus dem auf dem Roten Planeten verfügbaren Kohlendioxid und Wasser zu gewinnen.
Der zweite Schritt wird als "Teststandort" bezeichnet, der sich, wie bereits erwähnt, am Punkt L-2 befindet. Mit Hilfe eines automatischen Geräts ist geplant, einen nahegelegenen Asteroiden einzufangen, der zu diesem Punkt gebracht wird, wo er von der Orion-Raumschiffbesatzung untersucht wird.
Der dritte Schritt wurde "unabhängig von der Erde" genannt. Wir sprechen bereits über das direkte Studium und die Entwicklung des Roten Planeten. Dazu gehören das Leben auf dem Mars, die intensive Nutzung der Ressourcen des Mars und die regelmäßige Übertragung wissenschaftlicher Informationen zur Erde mithilfe fortschrittlicher Kommunikationssysteme.
Es lohnt sich, näher auf die Rolle von "Orion" einzugehen. Trotz der Tatsache, dass es äußerlich einer vergrößerten Version des klassischen Einweg-Raumschiffs der Apollo-Klasse ähnelt (manchmal wird der Orion scherzhaft „Apollo auf Steroiden“genannt), wird das neue „Taxi“für NASA-Astronauten wiederverwendbar sein - es ist geplant, das gleiche Abfahrt Fahrzeug bis zu zehnmal verschiffen. Gleichzeitig zeichnet sich "Orion" durch eine erhöhte "Passagierkapazität" aus und kann bis zu 7 Besatzungsmitglieder an Bord nehmen.
Aber das ist nicht das Hauptmerkmal von Orion. Laut Charles Precott, Vizepräsident von Orbital ATK, das Fünf-Segment-Feststoff-Booster für die SLS entwickelt, wird das Schiff Teil des interplanetaren Marskomplexes. Seine Systeme, darunter ein lebenserhaltendes System (Kühlmittel) und ein Strahlenschutz, werden in diesen Komplex integriert, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Erfolgsstatistiken für Weltraumstarts in verschiedenen Ländern
Die geschätzte Ressource von "Orion" beträgt nicht weniger als 1000 Tage. Es soll mit höheren Geschwindigkeiten in die Erdatmosphäre eintreten, beispielsweise bei der Rückkehr von L-2 oder dem Mars. Darüber hinaus wird das Schiff zu einem zusätzlichen Unterschlupf für die Crew, falls etwas schief geht. Precott nannte das Beispiel von Apollo 13, dessen Besatzung nach der Explosion des Sauerstofftanks im Kommandomodul während des Fluges zum Mond weitgehend dank des Kühlmittel- und Antriebssystems des Mondlanders gerettet wurde. Dieses Modul, obwohl es nicht für den Flug auf der Route Erde-Mond-Erde ausgelegt war, hat in einer kritischen Situation für es ungewöhnliche Funktionen erfolgreich ausgeführt.
Der erste Testflug von Orion fand automatisch im Dezember 2014 statt, als es von der Trägerrakete Delta IV Heavy gestartet wurde. Die nächste ist für September 2018 geplant, Orion (noch ohne Besatzung) wird bereits mit Hilfe des SLS-Trägers in einer Umlaufbahn fliegen, für die dies übrigens der erste Start sein wird. Und der erste bemannte Flug der Raumsonde – direkt zum Mond – ist für 2021–2023 geplant.
Ängste und Realität
Besatzungen, die in einer niedrigen Erdumlaufbahn fliegen, werden durch das Erdmagnetfeld vor kosmischer Strahlung geschützt. Vor allem Astronauten, die zum Mond und zum Mars fliegen, werden von diesem Schutz beraubt. Laut Scientific American unter Berufung auf Daten des Rovers Curiosity ist die Strahlungsgefahr aus dem Weltraum jedoch nicht so groß, dass sie ein Hindernis für die Durchführung der Marsexpedition darstellt. Astronauten, die 180 Tage verbringen, um zum Mars zu gelangen, die gleiche Menge, um von ihm zurückzukehren, und außerdem 500 Tage auf der Oberfläche des Roten Planeten verbringen, erhalten eine Gesamtstrahlungsdosis in der Größenordnung von 1,01 Sievert. Nach ESA-Standard sollte ein Astronaut auf allen seinen Flügen nicht mehr als ein Sievert erhalten. Diese Dosis erhöht laut Ärzten das Krebsrisiko um 5%. Die NASA hat strengere Standards: Das Krebsrisiko eines Astronauten für die gesamte Dauer seiner beruflichen Tätigkeit sollte 3% nicht überschreiten. Laut Don Hassler, einem der Mitglieder des Curiosity-Forschungsteams, sind 5 % jedoch "ein absolut akzeptabler Wert".
Bei einer Rede auf der People to Mars (H2M)-Konferenz in Washington im Mai dieses Jahres zitierte Scott Hubbard, früher verantwortlich für die Mars-Projekte der NASA und jetzt Professor an der Stanford University, den Chefarzt der NASA, Richard Williams, mit den Worten: würde eine bemannte Mission zum Mars verhindern. Williams räumt ein, dass für Astronauten ein gewisses Gesundheitsrisiko besteht, aber die NASA ist bereit, dies zu akzeptieren, zumal die Agentur ständig neue Möglichkeiten entwickelt, um es zu mindern. Beispielsweise experimentiert die NASA derzeit mit einem Material aus hydrierten Bornitrid-Nanoröhren (BNNT), das vielversprechende Anti-Strahlungs-Eigenschaften aufweist.
Laut Andy Weier, dem Autor des Buches "The Marsian", auf dessen Grundlage der gleichnamige Film gedreht wurde, würde sein Held jedoch während seines Aufenthalts auf der Oberfläche des Roten Planeten sicherlich Krebs bekommen. Wer der Wahrheit näher ist - Wissenschaftler oder Science-Fiction-Autor, wird die Zeit zeigen.
Wann, für wie viel und mit wem
Die NASA hält sich derzeit an den folgenden Zeitplan für die bemannte Erkundung und Erforschung des Mars. Von 2021 bis 2025 sind mindestens fünf bemannte Missionen in den Mondraum geplant, darunter die „Erfassung“und die Untersuchung des Asteroiden. 2033 sollen Astronauten Phobos erreichen und 2039 zum ersten Mal die Marsoberfläche betreten. Eine zweite Expedition wird 2043 auf dem Mars landen.
Um den bemannten "Angriff" des Roten Planeten von 2018 bis 2046 zu unterstützen, müssen mindestens 41 Träger vom Typ SLS gestartet werden. Es ist nicht ausgeschlossen, dass dazu Starts von bereits betriebenen Trägern der Typen Delta-4 und Atlas-5 hinzugefügt werden müssen (wenn letztere amerikanische statt russischer Triebwerke erhalten und noch in Betrieb sind). Sie werden hauptsächlich für den Start von automatischen Fahrzeugen zum Mars und zum Mars verwendet, die mit der Funktion von "Minern" wissenschaftlicher Informationen betraut werden, um bemannte Expeditionen zu unterstützen.
Natürlich können die Anzahl der Träger und ihre Typen je nach den Änderungen an der Konfiguration der bemannten Marsmissionen variieren. Es gibt eine Option, bei der nur 32 SLS-Träger benötigt werden (davon fünf für die oben genannten Umlaufexpeditionen): zehn zur Unterstützung einer bemannten Mission zu Phobos, zwölf für die erste Landung von Astronauten auf dem Mars und zehn weitere für die zweite.
Die Frage ist: Wie viel wird das alles kosten und werden die Vereinigten Staaten diese Ausgaben allein "ziehen"? Die Entsendung von Astronauten zum Mars wird nur einen Bruchteil dessen kosten, was für die Entwicklung und Produktion des Kampfjets F-35 der sechsten Generation aufgewendet wurde, so eine Expertengruppe der NASA sowie Vertreter aus Industrie und Wissenschaft in den USA. US-Verwaltung, das F-35-Programm könnte letztendlich eine Billion Dollar kosten) und wird 100 Milliarden Dollar nicht überschreiten. Dies ist das gleiche, was die USA bisher für das ISS-Programm ausgegeben haben. Bis 2024 wird der Flug der Station abgeschlossen sein, und die NASA wird nicht mehr jährlich fast 4 Milliarden US-Dollar für den Betrieb ausgeben. In den zehn Jahren, die zwischen dem Ende der Erdumlaufbahn der Station und dem Beginn der Mission zu Phobos liegen, werden die eingesparten Mittel also etwa 40 Milliarden US-Dollar betragen, und die Vereinigten Staaten müssen zusätzliche 60 US-Dollar aufbringen Milliarden, um seine Marspläne umzusetzen.
Zu den Kosten der Mars-Mission betonen Experten, dass diese noch weiter gesenkt werden können, wenn internationale Teilnehmer in das Projekt eingebunden werden. Die naheliegende Frage ist: Ist Russland darunter, das derzeit einer der größten Partner der USA im Weltraumbereich ist und ein ernsthaftes Weltraumpotenzial (insbesondere im Bereich der bemannten Flüge) hat? Aber wenn die USA solche Pläne für Russland haben, werden sie vorerst geheim gehalten.
Ende Mai dieses Jahres skizzierte die Zeitung Space News die Ansichten von NASA-Chef Charles Bolden zur Zukunft der internationalen Zusammenarbeit im Weltraum. Er sprach über die Bedeutung der Interaktion außerhalb der Atmosphäre mit Europa, Japan und China. In Bezug auf die VR China erwähnte Bolden, dass er sie Ende des Sommers besuchen werde, und betonte, dass die Vereinigten Staaten und China früher oder später definitiv eine enge Zusammenarbeit im Weltraumbereich beginnen werden. Die Liste potenzieller Weltraumpartner umfasst sogar Länder wie Israel, Jordanien und die Vereinigten Arabischen Emirate. Aber Bolden sagte kein Wort über Russland. Vielleicht gab es dafür einfach keinen Grund, aber eine andere Erklärung ist möglich: die stark verschärften Beziehungen zwischen Moskau und Washington sowie Russlands Mangel an Technologie und Technologie für den Weltraum (um Zugang zu ihnen zu erhalten, könnten die Vereinigten Staaten abgesehen von allgemeinen politischen Differenzen) tragen nicht zum amerikanischen Interesse bei, die Partnerschaft mit unserem Land nach dem Ende des ISS-Fluges fortzusetzen.
Es bleibt hinzuzufügen, dass es neben dem Mars-Programm des US-Bundesstaates auch ein privates gibt, das SpaceX umsetzen will. Der Chef dieses Unternehmens, Elon Musk, kündigte an, 2018 das Drachenschiff auf der Oberfläche des Roten Planeten zu landen und 2026 Menschen dorthin zu schicken.
Auf der People to Mars-Konferenz und darüber, warum Amerika nach dem Roten Planeten strebt, sagte Charles Precott: „Sprünge in den Weltraum passieren nur, wenn die strategischen Interessen des Landes hinter ihnen stehen. Wir fliegen zum Mars, weil wir der Welt unsere Fähigkeit zeigen wollen, etwas zu tun, was noch nie zuvor jemand getan hat, um unsere Weltraumführerschaft zu demonstrieren und unseren Zugang zum globalen Weltraummarkt zu garantieren, der einen Jahresumsatz von 330 Milliarden US-Dollar erreicht. Wie Sie sehen, ist die Erklärung recht einfach. Und unwillkürlich stellt sich die Frage: Hat Russland wirklich keine solchen strategischen Interessen, die mit Hilfe eines Projekts von zwei Olympischen Spielen in Sotschi realisiert werden können?
