Книга Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Роберт Зубрин

Как мы уже знаем, марсианский день длится 24 часа и 39,6 минуты земного времени. Системы учета времени, предлагавшиеся до сих пор, как правило, сохраняли земные единицы измерения с добавлением неполного часа сразу после полуночи [26]. В качестве альтернативы иногда предлагались абсолютно новые часы, как правило, на основе десятичной шкалы, использовавшие оригинальный набор временных единиц [27].

Вы уже прочитали предыдущий раздел, и потому вам должно быть ясно, что часы с использованием неравных временных единиц станут кошмаром для тех, кому предстоит заниматься навигацией или астрономией на поверхности Марса. С другой стороны, десятичный или какой-либо еще способ организации времени, вероятно, будет дезориентировать и в любом случае потребует полного пересмотра существующих географических координат на поверхности Марса (где используется та же шестидесятеричная система градусов, минут и секунд, что и в земной картографии).

Наиболее простое решение – разделить марсианские сутки на 24 марсианских часа по 60 марсианских минут, каждая из которых, в свою очередь, будет состоять из 60 марсианских секунд. Коэффициент пересчета между марсианскими единицами времени и их земными эквивалентами, таким образом, окажется равен 1,0275 для всех случаев. Время суток на Марсе, скажем, 6:00 часов утра, будет иметь точно такой же физический смысл ориентации планеты по отношению к Солнцу, как и на Земле. Все уравнения астронавигации, используемые на Земле, на Марсе останутся абсолютно такими же. То есть, независимо от того, на какой из двух планет вы находитесь, один час времени будет равен 15 градусам долготы, одна минута времени – 15 минутам долготы, одна секунда – 15 секундам.

Такая система решает все практические проблемы, связанные с ежедневным учетом времени на Марсе. На самом деле сегодня внутри коллектива планировщиков миссий в ЛРД принято пользоваться именно ею; к примеру, путь будущего марсианского орбитального аппарата можно описать как орбиту «6:00 утра – 6:00 вечера», что означает, что спутник будет двигаться, отслеживая границу «утро – вечер» на Марсе. «6:00 утра» в данном случае – это марсианское местное время в смысле, описанном выше, а 12 часов, отделяющих их от «6:00 вечера», – это марсианские часы. Очень жаль, что такой подход раздражает физиков, которые считают земную секунду священной единицей физического времени. Впрочем, им не стоит беспокоиться – кристаллографы на Марсе и другие люди, которым потребуется высокая степень точности, для того чтобы сообщать измеренные ими частоты, по-прежнему смогут приводить свои измерения в земных секундах. Система единиц СИ останется неизменной. Тем не менее земная секунда будет бесполезна для измерения любого времени, кроме земного дня, и ей придется уступить место своей марсианской коллеге.

Телеробототехника: увеличение площадей исследования

По соображениям безопасности, в то время как два члена экипажа (ученый и механик) будут находиться на выезде, двое других останутся на базе в обитаемом модуле. Таким образом, если экипаж в ровере попадет в беду, люди с базы смогут отправиться на помощь в резервном автомобиле (например, в одном из открытых роверов). В общем, на базе всегда будет не менее двух человек, а в перерывах между выездами (от одного до десяти дней каждый) – все четверо. На базе всегда есть чем заняться: это и анализ собранных образцов, и проведение различных научных и инженерных экспериментов, и участие в строительстве и техническом обслуживании оборудования. Тем не менее, поскольку главная задача первых полетов на Марс – исследование, астронавтам придется тратить какое-то время на разведку Марса. Этим они смогут заниматься, если миссию снабдят несколькими телероботами – устройствами удаленного присутствия.

Марсианские телероботы будут небольшими колесными или гусеничными передвижными устройствами, оснащенными телекамерами, микроскопами и другими научными инструментами, а также манипуляторами и радио. Управляемые с марсианской базы либо посредством коротковолнового радиоканала, либо через ареосинхронный спутник связи, эти телероботы при необходимости будут быстро приводиться в движение, так как временная задержка радиосигнала при использовании связи на Марсе окажется незначительной (время задержки сигнала от Земли до Марса и обратно достигает 40 минут, что сегодня сильно снижает эффективность работы устройства телеприсутствия). Разворачивать телероботов смогут экипажи роверов, что позволит астронавтам, остающимся на базе, подробнее исследовать участки поверхности, которые выездные команды нашли интересными, но не успели изучить самостоятельно. Телероботов также будут посылать в те места, которые слишком малы или опасны для людей, например в пещеры или узкие трещины.

Впрочем, некоторых телероботов можно будет запускать и прямо с базы, поднимая их на воздушных шарах, а затем высаживая за тысячи километров. (Воздушный шар на Марсе, по расчетам, способен пролететь 2000 километров за один день.) Траекторию полета, конечно же, задать не получится, но с учетом заранее нанесенных на карту миссиями вроде «Марс Эриал Платформ» направления и скорости ветра путь шара окажется вполне предсказуемым. Во время полета можно использовать камеры телеробота, чтобы в режиме реального времени отправлять на базу снимки – это позволит выбрать лучшее время и место для посадки системы. Оказавшись на поверхности планеты, телеробот может либо отпустить воздушный шар и тем самым связать себя с выбранной локацией на всю жизнь, либо, если ветра слабые, попытаться закрепить его якорные оттяжки в горной породе. В последнем случае после исследования выбранной области в течение нескольких часов телеробот сможет прикрепить себя к шару, сняться с якоря и отправиться на изучение какого-нибудь еще места.

В принципе, еще более выигрышным вариантом будут телероботы, способные самостоятельно летать везде, где понадобится. Один из методов сделать такое – использовать концепцию, известную как газовый прыгун.[24] В этой конструкции применяется набор солнечных панелей, которые запускают небольшой насос, втягивающий из атмосферы Марса углекислый газ и сжижающий его, а затем запасающий его в баке при давлении примерно в 10 бар. Как только набрано необходимое количество газа, солнечная энергия перенаправляется на включение резистивных нагревателей, чтобы разогреть содержащийся внутри стального сосуда слой материала с высокой теплоемкостью до температуры примерно 800 °C. Затем газовый прыгун отправляется в рейс: он заливает жидкий диоксид углерода в высокотемпературный сосуд, где тот снова принимает газообразную форму и под давлением выбрасывается из сопла, создавая ракетную тягу.

Рис. 6.1. Прототип газового прыгуна во время летных испытаний в «Пионер Астронотикс» в июле 2005 года

В «Пионер Астронотикс» мы разработали и запустили несколько таких газовых прыгунов, используя гранулы оксида магния как огнеупорное вещество, – и в виде крылатых ракетопланов, и в виде баллистических ракет, способных вертикально взлетать и садиться. Если взять огнеупорное вещество с более высокой производительностью, например гранулы бериллия или жидкий литий, то в условиях марсианской атмосферы баллистические газовые прыгуны смогут совершать прыжки длиной в 20 километров, в то время как крылатый летательный аппарат будет способен преодолеть 150 километров за один рейс. Лучше всего сделать его похожим на что-то вроде английского истребителя «Харрьер», способного взлетать и садиться вертикально, а также преодолевать большие расстояния благодаря наличию крыльев. После каждого приземления газовый прыгун выпускает небольшой ровер с дистанционным управлением, который занимается разведкой места в течение нескольких недель, пока газовый прыгун восполняет запасы углекислого газа из атмосферы. Затем, когда баки будут повторно заправлены, а двигатель разогреется до нужной температуры, ровер сам погрузится в летательный аппарат, чтобы отправиться на новое место для дальнейшего исследования.