background image
четверг
k
140, 9 декабря 2010 г.
ПОИСКИ, НАХОДКИ, РАЗМЫШЛЕНИЯ, ИЗОБРЕТЕНИЯ
Через тернии к звздам!
В ы п у с к 74
g o r o d n a u k i @ b k . r u
Редактор выпуска Н.Я. ДОРОЖКИН, научный обозреватель Калининградской правды
Город
Город
Город науки
науки
науки
520 суток на Земле или 2 года в космосе
520 суток на Земле или 2 года в космосе
Краткие публикации в Калининградской правде об экспери
менте Марс 500, начатом 3 июня 2010 года, вызвали у читате
лей ряд вопросов. Ответить на некоторые из них согласился
ведущий научный сотрудник ЦУП ЦНИИмаша кандидат техничес
ких наук Борис Музычук
. В начале беседы мы с ним вспомнили о
полте на Марс в 20 е годы прошлого века, когда экипаж межпла
нетного корабля из Аэлиты Алексея Толстого составляли ин
женер М.С. Лось и демобилизованный командир Красной Армии
А.И. Гусев, одетые в валеные сапоги, бараньи полушубки и
кожаные пилотские шлемы. Вот описание старта 18 августа
1921 года: Напутственные речи были уже сказаны, магниевые
снимки сделаны В сарае оглушающе треснуло, будто слома
лось дерево Задрожала земля. Над крышей сарая поднялся
тупой нос и заволокся облаком дыма и пыли. Треск усилился.
Чрный аппарат появился весь над крышей и повис в воздухе,
будто примериваясь... и четырхсаженное яйцо, наискось, как
ракета, взвилось над толпой, устремилось к западу, ширкнуло
огненной полосой и исчезло в багровом, тусклом зареве туч...
Борис Михайлович, как просто
было тогда лететь на Марс! А в наши
дни, в начале ХХI века, задолго до
полта проводится длительная назем
ная подготовка. Поскольку Центр уп
равления полтами ЦНИИмаша имеет
самое непосредственное отношение к
эксперименту Марс 500, расскажите
об этой интересной работе
Программа проведения экспери
мента Марс 500 рассчитана
на 520 суток и базируется на
разработанной в ЦУПе проект
ной баллистической схеме по
лта марсианского экспедици
онного комплекса продолжи
тельностью 730 суток. За стар
товое окно в расчтах было при
нято ближайшее великое про
тивостояние Марса и Земли в
2018 году. Поэтому дата старта
межпланетного экспедицион
ного комплекса (МЭК) с мон
тажной орбиты ИСЗ приходит
ся на 10 октября 2017 года, а
возвращение МЭК на монтаж
ную орбиту ИСЗ 10 октября
2019 года. В ЦУПе разработана
программа моделирования и
отображения всех 730 суток полта.
Но если вся экспедиция на Марс
рассчитана на 730 суток, почему экспе
римент Марс 500 намного короче?
Фрагменты программы полта,
которые составляют космические буд
ни, не вошли в 520 суточную програм
му эксперимента, но оставлены в про
грамме моделирования и отображения.
Эти фрагменты воспроизводятся в ус
коренном режиме. Остальные сутки по
лта моделируются, отображаются и
участвуют в эксперименте в реальном
времени. Программа моделирования и
отображения полта круглосуточно ра
ботает в ЦУПе на штатном информаци
онно вычислительном комплексе моде
лирования и информационного обеспе
чения полта, а персонал Института ме
дико биологических проблем (ИМБП) и
экипаж имеют к ней удалнный доступ.
Разработанное изображение внешнего
вида МЭК размещено в моделирующем
комплексе. Это изображение изменяет
свой вид по мере отделения от него или
стыковки с ним модулей (взлтно поса
дочный марсианский комплекс, возвра
щаемый на Землю аппарат).
Какие этапы полта моделируют
ся в проходящем эксперименте?
ИМБП и ЦУП совместно разрабо
тали документы, устанавливающие со
ответствие участков проведения экс
перимента участкам полта. Аналогич
но и сутки проведения эксперимента
соответствуют суткам полта. Всего
моделируются 8 участков полта.
1)
1 11 е сутки эксперимента ус
ловно соответствуют полту по мон
тажной орбите ИСЗ и их соответствие
программе полта не устанавливается;
2)
12 50 е сутки эксперимента соот
ветствуют 61 99 м суткам полта по
спиральной траектории старта МЭК с
орбиты ИСЗ (раскрутка у Земли); 3)
51 204 е сутки эксперимента соот
ветствуют 100 316 м суткам полта
по перелтной траектории Земля
Марс; 4)
205 е 243 и сутки экспери
мента соответствуют 317 355 м сут
кам полта по спиральной траектории
торможения (скрутка) для перехода
на орбиту искусственного спутника
Марса; 5)
244 272 е сутки экспери
мента соответствуют 356 384 м сут
кам полта по орбите искусственного
спутника Марса; 6)
273 и 309 е сутки
эксперимента соответствуют 385
421 м суткам полта по спиральной
траектории старта МЭК с орбиты ис
кусственного спутника Марса (рас
крутка); 7)
310 467 е сутки экспери
мента соответствуют 422 670 м сут
кам полта по перелтной траектории
Марс Земля; 8)
468 520 е сутки
эксперимента соответствуют 671
723 м суткам полта по спиральной
траектории торможения (скрутка)
для перехода на орбиту искусственно
го спутника Земли. В итоге на участке 2
в эксперименте моделируются 39 су
ток из 100 суток полта, на участке 3
154 суток из 216 суток полта. На уча
стках 4, 5 и 6 все сутки без сокраще
ния. На участке 7 158 суток из 249
суток полта, на участке 8 моделиру
ются 53 суток из 60 суток полта.
Какой этап эксперимента пред
ставляется вам наиболее интере
сным?
Самым интересным и динамич
ным можно считать участок имитации
работы на орбите искусственного спут
ника Марса и на его поверхности, кото
рый будет проходить с 1 февраля по 2
марта 2011 года. Три члена экипажа
перейдут в имитатор (модуль ЭУ 50)
жилого отсека взлтно посадочного
комплекса, где и будут находиться в
течение месяца. Запланировано три
выхода двух марсиан в скафандрах в
имитатор марсианской поверхности для
проведения работы с научными прибо
рами. Перед выходом экипаж будет
подвергнут кратковременной гипоки
незии (ограничение подвижности).
Наверное, экспедиция к Марсу и
полт по орбите спутника Земли вещи
существенно разные?
Разумеется, пилотируемый полт
к планете Марс значительно отличает
ся от полта по орбите ИСЗ. Прежде
всего, основополагающие вопросы по
лта связаны с сохранением физичес
кого и психологического здоровья, а
значит, и работоспособности экипажа,
длительно находящегося в
условиях замкнутого огра
ниченного пространства
особенно, конечно, в слу
чае возникновения нештат
ных ситуаций. Ведь при
возникновении критичес
ких нештатных ситуаций в
ходе межпланетного пол
та отсутствует возмож
ность досрочного возвра
щения на Землю. При на
хождении межпланетного
экспедиционного комплек
са на значительном рассто
янии от Земли нет и воз
можности ведения привыч
ного диалога между экипа
жем и персоналом управ
ления на Земле из за значительных
задержек в прохождении радиосигна
ла. Невозможны также допоставки обо
рудования, пищи и других ресурсов. В
этих условиях оказание экстренной
медицинской помощи заболевшему
члену экипажа, вплоть до хирургичес
кого вмешательства, должно
проводиться самостоятельно.
Но в межпланетном пол
те на экипаж действуют и чис
то физические факторы, при
сущие дальнему космосу?
Кроме того, о чм я уже
говорил, там существуют и
принципиально новые пробле
мы, из которых следует отме
тить следующие: интенсивное
облучение экипажа при пере
сечении радиационных поясов
Земли, продолжительность
которого может достигнуть 69
суток; длительное воздействие
на экипаж космического из
лучения; длительное отсут
ствие магнитного поля, что по имею
щимся опытным данным, полученным
на живых существах, оказывает суще
ственное влияние на их психику и жиз
недеятельность; необходимость разра
ботки автономных бортовых средств
управления МЭК и ВПК с частичным
выполнением функций Центра управ
ления полтом, учитывая задержки по
времени в сеансах связи с наземным
ЦУПом и невозможностью получения
любой оперативной помощи (медицин
ской, консультативной и др.); создание
около Марса спутниковой системы ре
трансляции для обеспечения круглосу
точной связи экипажа, десантировав
шегося на поверхность Марса, с экипа
жем, оставшимся на орбите ИСМ; не
обходимость проведения карантинных
мероприятий при десантировании на
Марс и возвращении на Землю.
Вы упомянули фактор длительно
го отсутствия магнитного поля. На
сколько можно судить, это весьма се
рьзная проблема
Магнитное поле планеты Земля
одно из важнейших условий нормаль
ной жизнедеятельности е обитателей.
Влияние его ослабления или отсутствия
на физическое и психическое здоровье
людей и вообще живых существ требует
особого внимания. Исследование влия
ния отсутствия магнитного поля на жи
вые организмы провела группа россий
ских учных из ИМБП РАН и НИИ биоло
гии и биофизики Томского государ
ственного университета.
В ходе эксперимента 12 белых крыс
самцов на 25 суток поместили в каме
ру, экранированную от магнитного поля
Земли. Внутри камеры магнитное поле
было в 700 1000 раз слабее обычно
го (кстати, магнитное поле Марса в
1000 раз слабее земного). Ещ 12 крыс
представляли контрольную группу и
находились в нормальных условиях.
За крысами велось круглосуточное
видеонаблюдение (ночью в инфра
красном свете). В ходе проведения
эксперимента установлено, что кры
сы, находящиеся в безмагнитных ус
ловиях, проявляют агрессивность и
постоянно дерутся. После стычек кры
сы в изнеможении спали. Они так ус
тавали, что не поднимались даже к
началу кормления. При этом крысы в
контрольной группе вели себя спо
койно. Кроме того, у крыс, находя
щихся в условиях ослабленного маг
нитного поля, наблюдались наруше
ния памяти. В долгосрочной перспек
тиве у подопытных крыс наблюдались
и физиологические изменения, нача
лось разложение тканей. Детныши
таких крыс рождались лысыми и рос
ли больными. По данным японских
учных, у тритонов, временно изоли
рованных от магнитного поля, появи
лось потомство, у которого неправиль
но формировались позвоночник и гла
за. У них рождались даже двухголо
вые особи.
Межпланетное путешествие
дело чрезвычайно ответственное. Ка
кие ограничения стояли перед специа
листами при проектировании марсиан
ского экспедиционного комплекса?
Это весьма строгие требования.
Вот они.
Общее время пилотируемого полта
в марсианской экспедиции не должно
быть более двух лет.
Ограничение по стартовой массе
полностью снаряжнного межпланет
ного корабля определяется величиной
в 600 тонн.
Полт по орбите искусственного
спутника Марса должен продолжаться
в течение 30 дней.
МЭК стартует с околоземной мон
тажной орбиты со средней высотой
450 км и наклонением 51,6.
Межпланетный корабль должен быть
доставлен к Марсу и выведен на около
круговую орбиту ИСМ со средней вы
сотой около ~450 км и наклонением
~30.
Допустимое сближение МЭК с Солн
цем на участках межпланетных пере
лтов не должно быть менее 0,57 аст
рономической единицы (85 млн км).
К числу ограничений относится и
предполагаемый срок марсианской
экспедиции?
Да, поскольку полт МЭК совер
шается в период астрономического
окна, соответствующего великому
противостоянию Марса и Земли. Бли
жайшим таким периодом
является 2018 год.
Сле
дующий подобный пери
од приходится только на
2033 год.
Долго приходится
ждать марсианской прин
цессе, взывающей: Где
ты, где ты, где ты? Лось и
Гусев возвратились на
Землю 3 июня 1925 года.
По странному совпадению,
эксперимент Марс 500
начался тоже 3 июня
ровно через 85 лет Ин
тересно, написал бы ав
тор Аэлиты свой шедевр,
если бы знал о реальных
проблемах полта на Марс?
А почему бы и нет? Ведь Алексей
Николаевич Толстой
получил высшее
техническое образование и вообще был
широко эрудированным человеком,
сведущим во многих областях знаний.
Плюс литературный талант и мощная
фантазия Спасибо ему за Аэлиту.
Это произведение вдохновило многих
творцов космической техники в годы
их юности. Жаль, что наши кинемато
графисты не создали новую версию
фильма. Мог бы получиться превос
ходный телесериал! И участники экс
перимента Марс 500 смотрели бы
его, чередуя с традиционным Белым
солнцем пустыни
Беседовал Николай ДОРОЖКИН
Моделирующий комплекс.