Пилотируемая экспедиция на Марс

[ratte07]

нельзя использовать для точной посадки. А так, мешок на парашюте - пожалуйста.

Я рад, что моя просветительская миссия в этой ветке завершена.

[Дмитрий Виницкий]

В чём она заключалась? В борьбе с выражением: можно пренебречь?

[ratte07]

А по поводу же марсианской атмосферы, она совершенно не дает возможностей каких либо аэродинамических маневров лэндеров, что ей можно принебречь, за исключением пылевых бурь, да и то, по иным прничинам. То же во многом касется и пенетраторов.

Поэтому на всех марсианских ВА отсутствует теплозащита и парашюты?

Практически - да. Посадка осуществляется или в машках, или на двигателе.

Не надо спорить с очевидным. А про маневрирование спросите кого-нибудь с Лавки про Марс-грунт.

Сначала процитирую один абзац вышеупомянутой статьи из журнала «Земля и Вселенная»:
Проект "Марс-грунт" предназначен для доставки образцов марсианского грунта на Землю. Как продолжение проекта "Фобос-грунт", он целесообразен с научной, технической и экономической точек зрения. В его основу положен новый КА "Беркут" с управляемым аэродинамическим торможением. Так же как и унифицированный многоцелевой служебный модуль проекта "Фобос-грунт", "Беркут" должен стать базовым для полетов к другим небесным телам с атмосферой (Венера, Юпитер и его спутники). Первые работы по созданию таких станций проведены в 1975-1990 гг., а сейчас вновь появилась возможность их завершения с учетом изменившихся технологий проектирования — это АМС с массой около 2 т. ЦНИИмаш совместно с НПО им. С.А. Лавочкина участвует в теоретических и экспериментальных исследованиях определения рациональных технических характеристик КА такого класса.
Действительно, в течение всех 80-х годов ЦНИИМАШ совместно с НПО им. Лавочкина проводил многоэтапную НИР «Заря», целью которой являлись исследования в обеспечение создания КА, способного с помощью аэродинамического торможения в атмосфере планет выходить на орбиту вокруг этих планет, либо совершать посадку на их поверхность, включая доставку комплекса по забору грунта. Итоги НИР «Заря» показали, что при использовании аэродинамического торможения можно обеспечить одним пуском РН «Протон» доставку грунта с Марса, либо доставить тяжелый марсоход на его поверхность.

[Олигарх]

А вот в одноименной с топиком книге (в главе 6) говорят, что можно садиться вообще без парашютов, с использованием только аэродинамического торможения и ракетной тормозной установки. Типа так безопаснее, хотя затраты массы при этом увеличиваются. Кроме того, это позволяет увеличить точность посадки, которая предполагается равной ±100 м.

EETimes.com - Carbon nanotubes could help extend manned spaceflight
          R. Colin Johnson
      (07/12/2007 2:33 PM EDT)
      URL: http://www.eetimes.com/showArticle.jhtml?articleID=201001082
       
      PORTLAND, Ore. — Astronauts can only endure space for about six months
      without irreversibly damaging their muscles, despite daily exercise.
      Unfortunately, it will take at least 30 months of space travel to reach
      Mars, making a manned flight unfeasible today.
      The National Aeronautics and Space Administration (NASA) recently reported
      progress toward a neural implant technology using carbon nanotubes that
      could enable space flights of indefinite periods.
       
      By stimulating the neural pathways responsible for muscle atrophy, NASA
      hopes to fool the brain into thinking that gravity is still present even
      in free fall.
      "We hope to let the brain feel the weight of gravity, even
      if it's not there," said NASA scientist Jun Li.
      "For a trip to Mars, we
      could monitor astronauts' brains, then artificially stimulate its neurons
      with nanofiber electrodes to fool it into thinking gravity is still
      working."
     
      The project has been ongoing for about two and a half years at NASA's Ames
      Research Center in Moffett Field, Calif. Scientists are working to develop
      a biocompatible implant that can interface to the brain as a prosthetic
      device that both monitors neural activity and stimulates neural tissue as
      necessary. The resulting vertically aligned carbon nanofiber (VACNF)
      electrodes could also be helpful on Earth for biosensors, medical implants
      to combat Parkinson's disease, as well as an anti-atrophy stimulator for
      deep-space travelers, according to Li.
      "We have learned a lot from others' successful cochlea implants,
      artificial retinas and medical prosthetics implanted into the brain to
      stimulate neural pathways that combat Parkinson's disease and epilepsy,"
      said Li. "Now we think we have improved on those designs and are ready to
      prove it by trying out our implants in live subjects."
     
      NASA has experimented on the brain tissue of rats and reports that their
      tests show a 10-fold increase in efficiency, compared with conventional
      electrodes. Next, they plan to test their nanofiber electrodes in the
      brains of live rats and measure both electrical characteristics and
      synaptic chemical neurotransmitters.
      According to Li, the brain is just another electrical system, albeit one
      with incredibly sophisticated defense mechanisms designed for self-healing
      that defeat the electrode technologies available today. As soon as a
      traditional metal electrode is placed in the brain, according to Li, the
      body's immune system begins attacking it for two reasons: shape and
      texture.
     
      "Today's metal electrodes are degenerative for two reasons," said Li.
      "First, the neural networks of the brain are three-dimensional, whereas
      most electrodes are basically planar. Secondly, neural tissues are very
      sensitive to the stiffness of metal electrodes, which are a million times
      stiffer than a neuron."
      Consequently, the very neurons that electrodes are supposed to monitor and
      stimulate start moving away from metal electrodes as soon as they are
      implanted. To fill the void, the immune system begins surrounding the
      electrode with scar tissue (glial cells), which are insulators.
      Consequently, electrodes implanted in the brain continually degrade in
      performance until they eventually just stop working altogether.
     
      To solve the first problem, Li grew groups of parallel nanotubes
      vertically from a substrate, resulting in an electrode that extends into a
      third dimension. Since the entire surface of the nanotube can act as a
      sensor or as a stimulator, their non-planar shape more easily interfaces
      with the three-dimensional neural network structures of the brain.
      Second, because he grows long flexible groups of very thin nanotubes, the
      resulting electrodes are almost as soft as the surrounding tissue into
      which they are implanted. The body accepts the electrodes, and the neurons
      grow into the implant instead of insulating it with scar tissue, allowing
      the electrodes to be embedded into the brain.
     
      "Our nanotube electrodes are vertically aligned into a structure that
      resembles a soft brush, so that it is not rejected by the body," said Li.
      Finally, the nanofibers are coated with a polymer to prevent them from
      sticking to each other. In addition, the polymer carries
      neurotransmitter-like ions, which are released when it is electrically
      stimulated and replenished when the body is idle. Consequently, Li
      predicts that NASA's nanofiber electrodes will eventually be able to be
      implanted into astronauts' brains for indefinite periods.

[planktos]

Humans to Mars. Fifty Years of Mission Planning

[unihorn]

Вопрос, недавно возник....

В свете того, что Энергия прорабатывает солнечнобатарейныые электрореактивные ускорители для космической техники, возникла мысль: - "Небольшие центрибежные нагрузки, такая штука явно выдержит (жесткость конструкции, имхо достаточна), а размах "крыльев" таков, что если разместить обитаемые объемы на их концах, как минимум небольшую силу тяжести, имхо, в таком случае, обеспечить можно..."

Рассматривалось ли такое, интересно?...

ЗЫ. Мысль особенно актуальна в свете того, что я все меньше слышу в новостях об отдельном ("комфортном") корабле для Марса (и Клипере как корабле обслуживания), и все больше слышу об универсальном, для всего, в том числе и для полетов на Луну-Марс, корабле Клипер...

Кто знает, может имеют место быть, мои мысли о том, что Боинговский вариант марсианской экспедиции (универсалный корабль: для всех целей Орион + жилой модуль (не всегда) + грузовые контейнеры (как опция, когда нужны), различия лишь в ускорителях (для орбитальников без ускорителей, для Луны на ЖРД, для Марса и далее ЯРД) у нас, таки, рассматривается?...

Тогда, Клипер с Паромом, и груз котейнерами, к "крыльям", имхо, прицепить проще ( и технически надежнее) чем модуль от орбитальной станции...

[pkl]

ЗЫ. Мысль особенно актуальна в свете того, что я все меньше слышу в новостях об отдельном ("комфортном") корабле для Марса (и Клипере как корабле обслуживания), и все больше слышу об универсальном, для всего, в том числе и для полетов на Луну-Марс, корабле Клипер...

Кто знает, может имеют место быть, мои мысли о том, что Боинговский вариант марсианской экспедиции (универсалный корабль: для всех целей Орион + жилой модуль (не всегда) + грузовые контейнеры (как опция, когда нужны), различия лишь в ускорителях (для орбитальников без ускорителей, для Луны на ЖРД, для Марса и далее ЯРД) у нас, таки, рассматривается?...

Тогда, Клипер с Паромом, и груз котейнерами, к "крыльям", имхо, прицепить проще ( и технически надежнее) чем модуль от орбитальной станции...

Космический Франкенштейн :shock:

[pkl]

В последнее время у меня в голове вот какая мысль вертится: первоначальные проекты марсианских кораблей предусматривали использование ЖРД и ЯРД в качестве силовой установки /ТМК Королова, корабль Тихонравова/. Но в таком случае стартовая масса КК составляла порядка 1000-2000 т. Испугавшись такой стартовой массы, решили её уменьшить, перешли на ЭРД /450 т/. Но при этом длительность экспедиции увеличилась с года до 2-х лет. Так, решив одну проблему получили целый ком новых /длительное пребывание человека в условиях невесомости, радиационная безопасность, СЖО, надёжность систем/. Может, вернуться к первоначально большой массе /в конце-концов, сейчас 2000 т и даже 3000 т - это не так уж и много/, большой тяге, которую дают ЖРД и слетать на Марс в кратчайшие сроки на чем-то вроде ТКС?
Или я ошибаюсь?

[unihorn]

Космический Франкенштейн :shock:

Ну глядя на размах "крылышек", сами собой приходят мысли: - "А если это закрутить, да на искуственную силу тяжести кинуть?"    Вот мне и интересно, были ли у кого, еще, такие-же соображения?...

По поводу других "франкенштейнизмов", то мне, действительно, все меньше и меньше попадаются, в новостях изречения об отдельном, "комфортном" корабле для полета на Марс (и Клипере как корабле подержки (доставка экипажа, и т. д.)), и все больше об универсальном корабле Клипер для полетов куда угодно... От сюда и мысли о возможности, в наших реалиях, боинговской схемы (которой, вроде, придерживается и Локхид (могу ошибаться, ибо о победившей, конкурентной, схеме почти ничего не знаю)). Мысли озвученные мною, на этом форуме, уже не раз...

Допускаю, что такое распределение попадается только мне (или-же журналамеры что-то косячат), но факт есть факт (я все больше и больше слышу в новостях именно об универсальном корабле)...

Может, вернуться к первоначально большой массе /в конце-концов, сейчас 2000 т и даже 3000 т - это не так уж и много/, большой тяге, которую дают ЖРД и слетать на Марс в кратчайшие сроки на чем-то вроде ТКС?
Или я ошибаюсь?

С другой стороны, действительно, не факт, что в качестве ускорителей, паче что, у нас будут использоваться "солнечники", или "атомовозы... Есть подозрение, что это будут обычные "жирдяи"...

Подозрения увеличиваются в свете роста новостей об Ангаре (один из вариантов которой это ракета на 40 тон)... ЖРД разгонники могут быть современными, с минимальными доводками, но сорокотонка позволит запускать их за один раз пачками (а не по одному, как Протоны), что увеличивает реальность схемы на ЖРД...

Т. е., если быть оптимистами (я из таковых, чего и вам желаю), то можно предположить, что в Роскосмосе, решили сосредоточится на новой РН, а "космическую часть" (полеты на Луну-Марс) оставить за хорошо отработанными решениями (не гнаться за экзотикой типа "атомовозов" как американцы, или "солнечников" как Энергия с Севастьяновым).

Если это так, то незнаю, хорошо это или плохо... (правда в этом случае я не вижу куда можно притулить "нормальную искуственную силу тяжести "    ...    ).

[ratte07]

В последнее время у меня в голове вот какая мысль вертится: первоначальные проекты марсианских кораблей предусматривали использование ЖРД и ЯРД в качестве силовой установки /ТМК Королова, корабль Тихонравова/. Но в таком случае стартовая масса КК составляла порядка 1000-2000 т. Испугавшись такой стартовой массы, решили её уменьшить, перешли на ЭРД /450 т/. Но при этом длительность экспедиции увеличилась с года до 2-х лет. Так, решив одну проблему получили целый ком новых /длительное пребывание человека в условиях невесомости, радиационная безопасность, СЖО, надёжность систем/. Может, вернуться к первоначально большой массе /в конце-концов, сейчас 2000 т и даже 3000 т - это не так уж и много/, большой тяге, которую дают ЖРД и слетать на Марс в кратчайшие сроки на чем-то вроде ТКС?
Или я ошибаюсь?

В короткие сроки лететь можно только на ЖРД. Тут Вы не ошибаетесь. Но в любом случае сейчас узкое место комплекса - посадочный корабль. Особенно тормозной экран.

[pkl]

10:24 | «Известия»      

Россия способна первой высадить космонавтов на Марсе — эксперт

Россия технически готова организовать пилотируемый полет на Марс в начале 2020-х годов, считает директор Института космических исследований РАН академик Лев Зеленый.

«Для России приоритетно, престижно и реально первыми провести высадку космонавта на Марс. Эта задача экономически и технически решаема», — заявил Л.Зеленый. По его словам, если приступить к подготовке полета в ближайшее время, то российские космонавты могут высадиться на поверхности Марса в 2023-2025 годах.

Для организации экспедиции, считает Л.Зеленый, у России задел больше, чем у любой другой страны, в том числе США.

«У нас сейчас есть некая фора в этой гонке, так как мы обладаем самым большим опытом в пилотируемой космонавтике. Даже в плохие 90-е годы работала станция "Мир", затем появилась МКС. Таким образом цепочка пилотируемых полетов не прерывалась», — сказал ученый.

По его мнению, пилотируемая экспедиция должна включать в себя и непилотируемые элементы, такие как орбитальные аппараты и марсоходы, т.к. большинство научно-исследовательских задач может быть решено автоматическими аппаратами.

«Человеку, в принципе, исходя из чисто научных целей не обязательно летать ни на Луну, ни на Марс, это экономически невыгодно, но стремление исследовать новое в природе человека и, слава Богу, этот порыв невозможно остановить», — сказал директор института.

Организация высадки российского экипажа на другой планете поднимет престиж России в мире, загрузит научные и промышленные мощности страны, позволит внедрить в жизнь новые технологии, заявил Л.Зеленый.

«Право первому ступить на новое небесное тело дает для престижа государства, для духа всего человечества потрясающий эффект. Я с детства помню впечатление от полета Гагарина. Нечто похожее я видел, когда в космос был запущен первый тайконавт, и весь Китай, все полтора миллиарда человек вышли петь на улицы. Такое впечатление, что они в этом полете нашли свою национальную идею», — сказал Л.Зеленый.

«Поэтому у полета на Марс человека задача не чисто научная, а я бы сказал научно-политически престижная», — добавил он.

Ученый также отметил, что Марс является единственным местом в Солнечной системе, где в ближайшем будущем способен высадиться человек, поэтому России необходимо сделать марсианскую программу приоритетной, сообщает «Интерфакс».

«Гонку за Луну мы проиграли, на Венере и Меркурии условия непригодны для высадки человека, в далекой перспективе возможна посадка на спутниках Юпитера, но Марс — последнее место в Солнечной системе пригодное для пилотируемого полета», — подчеркнул Л.Зеленый.

Как бы я хотел, чтобы это сбылось!

[Дмитрий Виницкий]

«Гонку за Луну мы проиграли, на Венере и Меркурии условия непригодны для высадки человека, в далекой перспективе возможна посадка на спутниках Юпитера, но Марс — последнее место в Солнечной системе пригодное для пилотируемого полета», — подчеркнул Л.Зеленый.

Странно. Без контекста можно понять, что он призывает не лететь на Марс ни под каким видом...
Вот такие редактора теперь в "Известиях"

[pkl]

Ну, "Известия" это ещё та газета. К тому же, используя марсианские технологии, можно и на Цереру слетать. Если она окажется настолько интересной.

[C-300]

Может, вернуться к первоначально большой массе /в конце-концов, сейчас 2000 т и даже 3000 т - это не так уж и много/, большой тяге, которую дают ЖРД и слетать на Марс в кратчайшие сроки на чем-то вроде ТКС?

Посмотрите варианты с ЯРД - там масса порядка 800 тонн на ИСЗ. И время полёта - 420-460 суток. Хорошо? Отлично, вроде - сами судите, время перелётов из-за быстрого достижения полётной скорости (а не накручивания спиралей) - всего 180 суток, короткое время полёта и т. п.
Но летать лучше 900 суток, но не ЭРД, а таки на ЯРД. Как в Референс Мишн - получается, что они исследуют Марс не 30-40 суток, а все 600; не 2-3 космонавта (а остальные на орбите парятся - зачем летели-то?), а все 6; и перелёты быстрые, и ожидание с пользой и в гравитации. Недостаток, правда - долгое нахождение в марсианских условиях (пыль, перемена температур и просто время); а ведь там базу и взлётный модуль хотят запустить заранее, по "медленной" траектории (чтобы выиграть в массе) - так что время нахождения на Марсе будет ой-ё-ёй...
Вывод: ЯРД, ЯРД и только ЯРД (нам быстро не надо, не флаговтык ведь делать)! В т. ч. на верхней ступени сверхтяжёлого "Ареса-5".

[Иван Моисеев]

Единственный способ слетать на Марс в ближайшее полвека - это использовать двигатель Незнайки (тот, на котором он в Солнечный город ездил).
Полет на Марс возможен только за счет частного капитала - надо время, чтобы он появился и время разработки. 50 лет - минимальная оценка.

[George]

Подобного рода задачи решались только государствами. Частники туда никогда не пойдут.

Экспедиция на Марс технически возможна, но единственное государство, которое может это сделать, США, находятся на грани экономического кризиса, если уже не вошли в него. Огромный госдолг отнимет все ресурсы у США. Если кризис в США будет реален, грядет серьезное сокращение расходов и ликвидация ряда программ, без которых можно жить. Марсианская и лунная программа из их числа. Замена шаттлов "Орионом" будет. Если оправдается не очень хороший сценарий, то у США будут только МКС, "Орион" и все.

Я бы не стал экстраполировать сегодняшнюю ситуацию, и так нестабильную, на 5-10 лет вперед. Там будет видно.

[Иван Моисеев]

Подобного рода задачи решались только государствами. Частники туда никогда не пойдут.

Экспедиция на Марс технически возможна, но единственное государство, которое может это сделать, США, находятся на грани экономического кризиса, если уже не вошли в него.

А почему Вы решили, что США это может сделать? Кризис там постоянной и каждодневный, начиная с момента основания, но крыша-то у них еще совсем не съехала. Зачем Штатам (как государству) посылать пилутиремый корабль на Марс?

Сейчас у них таких планов нет.

[Дмитрий Виницкий]

http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/vision/mars/ndxpage1.html

January 2004, President George W. Bush outlined an ambitious plan for NASA's future exploration of the solar system. The plan includes human missions to the moon and Mars in search of the answers to many basic questions.

From the Vision for Space Exploration:

"Direct human experience in space has fundamentally altered our perspective of humanity and our place in the universe. Humans have the ability to respond to the unexpected developments inherent in space travel and possess unique skills that enhance discoveries. Just as Mercury, Gemini, and Apollo challenged a generation of Americans, a renewed U.S. space exploration program with a significant human component can inspire us -- and our youth -- to greater achievements on Earth and in space."

http://govinfo.library.unt.edu/moontomars/docs/M2MReportScreenFinal.pdf

       

[Иван Моисеев]

http://spaceflight.nasa.gov/gallery/images/vision/mars/ndxpage1.html

January 2004, President George W. Bush outlined an ambitious plan for NASA's future exploration of the solar system. The plan includes human missions to the moon and Mars in search of the answers to many basic questions.

From the Vision for Space Exploration:

"Direct human experience in space has fundamentally altered our perspective of humanity and our place in the universe. Humans have the ability to respond to the unexpected developments inherent in space travel and possess unique skills that enhance discoveries. Just as Mercury, Gemini, and Apollo challenged a generation of Americans, a renewed U.S. space exploration program with a significant human component can inspire us -- and our youth -- to greater achievements on Earth and in space."

http://govinfo.library.unt.edu/moontomars/docs/M2MReportScreenFinal.pdf

       

Американцы - странный народ. Они практикуют программно-целевые методы планирования (еще с Аполлона пошло) и планируют весь цикл от принятия решения до завершения. Началом существования такого плана обычно считается выделение финансирования на первые этапы проектрирования.
Все остальное считается разговорами. А разговоры о полете на Марс американцы ведут с начала 60-х.

[pkl]

Может, вернуться к первоначально большой массе /в конце-концов, сейчас 2000 т и даже 3000 т - это не так уж и много/, большой тяге, которую дают ЖРД и слетать на Марс в кратчайшие сроки на чем-то вроде ТКС?

Посмотрите варианты с ЯРД - там масса порядка 800 тонн на ИСЗ. И время полёта - 420-460 суток. Хорошо? Отлично, вроде - сами судите, время перелётов из-за быстрого достижения полётной скорости (а не накручивания спиралей) - всего 180 суток, короткое время полёта и т. п.
Но летать лучше 900 суток, но не ЭРД, а таки на ЯРД. Как в Референс Мишн - получается, что они исследуют Марс не 30-40 суток, а все 600; не 2-3 космонавта (а остальные на орбите парятся - зачем летели-то?), а все 6; и перелёты быстрые, и ожидание с пользой и в гравитации. Недостаток, правда - долгое нахождение в марсианских условиях (пыль, перемена температур и просто время); а ведь там базу и взлётный модуль хотят запустить заранее, по "медленной" траектории (чтобы выиграть в массе) - так что время нахождения на Марсе будет ой-ё-ёй...
Вывод: ЯРД, ЯРД и только ЯРД (нам быстро не надо, не флаговтык ведь делать)! В т. ч. на верхней ступени сверхтяжёлого "Ареса-5".

Я не думаю, что кто-нибудь рискнёт в первые два полёта оставить людей на год на другой планете без возможности возвращения /космонавтам придётся ждать открытия окна/. Вот когда будет база с налаженной инфраструктурой - тогда другое дело. По поводу перелётов - я здесь уже говорил, что самым слабым местом будет именно перелёт в межпланетном пространстве. Если что-то случится на околоземной орбите - они вернутся на Землю. Если авария будет на околомарсианской - можно будет отсидеться на базе в крайнем случае. А при аварийных ситуациях на корабле во время перелёта космонавтам придётся рассчитывать только на себя. Вдобавок - радиация, СЖО и т.д. Поэтому я думаю, надо сокращать время перелёта настолько, насколько это возможно. А что же до времени нахождения на планете - начав с экспедиций посещения на месяц, можно будет перейти и к "зимовкам". Но сейчас имхо, вопрос так не стоит. Нам надо сначала просто научиться летать на Марс.

Касательно ЯРД - это пока ещё сырая технология, в космосе не испытанная. Так что если мы полетим в ближайшие годы - то на ЖРД. Но и с переходом на использование ЯРД я бы оставил стартовую массу КК прежней. Ну зачем экономить? Тем более, что нам всё равно надо будет создавать сверхтяжёлые носители. А теперь представьте - корабль с ЯРД стартовой массой 2000-3000 т! Я надеюсь, удастся сократить время перелёта до 60-90 суток! :wink: