Mierząc siły na zamiary- „MPK”: Rosyjskia koncepcja załogowej misji na Marsa (Studium z 1959 roku)

Załogowy przelot zamiast lądowania? To się da zrobić…i dało się już 50 lat temu.

autor: Orland Krzyżanowski

     Tytuł tekstu wymaga pewnego uściślenia ale jeżeli spowodował, że zaczęliście czytać to znaczy, że swoje zadanie spełnił. Temat misji marsjańskiej wybrałem nie bez powodu akurat teraz. W przyszłym tygodniu na ekrany kin wchodzi film „Marsjanin” na podstawie świetnej książki o tym samym tytule autorstwa Andy`ego Weira z 2011 roku. W swojej opinii dodam, że stworzyła ona nową jakość dla fantastyki naukowej.

Dobrze już było

Problem z załogową misją na (powierzchnię) Marsa jest od 50 lat ten sam. Na chwilę obecną nie jesteśmy tego zrobić i nie zapowiada się, żebyśmy byli w stanie w przeciągu najbliższych trzech dekad. W dobie coraz lepszej grafiki komputerowej, dla której ograniczenia rzeczywistości nie istnieją moja uwaga może zostać odczytana jako czarnowidztwo… bo przecież zobaczcie tę animację- to nie może być takie trudne!

Grafika wizualizująca Oriona na orbicie marsa wraz z nie istniejącym nawet na szkicach sprzętem. 

A jednak jest i zawsze było trudne. Co ciekawe najbliżej zrealizowania jakiegokolwiek kroku w tym kierunku byliśmy w latach 60tych… potem była już jazda po równi pochyłej która skończyła się naszym uwięzieniem na orbicie okołoziemskiej i budową kapsuły kosmicznej przez NASA (która wysłała człowieka na księzyc 40 lat temu), trwającej już 11 lat i której pierwszy lot załogowy może się odbyć w roku 2023 .Wypadałoby dodać jeszcze jedną informację. Rakieta która ma obsługiwać wspomnianą kapsułę Orion nie istnieje…ale są plany budowy.

Czy entuzjasta astronautyki powinien pisać na stronie promującej zagadnienie tak pesymistycznie? Odpowiem, że czuje się w obowiązku tak pisać. Zrzućmy iluzję kolorowych animacji i nagłaśnianych przez media wydmuszek w postaci Mars One . Jest to konieczne, żebyśmy zobaczyli co nam po eliminacji powyższych pozostało…a będą to fakty, a jak pisał Bułhakow „fakty to najbardziej uparta rzecz we wszechświecie”.

Nie twórzmy niemożliwego- zrealizujmy możliwe  

Przy początkach astronautyki załogowej z przed półwiecza i zachwycie możliwości wysyłania „rzeczy” w przestrzeń kosmiczną pomysły na wykorzystanie tego nowego obszaru eksploracji człowieka zaczęły nabierać rozmachu. Wysyłane „rzeczy” miały być coraz większe a ich punkty docelowe znajdować się coraz dalej. Limity wyobraźni nie istniały. Skoro to dopiero początek to potem może być już tylko lepiej… ale lepiej nie było.

Grafiki z przed 50 lat które rozpalały wyobraźnię Rosjan w temacie podboju kosmosu- Bez animacji komputerowej też się dało- efekt ten sam.

Ze skali trudności zdała sobie z tego faktu strona rosyjska w 1959 roku i to jej projektowi dokładniej się przyjrzymy, gdyż to Oni od początku powstania załogowego programu kosmicznego chcieli wysłać człowieka w głęboki kosmos w tym na Marsa… do tego celu budowana była rakieta N1, która tak fatalnie zapisała się w historii astronautyki przez jej dostosowanie do misji Księżycowej.

Jedziemy na bogato…

Na fali początkowego entuzjazmu Rosjanie zaprojektowali misję MPK (Martian Piloted Complex)-Pierwszą poważną analizę radzieckiej załogowej  misji na Marsa zajął się zespół Michaiła Tichonrawowa. Zawierała w sobie wizję komfortowego nie obarczonego problemami technicznymi i ekonomicznymi statku kosmicznego bez ograniczeń. Rezultat? Misja idealna to konieczność wyniesienia 1600 ton na orbitę w 25 startach ciężkiej rakiety N1 (jeżeli ta liczba nie robi na was wrażenia to dla porównania liczba startów amerykańskich Saturnów V które wyniosły człowieka na Księżyc to 13. Saturny skasowano. Były za drogie)

Jak się okazało czas budowy i startu tego giganta były nie do przewidzenia w żadnym rozsądnym przedziale czasowym. Zdecydowano się na kolejne studium mocno odchudzonej misji zyskując przy tym perspektywę zaplanowania takiego lotu w dającej się przewidzieć niedalekiej przyszłości a konkretnie roku 1971. Zrezygnowano z masy kompleksu z 1600 ton na rzecz 75 ton. Umożliwiło to start całego statku za pomocą pojedyńczego startu rakiety N1, która właśnie pod ten projekt zaczęła być budowana. Zredukowano cele misji w postaci załogowego lądowania na powierzchni i misji trwającej na niej około roku. Zdecydowano się na załogowy przelot dookoła planety z wysłaniem 3 zdalnie sterowanych próbników na jej powierzchnię. Lot w jedną stronę miał trwać 10 miesięcy. Przestrzeń habitatu dla załogi miała wynosić 25 metrów sześciennych (moduł miał ważyć 15 ton i mieć średnicę 6 metrów oraz długość 12 metrów).

Start mógł się odbyć w dwóch wariantach. W opcji pierwszej TMK (w tłumaczeniu na Polski „Ciężki Międzyplanetarny Kompleks”) startował razem z załogą- w drugiej (bezpieczniejszej) załoga dolatywała do znajdującego się na orbicie TMK Sojuzem i tam się przesiadała.

Życie w słoiku

Technicznie misja była do przeprowadzenia pod kątem kosztów oraz techniki. Najbardziej krytycznym systemem była potrzeba opracowania zamkniętego systemu kontroli środowiska. Poradzono sobie z tym problemem wykorzystując samą naturę. Tlen miały produkować algi (rozwiązanie znane z filmu „Czerwona Planeta”) a odzyskiwana woda miała być uzdatniana przez żywice jonowymienne (coś jak kalafonia znana miłośnikom lutowania). 20%-50 % żywności miało pochodzić z upraw na statku. Pomimo, że jak wiemy misja nie doszła do skutku to większość technologi opracowano i stoi ona u podstaw funkcjonowania wszystkich rosyjskich stacji kosmicznych oraz współczesnej ISS. Przed zastosowaniem na orbicie w 1967 roku zbudowano na Ziemi symulator- Ziemski Kompleks Eksperymentalny o skrótowej nazwie NEK lub SU-100. Trójka ludzi spędziła w tym zamkniętym obiegu cały 1967 rok. Ciekawostką jest, że amerykanie opracowali podobny system jednak w ich wypadku eksperyment dobiegła końca po 90 dniach.

Ze sztucznym ciążeniem czy bez…

Już w latach 60tych strona rosyjska wiedziała, że problem mikrograwitacji w wypadku ludzi…jest problemem (amerykanie nie przykładali w swoich planach do tego tak wielkiej wagi chociaż były wyjątki). Statek był w stanie wytworzyć sztuczną grawitację przez obrót dookoła własnej osi jednak dokładne badania wykazały że przy tak małej średnicy własnej kadłuba byłoby to bardziej szkodliwe dla załogi niż nieważkość. Zdecydowano się na czasowe włączenia ciążenia podczas misji. Większość lotu miała się odbyć w stanie braku grawitacji.

Automat vs człowiek

Co ciekawe Rosjanie również zupełnie inaczej podeszli do kwestii automatyzacji statku w stosunku do Amerykanów. O ile jak wiemy z historii oraz filmów fantastyczno naukowych wyprodukowanych  w USA człowiek na pokładzie statku był w pełni decydujący i biorący udział w procesie lotu tak po stronie rosyjskiej postawiono na automatyzację czyniącą z kosmonautów wykwalifikowanych pasażerów (ta filozofia przyświeca Rosjanom do dziaiaj- Sojuzy lecące na ISS odbywają lot w 100% na autopilocie..łącznie a może nawet przede wszystkim z dokowaniem do stacji). Status systemów miał być wyświetlany na głównym panelu kontrolnym nie przez tabele na monitorze wyświetlające kolumny cyferek zmieniające się co kilka milisekund a przez klarowne dla załogi trzy komunikaty: „Norma” dalej „Odstępstwo od normy” i dalej „Usterka”. Całą skomplikowana telemetrię obsługiwałaby kontrola misji na na Ziemii. Zdrowość takiego podejścia pokazuje przebieg misji Apolla 13 (oraz świetny film o tym samym tytule) Sama załoga nie była w stanie przeprowadzić koniecznych obliczeń na podstawie danych które statek jej dostarczał.

Wracajmy inną drogą…

 W trakcie opracowywania misji wiedziano, że przez sam przelot bardzo zmniejszyła się jej wartość naukowa dlatego postanowiono to poprawić. Okazało się, że przy małej modyfikacji można było rozszerzyć jej zakres. Na powrocie była możliwość przelotu dookoła Wenus! Tak opracowany projekt nosił nazwę MAVR (Mars-Venera).

Podsumowanie

Projekt misji marsjańskiej stworzył podwaliny astronautyki rosyjskiej. Opracowano na jego potrzeby systemy sztucznego środowiska wykorzystywane dzisiaj. Rakieta N1 która zapisała się tak niechlubną historią (największy nienuklearny wybuch spowodowany przez człowieka oraz wszystkie cztery nieudane loty) była ofiarą polityki. Budowana od początku do lotu marsjańskiego siłowo była dostosowana do bezpośredniego załogowego lotu na Księżyc wraz z lądowaniem. Jej udźwig 75 ton obliczony był na statek TMK a nie lądownik księżycowy.

Projekt misji był gotowy w 1962 roku 12 października. W momencie gdy Amerykanie pochłonięci byli wyścigiem księżycowym w znacznej mierze politycznym. W tym czasie niemal wszystkie sekcje biura projektowego OKB-1 Korolewa  opracowywały lot na Marsa. W 1966 roku wybrano astronautów do mającej się odbyć misji. Walec historii zmielił jednak naukowe plany konstruktorów i naukowców na rzecz polityki…

Na podstawie: http://www.astronautix.com/craft/mpk.htm