Кіріспе

Марсқа экипажбен ұшу ұсынысы. Mars Direct – бұл Марсқа адамдарды жіберу жөніндегі ұсыныс, ол қазіргі технологияларды пайдаланып, тиімді әрі іске асырылуы мүмкін деп есептеледі. Бұл ұсыныс алғаш рет 1990 жылы Мартин Мариетта компаниясының инженерлері Роберт Зубрин мен Дэвид Бейкердің зерттеу жұмысында толық сипатталған, ал кейіннен 1996 жылы Зубриннің «Марсқа қатысты аргументтер» кітабында одан әрі дамытылған. Қазір ол Марс қоғамының төрағасы ретінде Зубриннің лекциялары мен Марстың мекендеуін қолдау жұмысының маңызды бөлігі болып табылады.

Ғарышты зерттеу бастамасы

1989 жылғы 20 шілдеде АҚШ президенті Джордж Буш ғарыш зерттеу бастамасы (SEI) деп белгілі болған жоспарды жариялады. Ұлттық әуе және ғарыш мұражайының алдында сөйлеген сөзінде ол ұзақ мерзімді жоспарларын, оның нәтижесінде адамдар Марс бетіне жіберілетінін баяндады. 1990 жылдың желтоқсанында жобаның құнына қатысты жасалған зерттеу, ұзақ мерзімді шығындардың шамамен 450 миллиард долларды құрайтынын көрсетті, бұл шығын 20-30 жылға созылуы тиіс еді. "90 күндік зерттеу" (Зубрин сияқты мамандар "90 күндік есеп" деп те атады) Екінші дүниежүзілік соғыстан берігі ең ірі мемлекеттік шығынға айналатынына байланысты Конгресс тарапынан SEI-ге қарсы күшті реакция тудырды. Бір жылдың ішінде SEI жобасына қатысты барлық қаржыландыру сұраныстары қабылданбады. 1992 жылғы 1 сәуірде Ден Голдин NASA әкімшісі болып тағайындалды, ол роботтық зерттеулерге басымдық беріп, "жылдам, жақсы, арзан" стратегиясына көшу арқылы Жер орбитасынан тысқары адамдармен зерттеу жоспарларын ресми түрде тоқтатты.

Даму

Мартин Мариеттада планетааралық миссия архитектурасын жобалаумен айналысқан кезде Роберт Зубрин SEI бағдарламасының түбіртек кемшілігін анықтады. Зубрин НАСА-ның Марсқа миссияны қолдау үшін мүмкіндігінше көп технологияны пайдалану жоспары саяси жағынан қабылдауға қиын болатынын түсінді. Оның сөздерімен айтқанда: "Инженерлік істі дұрыс атқарудың керісіншесі." Мариетта басшылығының келісімінен кейін компанияның 12 адамнан тұратын тобы миссияның мәліметтерін жасауға кірісті. Олар көбінесе дәстүрлі миссия архитектураларына назар бөлгенімен, Зубрин әріптесі Дэвид Бейкердің өте қарапайым, минималды және сенімді стратегиясымен ынтымақтастыққа түсті. Олардың "жергілікті ресурстарды пайдалану, жеңіл саяхаттау және жерден күнкөріс табу" мақсаты Mars Direct-тің айрықша белгісіне айналды және Марс бетіне тек 7% отын жеткізілуіне кепілдік беретін болды. Жер бетіндегі жұмыстың аяқталуымен Жерге оралу аппаратын үйге қайтару үшін 96 тонна метан мен оттегі қажет болады; ал қалғаны Марс роверлеріне қолжетімді болады. Отын өндіру процесінің шамамен он айға созылуы күтілуде.

Екінші ұшыру

Жерге оралу көлігі Жерден ұшырылғаннан кейін 26 ай өткен соң, екінші көлік – Марс мекендеу модулі 6 айлық төмен энергиялық траектория бойынша Марсқа ұшырылатын болады және төрт астронавттан тұратын экипаж тасымалдайды (команданы ешкімді жалғыз қалдырмай екіге бөлу үшін қажетті ең аз саны). Марс мекендеу модулі, Жерге оралу көлігіндегі автоматтандырылған завод планетада жұмыс істеуге және Жерге қайта оралуға қажетті химиялық заттарды сәтті өндіргенін хабарлағанға дейін ұшырылмайды. Сапар барысында, мекендеу модулін күйдірілген ракетаның жоғарғы сатысына байлап, оларды ортақ осьтің айналысына келтіру арқылы жасанды гравитация жасалады. Бұл айналу астронавттар үшін 1 g жағдайын қамтамасыз етеді, оларды ұзақ мерзімді салмақсыздықтан туындайтын зиянды әсерлерден құтқарады.

Жерге оралу көлігі

Жерге оралу аппараты екі сатыдан тұрады. Жоғарғы сатыда экипаждың Марстан Жерге алты айлық қайта оралу сапарындағы тұру жағдайлары қамтамасыз етілген. Төменгі сатыда аппараттың ракеталық қозғалтқыштары және шағын химиялық өндіріс орнатылған.

Марс мекендеу бірлігі

Марс мекендеу бөлімі – 2 немесе 3 қабаттан тұратын көлік құралы, ол Марс экипажы үшін жан-жақты тұру және жұмыс ортасын қамтамасыз етеді. Экипаж мүшелерінің әрқайсысына жеке құпиялылықты қамтамасыз ететін жеке ұйықтау орындарынан, сондай-ақ жеке заттарды сақтауға арналған орыннан басқа, Марс мекендеу бөлімінде ортақ тұрғын аймағы, кішкентай ас үй, жаттығу алаңы және жабық циклды су тазарту жүйесімен жабдықталған гигиеналық жағдайлар бар. Марс мекендеу бөлімінің төменгі палубасы экипаж үшін негізгі жұмыс кеңістігін ұсынады: геология және тіршілік ғылымдарын зерттеуге арналған шағын зертханалар; үлгілерді сақтауға арналған орын, Марс бетіне шығу үшін шлюздер және экипаж мүшелерінің жер бетіндегі операцияларға дайындалатын аймақ. Ғарышта және Марс бетінде зиянды радиациядан (мысалы, күн жарқындарынан) қорғау арнайы «дауыл панасы» арқылы қамтамасыз етіледі, ол көлік құралының орталық бөлігінде орналасқан. Марс мекендеу бөліміне сондай-ақ төменгі палубада сақталатын және Марс бетінде құрастырылатын шағын герметикалық ровер кіреді. Метан қозғалтқышымен жұмыс істейтін ол, астронавттардың Марс бетін зерттеу аумағын 320 км-ге дейін кеңейтуге арналған. Алғаш рет «Марсқа тікелей» жобасының аясында ұсынылғаннан бері, Марс мекендеу бөлімі NASA-ның «Марс дизайнын анықтау миссиясы» аясында қабылданды, ол екі Марс мекендеу бөлімін пайдаланады – олардың біреуі экипажсыз Марсқа ұшып, Марста арнайы зертхана құралымен және үлкен роверді тасымалдау мүмкіндігімен қамтамасыз етеді. Екінші Марс мекендеу бөлімі экипажбен бірге Марсқа ұшып келеді, оның ішкі кеңістігі толығымен тұру және сақтау үшін арналған. Марс мекендеу бөлімінің тиімділігін дәлелдеу үшін Марс қоғамы Марс аналогты зерттеу станциялары бағдарламасын (MARS) іске қосты, ол әлемнің әртүрлі жерлерінде Марс мекендеу бөлімінің прототиптерін құрды.

Қабылдау

Бейкер 1990 жылдың сәуірінде Маршалл ғарыш орталығында Mars Direct жобасын ұсынды, онда қабылдау өте жағымды болды. Инженерлер елдің әр жеріне жобаларын таныстыру үшін сапарлап, үлкен қызығушылық тудырды. Олардың сапары Ұлттық ғарыш қоғамындағы демонстрациямен аяқталды, соңынан барлық қатысушылар тұрып қол соқты. Ұзақ мерзімді экспедициялық ғарыш миссияларына әсер ететін түрлі психологиялық және әлеуметтанулық мәселелер бар. Кейбір мамандар Марсқа алғашқы адаммен ұшу миссияларында психоәлеуметтік қиындықтарды шешу қажет екенін, сонымен қатар болашақ миссияларды жоспарлау, миссия дизайнын жетілдіру және экипаж таңдау үшін маңызды деректер жиналатынын күтеді.

Қайта қаралулары

Марс Директ алғашқы жобаланғаннан бері, Зубриннің өзі, Марс қоғамы, НАСА, Стэнфорд университеті және тағы да басқалар тарапынан үнемі қаралып, жетілдіріліп келеді.

Марс жартылай тура

Зубрин мен Уивер кейбір нақты сынға жауап ретінде Mars Direct-тің модификацияланған нұсқасын, Mars Semi Direct-ті жасады. Бұл миссия үш ғарыш кемесінен тұрады және құрамында "Марсқа көтерілу аппараты" (MAV) бар. ERV Марс орбитасында кері сапар үшін қалады, ал экипажсыз MAV қонды және Марс орбитасына қайта көтерілуге қажетті отынды өндіреді. Mars Semi Direct архитектурасы NASA-ның Дизайндық анықтамалық миссиялары сияқты көптеген зерттеулердің негізі ретінде пайдаланылды. 90 күндік есептегідей шығындарды талдау нәтижесінде, Mars Semi Direct 10 жыл ішінде 55 миллиард долларға дейін шығынға баруы мүмкін екендігі болжалды, бұл қолданыстағы NASA бюджетіне сәйкес келеді. Mars Semi Direct NASA-ның Дизайндық анықтамалық миссиясы 1.0-дың негізіне айналды, ол Ғарыш зерттеулер бастамасын алмастырды.

Жобалық анықтамалық тапсырма

2012 жылдың 1 қыркүйегінен бастап 5.0 нұсқасындағы «Дизайндық сілтеме миссиясы» деп аталатын НАСА моделі аппараттық жабдықтың маңызды жаңартылуын көздейді (әр миссияға екі емес, кемінде үш рет ұшыру), және ERV-ді толық отынмен Марсқа жіберіп, оны MAV-пен кездесу үшін планетаның орбитасына қояды.

Mars Direct және SpaceX

Арзан жүк көтеру мүмкіндігінің пайда болуы мүмкін болғандықтан, Зубрин SpaceX ғарыш тасымалы компаниясы әзірлеген құралдарды пайдаланып, Марсқа адамдарды ұшуды едәуір төмен қыналы бағамен жүзеге асыруды ұсынды. Бұл қарапайым жоспарда екі адамнан тұратын экипаж бір Falcon Heavy ұшыру арқылы Марсқа жіберіледі, ал Dragon ғарыш кемесі олардың планетааралық сапардағы тұрғын үйі ретінде қызмет етеді. Қажет болған жағдайда, сапар үшін қосымша тұрғын үй кеңістігін кеңейтілмелі модульдерді пайдалану арқылы ұлғайтуға болады. Ұзақ мерзімді салмақсыздықпен байланысты мәселелер Mars Direct жоспарының негізгі нұсқасындағыдай, Dragon тұрғын үйі мен TMI (Trans Mars Injection) сатысы арасындағы байланыс арқылы кеменің айналуын қамтамасыз ету арқылы шешіледі. Dragon-ның жылу қалқаны жеткілікті қуатты қондыру ракеталары болған жағдайда қауіпсіз қонуға мүмкіндік береді. NASA-ның Эймс зерттеу орталығында жүргізілген зерттеулер роботты Dragon-ның Марс бетіне толыққанды қонуға қабілетті екенін көрсетті. Жер бетінде экипажтың тарту етіп орналастырылатын модульдермен бірге екі Dragon ғарыш кемесі, екі ERV, екі Марсқа ұшу аппараты және 8 тонна жүк пайдалануына болады.

Басқа зерттеулер

Марс қоғамы мен Стэнфорд зерттеулері Марс Директтің бастапқы екі көлік миссиясының жоспарын сақтайды, бірақ экипаждың санын алтыға дейін арттырады. Марс қоғамы Австралия өздерінің төрт адамдық Марс Оз анықтамалық миссиясын жасады, ол Марс Semi Direct негізінде құрылған. Бұл зерттеуде көлденең қонуға арналған, иілген биконикалық пішінді модульдер пайдаланылады және барлық кезеңдерде күн энергиясымен және химиялық қозғалтқыштармен жұмыс істейді, ал Марс Директ және DRM жер бетінде қуат үшін ядролық реакторларды қолданды, DRM болса, сонымен қатар қозғалтқыштар үшін де. Марс Оз анықтамалық миссиясы ғарыш станциясы тәжірибесіне сүйене отырып, айналу арқылы жасалатын гравитацияның қажет емес екенін қарастырады.

Марс аналогты зерттеу станциялары

Марс қоғамы Марс аналогты зерттеу станциясы бағдарламасы арқылы Марс мекендеу бірлігі тұжырымдамасының мүмкіндігін көрсетті. Бұл диаметрі ~8 м және биіктігі 8 м болатын екі немесе үш қабатты тік цилиндрлер. Марс Австралия қоғамы Марс Оз дизайны негізінде өз станциясын салуды жоспарлап отыр. Марс Оз дизайнында диаметрі 4,7 м, ұзындығы 18 м болатын көлденең цилиндр және конус тәрізді алдыңғы бөлігі бар. Екінші ұқсас модуль гараж және қуат пен логистикалық модуль ретінде пайдаланылады. Mars Direct туралы Discovery Channel арнасының "Mars: The Next Frontier" бағдарламасында NASA-ның жобаны қаржыландыру мәселелері талқыланды, ал "Mars Underground" бағдарламасында жоспар толығырақ қарастырылды.

Баламалар

"Марста қалу" ұсыныстары алғашқы иммигранттарды/зерттеушілерді бірден немесе ешқашан қайтармауды қарастырады. Төрт немесе алты адамнан тұратын команданы Марсқа жіберу құны, сол команданы қайтару құнынан бес есе кем немесе он есеге дейін төмен болуы мүмкін. Қолданылатын тәсілге байланысты, толыққанды зертхананы жіберіп, қондыру құны, тіпті 50 килограмм марс тасын қайтарудан да арзанға түсуі мүмкін. Төрт адамды қайтаруға жұмсалатын қаражатқа жиырма немесе одан да көп адамды жіберуге болады.

Көркем шығармаларда

Mars Direct – Грегори Бенфордтың «Марс жарысы» романында, Джеффри А. Лэндистің «Марс арқылы өту» романында, Ларри Нивеннің «Радуга Марс» романында, Роберт М. Блевинстің «Рождествоның 13-ші күні» романында, сондай-ақ Зубриннің «Бірінші қону» романында қолданылған миссия моделі. Mars Direct 2000 жылғы «Марсқа миссия» фильмінің негізі болып табылады. «Futurama» мультсериалының «The Luck of the Fryrish» эпизодындағы қысқаша көріністе Марсқа алғашқы адам Марс тұрағына ұқсайтын ғарыш кемесімен барған жағдай көрсетіледі. «Батыс қанат» телесериалының «Чингисханның соғысы» эпизодында NASA қызметкері Ақ үйдің бас штаб меңгерушісінің орынбасары Джош Лайманға Mars Direct туралы айтады және оны оның тиімділігіне көндіре алады. Mars Direct және Mars for Less концепциялары Брайан Энктің 2005 жылғы «Медузаның көлеңкелері» романында маңызды рөл атқарады.