Энтузиасты “колонизации Марса с помощью Старшипов, доставляющих туда сотню колонистов за каждый полет” рассуждают о том, как нужно решать проблемы с его многократной дозаправкой на орбите

Энтузиасты “колонизации Марса с помощью Старшипов, доставляющих туда сотню колонистов за каждый полет” рассуждают о том, как нужно решать проблемы с его многократной дозаправкой на орбите, или о том сколько еще, после первых 9 аварий, безаварийных полетов нужно будет совершить, прежде чем людям разрешат летать на Старшипе (вспомним, что Шаттл в первом же полете имел на борту 2-х астронавтов и успешно завершил 133 орбитальные миссии из 135), но никто не видит главного “белого слона”, стоящего на пути использования Старшипа в качестве средства доставки людей на поверхность Марса.

Что за “белого слона” я имею ввиду? Я имею в виду аэродинамическую компоновку Старшипа, которая подходит для его использования в качестве 2-й ступени РН “Суперхэви”, но никак не подходит для торможения в крайне разреженной (в 100 раз менее плотной, чем земная) марсианской атмосфере, а также его гигантскую массу с учетом того, что для посадки на Марсе Старшипу нужно много топлива на борту, чтобы обнулить свою огромную входную скорость, которая уменьшится лишь незначительно в конце его атмосферного торможения.

Почему это принципиально неразрешимая дилемма для Старшипа? Для понимания проблемы посмотрите на иллюстрацию НАСА, показывающую посадку Mars Science Laboratory (MSL), совершенную в 2012 году, (по сей день остающимся самым тяжелым аппаратом севшим на Марс), который имел массу при входе в атмосферу Марса “всего” в 3,8 тонны. Диаметр его аэродинамического экрана равен 4.5 м, площадь экрана около 16 м2, а отношение этой площади к входной массе MSL, соответственно, составляет около 200 кг/м2 - это важнейший параметр, показывающий насколько хорошо аппарат способен тормозить в атмосфере. К слову, абсолютно все аппараты, включая советский Марс-3, совершившие мягкую посадку на Марс, имели этот параметр в диапазоне от 60 до 198 кг/м2. Другими словами, для эффективного торможения в разряженной атмосфере Марса, космический корабль должен быть подобен бадминтонному волану с жестким или надувным экраном большой площади, а не снаряду, который напоминает Старшип.

Заметьте, скорость MSL на высоте 10 км составляет 470 м/сек. Почему именно на 10 км над поверхностью Марса? Потому что нужно иметь достаточно времени, чтобы успеть довернуть вектор скорости (направление движения аппарата), составляющей на этот момент около 20 градусов к поверхности Марса, до 90 градусов, нужных для совершения вертикальной посадки. MSL этого достигает сначала торможением на парашюте до высоты 1.8 км, а оставшиеся 100 м/c обнуляются помощью бортовых ЖРД.

Теперь сравним это с условиями Старшипа при посадке на Марс: 1) масса Старшипа при входе в атмосферу Марса будет составлять порядка 435 тонн! Эта масса слагается из: 135 тонн (масса пустого Старшипа) + 100 тонн (масса его полезной нагрузки) + 200 тонн топлива на борту, нужного для погашения оставшейся скорости для мягкой посадки; 2) диаметр корпуса Старшипа 9 м, значит площадь его поперечного сечения составляет около 64 м2, отсюда соотношение этой площади к массе Старшипа порядка 6800 кг/м2, то есть этот важнейший для торможения в атмосфере показатель у Старшипа выше, чем у MSL более чем в 30 раз; 3) с такой гигантской нагрузкой на мидель и даже при минимально возможной скорости входа на высоте 125 км в 4700 м/сек, Старшип на высоте 10 км, где надо будет включать ЖРД, будет иметь скорость не менее 2300 м/сек; 4) отсюда следует, что Старшип просто не будет иметь достаточно времени, чтобы довернуть вектор своей скорости до 90 градусов для вертикальной посадки; 5) более того, на такой скорости Старшипу не хватит времени, чтобы ее обнулить своими посадочными ЖРД; 6) о резерве времени нужного для “зависания” над поверхностью планеты для поиска подходящего места посадки уже и говорить не приходится.

Законы физики вещь упрямая и вывод, который из них следует: аэродинамическая компоновка Старшипа и его огромная масса, оптимальная для 2-й ступени кислородно-метановой сверхтяжелой РН, делают его абсолютно непригодным для посадки на поверхность Марса.

Как и многие, я тоже отношу себя к энтузиастам пилотируемых полетов на Марс и просто хочу обратить внимание своих “собратьев”, что полет человека на Марс и тем более его безопасное возвращение обратно на Землю потребует конгломерата куда более сложных и специализированных межпланетных аппаратов, чем “универсальный” Старшип, которому сначала нужно доказать свою состоятельность в качестве многоразовой транспортной системы для низких земных орбит.