Термостойкий конус обеспечит мягую посадку на Марс

17 августа специалисты исследовательского центра Лэнгли (NASA Langley Research Centre) собираются проверить в деле свой необычный прототип системы, предназначенной для мягкого спуска полезных грузов в разреженной атмосфере Марса.

Новое американское устройство представляет собой гибрид тороидального надувного баллона (воздушного шара) и конического парашюта (из термостойкого материала), называемый иногда баллютом (ballute).

По мнению Нейла Читвуда (Neil Cheatwood), одного из руководителей проекта, — это именно то, что потребуется земной технике, когда грузы, доставляемые на поверхность Марса, начнут расти по массе (что пригодится в более сложных миссиях, не говоря уж о гипотетической ещё высадке человека). Существующих технологий может не хватить для уверенного торможения больших объектов в тонкой атмосфере Красной планеты.

Размеры жёстких тормозных щитов ограничены диаметром ракет-носителей, запускающих межпланетные станции с Земли, а от обычных парашютов там толку мало — интенсивно снижать скорость нужно ещё на значительных высотах, где атмосфера очень разрежена. Тормозные же ракетные двигатели применяются, напротив, перед самой посадкой.

Между тем диаметр надувного конуса или "гриба" может в несколько раз превышать поперечник спускаемого аппарата. И это не просто повысит эффективность торможения на всём пути спуска, но радикально расширит доступные для исследования районы Марса, поскольку речь может идти о высадке аппаратов в области с большей высотой (чуть было не сказали "над уровнем моря"), там — где атмосфера тоньше.

Через несколько дней с полигона NASA Wallops Flight Facility в Вирджинии должна взлететь суборбитальная ракета Black Brant 9. Она доставит на высоту 211 километров рабочий прототип надувного термостойкого конуса, созданного с применением керамики и кевлара.

После отделения от носителя этот аппарат будет заполнен сжатым азотом, отчего надуется до диаметра в 3 метра — в 7 раз больше поперечника ракеты. За спуском гибкого щита в атмосфере будут наблюдать различные приборы и датчики.

Сама по себе идея таких систем не нова: на эту тему специалисты по обе стороны океана дискутировали ещё в 1960-х. Но первый реальный шаг в этой области был сделан в нашей стране. Ведь всё выше описанное — не что иное, как "Пневматическое тормозное устройство" (ПТУ), разработанное, построенное и даже испытанное в космосе специалистами НПО имени Лавочкина.

Разумеется, детали конструкции российского надувного конуса отличаются от таковых у заокеанского последователя, создаваемого американцами самостоятельно. Но общая идея — один в один.

С 2000 по 2005 годы Россия выполнила четыре запуска аппарата, названного "Демонстратор". Первые три были неудачными из-за технических неполадок, но четвёртый прошёл хорошо. Судя по переданной по радио телеметрии, конус отработал на ура. Правда, после приземления где-то на Камчатке удивительный аппарат потеряли. Тем не менее работоспособность технологии была доказана.

Более того, НПО имени Лавочкина также уже рассуждало о перспективах использования ПТУ именно на Марсе, в том числе — для спуска очень крупных аппаратов. А ещё — разработало вариант такого конуса для доставки небольших грузов (результатов экспериментов) с МКС на Землю.

Российское семейство ПТУ отличается двухстадийной работой. Фактически спускаемый груз оснащается двумя вложенными конусами. Первый (меньшего диаметра) надувается ещё в космосе и обеспечивает основное торможение с максимальными нагрузками и прохождением самой горячей фазы спуска, когда температура перед носом аппарата достигает 6 тысяч кельвинов (при этом защищённый конусом полезный груз не нагреется выше 30 градусов Цельсия). Второй конус надувается уже в нижних слоях атмосферы и обеспечивает дополнительное торможение перед посадкой.

По этой схеме в центре Лавочкина построены (или ещё только спроектированы) ПТУ, предназначенные для спуска с орбиты грузов весом от нескольких десятков килограммов до 70 тонн. На рисунке: 1 – полезная нагрузка, 2 – орбитальная двигательная установка, 3 – ПТУ, 4 – силовые тросы. Красным цветом показана система надува баллона, тёмно-серым – жёсткая носовая часть, голубым – торовые оболочки конуса, лиловым – его силовые ленты (иллюстрации НПО имени Лавочкина).

Но кто первым внедрит тормозные надувные системы в практику — неясно. То же агентство NASA пока не планирует ни одной реальной космической миссии с таким устройством. Например, крупная и тяжёлая марсианская лаборатория MSL, старт которой в поисках марсианской жизни намечен на 2011 год, при спуске будет полагаться на жёсткий тормозной щит из термостойких плиток.

И даже гораздо более отдалённая (и в силу финансовых причин всё ещё гипотетическая) миссия по возврату марсианских камней на Землю — Mars Sample Return — тоже, скорее всего, будет использовать давно отработанную технику торможения, отмечает Адам Штельцнер (Adam Steltzner), менеджер системы спуска и посадки миссии MSL. Но, по его словам, в перспективе экзотические пока ещё конусы, вероятно, будут востребованы. "Для всего, что тяжелее двух метрических тонн, мы будем нуждаться в помощи", — заявил Адам.

Ну а пока подготовка полета человека на Марс находится в начальной фазе, на Красной планете продолжают марш-бросок два робота-марсохода - Spirit и Opportunity, которые уже пятый год исследуют бескрайние марсианские просторы. Одна из последних находок Opportunity - крупный железный метеорит.

www.membrana.ru