Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Ричард Вагнер, Роберт Зубрин (2001)

Каждый пилотируемый полет на Марс обойдется нам в миллиарды долларов. Стоимость миссии может быть снижена за счет новых технологий – например, ядерного реактивного двигателя или более дешевых ракет-носителей. Но, даже если такие исследования будут поощряться и поддерживаться, введение каждой новой технологии обойдется в миллиарды долларов, так что в конечном итоге расходы марсианскую миссию удастся сократить примерно в два раза. А вот работа над увеличением дальности хода транспортных средств для перемещения по поверхности Марса, вероятно, обойдется дешевле и способна повысить эффективность исследований в 100 раз и даже больше.

Понятно, что нет ничего важнее для определении эффективности затрат в нашем деле, чем мобильность.

Транспортные средства на Марсе

Машины для Марса можно строить разные: колесные, гусеничные, полугусеничные и даже на механических ногах – все они успешно станут двигаться по поверхности. Куда важнее то, каким образом транспортное средство будет снабжаться энергией.

Единственные автомобили, до сего момента использовавшиеся в космосе, – это лунные роверы программы «Аполлон», негерметичные и работающие от батарей. Если бы мы взяли самые современные литий-ионные аккумуляторы (похожие на те, что стоят в видеокамерах) и зарядили бы их, чтобы роверу хватило питания на 10 часов, такая система могла бы производить около 10 Вт энергии на каждый килограмм своего веса. А вот если бы вместо батарей мы использовали водородно-кислородные топливные ячейки вроде тех, что обеспечивали электроэнергией шаттлы, то соотношение энергия/масса в системе удалось бы поднять примерно до 50 Вт/кг. Это, конечно, был бы прогресс, но другая знакомая вам технология кажется куда более эффективной.

Соотношение энергии и массы у двигателей внутреннего сгорания может достигать значения 1000 Вт/кг. Это в 20 раз выше, чем у водородно-кислородных топливных ячеек, и в 100 раз выше, чем у систем, работающих от аккумуляторов. Двигатели внутреннего сгорания обеспечивают гораздо большую мощность при значительно меньшей массе в сравнении со всем остальным (и именно по этой причине стоят в подавляющем большинстве земных транспортных средств). Данное преимущество можно использовать для наших марсианских автомобилей. При такой массе системы жизнеобеспечения размеры автомобиля будут прямо пропорциональны его скорости, которая, в свою очередь, пропорциональна энергии. Но если вы попытаетесь добиться одинаковой мощности двигателя внутреннего сгорания и альтернативной системы, то вес последней легко может оказаться чрезмерным. Представьте себе ровер, имеющий мощность 50 кВт (около 65 л. с). Масса двигателя внутреннего сгорания в этом случае будет около 50 килограммов, тогда как топливных баков для обеспечения такой же мощности понадобится около 1000 килограммов. В автомобиль с двигателем внутреннего сгорания можно будет погрузить исследовательского оборудования и продовольствия на 950 килограммов больше, чем в ровер, работающий на водородно-кислородном топливе, и при этом в плане выносливости, грузоподъемности и размера первое транспортное средство будет выигрывать.