Es gibt keine Zweifel daran, dass ein Flug des Menschen zum Mars zustande kommen wird.
Auch die Flugdauer ist genau bekannt: in einer besonders optimalen Bahn - 350 Tage hin und genauso viele Tage zurück. Dazu noch 20 bis 30 Tage Aufenthalt der Kosmonauten auf der Marsoberfläche. Aber es fällt schwer, zu sagen, wann konkret das geschieht.
Juri Koptew, Leiter der Abteilung Verteidigungsindustriekomplex des russischen Ministeriums für Industrie und Energiewirtschaft, sagte: "Man kann schon morgen fliegen. Die technischen Möglichkeiten erlauben das. An der Konzeption einer solchen Expedition wird in unserem Land seit 1960 gearbeitet. Und vieles wurde schon getan."
Nikolai Sewastjanow, Ex-Präsident der Weltraum-Raketenkorporation Energija (RKK), äußerte die Meinung, dass das Mars-Projekt nach 2025 in drei Etappen umgesetzt werden könne: die Überprüfung des interplanetaren Expeditionskomplexes bei einem Flug um den Mond. Dann eine bemannte Expedition mit Umfliegen des Marses und schließlich eine bemannte Expedition mit der Landung der Besatzung auf der Marsoberfläche.
Anatoli Perminow, Chef von Roskosmos (Russische Raumfahrtbehörde), erklärte: "Den Mars-Flug planen wir nach 2035. Die endgültige Entscheidung wird wahrscheinlich die Regierung des Landes treffen. Sie soll bis zum Jahresende das Programm für die Entwicklung der Raumfahrtbranche bis 2040 bestätigen. Allerdings werden Arbeiten in Richtung Mars schon geführt. Sie werden im Rahmen des bestehenden Föderalen Weltraumprogramms erfüllt."
Viele Länder zeigen in den letzten Jahren Interesse für den Mars. Die USA wollen einen Mars-Flug mit dem Start vom Mond in die Wege leiten. Bezüglich der Kennziffern der Energiemasse ist das eine besonders kostspielige Variante. Zunächst müssen die Elemente des Mars-Expeditionskomplexes zum Mond gebracht werden. Das muss mit einer weichen Landung erfolgen. Dort müssen sie zusammengebaut werden und dann, die Mondgravitation überwindend, gestartet. Die russische Variante sieht den Start zum Mars von einer erdnahen Umlaufbahn vor. Die Zeiträume für die Umsetzung beider Projekte stimmen überein: nach 2035. Aber der erste Europäer hat die Absicht, schon 2024 den Roten Planeten zu betreten, was kaum wahrscheinlich ist. Auch China, das erst 2003 seinen ersten Raumflieger ins All schickte, erklärte seine Mars-Ambitionen.
Die russischen Spezialisten bereiteten 2005 das Projekt "Bemannte Mars-Expedition" vor. Vitali Semjonow, einer der Autoren des Projektes und Chefkonstrukteur des Keldysch-Zentrums, sagte, dass die Arbeiten am interplanetaren Expeditionskomplex einen wichtigen Umstand ermittelt hätten: Die Termine und Ausgaben für die Erfüllung der Mars-Mission werden hauptsächlich durch den Typ der Triebwerksanlage bestimmt.
Der spezifische Schub, das heißt das Verhältnis zwischen der Schubkraft und dem Treibstoffverbrauch pro Sekunde, ist die wichtigste Charakteristik jedes Raketentriebwerkes. Je höher die Geschwindigkeit des ausströmenden Gases ist, desto größer ist der Schub bei gleichem Treibstoffverbrauch. Entsprechend nimmt auch die Wirtschaftlichkeit des Triebwerkes zu. Ungeachtet der bis zur Vollkommenheit gebrachten Technologie der bestehenden chemischen Raketentriebwerke wird die niedrige Geschwindigkeitsgrenze für das Ausströmen der Verbrennungsprodukte zu einem Hindernis, das sich nicht überwinden lässt.
Was wird zur Ablösung der herkömmlichen Raketentriebwerke vorgeschlagen? Zum Beispiel überleichte Gase (Wasserstoff, Helium und Methan) auf eine hohe Temperatur zu erhitzen und sie mit mehr als doppelt so hohen Geschwindigkeiten gegenüber den chemischen Raketentriebwerken durch Düsen strömen zu lassen. Das kann mit Hilfe eines kompakten Kernreaktors oder eines Heizelements getan werden, das mit Sonnenbatterien arbeitet.
Kernraketentriebwerke wurden noch in den 1960er bis 1970er Jahren sowohl in der UdSSR als auch in den USA entwickelt. Aber die Arbeiten wurden im Stadium der Bodenerprobungen eingestellt.
Noch wirtschaftlicher und "schneller" sind Plasma- und Ionen-Elektrostrahltriebwerke. Darin wird der Strom der geladenen Teilchen auf hohe Geschwindigkeiten mit Hilfe eines elektromagnetischen Feldes, fast genauso wie im Beschleuniger für geladene Teilchen, beschleunigt.
Auch die Leistung der Triebwerksanlage, die dieses Feld schafft und die Teilchen beschleunigt, ist mitbestimmend für den Schub.
Russland verfügt über einzigartige Erfahrungen bei der Entwicklung und dem Betrieb von Kerntriebwerken im Weltraum. Im Zeitraum von 1970 bis 1988 wurden insgesamt 32 Weltraumapparate mit Kerntriebwerken und thermoelektrischen Umformern mit einer Leistung von 3 und 5 Kilowatt gestartet. Die meisten dieser Apparate erfüllten Aufklärungsaufgaben und befanden sich im Laufe einiger Monate auf erdnahen Umlaufbahnen. Zum Vergleich: Der einzige amerikanische Apparat mit dem Kernreaktor SNAP 10A und einem thermoelektrischen Umformer mit einer Leistung von etwa 0,5 Kilowatt wurde 1965 gestartet. Aber er funktionierte nur 43 Tage, obwohl er sich bis jetzt als kosmischer Müll im Orbit befindet. Dann wurden die praktischen Arbeiten an Kerntriebwerken in den USA ausgesetzt und erst 2002 wieder aufgenommen.
In Russland können auch die sogenannten stationären Plasmatriebwerke produziert werden, deren spezifischer Schub um eine Größenordnung höher als bei den traditionellen chemischen Triebwerken ist. Die ersten Erprobungen von stationären Plasmatriebwerken im Weltraum fanden 1972 mit Hilfe des russischen Wettersatelliten Meteor statt. Der Betrieb der Serienmuster begann 1982 mit geostationären Satelliten für die Korrektur von deren Umlaufbahnen.
Zurzeit nutzen praktisch alle Länder, inklusive der führenden Raumfahrtmächte, an ihren Apparaten russische Elektrostrahltriebwerke unterschiedlichen Typs. Die Leistung dieser Triebwerke ist dergestalt, dass sie die Umlaufbahn sowohl in der Länge als auch in der Neigung korrigieren können. Mehr noch. Sie können Überflüge von einer erdnahen Umlaufbahn zu einer geostationären sichern sowie als Transportmittel zwischen Planeten dienen.
Bei der Vorbereitung des Projektes "Bemannte Mars-Expedition" prüften die Projektanten Flüssigkeitsraketentriebwerke mit Sauerstoff und Wasserstoff, Kernraketentriebwerke mit flüssigem Wasserstoff als Arbeitskörper, eine Kerntriebwerksanlage und eine Sonnenenergieanlage für die Speisung von Elektrostrahltriebwerken. Als Basistriebwerksanlage wurde die Sonnenenergieanlage mit Dünnschichtbauelementen auf der Grundlage von amorphem Silizium gewählt.
In der Perspektive wird auch die Anwendung von Kerntriebwerksanlagen geprüft. Das Hauptproblem bei ihrer Nutzung besteht in der Gewährleistung der Kern- und Strahlungssicherheit in allen Etappen ihres Betriebes, einschließlich Havariesituationen, was weitere Forschungen erfordert.
Dabei wird aus irgendeinem Grunde vergessen, dass es neben der Entwicklung des interplanetaren Raumschiffes und der Triebwerksanlagen bei der Verwirklichung eines interplanetaren Fluges auch zahlreiche andere Probleme gibt, darunter physiologische und psychologische. Diese Probleme müssen gelöst werden, bevor der Mensch einen interplanetaren Flug unternimmt.
Aber das ist schon ein gesondertes Thema.
Zum Verfasser:
Juri Saizew ist Berater der Akademie der Ingenieurwissenschaften.
Fortsetzung Teil 2
Die Meinung des Verfassers muss nicht mit der von RIA Novosti übereinstimmen.
