MEK czyli Kompleks Ekspedycji Marsjańskiej został zaprojektowany z myślą o wyprawie liczącej od trzech do sześciu osób i trwającej łącznie 630 dni. Podstawowym napędem statku miały być silniki jądrowo-elektryczne, a wspomagać je miały inne, napędzane płynnym paliwem.

Źródło: http://www.astronautix.com/craft/mek.htm

Tłumaczenie: Joanna Jodłowska


Wyprawa marsjańska Aelita - prawa autorskie: © Mark Wade
Nazwa produkcyjna: Kompleks Ekspedycji Marsjańskiej (Mars Expeditionary Complex). Klasa: lot załogowy. Typ: wyprawa na Marsa. Państwo: ZSRR. Projektant: Korolow.

W okresie euforii po lądowaniu Apollo na Księżycu, NASA naciskała na rząd amerykański, chcąc uzyskać środki na załogową wyprawę na Marsa. Decydenci radzieccy postanowili zająć się tym samym celem. Dekretem Ministerstwa Obrony z 30 czerwca 1969 roku (numer 232) zatwierdzono prace nad zaawansowanym projektem MEK-700. Dokument określający wymogi taktyczno-techniczne (TTZ) napisali wspólnie pracownicy Centralnego Instytutu Badań Naukowych nad Budową Maszyn i Instytutu Badawczego NIITI. Projektowi nadano kryptonim „Aelita”. Od tego momentu, trzy główne biura projektowe, prowadzone przez Miszina, Jangela i Czelomieja, rozpoczęły wyścig o to, które z nich pierwsze zaprojektuje załogową wyprawę na Marsa. Pod koniec roku 1969, biura Miszina i Jangela odpadły – jedynym konstruktorem pracującym nad projektem Aelita był od tego momentu Czelomiej.


Po lewej statek dla wyprawy marsjańskiej Aelita według projektu Specjalnego Biura Projektowego nr 1, który miał zostać wysłany na orbitę Ziemi przez rakietę N1M - prawa autorskie: © Mark Wade
28 maja 1969 roku, następca Korolowa na stanowisku Głównego Projektanta Specjalnego Biura Projektowego numer 1, W. Miszin, zatwierdził prace nad rakietą N1M, czyli modyfikacją modelu N1. Stworzenie projektu Aelity z uwzględnieniem nowych możliwości dawanych przez N1M było zadaniem Fieoktistowa. Powstały statek otrzymał nazwę MEK, czyli Kompleks Ekspedycji Marsjańskiej. Miał zabrać od trzech do sześciu osób na wyprawę na Marsa – wraz z lotem powrotnym trwałaby ona 630 dni, z których 30 miało być spędzone na orbicie czerwonej planety. Na powierzchnię Marsa miało się udać trzech członków załogi i spędzić tam od 5 do 7 dni. Podstawowym napędem statku byłyby silniki jądrowo-elektryczne o mocy 15 MW. Wspomagałyby je silniki napędzane płynnym paliwem.

MEK miał mieć 175 metrów długości i maksymalnie 17 metrów rozpiętości. Od dziobu ku rufie składałby się z następujących części:

  • Lądownika marsjańskiego (MPK). MPK miał być wyposażony w otwartą osłonę, która chroniłaby go podczas dynamicznego hamowania na planecie (tzw. aeroshell), o wysoce wyrafinowanym, asymetrycznym układzie hipernośnym. Po oddzieleniu się od MEK, MPK miał się pozbyć sprzętu służącego do dokowania. Po wyhamowaniu w atmosferze planety, napędzany płynnym paliwem, rakietowy silnik lądownika miał umożliwić miękkie lądowanie na powierzchni. Wewnątrz osłony lądownika znajdować się miała cylindryczna przestrzeń mieszkalna, śluza oraz stopień powrotny, wyposażony w sferyczną kabinę dla załogi. MPK miałby 11 metrów średnicy, 8,5 metra wysokości i masę około 20 ton.

  • Statek dla wyprawy marsjańskiej Aelita według projektu Specjalnego Biura Projektowego nr 1, miał być wysłany na orbitę Ziemi przez rakietę N1M. W skład zaproponowanego kompleksu MEK wchodził lądownik MPK, który miał posłużć do lądowania na powierzchni planety - prawa autorskie: © Mark Wade
  • Marsjańskiego statku orbitalnego (MOK), wewnątrz którego znajdowałyby się pomieszczenia mieszkalne dla załogi i podstawowe systemy statku. MOK różnił się rozmiarem od zaplanowanego wcześniej TMK – TMK miał mieć 6 metrów średnicy, a MOK 4,1 metra średnicy i 23 metry długości. Jego masa miała wynieść około 40 ton. Od dziobu ku rufie składałby się z:
    • Pracowni
    • Pomieszczenia laboratoryjnego
    • Pomieszczenia biotechnicznego
    • Przestrzeni mieszkalnej
    • Pokoju wypoczynkowego dla załogi
    • Maszynowni – tu znajdować się miały silniki manewrowe oraz, w jednej z wersji, w centrum grawitacji statku, silniki jonowe
  • Modułu powrotnego (VA), w którym sześcioosobowa załoga miała wrócić na Ziemię po zakończeniu wyprawy. VA był powiększoną wersją kapsuły powrotnej Sojuza, o charakterystycznym dzwonowatym kształcie. Miał ważyć 10 ton, jego podstawowa średnica miała wynosić 4,35 metra, wysokość 3,15 metra, a osłona termiczna miała mieć soczewkowy kształt i średnicę 6 metrów. Dla zminimalizowania przeciążenia, stosunek siły nośnej do oporu podczas lotu naddźwiękowego miał wynosić 0,45. VA miał być zadokowany w bocznej części MOK, zaraz za MPK. Jeżeli w wyprawie brałoby udział tylko trzech kosmonautów, wariant powrotu był inny – MEK miał przelecieć przez pasy radiacyjne, a potem miał do niego dołączyć statek Sojuz 7K-L1, który zabrałby załogę na Ziemię.
  • Dużej osłony w kształcie dysku, która chroniłaby przestrzeń dla załogi przed promieniowaniem z reaktora napędzającego silniki.

  • Statek załogowej wyprawy marsjańskiej Aelita/MEK – prawa autorskie: © Mark Wade
  • Dwóch długich i cienkich wysięgników, które jednocześnie służyłyby jako termoelektronowe rozpraszacze ciepła – ich głównym zadaniem było odsunąć po starcie reaktor od statku. W innym wariancie (pokazanym na modelu w Centralnym Instytucie Badań Naukowych nad Budową Maszyn) do tego samego celu służyłby zestaw cylindrów teleskopowych.
  • Przedziału silnikowego (JaERDU), w którym znajdować się miał zbiornik na paliwo (mogący pomieścić około 25 ton płynu), blok cylindrów, system chłodzenia reaktorów wykorzystujący ciekły lit i dwa reaktory jądrowe typu JaE-2 (ЯЭ-2) o łącznej mocy 15.000 kW. Łączny ciąg silnika miał wynosić 6,2 kgf, a impuls właściwy, 8000 sekund.

Części składowe 150 tonowego statku miały być przetransportowane na orbitę w ramach dwóch kursów rakiety N1M. W pierwszym, na niską orbitę ziemską miały być wyniesione moduły MOK i MPK. Za drugim razem, rakieta wyniosłaby na pobliską orbitę moduł JaERDU, który automatycznie połączyłby się z MOK/MPK. Kompletny już MEK miał rozpocząć powolne, okrężne oddalanie się od Ziemi. W trzyosobowym wariancie wyprawy, byłby to jeszcze lot bezzałogowy – po minięciu przez statek pasów radiacyjnych załoga przybyłaby Sojuzem 7K-L1 / Blokiem D, wysłanym za pomocą rakiety typu Proton. Spotkanie MEK i Sojuza nastąpiłoby na wysokiej orbicie ziemskiej.


Statek wyprawy marsjańskiej Aelita – prawa autorskie: © Mark Wade
Po zaokrętowaniu załogi, MEK nadal nabierałby prędkości, aż do osiągnięcia drugiej prędkości kosmicznej. Manewr trwałby na tyle długo, że załoga miałaby czas sprawdzić działanie statku i w razie konieczności opuścić go, jeszcze przed ucieczką z orbity Ziemi – do powrotu na planetę posłużyłby stopień powrotny VA lub statek Sojuz. Po osiągnięciu prędkości, przy której możliwe byłoby obranie kursu na Marsa, silniki jonowe wyłączyłyby się, a w zamian zostałby uruchomiony wolny tryb pracy reaktorów, służący do napędzania statku podczas dryfu. Po 135 dniach takiego dryfowania, ponownie włączyłyby się silniki jonowe – 61 dni później statek zakończyłby hamowanie na wysokiej orbicie Marsa, a w ciągu kolejnych 24, zszedłby okrężnym ruchem na niską, biegunową orbitę czerwonej planety.
 

Kompleks Ekspedycji Marsjańskiej MEK z 1969 roku, układ według modelu wystawionego w Centralnym Instytucie Badań Naukowych nad Budową Maszyn – prawa autorskie: © Mark Wade
Po wstępnym badaniu z orbity, które miało zająć około tygodnia, trzech członków załogi weszłoby na pokład MPK i udało się na, wyznaczone wcześniej, lądowisko na powierzchni. Po zakończeniu tygodnia prac na powierzchni, członkowie wyprawy wróciliby na orbitę za pomocą stopnia powrotnego MPK, który połączyłby się automatycznie z MOK. Nastąpiłby kolejny okres badania planety z orbity, po którym jonowe silniki MPK zostałyby ponownie uruchomione i statek zacząłby się oddalać od czerwonej planety. Ucieczka z orbity Marsa trwałaby 17 dni, a silniki miały pracować jeszcze przez kolejne 66, aż do ustawienia statku na szybkiej orbicie powrotnej, która przebiegałaby w pobliżu orbit Wenus i Merkurego. Po okresie dryfu, silniki zostałyby ponownie włączone po dotarciu do peryhelium – tu rozpocząłby się trwający 17 dni manewr wyhamowywania – był on konieczny, aby obniżyć prędkość zbliżania się do Ziemi. Po kolejnym krótkim dryfie silniki ostatecznie wyhamowałyby statek przed oddzieleniem się modułu powrotnego VA – na pokładzie VA na Ziemię wróciliby członkowie załogi i zabrane przez nich próbki.

Pod koniec roku 1969 Miszin i Jangel odpadli z wyścigu projektowego. Zmieniło się też nastawienie Specjalnego Biura Projektowego. Ludzie odpowiedzialni za radzieckie plany wypraw kosmicznych, doszli do wniosku, że ze względu na środki, jakimi dysponuje państwo, sensowniejsze będzie stopniowe osiąganie celów. Najpierw należało zatem dokończyć prace nad nieprzetestowaną jeszcze rakietą N1. Następnie wykończyć projekt TMK i poddać statek rygorystycznym testom na orbicie Ziemi. Po ich pomyślnym zakończeniu możliwe byłoby zorganizowanie prostego przelotu badawczego koło Marsa. Misja MEK lub jego następcy miała być odłożona przynajmniej na początek następnego stulecia.


MEK – streszczenie misji:

  • Ostatni radziecki projekt wyprawy o napędzie jądrowo-elektrycznym
  • Napęd: jądrowo-elektryczny
  • Hamowanie na Marsie: na silniku
  • Typ misji: powolne przyspieszanie
  • Pojedynczo czy wszyscy naraz: wszyscy naraz
  • Wykorzystywanie marsjańskich surowców: nie
  • Planowany rok startu: 1980
  • Załoga: 3-6
  • Lot do celu, w dniach: 300
  • Pobyt na Marsie, w dniach: 30
  • Powrót, w dniach: 300
  • Całkowite trwanie misji, w dniach: 630
  • Całkowity ładunek potrzebny na niskiej orbicie ziemskiej, w tonach: 150
  • Całkowite potrzebne paliwo, w tonach: 24
  • Wypełnienie paliwem: 0,16
  • Masa w przeliczeniu na członka załogi, w tonach: 50-25
  • Udźwig pojazdu wynoszącego na orbitę, w tonach: 75
  • Liczba lotów wymaganych do wyniesienia całego ładunku na orbitę: 2
  • Wynoszenie za pomocą: N1M

Załoga: 6. Trwałość: 630 dni. Długość: 175,00 m. Największa średnica: 4,10 m. Rozpiętość: 17,00 m. Masa: 150 000 kg. Ciąg głównego silnika: 61 N. Paliwo głównego silnika: ksenon. Impuls właściwy głównego silnika: 8 000 sek. Zasilanie: reaktor jądrowy. Wydolność zasilania: średnio 15 000,00 kW.


Bibliografia:

  • Semenov Yu. P. S P Korolev Space Corporation Energia. RKK Energia, 1994. ISBN: 1896522815.
  • Plakietka w muzeum Centralnego Instytutu Badań Naukowych nad Budową Maszyn w Korolowie koło Moskwy.
  • Krasnikov Aleksandr. Russian Space History Web Site. "Pilotiruemiy polyot na Mars - chetvert veka nazad". Ówczesny adres WWW: http://www.aha.ru/~kai/spaceflt/index.html.