Czelomiej był jedynym projektantem, który przedstawił radzieckiemu rządowi kompletny plan misji Aelita. Proponował dwa kursy potężnego UR-700M, które wyniosłyby na orbitę sprzęt potrzebny do złożenia, ważącego 1400 ton, statku MK-700. Dzięki stopniom o napędzie termonuklearnym, MEK mógłby zabrać łącznie 250 ton ładunku (w tym wyposażenie kwater dla załogi, lądowniki marsjańskie i kapsuła do powrotu na Ziemię). W 1972 roku, rządowa komisja ekspertów przeanalizowała wstępny projekt wyprawy z użyciem UR-700M i MK-700. Ponieważ jego zrealizowanie wymagałoby dziesięcioleci pracy i dziesiątek miliardów rubli, komisja oceniła, że projekt załogowej wyprawy na Marsa powinien zostać odłożony na bliżej nieokreśloną przyszłość.

Źródło: http://www.astronautix.com/craft/mk700.htm

Tłumaczenie: Joanna Jodłowska

Klasa: lot załogowy. Typ: przelot badawczy koło Marsa. Państwo: ZSRR. Projektant: Czelomiej.


MK-700 – prawa autorskie © Mark Wade
W okresie euforii po lądowaniu Apollo na Księżycu, NASA naciskała na amerykański rząd, 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, któremu nadano kryptonim „Aelita”. Dokument określający wymogi taktyczno-techniczne (TTZ) napisali wspólnie pracownicy Centralnego Instytutu Badań Naukowych nad Budową Maszyn i Instytutu Badawczego NIITI. Według jego założeń, do załogowej wyprawy na Marsa byłby potrzebny statek o masie 1500 ton

Taki podstawowy wymóg oznaczał, że potrzebny będzie znacznie cięższy statek wynoszący niż ten, którego użycie założono w dokumentacji TTZ. Wprawę na Marsa można było z Ziemi wysłać tylko w określonych okolicznościach, w krótkim przedziale czasu, który powtarzał się co dwa lata. Skuteczne wysłanie, zadokowanie i złożenie w tym okresie sześciu ładunków sprzętu było mało prawdopodobne. Największe szanse powodzenia dawał wariant, w którym do umieszczenia wszystkiego na orbicie potrzebne by było jedno lub najwyżej dwa dokowania (NASA doszła do podobnego wniosku podczas, prowadzonych w latach sześćdziesiątych, badań nad rakietą Nova). Czelomiej stworzył projekt statku wynoszącego oparty na modułach, dzięki którym w ramach jednego kursu można by było wynieść od 300 do 800 ton sprzętu. W zaawansowanej fazie projektowania, proces składania MK-700 sprowadzono do dwóch wariantów:

  • Wariant 1: użycie statku wynoszącego o załadunku 750 do 800 ton. Do złożenia MK-700 o masie 1500 ton potrzebne byłyby dwa kursy i jedno dokowanie na orbicie Ziemi. Ten wariant był uznawany za lepszy.
  • Wariant PA: użycie statku wynoszącego o załadunku 480 do 520 ton. Do złożenia MK-700 wymagane byłyby trzy kursy i dwa dokowania na orbicie.

Dalsze badania, wykonywane przez ludzi z prowadzonego przez Czelomieja Centralnego Biura Projektowania Maszyn, konkretnie z sekcji p/Ja A-1233, pozwoliły na zmniejszenie masy MK-700 do przedziału 900-1000 ton. Dzięki temu, statek wynoszący z wariantu PA musiałby wykonać tylko dwa kursy i jedno dokowanie.

Do zaplanowanych przed wyprawą działań testowych należały testy w bazie na Księżycu, testy balistyczne i sprawnościowe kapsuły powrotnej MK (wykonywane w pobliżu Ziemi), a także lot całego kompleksu na Księżyc i z powrotem.

W 1972 roku, rządowa komisja ekspertów opiniowała wstępny projekt. Zaproponowano dwa warianty wynoszenia na orbitę:

  • W wariancie 1, założono wykorzystanie w wyższych stopniach statku, rakietowych silników nuklearnych o masie 40 ton i ciągu 3,6 tony. W tym wariancie, na niską orbitę ziemską należałoby dostarczyć 1.400 ton ładunku, do czego potrzeba by dwóch lotów i jednego dokowania UR-700M. Ten wariant był uznawany za lepszy.
  • W wariancie 2, napędem wyższych stopni statku miał być ciekły tlen lub wodór. Konieczne byłoby wyniesienie na orbitę 2.500 ton ładunku, do czego potrzeba by czterech lotów i trzech dokowań UR-700M.
Budowę statku MK-700 pokazuje model wystawiony w muzeum Centralnego Instytut Badań Naukowych nad Budową Maszyn. Według niego, statek miał się składać, od dziobu ku rufie, z:
  • Kapsuły powrotnej typu VA, która miała być nieco bardziej rozciągniętą wersją tej z planów lotu na Księżyc (LK-1 i LK-700) oraz załogowego promu kosmicznego (TKS). Przejście między kapsułą a pomieszczeniami dla załogi miał zapewniać właz w osłonie termicznej. Kapsuła miała mieć ok. 5 metrów podstawowej średnicy.
  • Długiego na 15 metrów i mającego średnicę 10 metrów modułu z pomieszczeniami dla załogi i przestrzenią na sprzęt. Prawdopodobnie to tutaj mieli podczas podróży mieszkać kosmonauci. Moduł miał być wyposażony w baterie słoneczne o rozpiętości 20 metrów, które stanowiłyby dodatkowe źródło zasilania na wypadek awarii reaktora nuklearnego lub po prostu zasilały statek podczas podróży powrotnej z Marsa.
  • Modułu podstawowego o średnicy 10 i długości 45 metrów. Składałyby się na niego: lądownik marsjański, sondy i stopień z reaktorem, do wykonywania manewrów podczas dryfu i do manewrów na orbicie Marsa. U podstawy modułu miał się znajdować rozszerzany segment międzystopniowy, dzięki któremu do MK-700 dołączyłby na orbicie ziemskiej dodatkowy moduł napędzający. System napędowy modułu podstawowego miałby masę ok. 450 ton, a kapsuła VA, moduł ze sprzętem, lądownik i sondy, łącznie ok. 250 ton.
  • Dodatkowego modułu napędzającego. Wysłany na orbitę oddzielnie, ten moduł, służący do obrana kursu na Marsa, miałby zapewne masę ok. 700 ton, 12,5  metra średnicy i długość ok. 75 metrów.
Między rokiem 1969, kiedy rozpoczęto prace nad projektem a 1972, stało się jasne, że Stany Zjednoczone nie zamierzają dokonywać kolejnych lądowań na Księżycu, nie mówiąc już o sfinansowaniu wyprawy na Marsa. Dlatego też komisja ekspercka uznała, że nie ma palącej potrzeby wdrażania tego projektu i wskazała kilka jego istotnych wad:
  • Nie rozwiązano dotychczas problemu przetrwania załogi w trakcie 650 dni lotu na Marsa. Do opracowania jakiegokolwiek rozwiązania, potrzebne by było 12 do 15 lat badań nad skutkami przebywania w kosmosie – powinny się one odbywać na stacjach orbitalnych Ziemi.
  • Silniki nuklearne, które miały być wykorzystane w pierwszym wariancie wyprawy, były dopiero w fazie planowania i osiągnięcie odpowiedniego zaawansowania technicznego wymagałoby dalszych 15 do 20 lat badań.
  • Problem bezpiecznego stosowania napędu termojądrowego został rozwiązany tylko teoretyczne, a nie praktycznie. Ponadto, do uzyskania międzynarodowej zgody na umieszczenie na orbicie potężnych reaktorów termojądrowych, konieczne byłoby przeprowadzenie negocjacji ze Stanami Zjednoczonymi, a nie było jasne, jak takie negocjacje mogłyby się zakończyć.
  • Technicznie i prawnie, bardziej osiągalny był wariant 2. Zakładał on jednak wyniesienie na orbitę od 2,5 od 3 tysięcy ton, a to było nierealistyczne.
  • Całkowity koszt realizacji tego projektu wynosiłby 30 do 40 miliardów rubli (według wartości z 1973 roku). Związek Radziecki nie dysponował środkami, które umożliwiłyby realizację tak kosztownego projekt.

Ze względu na powyższe kwestie, komisja orzekła że praca nad załogową wyprawą na Marsa powinna być odłożona na bliżej nieokreśloną przyszłość. Nadal jednak pracowano nad napędem termojądrowym. W 1971 roku, Związek Badawczo-Produkcyjny „Łucz” (NPO Luch) rozpoczął testowanie prototypów na takim napędzie, w placówce położonej 50 kilometrów na południowy zachód od Semipałatyńska – testy te trwały od 1978 roku. W tym samym czasie, wybudowano też większą placówkę, 65 kilometrów na południe od Semipałatyńska, w której miały się odbywać kompleksowe testy silnika Bajkał-1. W latach 1970-1988, przeprowadzono tam trzydzieści udanych symulacji lotu. Ostatecznie zaproponowano stworzenie na tej podstawie dwóch silników: „minimalnego” silnika o ciągu 3,5 tony, który nazwano RD-0410 i jego następcy RD-0411, o ciągu 70 ton.

Według niektórych źródeł, w 1974 roku, Czelomiej przedstawił jeszcze jeden projekt lotu marsjańskiego – tym razem miał to być przelot badawczy. Na niskiej orbicie ziemskiej miałby masę 250 ton – do wyniesienia posłużyłaby skromniejsza wersja UR-700M o nazwie UR-900. Statek MK-700 zabrałby dwuosobową załogę w trwającą dwa lata podróż, z której kosmonauci wróciliby za pomocą kapsuły powrotnej, opracowanej przez Czelomieja na potrzeby promu kosmicznego TKS.


MK-700 – streszczenie:

  • Pierwszy radziecki projekt wyprawy marsjańskiej o napędzie termojądrowym
  • Napęd: termojądrowy
  • Hamowanie na Marsie: na silniku
  • Typ misji: opozycja
  • Pojedynczo czy wszyscy naraz: wszyscy naraz
  • Wykorzystywanie marsjańskich surowców: nie
  • Planowany rok startu: 1980
  • Załoga: 2
  • Lot do celu, w dniach: 300
  • Pobyt na Marsie, w dniach: 30
  • Powrót, w dniach: 300
  • Całkowite trwanie misji, w dniach: 730
  • Całkowity ładunek potrzebny na niskiej orbicie ziemskiej, w tonach: 1400
  • Całkowite potrzebne paliwo, w tonach: 900
  • Wypełnienie paliwem: 0,64
  • Masa w przeliczeniu na członka załogi, w tonach: 700
  • Udźwig pojazdu wynoszącego na orbitę, w tonach: 520
  • Liczba lotów wymaganych do wyniesienia całego ładunku na orbitę: 3
  • Wynoszenie za pomocą: UR-700M
Załoga: 2. Trwałość: 730 dni. Długość: 140,00 m. Największa średnica: 12,50 m. Rozpiętość: 20,00 m. Masa: 1 400 000 kg. Paliwo głównego silnika: ciekły wodór. Impuls właściwy silnika głównego: 900 sek. Zasilanie: reaktor jądrowy.

MK-700 – kalendarium:
  • 30  czerwca 1969: zatwierdzenie prac nad wyprawą marsjańską MK-700/UR-700M – Ministerstwo Budowy Maszyn wydaje dekret nr 232 „O rozpoczęciu prac nad rakietą UR-700M”, który zezwala na opracowanie złożonego projektu wyprawy marsjańskiej, z użyciem rakiety UR-700M i statku MK-700. Dokument określający wymogi taktyczno-techniczne napisali pracownicy Centralnego Instytutu Badań Naukowych nad Budową Maszyn i Instytutu Badawczego NIITI. Projektowi nadano kryptonim „Aelita”.
  • 30 lipca 1969: radziecka analiza załogowego lotu na Marsa – na spotkaniu 29 maja, Komisja Wojskowo-Przemysłowa wydaje dekret nakazujący Czelomiejowi opracowanie wstępnego planu załogowego lotu na Marsa z użyciem opracowanych przez niego rakiet UR-700M (lub UR-900) i statku MK-700M. Dopiero w 1997 roku Igor Gansvindt ujawnił, że w latach sześćdziesiątych opracował system nawigacji i prowadzenia załogowego statku do lotu na Marsa i z powrotem. Praca ta wyprzedzała zatem projekt Aelita z 1975 roku.
  • 1 stycznia 1972: Zawieszenie prac nad radziecką wyprawą na Marsa – rządowa komisja ekspertów ocenia, opracowany przez Czelomieja, projekt wyprawy na Marsa z użyciem rakiety UR-700M i statku MK-700. Ze względu na koszty sięgające dziesiątek miliardów rubli i proponowanie technologii, której opracowanie wymagałoby dziesięcioleci pracy, komisja orzeka że należy odłożyć planowanie załogowej wyprawy na Marsa, na bliżej nieokreśloną przyszłość.
  • 1 stycznia 1975: Czelomiej ujawnia plan innej misji marsjańskiej – jako jedyny konstruktor, który do końca pracował nad projektem Aelita, Czelomiej zgłasza projekt przelotu badawczego z użyciem statku MK-700, który na niskiej orbicie ziemskiej miałby masę 250 ton a napędzany byłby przez silnik jądrowy RD-410. Statek miał zostać wyniesiony na orbitę za pomocą rakiety UR-900, a załogą miało być dwóch kosmonautów.

Bibliografia:
  • Lebedev Daniel B. Chelomei's Lunar Programme. W: Spaceflight. 1993. Numer 35, str. 228.
  • Vick Charles. Energomash Reveals 'F-1 Class' Rocket Engine. W: Spaceflight. 1994. Numer 36, str. 321.
  • Chertok Boris Yevseyevich. Raketi i lyudi. Moskwa: Mashinostroenie, 1994-1999. Otwierane z adresu: http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20050010181_2005010059.pdf.
  • Yeteyev Ivan. Operezhaya vremya. Moskwa: Ocherki, 1999.
  • Siddiqi Asif A. The Soviet Space Race With Apollo. University Press of Florida, 2003.