В основе данной концепции лежит принцип самообеспечения будущих марсианских миссий, т.е. добычи и производства многих необходимых материалов и элементов непосредственно на месте — на Марсе. В первую очередь, это касается производства топлива для транспортной капсулы возврата на Землю (в оригинале — Earth Return Vehicle (ERV)). Необходимость транспортировки с собой огромного количества топлива, необходимого для возврата, всегда служила одним из самых больших камней преткновения при обсуждении возможности пилотируемой экспедиции на красную планету. Возможность добычи и изготовления компонентов топлива на месте значительно снижает стоимость всего предприятия. И да, как видите Mars Direct предусматривает возврат космонавтов обратно на Землю в отличие от проекта MarsOne (где участники получают «билет в один конец»).
С точки зрения финансирования и бюджета подобной пилотируемой миссии, Марсианское общество оценивает нижнюю границу общих затрат в размере 30 млрд. долларов, что безусловно является очень большой суммой. Однако, стоит вспомнить, что в 1989 году президент США Джордж Буш старший уже выдвигал инициативу осуществления марсианской программы и был готов выделить 450 млрд. долларов. Концепция MarsDirect Роберта Зубрина обойдётся гораздо дешевле и даже, с точки зрения текущего бюджета НАСА, вполне осуществима. Тем более, что затраты в 40 млрд. не единовременные, а распределяются на несколько лет. Для сравнения: MarsOne оценивает величину затрат на свой проект в 6 млрд. долларов. Как видим, стоимостные оценки возможной марсианской экспедиции весьма разнятся, но и подходы к осуществлению миссии принципиально различаются.
Итак, теперь непосредственно о сути плана MarsDirect:
В качестве 1 шага предлагается отправка непилотируемой автоматической миссии, в рамках которой на Марс будет доставлено 40 т. груза, включая:
- ERV (транспортная капсула для возврата на Землю) с двигателем и пустыми топливными баками;
- небольшой атомный реактор мощностью 100 кВт, установленный на небольшом тягаче для его транспортировки;
- 6 тонн жидкого водорода;
- автоматизированная производственная химическая установка (для производства компонентов топлива);
- несколько (точное количество почему-то не указано) небольших научных роверов (марсоходов)
2 шаг. Весь этот груз приземляется на при помощи парашюта, после чего тягач отвозит атомную силовую установку на несколько сот метров от места посадки и начинает его работу по снабжению энергией химической установкой. Именно с этого момента и начинается действие принципа самообеспечения, когда химическая установка начинает производить стандартные компоненты ракетного топлива (горючего и окислителя) из тех материалов, что есть вокруг.
В первую очередь, при помощи привезенного водорода и атмосферного углекислого газа добывается метан и вода (это известная химическая реакция Сабатье).
Реакция Сабатье. Термохимичская реакция взаимодействия водорода и диоксида углерода (углекислого газа) с использованием никелевого катализатора:
Полученный метан хранится в сжиженном виде, а вода используется в качестве основы для следующей химической реакции — электролиза. Электролиз воды производит кислород и водород, таким образом мы получаем второй компонент топлива (окислитель). Полученный кислород отправляется на хранение, а водород — на повторное использование в этом цикле.
Таким образом, при помощи этих 2-х химических реакций, произведенных в соответствующей установке, будет произведено 24 тонны метана и 48 тонн кислорода. Дополнительные 36 т. кислорода могут быть получены путём процесса редукции CO2 (процесса, противоположного окислению). Суммарно будет произведено около 107 т. топлива, 96 из которых пойдут на заправку возвратной капсулы, а оставшиеся 11 т. используются для наземных механизмов (роверов и тягача).
3 шаг. После успеха первой автоматической миссии и завершения производства необходимого количества топлива, с Земли производится запуск ещё 2-х кораблей. Один из них аналогичен первому, в том числе и по составу груза (возвратная капсула и химическая установка), а вот второй корабль — это уже пилотируемая миссия с 4-мя человеками на борту. Кроме собственно экипажа этот корабль будет нести жилой модуль для установки на поверхности Марса, ещё один ровер-марсоход и посадочную систему.
4 шаг. После примерно 180 дней пути корабль приземляется на поверхность Марса и начинается 1,5-годовой период развертывания базы и научных исследований, после которого космонавты возвратятся на землю при помощи полностью заправленной капсулы, доставленной ещё самой первой автоматической миссией. Параллельно этому начинает работу 2-я химическая установка, подготавливая возможность для прибытия 2-й команды людей, а первая команда возвращается на Землю. Таким образом этот цикл повторяется, ставя исследования и покорение Марса на постоянную основу.
Основными задачами, стоящими перед членами марсианской экспедиции, являются изучение истории и эволюции красной планеты, изменения климата в настоящем и прошлом, ответы на вопросы о возможном существовании жизни, а также изучение возможности жизни и заселения планеты в будущем
