Марсианские хроники: анализ российских патентов в сфере освоения красной планеты

Климат Марса, хотя и не пригоден для высокоразвитых форм жизни, является наиболее близким к земному, а сама планета является ближайшей целью исследования и освоения дальнего космоса ведущими мировыми игроками. И Россией в том числе. Не так давно мы опубликовали на Хабре детальный анализ патентов на освоение Луны. Разумеется, мы не могли не написать про красную планету, которая вдохновляла и вдохновляет писателей-фантастов и режиссеров блокбастеров, а также визионеров, предпринимателей, ученых всех мастей.

Отбор охранных документов РФ производился по базе ФИПС по ключевым словам «Марс», «марсианская», «марсианский». Динамика по годам представлена в табл. 1.
Видно, что выдача охранных документов началась только в 2013 г. По-видимому, это обусловлено ненулевым интересом научно-технического сообщества к освоению Марса.
После Луны — это самый привлекательный космический объект. По сравнению с испепеляющей жарой на Меркурии и Венере, смертельным холодом внешних планет солнечной системы или полным вакуумом астероидов, условия на красной планете гораздо пригоднее для его освоения. Важным фактором, значительно повышающим вероятность освоения и колонизации Марса является вода (как замерзшая, так и жидкая), которую обнаружили марсоходы Spirit, Opportunity и исследовательский зонд Phoenix. В дополнение к этому недавно удалось выявить на Марсе зоны повышенного содержания метана, который обычно производят живые организмы.
Специальной программы по освоению Марса в России нет, только отдельные узконаправленные проекты. Так, в 2007-2011 гг. под эгидой «Роскосмоса» был выполнен эксперимент по имитации пилотируемого полета на Марс, проведенный Россией с широким международным участием «Марс-500». Целью проекта явилось получение данных о состоянии здоровья и работоспособности человека, длительно находящегося в условиях изоляции в герметично замкнутом пространстве ограниченного объема при моделировании основных особенностей марсианского полета (сверхдлительность, автономность, измененные условия коммуникации. Этапы проекта «Марс-500»:
• 14-суточная изоляция (2007 г.)
• 105-суточная изоляция (2009 г.)
• 520-суточная изоляция (2010-2011 гг.).
Марсафил Илон Маск в 2016 г. для колонизации предложил два средства, тесно связанных друг с другом: гигантскую ракету «Big Fucking Rocket», что можно перевести как «Большая гребаная ракета» (отсылка к «Big Fucking Gun», самому мощному оружию в компьютерной игре Doom) и корабль «Big Fucking Spaceship» — «Большой гребаный космический корабль». Но в патентной сфере РФ марсианская активность И. Маска отсутствует.
Большинство составили патенты РФ на изобретения (31 штука). На втором месте — программы для ЭВМ (14 штук). Патенты на полезные модели (1 штука) и свидетельства на базы данных (4 штуки) в меньшинстве. Все патенты, кроме трех, принадлежат резидентам России, а три иностранцам. Один патент — №2737644 американскому «Боингу» и два (№2600183 и №2600577) совладельцам из Италии (Университет Кальяри и Итальянское космическое агентство).
Патенты на изобретения
Правообладателями большинства из патентов на изобретения являются частные лица, причем 14 патентов, выданных в 2015-2020 гг. принадлежат Попову Александру Федоровичу из Архангельска. Это очень активный изобретатель, у него несколько десятков патентов РФ в области освоения космоса, в том числе Луны (см. нашу публикацию про наш спутник), Венеры и Меркурия. Не хочешь ли его нанять, Илон Маск?
ПАО «Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва» владеет 4 ед. по марсианской тематике. По одному марсианскому патенту имеют Курчатовский Институт, АО «Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина», АО «Российские космические системы» и «Роскосмос».
Видно, что с большим отрывом лидирует раздел B64G «Космонавтика; космические корабли и их оборудование», что естественно. Несколько патентов посвящено садоводству (и на Марсе будут яблони цвести!), исследованию или анализу материалов путем определения их химических или физических свойств, ядерным реакторам, антеннам и передаче сигналов.
Содержательный анализ показывает, что больше всего патентов нацелено на обеспечение полёта к Марсу, практической деятельности на нём и реабилитации марсонавтов после возвращения на Землю.
Большинство из них принадлежит РКК «Энергия». Так, согласно патенту №2529404 «Способ прогнозирования работоспособности космонавта на поверхности планеты Марс» после 4-6 месяцев орбитального полета и посадки на Землю с перегрузкой в 4g, космонавта в первые послеполетные сутки облачают в планетарный скафандр под штатным избыточным давлением при суммативном весе космонавта и скафандра, равным 0,38 этого веса на Земле. После чего космонавт выполняет работу по сценарию деятельности на поверхности Марса, в процессе которой фиксируют частоту сердечных сокращений (ЧСС) космонавта, при достижении предельных индивидуально допустимых показателей делают перерывы в физических действиях для восстановления ЧСС до индивидуально рекомендованных медицинских показателей.
Несколько патентов касается модификации атмосферы Марса. Согласно патенту №2617591 «Способ прогрева атмосферы Марса» локально нагревают марсианскую залежь природных карбонатов путем концентрирования солнечных лучей на ее поверхности. При нагреве природных карбонатов концентрированием солнечных лучей в марсианскую атмосферу выделяется углекислый газ. Солнечные лучи концентрируют с помощью зеркал и оптических приспособлений. Обеспечивается повышение технологической доступности прогрева в марсианских условиях.
По патенту №2586902 «Способ локального увеличения встречного теплового излучения атмосферы Марса» осуществляют распыление водяного пара в атмосфере Марса, причем водяной пар получают нагреванием из водяного льда сезонно убывающих полярных шапок планеты. В результате обеспечивается локальное увеличение встречного теплового излучения атмосферы Марса.
«Способ формирования озоновой защиты в атмосфере Марса» (патент №2617596) предусматривает размещение в нижних слоях атмосферы Марса полого металлического троса с порами на поверхности. Во время марсианской пылевой бури металлический трос заряжается вследствие трибоэлектрического эффекта. Это индуцирует атмосферные искровые разряды, приводящие к образованию озона. Через поры троса производят выделение азотной кислоты, стабилизирующей озон. Технический результат изобретения состоит в возможности формирования озоновой защиты в атмосфере Марса независимо от присутствия солнечного УФ-излучения.
Интересные патенты посвящены марсианской кулинарии. Например, по №2730355 в качестве размноженного биологического объекта используют самцов и самок кролика домашнего в активном состоянии, размещаемых раздельно до и во время космического полета, а после космического полета совместно. Техническое решение позволяет обеспечить доставку на Марс живых кроликов, способных к размножению.
Общий интерес вызывают изобретения в области марсианского туризма. Примером является многоразовый космический корабль для доставки туристов с лунной заправочной станции на траекторию облета Марса и последующего возвращения на эту станцию (патент №2741143),
Полезные модели
Имеется только одна модель. Патент на транспортное средство для передвижения по местности со сложными грунтовыми и рельефными условиями получен АО «Научно-Технический Центр "РОКАД"» (СПб) №168035. Полезная модель относится к области транспорта и касается конструкции средств передвижения исследовательского или специального назначения по марсианской грунтовой поверхности.
Базы данных
Баз данных четыре. ФГБУ «НИИ ЦПК имени Ю.А.Гагарина» получило свидетельство №2015621736 на базу данных «Набор операций для антропоморфных робототехнических систем», полезную при эксплуатации перспективных пилотируемых космических комплексов «космонавт-антропоморфный робот-профессиональная среда деятельности».
Московский государственный университет геодезии и картографии создал базу геоданных планетных тел земной группы, включая Луну, Меркурий, Марс (свидетельство №2016621116). Санкт-Петербургский государственный университет отметился базой данных химических параметров взаимодействия в неравновесных смесях газов для решения задач суборбитальной и гиперзвуковой аэромеханики» (CPI-AMSHA); она содержит параметры наиболее часто используемых и актуальных теоретических моделей, а также параметры для методов прямого численного моделирования, предназначенные для расчета сечений столкновений атомов и молекул, встречающихся в атмосферах Земли и Марса (№2018620602).
Геофизический центр Российской академии наук создал огроменную базу космофотоснимков планет и спутников Солнечной системы (Солнце, Меркурий, Венера, Земля, Марс , Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, карты температур и климатических особенностей планет, спутники планет и т. д.). Эта БД предназначена для проведения образовательных лекций по соответствующей тематике с использованием цифрового демонстрационного комплекса со сферическим проекционным экраном.
Программы для ЭВМ
14 программ касаются в основном расчётов движения космических аппаратов в атмосфере Марса. Правообладателями являются Госкорпорация «Роскосмос» (например «Программно-моделирующий комплекс расчета оптимального управления в атмосфере Марса, обеспечивающего минимизацию скорости полета КА при вводе в действие системы мягкой посадки и минимизацию зон маневра», «Расчет теплового и эрозионного воздействия атмосферных частиц на тепловую защиту КА при движении в атмосфере Марса»), Научно-производственное объединение им. С.А.Лавочкина («Расчетное определение тепловых потоков, прогрева и уноса массы тепловой защиты спускаемых аппаратов, входящих в атмосферу Марса»), ЦНИИмаш с программой «Обучающая программа посадки КА на поверхность Марса», Институт астрономии Российской академии наук с «Программой для расчета распределения атомарного кислорода в короне Марса (CORONA-О-M)».
Заключение
Марс пока чаще всего упоминается в художественных произведениях. Кто же не помнит «Аэлиту» Алексея Толстого, песню Пахмутовой и Добронравова «И на Марсе будут яблони цвести» в исполнении Владимира Трошина, уморительный американский фильм «Марс атакует!» по мотивам радиорозыгрыша 1938 года (в эфир радиостанции CBS вышла радиопередача, которая извещала жителей США о нападении марсиан), композицию Дэвида Боуи «Жизнь на Марсе», фильм «Марсианин» Ридли Скотта и т.д.
Технические решения по освоению Марса пока в основном патентуют энтузиасты и мечтатели. Государство в лице «Роскосмоса» и профильные предприятия типа РКК «Энергия» малоактивны, патентуются как будто для галочки. Оно, казалось бы, и понятно: нам бы с Луной разобраться, да и проблем на Земле хоть отбавляй, а очаровательные марсианки пусть нас подождут!
Однако вне нашего анализа остались формально незапатентованные в марсианской тематике, но существенные разработки госкорпорации «Росатом» ядерного ракетного буксира «Зевс», который создается специально для межпланетных перелетов к 2030 г. Его двигателем (устройством, вырабатывающим энергию) или ЯЭУ (ядерным энергетическим устройством) будет высокотемпературный газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах. В 2022 г. исполнительный директор Роскосмоса Александр Блошенко заявил, что 1-я миссия (лунная) буксира по плану состоится в 2030 г.
Затем будет проведена 2-я миссия (венерианско-юпитерианская): «Зевс» полетит в сторону Венеры, совершит там гравитационный маневр и направится к спутникам Юпитера; его задачей станет поиск жизни на спутниках газового гиганта.
Очевидно, что российский «Зевс» перспективен для доставки грузов на Марс. Издание «Онлайн Патент» вернётся к этой теме в 2033 году и позже.