Эта статья первоначально появилась в журнале Space Magazine в июле 2012 года, но она была дополнена соответствующим видео.
Планета Марс - один из самых ярких объектов на ночном небе, легко видимый невооруженным глазом как ярко-красная звезда. Примерно каждые два года Марс и Земля достигают своей ближайшей точки, называемой «оппозицией», когда Марс может находиться на расстоянии 55 000 000 км от Земли. И каждые два года космические агентства используют эту орбитальную ориентацию для отправки космических кораблей на Красную планету. Сколько времени нужно, чтобы добраться до Марса?
Общее время полета от Земли до Марса занимает 150-300 дней, в зависимости от скорости запуска, выравнивания Земли и Марса и продолжительности пути, на котором космический корабль достигает своей цели. Это действительно зависит от того, сколько топлива вы готовы сжечь, чтобы добраться туда. Больше топлива, меньше времени в пути.
История поездки на Марс:
Первым космическим кораблем, совершившим путешествие с Земли на Марс, был Mariner 4 НАСА, который стартовал 28 ноября 1964 года и прибыл на Марс 14 июля 1965 года, успешно сделав серию из 21 фотографии. Общее время полета Mariner 4 составило 228 дней.
Следующая успешная миссия на Марс была «Моряк-6», которая взорвалась 25 февраля 1969 года и достигла планеты 31 июля 1969 года; время полета всего 156 дней. Успешному Mariner 7 понадобилось всего 131 день, чтобы совершить путешествие.
Mariner 9, первый космический корабль, который успешно вышел на орбиту вокруг Марса, был запущен 30 мая 1971 года и прибыл 13 ноября 1971 года в течение 167 дней. Это та же самая схема, которая поддерживала почти 50 лет исследования Марса: примерно 150-300 дней.
Вот еще несколько примеров:
- Викинг 1 (1976) - 335 дней
- Викинг 2 (1976) - 360 дней
- Орбитальный аппарат разведки Марса (2006 г.) - 210 дней
- Феникс Ландер (2008) - 295 дней
- Любопытство Lander (2012) - 253 дня
Почему это так долго ?:
Если учесть тот факт, что Марс находится всего в 55 млн. Км, а космический корабль движется со скоростью, превышающей 20 000 км / час, вы ожидаете, что космический корабль совершит путешествие за 115 дней, но это займет гораздо больше времени. Это потому, что Земля и Марс вращаются вокруг Солнца. Вы не можете указывать прямо на Марс и запускать свои ракеты, потому что к тому времени, как вы туда доберетесь, Марс уже будет двигаться. Вместо этого космический корабль, запущенный с Земли, должен указывать на то, где Марс будет.
Другое ограничение - топливо. Опять же, если у вас было неограниченное количество топлива, вы бы направили свой космический корабль на Марс, запустили свои ракеты до половины пути, а затем развернулись и замедлились в течение последней половины пути. Вы можете сократить время в пути до доли от текущей ставки, но вам понадобится невероятное количество топлива.
Как добраться до Марса с наименьшим количеством топлива:
Основная задача инженеров - как доставить космический корабль на Марс с наименьшим количеством топлива. Роботы на самом деле не заботятся о враждебной космической среде, поэтому имеет смысл максимально снизить затраты на запуск ракеты.
Инженеры НАСА используют метод перемещения, называемый орбитой передачи Хомана - или орбитой передачи минимальной энергии - для отправки космического корабля с Земли на Марс с наименьшим количеством топлива. Техника была впервые предложена Уолтером Хоманом, который опубликовал первое описание маневра в 1925 году.
Вместо того, чтобы направлять вашу ракету прямо на Марс, вы повышаете орбиту вашего космического корабля так, чтобы он следовал по большей орбите вокруг Солнца, чем Земля. В конце концов, эта орбита будет пересекать орбиту Марса - в тот момент, когда Марс тоже там.
Если вам нужно запустить с меньшим количеством топлива, вам нужно больше времени, чтобы поднять свою орбиту и увеличить поездку на Марс.
Другие идеи, чтобы уменьшить время в пути до Марса:
Хотя для того, чтобы космический корабль пролетел 250 дней, чтобы достичь Марса, требуется некоторое терпение, нам может потребоваться совершенно другой метод движения, если мы посылаем людей. Космос - враждебное место, и излучение межпланетного пространства может представлять долгосрочную угрозу для здоровья астронавтов-людей. Фоновые космические лучи создают постоянный поток радиации, вызывающей рак, но существует больший риск массивных солнечных бурь, которые могут убить незащищенных астронавтов за несколько часов. Если вы можете уменьшить время в пути, вы уменьшите количество времени, которое астронавты получают в результате облучения, и минимизируете количество припасов, которое они должны нести для обратного полета.
Ядерный
Одна идея ядерные ракеты, которые нагревают рабочую жидкость - например, водород - до интенсивных температур в ядерном реакторе, а затем выкачивают ее из сопла ракеты на высоких скоростях для создания тяги. Поскольку ядерное топливо намного плотнее энергии, чем химические ракеты, вы можете получить более высокую скорость тяги при меньшем расходе топлива. Предполагается, что ядерная ракета может сократить время полета примерно до 7 месяцев.
Go Magnetic:
Другое предложение - это технология, которая называется Переменная удельная импульсная магнитоплазменная ракета (или ВАСИМР). Это электромагнитный двигатель, который использует радиоволны для ионизации и нагрева топлива. Это создает ионизированный газ, называемый плазмой, который может с большой скоростью выталкивать заднюю часть космического корабля. Бывший астронавт Франклин Чанг-Диаз является пионером в разработке этой технологии, и ожидается, что на Международной космической станции будет установлен прототип, чтобы помочь ей сохранить свою высоту над Землей. В миссии на Марс ракета VASIMR может сократить время в пути до 5 месяцев.
Перейти Антиматерия:
Возможно, одним из самых экстремальных предложений будет использование антиматерия ракета, Созданный в ускорителях частиц, антивещество - самое плотное топливо, которое вы могли бы использовать. Когда атомы материи встречаются с атомами антивещества, они превращаются в чистую энергию, как предсказывает знаменитое уравнение Альберта Эйнштейна: E = mc2, Потребовалось бы всего 10 миллиграммов антивещества, чтобы продвинуть миссию человека на Марс всего за 45 дней. Но тогда производство даже такого незначительного количества антиматерии обойдется примерно в 250 миллионов долларов.
Будущие миссии на Марс:
Несмотря на то, что было предложено несколько невероятных технологий, чтобы сократить время полета до Марса, инженеры будут использовать проверенные и проверенные методы следования минимальным орбитам передачи энергии с использованием химических ракет. Миссия НАСА MAVEN начнется в 2013 году с использованием этой техники, а также миссий ЕКА ExoMars. Может пройти несколько десятилетий, прежде чем другие методы станут общепринятыми.
Исследование далее:
Информация о межпланетных орбитах - НАСА
7 минут террора - проблема высадки на Марс
Предложение НАСА по ядерному ракетному двигателю
Hohmann Transfer Orbit - Университет штата Айова
Минимальные трансферы и межпланетные орбиты
Новый и улучшенный космический корабль-антиматерия для полетов на Марс - НАСА
Астрономия. Эпизод 84: Обойти Солнечную систему
Связанные истории из журнала Space:
Путешествие на Марс всего за 39 дней
Миссия в один конец, один человек на Марс
Может ли человеческая миссия на Марс финансироваться коммерчески?
Как MSL перейдет на Марс? Очень осторожно
Дешевое решение добраться до Марса?
Почему так много миссий на Марс провалились?
Эта статья первоначально появилась в журнале Space Magazine в июле 2012 года, но она была дополнена соответствующим видео.
Подкаст (аудио): Скачать (Продолжительность: 3:17 - 3,0 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
Подкаст (видео): Скачать (75,6 МБ)
Подписаться: Apple Podcasts | Android | RSS
