JAK DŁUGO TRWA DOTARCIE NA MARSA?

Send

Artykuł pierwotnie ukazał się w Space Magazine w lipcu 2012 r., Ale został zaktualizowany o powiązane wideo.

Planeta Mars jest jednym z najjaśniejszych obiektów na nocnym niebie, łatwo widocznym gołym okiem jako jasnoczerwona gwiazda. Co dwa lata Mars i Ziemia docierają do najbliższego punktu, zwanego „opozycją”, kiedy Mars może znajdować się w odległości 55 000 000 km od Ziemi. A co dwa lata agencje kosmiczne korzystają z tego wyrównania orbity, aby wysłać statek kosmiczny na Czerwoną Planetę. Jak długo trwa dotarcie na Marsa?

Całkowity czas podróży z Ziemi na Marsa trwa od 150 do 300 dni w zależności od prędkości startu, wyrównania Ziemi i Marsa oraz długości podróży, jaką statek kosmiczny osiąga do celu. To naprawdę zależy tylko od tego, ile paliwa chcesz spalić, aby się tam dostać. Więcej paliwa, krótszy czas podróży.

Historia podróży na Marsa:

Pierwszym statkiem kosmicznym, który odbył podróż z Ziemi na Marsa, był Mariner 4 NASA, który wystartował 28 listopada 1964 r. I przybył na Marsa 14 lipca 1965 r., Z powodzeniem wykonując serię 21 zdjęć. Całkowity czas lotu Mariner 4 wynosił 228 dni.

Następną udaną misją na Marsa był Mariner 6, który wystrzelił 25 lutego 1969 r. I dotarł na planetę 31 lipca 1969 r .; czas lotu to tylko 156 dni. Udany Mariner 7 potrzebował tylko 131 dni na podróż.

Mariner 9, pierwszy statek kosmiczny, który z powodzeniem udał się na orbitę wokół Marsa, wystartował 30 maja 1971 r. I przybył 13 listopada 1971 r. Na czas 167 dni. Jest to ten sam wzorzec, który trwał przez prawie 50 lat eksploracji Marsa: około 150-300 dni.

Oto kilka innych przykładów:

Viking 1 (1976) - 335 dni
Viking 2 (1976) - 360 dni
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 dni
Phoenix Lander (2008) - 295 dni
Curiosity Lander (2012) - 253 dni

Dlaczego to trwa tak długo ?:

Biorąc pod uwagę fakt, że Mars znajduje się w odległości zaledwie 55 milionów kilometrów, a statek kosmiczny podróżuje z prędkością przekraczającą 20 000 km / h, można oczekiwać, że statek kosmiczny wyruszy w podróż w ciągu około 115 dni, ale trwa to znacznie dłużej. Jest tak, ponieważ zarówno Ziemia, jak i Mars krążą wokół Słońca. Nie możesz wskazać bezpośrednio na Marsa i zacząć strzelać rakietami, ponieważ zanim tam dotrzesz, Mars już się ruszy. Zamiast tego statek kosmiczny wystrzelony z Ziemi musi być wskazany w miejscu Mars będzie.

Drugim ograniczeniem jest paliwo. Ponownie, jeśli miałeś nieograniczoną ilość paliwa, skierowałbyś swój statek kosmiczny na Marsa, wystrzeliłeś rakiety do połowy drogi, a następnie zawrócisz i zwolnisz przez ostatnią połowę podróży. Możesz skrócić czas podróży do ułamka obecnej stawki - ale potrzebujesz niepotrzebnej ilości paliwa.

Jak dostać się na Marsa z najmniejszą ilością paliwa:

Główną kwestią inżynierów jest to, jak dostać się na Marsa za pomocą jak najmniejszej ilości paliwa. Roboty tak naprawdę nie dbają o wrogie środowisko kosmiczne, więc sensowne jest jak największe obniżenie kosztów wystrzelenia rakiety.

Inżynierowie NASA używają metody podróży zwanej Hohmann Transfer Orbit - lub minimalną orbitą transferu energii - aby wysłać statek kosmiczny z Ziemi na Marsa z możliwie najmniejszą ilością paliwa. Technikę tę po raz pierwszy zaproponował Walter Hohmann, który opublikował pierwszy opis manewru w 1925 r.

Zamiast skierować rakietę bezpośrednio na Marsa, zwiększasz orbitę swojego statku kosmicznego, tak aby podążał on większą orbitą wokół Słońca niż Ziemi. W końcu ta orbita przetnie orbitę Marsa - dokładnie w momencie, gdy Mars też tam jest.

Jeśli potrzebujesz wystartować z mniejszą ilością paliwa, wystarczy, że podniesiesz swoją orbitę i zwiększysz podróż na Marsa.

Inne pomysły na skrócenie czasu podróży na Marsa:

Chociaż potrzeba trochę cierpliwości, aby czekać, aż statek kosmiczny przemierzy 250 dni, aby dotrzeć na Marsa, możemy chcieć zupełnie innej metody napędu, jeśli wysyłamy ludzi. Przestrzeń kosmiczna jest wrogim miejscem, a promieniowanie przestrzeni międzyplanetarnej może stanowić długoterminowe zagrożenie dla zdrowia ludzkich astronautów. Promienie kosmiczne w tle powodują stałą falę promieniowania wywołującego raka, ale istnieje większe ryzyko masywnych burz słonecznych, które mogą zabić niechronionych astronautów w ciągu kilku godzin. Jeśli możesz skrócić czas podróży, skrócisz czas, na jaki astronauci oblegają promieniowaniem, i zminimalizujesz ilość zapasów, które muszą zabrać ze sobą na podróż powrotną.

Go Nuclear:
Jednym z pomysłów jest rakiety nuklearne, które podgrzewają płyn roboczy - jak wodór - do intensywnych temperatur w reaktorze jądrowym, a następnie wysadzają go z dyszą rakietową przy dużych prędkościach, aby wytworzyć ciąg. Ponieważ paliwa jądrowe są znacznie bardziej gęste niż rakiety chemiczne, można uzyskać większą prędkość ciągu przy mniejszym zużyciu paliwa. Sugeruje się, że rakieta nuklearna może skrócić czas podróży do około 7 miesięcy

Go Magnetic:
Kolejną propozycją jest technologia zwana Rakieta magnetoplazmowa o specyficznym zmiennym impulsie (lub VASIMR). Jest to pędnik elektromagnetyczny, który wykorzystuje fale radiowe do jonizacji i ogrzewania paliwa. Tworzy to zjonizowany gaz zwany plazmą, który może być magnetycznie wypychany z tyłu statku kosmicznego z dużą prędkością. Były astronauta Franklin Chang-Diaz jest pionierem w rozwoju tej technologii. Oczekuje się, że prototyp zostanie zainstalowany na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, aby pomóc jej utrzymać wysokość nad Ziemią. Podczas misji na Marsa rakieta VASIMR może skrócić czas podróży do 5 miesięcy.

Idź Antymateria:
Być może jedną z najbardziej ekstremalnych propozycji byłoby użycie rakieta antymaterii. Antymateria, stworzona w akceleratorach cząstek, jest najgęstszym paliwem, jakiego możesz użyć. Kiedy atomy materii spotykają się z atomami antymaterii, przekształcają się w czystą energię, jak przewiduje słynne równanie Alberta Einsteina: E = mc². Wystarczy 10 miligramów antymaterii, aby poprowadzić ludzką misję na Marsa w zaledwie 45 dni. Ale wyprodukowanie nawet tak niewielkiej ilości antymaterii kosztowałoby około 250 milionów dolarów.

Przyszłe misje na Marsa:

Chociaż zaproponowano kilka niesamowitych technologii skracających czas podróży na Marsa, inżynierowie będą stosować wypróbowane i prawdziwe metody podążania za minimalnymi orbitami transferu energii za pomocą rakiet chemicznych. Misja NASA MAVEN rozpocznie się w 2013 roku przy użyciu tej techniki, a także misji ExoMars ESA. Może minąć kilka dekad, zanim inne metody staną się powszechnymi technikami.

Dalsze badania:
Informacje o orbitach międzyplanetarnych - NASA
7 minut terroru - wyzwanie lądowania na Marsie
Propozycja NASA dotycząca silnika rakietowego
Hohmann Transfer Orbits - Iowa State University
Minimalne transfery i orbity międzyplanetarne
Nowy i ulepszony statek kosmiczny antymaterii do misji na Marsie - NASA
Astronomy Cast Episode 84: Poruszanie się po Układzie Słonecznym

Powiązane artykuły z Space Magazine:
Podróż na Marsa w zaledwie 39 dni
One Way, One Person Mission to Mars
Czy ludzka misja na Marsa może być finansowana komercyjnie?
Jak MSL będzie nawigować na Marsa? Bardzo ostrożnie
Tani sposób na dostanie się na Marsa?
Dlaczego tak wiele misji na Marsa nie powiodło się?

Artykuł pierwotnie ukazał się w Space Magazine w lipcu 2012 r., Ale został zaktualizowany o powiązane wideo.