Kako dolgo je letenje na Mars z Zemlje? Koliko časa traja let z Zemlje na Mars? Koliko časa traja pot do Marsa v letih?

Za Venero je drugi Zemlji najbližji planet v Osončju. Zaradi svoje rdečkaste barve je planet prejel ime boga vojne. Nekatera prva teleskopska opazovanja (D. Cassini, 1666) so pokazala, da je rotacijska doba tega planeta blizu Zemljinemu dnevu: 24 ur 40 minut. Za primerjavo, natančna rotacijska doba Zemlje je 23 ur 56 minut 4 sekunde, za Mars pa je ta vrednost 24 ur 37 minut 23 sekund. Izboljšave teleskopov so omogočile odkrivanje polarnih kap na Marsu in začetek sistematičnega kartiranja površja Marsa.

Konec 19. stoletja je iz optičnih iluzij nastala hipoteza, da na Marsu obstaja razvejana mreža kanalov, ki jih je ustvarila visoko razvita civilizacija. Te predpostavke so sovpadale s prvimi spektroskopskimi opazovanji Marsa, ki so črte kisika in vodne pare Zemljine atmosfere zamenjale za črte Marsove atmosfere.

Posledično je ideja o napredni civilizaciji na Marsu postala priljubljena v poznem 19. stoletju in začetku 20. stoletja. Najbolj presenetljive ilustracije te teorije so bili leposlovni romani "Vojna svetov" G. Walesa in "Aelita" A. Tolstoja. V prvem primeru so bojeviti Marsovci skušali zavzeti Zemljo s pomočjo velikanskega topa, ki je proti Zemlji izstrelil cilindre z desantnimi silami. V drugem primeru zemljani za potovanje na Mars uporabljajo raketo na bencinski pogon. Če v prvem primeru medplanetarni let traja več mesecev, potem v drugem govorimo o približno 9-10 ur letenja.

Razdalja med Marsom in Zemljo je zelo različna: od 55 do 400 milijonov km. Običajno se planeta združita enkrat na 2 leti (navadne opozicije), vendar zaradi dejstva, da ima Marsova orbita veliko ekscentričnost, se bližja zbližanja (velike opozicije) pojavijo vsakih 15-17 let.

Tabela jasno kaže, da se velika nasprotja razlikujejo zaradi dejstva, da Zemljina orbita ni krožna. Pri tem so izpostavljena največja spopada, ki se zgodijo približno enkrat na 80 let (na primer leta 1640, 1766, 1845, 1924 in 2003). Zanimivo je, da so bili ljudje na začetku 21. stoletja priča največjemu spopadu v več tisoč letih. V času nasprotovanja leta 2003 je bila razdalja med Zemljo in Marsom za 1900 km manjša kot leta 1924. Po drugi strani pa se domneva, da je bilo soočenje leta 2003 minimalno v zadnjih 5 tisoč letih.

Velika nasprotja so igrala veliko vlogo v zgodovini raziskovanja Marsa, saj so omogočila pridobitev najbolj podrobnih posnetkov Marsa, poenostavila pa so tudi medplanetarna potovanja.

Do začetka vesoljske dobe je zemeljska infrardeča spektroskopija znatno zmanjšala možnosti življenja na Marsu: ugotovljeno je bilo, da je glavna sestavina atmosfere ogljikov dioksid, vsebnost kisika v atmosferi planeta pa je minimalna. Poleg tega so izmerili povprečno temperaturo na planetu, ki se je izkazala za primerljivo s polarnimi predeli Zemlje.

Prvi radar za Mars

60. leta 20. stoletja je zaznamoval pomemben napredek pri proučevanju Marsa, saj se je začela vesoljska doba in pojavila se je možnost radarskega zaznavanja Marsa. Februarja 1963 je bila v ZSSR z radarjem ADU-1000 ("Pluton") na Krimu, sestavljenim iz osmih 16-metrskih anten, izvedena prva uspešna radarska lokacija Marsa. V tem trenutku je bil rdeči planet od Zemlje oddaljen 100 milijonov km. Radarski signal je bil oddajan na frekvenci 700 megahercev, skupni čas prehoda radijskih signalov od Zemlje do Marsa in nazaj pa je bil 11 minut. Izkazalo se je, da je koeficient refleksije na površini Marsa manjši od koeficienta Venere, čeprav je včasih dosegel 15%. To je dokazalo, da na Marsu obstajajo gladka vodoravna območja, večja od enega kilometra.

Možne poti leta na Mars

Let v ravni črti proti Marsu je nemogoč, saj bo na pot katerega koli vesoljskega plovila vplival gravitacijski vpliv Sonca. Zato so možne tri možnosti tirnice: eliptična, parabolična in hiperbolična.

Eliptična (Homanova) tirnica leta na Mars

Teorijo najpreprostejše trajektorije leta na Mars (eliptične), ki ima minimalno porabo goriva, je leta 1925 razvil nemški znanstvenik Walter Hohmann. Čeprav sta to trajektorijo neodvisno predlagala sovjetska znanstvenika Vladimir Vetchinkin in Friedrich Zander, je trajektorija zdaj splošno znana kot Hohmannova trajektorija.

Pravzaprav ta trajektorija predstavlja polovico segmenta eliptične orbite okoli , katere pericenter (najbližja točka orbite Soncu) se nahaja blizu izhodiščne točke (planet Zemlja), in apocenter (najbolj oddaljena točka). orbite od Sonca) blizu točke prihoda (planet Mars). Za prehod na najpreprostejšo trajektorijo leta Hohmanna na Mars je potrebno povečati hitrost zemeljskega satelita blizu Zemlje za 2,9 km na sekundo (preseganje druge kozmične hitrosti).

Najugodnejša okna za let na Mars z balističnega vidika se pojavijo približno enkrat na 2 leti in 50 dni. Odvisno od začetne hitrosti leta z Zemlje (od 11,6 km na sekundo do 12 km na sekundo) se trajanje leta na Mars giblje od 260 do 150 dni. Zmanjšanje časa medplanetarnega leta se ne zgodi samo zaradi povečanja hitrosti, ampak tudi zaradi zmanjšanja dolžine loka elipse trajektorije. Toda hkrati se poveča hitrost srečanja s planetom Mars: s 5,7 na 8,7 km na sekundo, kar oteži let zaradi potrebe po varnem zmanjšanju hitrosti: na primer za vstop v Marsovo orbito ali pristanek na površini Marsa. .

Primeri trajanja leta na Mars po eliptični tirnici

V 60 letih vesoljske dobe je bilo na Mars poslanih 50 vesoljskih misij avtomatskih sond (od tega 2 napravi, ki sta Mars uporabljali samo za gravitacijski let - "Down" in "Rosetta"). Samo 34 vesoljskih sond od teh petdesetih je uspelo vstopiti na medplanetarno pot leta do Marsa. Trajanje poleta na Mars za te sonde (vključene so tudi najbolj znane neuspešne misije):

"Mars-1" - 230 dni (izguba komunikacije na 140. dan leta)
"Mariner-4" - 228 dni
"Zond-2" - 249 dni (izguba komunikacije 154. dan leta)
"Mariner-5" - 156 dni
"Mariner-6" - 131 dni

x) 2x “Mars-69” - 180 dni (NN nesreča)

"Mars-2" - 191 dni
"Mars-3" - 188 dni
"Mariner-9" - 168 dni
"Mars-4" - 204 dni
"Mars-5" - 202 dni
"Mars-6" - 219 dni
"Mars-7" - 212 dni
"Viking-1" - 304 dni
"Viking-2" - 333 dni
"Phobos-1" - 257 dni (izguba komunikacije 57. dan leta)
"Phobos-2" - 257 dni
"Marsov opazovalec" - 333 dni (izguba komunikacije na 330. dan leta)

x) "Mars-96" - 300 dni (nesreča RB)

18) "Mars Pathfinder" - 212 dni

19) “Globalni strežnik Mars” - 307 dni

20) “Nozomi” (1. poskus) - 295 dni

20) "Nozomi" (2. poskus) - 178 dni (izguba komunikacije na 173. dan leta)

21) "Mars Clymed Orbiter" - 286 dni

22) "Mars Polar Lander" - 335 dni

23) "Mars Odiseja 2001" - 200 dni

24) "Duh" - 208 dni

25) "Priložnost" - 202 dni

26) "Mars Express" - 206 dni

27) MRO - 210 dni

28) "Phoenix" - 295 dni

29) "Radovednost" - 250 dni

x) "Mars Phobos Grunt" - 325 dni (ostal v nizki zemeljski orbiti)

30) MAVEN - 308 dni

31) MAMA - 298 dni

32) “ExoMars 2016” - 219 dni

Kot je razvidno iz tega seznama, je bil najkrajši let na Mars let majhnega (412 kg) preleta Mariner 6 leta 1969: 131 dni. Najdaljše lete so opravile orbitalne in pristajalne misije "Mars Polar Lander" (335 dni), "Mars Observer" in "Viking-2" (po 333 dni). Očitno so bile te misije na meji zmogljivosti obstoječih raket. Enako dolg let (11 mesecev) naj bi opravila ruska misija “Mars Phobos Soil” ob vračanju s fobosovo zemljo na Zemljo.

Misija "Phobos-Grunt"

Misija Mars Phobos Grunt je bila prvi poskus preizkusa poleta na Mars in nazaj. Trajanje takega leta naj bi bilo 2 leti in 10 mesecev. Podobni projekti so bili razviti v ZSSR v 70. letih 20. stoletja, le da so vključevali dostavo zemlje ne s površine Fobosa, temveč s površine Marsa. V zvezi s tem so predvideli uporabo bodisi super težka raketa N1 oziroma dve izstrelitvi težke nosilne rakete Proton.

Poleg tega je mogoče opaziti dolge lete med Zemljo in Marsom, ki sta jih opravili dve sondi za preučevanje majhnih predmetov: Dawn (509 dni) in Rosetta (723 dni).

Pogoji za potovanje na Mars

Razmere medplanetarnega prostora na poti leta do Marsa so med najbolj raziskanimi med različnimi regijami medplanetarnega prostora v Osončju. Že prvi medplanetarni let med Zemljo in Marsom, ki ga je izvedla sovjetska postaja "Mars-1" v letih 1962-1963, je pokazal prisotnost meteorskih rojev: detektor mikrometeoritov na postaji je zabeležil udarce mikrometeoritov vsaki 2 minuti na razdalji 20-40 minut. milijonov km od Zemlje. Prav tako so meritve z iste postaje omogočile merjenje jakosti magnetnih polj v medplanetarnem prostoru: 3-9 nanoTesla.

Ker obstaja veliko projektov za človeški polet na Mars, imajo meritve kozmičnega sevanja v medplanetarnem prostoru posebno vlogo pri tovrstnih raziskavah. Da bi to naredili, je bil na krovu najnaprednejšega Marsovega roverja (Curiosity) nameščen detektor radiacijskega okolja (RAD). Njegove meritve so pokazale, da že kratek medplanetarni let predstavlja veliko nevarnost za zdravje ljudi.

Še bolj zanimiv poskus proučevanja vpliva pogojev dolgega medplanetarnega leta na žive organizme naj bi potekal v okviru neuspele ruske misije Mars-Fobos-Grunt. Njegovo povratno vozilo je poleg vzorcev zemlje nosilo 100-gramski modul LIFE, ki je vseboval deset različnih mikroorganizmov. Poskus naj bi omogočil oceno vpliva medplanetarnega okolja med triletnim poletom v vesolje.

Preučevanje možnosti človeškega poleta na Mars

Vzporedno s prvimi poskusi izstrelitve avtomatskih sond na Mars od leta 1960 so v ZSSR in ZDA razvijali projekte za polet s posadko na Mars s ciljem izstrelitve leta 1971. Te projekte je odlikovala masa medplanetarnega vesoljskega plovila na stotine ton in prisotnost posebnega predela z visoki ravni zaščito pred kozmičnim sevanjem, kamor se je morala posadka zateči ob sončnih izbruhih. Napajanje takih ladij bi moralo prihajati iz jedrskih reaktorjev ali zelo velikih sončnih kolektorjev. V pripravah na takšne polete so bili izvedeni zemeljski poskusi za izolacijo ljudi (»Mars-500« in Marsova testna mesta na kanadski Arktiki, Havaji itd.) in poskusi za ustvarjanje zaprtih biosfer (»BIOS« in »Biosphere-2). ”). Kot je razvidno iz imena eksperimenta "Mars-500", obstaja možnost letenja na Mars v približno 500 dneh, kar je 2-krat krajše kot pri klasični shemi (2-3 leta).

Kot je razvidno v primerjavi s klasično shemo, se čas bivanja v Marsovem sistemu v tem primeru skrajša s 450 na 30 dni.

Parabolična pot leta na Mars

V primeru leta na Mars po parabolični tirnici bi morala biti začetna hitrost vesoljskega plovila enaka tretji ubežni hitrosti: 16,7 km na sekundo. V tem primeru bo let med Zemljo in Marsom trajal le 70 dni. Toda hkrati se bo hitrost srečanja s planetom Mars povečala na 20,9 km na sekundo. Hitrost vesoljskega plovila glede na Sonce med paraboličnim letom se bo zmanjšala z 42,1 km/s blizu Zemlje na 34,1 km/s blizu Marsa.

Toda hkrati se bodo stroški energije za pospeševanje in upočasnjevanje povečali za približno 4,3-krat v primerjavi z letom po eliptični (Homanovi) trajektoriji.

Pomen tovrstnih poletov narašča zaradi močnega sevanja v medplanetarnem prostoru. Čeprav parabolični let zahteva več goriva, po drugi strani zmanjšuje zahteve po zaščiti pred sevanjem ter količino zalog kisika, vode in hrane za posadko vesoljskega plovila. Parabolične trajektorije so v zelo ozkem razponu, zato je veliko bolj zanimivo upoštevati širok razpon hiperboličnih trajektorij, med katerimi se bo vesoljsko plovilo gibalo proti Marsu z ubežno hitrostjo iz Osončja, ki presega tretjo ubežno hitrost.

Hiperbolična trajektorija leta na Mars

Človeštvo je že obvladalo možnost pospeševanja vesoljskih plovil do hiperboličnih hitrosti. V 60 letih vesoljske dobe je bilo v medzvezdni prostor izstreljenih 5 vesoljskih sond (»Pioneer 10«, »Pioneer 11«, »Voyager 1«, »Voyager 2« in »New Horizons«). Tako je New Horizons potreboval le 78 dni, da je poletel od Zemlje do Marsove orbite. Nedavno odkriti prvi medzvezdni objekt "Oumuamua" ima še večjo hiperbolično hitrost: preletel je prostor med Zemljo in Marsovo orbito v samo 2 tednih.

Trenutno se razvijajo projekti za polete na Mars po hiperboličnih trajektorijah. Pri tem veliko upov polagamo na električne (ionske) raketne motorje, katerih izpušna hitrost lahko doseže 100 km/s (za primerjavo, pri kemičnih motorjih je ta številka omejena na 5 km/s). Trenutno se to področje hitro razvija. Tako so ionski motorji sonde Dawn lahko zagotovili povečanje hitrosti za več kot 10 kilometrov na sekundo, pri čemer so v 10 letih misije porabili le pol tone ksenona, kar je rekord za katero koli medplanetarno postajo. Glavna pomanjkljivost takih motorjev je majhna moč, ki jo povzroča uporaba virov energije majhne moči (sončne baterije). Tako je evropska postaja SMART-1 potrebovala celo leto, da je iz geotransferne orbite poletela na Luno. Za primerjavo, običajne lunarne postaje so na Luno poletele v le nekaj dneh. V zvezi s tem bo opremljanje medplanetarnih vesoljskih plovil z ionskimi motorji tesno povezano z razvojem vesoljskih jedrskih elektrarn. Predvidoma bo motor VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) z močjo 200 megavatov, ki deluje na argon, sposoben izvajati 40-dnevne človeške polete na Mars. Za primerjavo, podmornice razreda Seafull uporabljajo 34-megavatni jedrski reaktor, letalonosilka razreda Gerald Ford pa 300-megavatni jedrski reaktor.

Še bolj privlačne možnosti na področju poletov na Mars obljublja projekt motorja X3, ki je teoretično sposoben dostaviti osebo na Mars v samo 2 tednih. Pred kratkim je ta motor, ki so ga razvili znanstveniki z univerze v Michiganu, ameriških zračnih sil in Nase, pokazal rekordno moč (100 kW) in potisk (5,4 newtona). Prejšnji rekord potiska za ionski motor je bil 3,3 newtona.

Mars je četrti planet najbolj oddaljen od Sonca in drugi najbolj oddaljen od Zemlje (najbližje nam je Venera). V povprečju je razdalja med Zemljo in Marsom približno 225 milijonov kilometrov, v resnici pa se nenehno spreminja, ko planeti krožijo okoli Sonca. Teoretično se bo njihov največji približek zgodil, ko bo Zemlja na točki svoje orbite, ki je najbolj oddaljena od Sonca (afel), Mars pa na točki svoje orbite, ki je najbližje Soncu (perihelij). V tem položaju bi bila planeta oddaljena 54,6 milijona kilometrov. Težava je v tem, da se takšni primeri še niso zgodili. Tej vrednosti se je bilo mogoče čim bolj približati šele leta 2003, ko se je razdalja med Zemljo in Marsom zmanjšala na 56 milijonov kilometrov.

Kako poleteti na Mars

Najhitrejše vesoljsko plovilo, izstreljeno z Zemlje, je bilo New Horizons. Leta 2006 je šel proti Plutonu s hitrostjo 58.000 km/h. Kako hitro bi lahko prišel na Mars? Pri največjem približevanju planetov bi sonda lahko letela do Rdečega planeta v 942 urah (39 dni), pri največji razdalji - 6944 ur (289 dni). Sonda New Horizons bi lahko povprečno razdaljo med Zemljo in Marsom premagala v 3888 urah (162 dneh).

Kronologija najpomembnejših misij in čas potovanja

mornar 4, ZDA, 1964.
Prvi uspešen prelet planeta. Čas potovanja do Rdečega planeta je 228 dni.
mornar 9, ZDA, 1971.
Prvi umetni satelit za drug planet. Čas potovanja do Marsa je 168 dni.
"Viking-1", ZDA, 1975.
Prvo vesoljsko plovilo, ki je uspešno pristalo na površju Marsa. Čas potovanja do Rdečega planeta je 304 dni.
"Mars Odisej", ZDA, 2001.
To vesoljsko plovilo deluje v orbiti Marsa dlje kot katera koli druga. Čas potovanja do Rdečega planeta je 200 dni.
"Mars Express", ZDA, 2003
Orbitalna sonda še naprej deluje in pošilja slike nazaj na Zemljo. Čas potovanja do Rdečega planeta je 201 dan.
Znanstveni laboratorij Mars, ZDA, 2011.
Misija, med katero je bil rover Curiosity uspešno dostavljen na Rdeči planet. Čas potovanja do Marsa je 254 dni.

Zakaj Mars vzbuja tako zanimanje in kako je ta planet osončja tako drugačen od ostalih, da je na tisoče ljudi pripravljenih preživeti več let svojega življenja na poti do njega in morda celo življenje, da tam ostanejo.

Mars je najsvetlejši planet za Luno, kljub dejstvu, da je ta planet sedmi največji planet v sončnem sistemu. Čas, potreben, da sončni žarki, ki se odbijejo od površja Marsa, dosežejo Zemljo, je od 3 do 22 minut, odvisno od lokacije planetov.

Njegova navidezna magnituda je največja med nasprotovanjem. Mars je na drugem mestu po bližini Zemlji za Venero.

Teoretično je izračunano, da traja potovanje do Rdečega planeta 115 dni. V praksi enosmerni let traja 130-300 dni.

Razdalja med Zemljo in Marsom

Če želite izvedeti, koliko časa traja letenje na Mars, morate vedeti natančno razdaljo med njim in Zemljo.

Oba planeta se gibljeta po svoji orbiti okoli Sonca, vsak s svojo orbitalno hitrostjo. Zato je nemogoče nedvoumno odgovoriti na vprašanje, koliko kilometrov je od Zemlje do Marsa. Navsezadnje ta vrednost ni konstantna in se spreminja vsako sekundo. Povprečna razdalja med njima je približno 225 milijonov kilometrov.

Najmanjša razdalja med Zemljo in Marsom postane, ko je Zemlja med Soncem in Marsom, in je približno 56 milijonov km.

V trenutku, ko se Sonce nahaja med Zemljo in Marsom, razdalja med planetoma doseže svoj maksimum in se poveča za 7-krat.

Kako ugotoviti čas leta od Zemlje do Marsa

Dejavniki, ki vplivajo na trajanje potovanja so:

razdalja med planeti,
hitrost vesoljske ladje.

Za merjenje, kako dolgo bo trajal let, se uporabljajo izračuni, ki so veliko bolj zapleteni kot linearna meritev razdalje, saj bo pot leta odvisna od teles, ki se nenehno gibljejo v dveh različnih orbitah. Če ga želite določiti, morate izračunati natančno lokacijo vsakega od planetov v določenem trenutku, izračuni se izvedejo vnaprej.

Med opozicijo se razdalja med planetoma zmanjša vsakih 26 mesecev. Enkrat na 15-17 let pride čas, ko lahko človek najhitreje poleti na Mars. V 1-2 tednih razdalja med Marsom in Zemljo doseže najmanjšo vrednost. To obdobje se običajno uporablja za raziskovalne polete, ki sega od 130 do 300 dni.

Kaj imata Zemlja in Mars skupnega in v čem se razlikujeta?

Premer Marsa je 2-krat manjši od premera Zemlje, njegova masa pa 10-krat manjša. Površina Marsa je enaka površini Zemljine kopenske mase.

Podnebje na severni in južni polobli se bistveno razlikuje. Temperature na Marsu se gibljejo od -150 do +20. Na Marsu je ugasli vulkan in občasno opazimo aktivnost gejzirjev.

Ena od nevarnosti Marsa velja za močne prašne nevihte, ki so lahko tudi vir močnega sevanja.

Čeprav na planetu ni tekoče vode, so zabeležili sneg, ki izhlapi, preden doseže površje. Obstajajo zaloge vode v obliki ledenikov.

Dan na Marsu traja 24 ur in 40 minut, kar kaže na možnost rasti rastlin. Letni cikel je 687 zemeljskih dni ali 669 Marsovih dni. Pomlad in poletje na Marsu trajata več kot pol leta.

Atmosferski tlak je nekaj nad 6 mbar, kar je 160-krat manj od zemeljskega. Sama atmosfera je redka in sestavljena iz 95% ogljikovega dioksida. Odsotnost magnetosfere skupaj s kozmičnim sevanjem povzroča intenzivno sevanje na površini Marsa, 100-krat močnejše kot na Zemlji.

Prvi, ki je razmišljal o tem, koliko časa bo trajalo, da človek poleti na Mars, in naredil tehnično analizo te možnosti, je bil leta 1948 znanstvenik, eden od utemeljiteljev sodobne raketne znanosti. Za njim so idejo o takšnem poletu obravnavale tako prve vesoljske sile kot zasebna podjetja.

Koliko kilometrov leteti na Mars z Zemlje?

Mars je četrti planet od Sonca in najbližji Zemlji, takoj za Venero. Misija na Venero je težavna zaradi njenih podnebnih razmer:

ogromen atmosferski tlak;
kisli dež;
visoka temperatura.

Tam nimamo možnosti!

Podnebne razmere Marsa so najbolj primerne za obisk. Razdalja med planeti je po kozmičnih merilih mikroskopska. Toda človek bo moral veliko leteti na Mars, desetine ali celo stotine milijonov kilometrov.

Bistvo je, koliko kilometrov leteti od Zemlje, je v veliki meri odvisno od specifične trajektorije - poti potovanja. Običajno je v obliki "velikega loka", ki elegantno povezuje čas izstrelitve na Zemlji s ciljem. Ti loki so mnogokrat daljši od razdalje v ravni črti med dvema nebesnima telesoma v določenem trenutku.

Vprašajmo se: - Koliko časa traja pot do Marsa?

Predpostavimo, da za naše izračune uporabljamo preprosto pot v ravni črti, kjer je razdalja minimalna.

Na podlagi dejstva, da se planeti v sončnem sistemu vrtijo okoli Sonca, vsak po svoji eliptični orbiti, s svojo edinstveno hitrostjo, se bo razdalja med dvema planetarnima objektoma nenehno spreminjala. Znanstvenikom je uspelo ugotoviti razdaljo, koliko kilometrov leteti po linearni poti od Zemlje do Marsa:

Največja razdalja bo 401.330.000 km.
Povprečna dolžina poti je 227.943.000 km.
Najmanj, kar bomo morali premagati, je le 54.556.000 km.

Planeti dosežejo to najmanjšo medsebojno razdaljo približno vsaki dve leti. In to je pravi čas za začetek misij.

Kje naj bo Mars med izstrelitvijo?

Do cilja ne boste mogli leteti v ravni črti. Prej je bilo rečeno, da se planeti nenehno premikajo. V tem primeru vesoljsko plovilo preprosto ne bo srečalo rdečega planeta na svoji poti in ga bo treba teoretično dohiteti. V praksi je to nemogoče; takih tehnologij za zasledovanje planetarnega objekta še ni.

Zato morate za polet izbrati izstrelitev, ko prihod v orbito sovpada s prihodom samega Marsa na isto mesto ali prispeti prej in mu dovoliti, da nas dohiti.

Praktično to pomeni, da lahko začnete svoje potovanje šele, ko so planeti zasedeni pravilno lokacijo. To okno za zagon se odpre vsakih 26 mesecev. V tem času lahko vesoljsko plovilo uporablja tisto, kar velja za energetsko najučinkovitejšo pot leta, znano kot Hohmannova trajektorija, a o tem bomo govorili kasneje.

Orbitalna mehanika oziroma koliko kilometrov je treba prevoziti

Ker sta eliptični orbiti Zemlje in Marsa na različnih razdaljah od Sonca, se planeti po njih gibljejo z pri različnih hitrostih, se razdalja med njima močno razlikuje. Kot smo že omenili, približno vsaki dve leti in dva meseca planeti dosežejo svojo najbližjo točko drug drugemu. Ta točka se imenuje " ", ko je lahko Mars na najmanjši oddaljenosti od Zemlje, od 55,68 do 101,39 milijona kilometrov, odvisno od tega, katero leto je.

Trinajst mesecev po soočenju pride do križišča. Kar pomeni, da sta rdeči in modri planet na nasprotnih straneh Sonca in čim bolj oddaljena. Očitno je, če želimo hitreje priti do cilja, najbolje načrtovati odhod na zastoju. A ni tako preprosto!

Hitro potovanje bi bilo mogoče, če bi medplanetarna ladja sledila ravni poti. Na žalost je potovanje po vesolju veliko bolj zapleteno kot po ravni liniji. Orbitalna mehanika vsakega planeta je edinstvena. Vsa planetarna telesa sončni sistem je v stalnem gibanju, kar otežuje potovanje.

Koliko kilometrov torej potrebuje potovanje na Mars z Zemlje? Poskusimo ugotoviti. Če še vedno tako mislite najboljši način priti do cilja - počakajte, da se planeta najbolj približata, nato usmerite raketo v cilj in preletite. Vedite, da to ne bo delovalo iz več razlogov:

Prvič, gravitacija Zemlje bo ukrivila tirnico katerega koli izstreljenega plovila. Da bi odpravili ta dejavnik, predpostavimo, da je raketa postavljena v oddaljeno orbito okoli Zemlje, kjer je gravitacija šibka in orbitalno gibanje počasno, kar omogoča, da zanemarimo obe dejstvi. Tudi takrat ta raketa še vedno kroži okoli Sonca skupaj z Zemljo in se giblje s hitrostjo okoli 30 km/s. Torej, če bo raketa še naprej letela proti predvidenemu cilju, bo ohranila hitrost Zemlje in se začela vrteti okoli Sonca, hkrati pa se bo pomikala proti kontrolni točki leta.
Drugič, če poletimo, ko je Mars najbližje Zemlji, medtem ko se vesoljsko plovilo giblje proti cilju, se bo planet oddaljil po svoji orbitalni poti veliko prej, preden bo vesoljsko plovilo premagalo razdaljo.
Tretjič, nad celotnim sistemom je prevladovala Sončeva gravitacija. Vsa telesa se gibljejo po orbitah ali trajektorijah, ki so po Keplerjevih zakonih deli koničnih prerezov, v v tem primeru- elipse. Na splošno so ukrivljeni.

Če greste do cenjenega cilja med soočenjem, bo v resnici najbližja razdalja veliko pomembnejša. Če ga želite premagati, morate porabiti veliko goriva. Na žalost tehnično ne moremo povečati prostornine rezervoarjev. Zato za letenje na Mars astrofiziki pospešijo ladjo, nato pa leti po vztrajnosti, ne more se upreti gravitaciji nebesnih teles, kar znatno poveča razdaljo, ko naprava leti v velikem loku. Ta pot predstavlja polovico heliocentrične orbite okoli Sonca med Marsom in Zemljo.

Spomnimo se: heliocentrična orbita je eliptična tirnica gibanja nebesno telo okoli Sonca.

Izračunajmo, dolžina polovice Zemljine orbite je 3,14 AU. Mars ima 4,77 AU. Potrebujemo povprečno orbito med planeti, polovica njene dolžine je 3,95 AU. pomnožite z razdaljo 1 AU. in zaokrožite.

Naj vas spomnimo: ena astronomska enota (1 AU) je enaka 149597868 km.

Izkazalo se je, da bo približna razdalja, ki jo bo treba premagati, približno 600 milijonov kilometrov. Za natančnejši izračun, koliko kilometrov je treba preleteti, se uporabljajo bolj zapleteni algoritmi.

Koliko časa traja letenje na Mars?

Na vprašanje, koliko časa traja letenje na Mars, ni mogoče nedvoumno odgovoriti.
Čas letenja je odvisen od številnih dejavnikov:

hitrost naprave;
ruta pot;
relativni položaj planetov;
količina tovora na krovu (tovor);
količino goriva.

Če za osnovo vzamemo prva dva dejavnika, potem lahko teoretično izračunamo, koliko časa traja polet z Zemlje na Mars. Da bi se naprava odpravila na vesoljsko potovanje, mora vzleteti z Zemlje in premagati njeno gravitacijo.

Znanstvena dejstva: Da bi prišla v nizkozemeljsko orbito, mora biti hitrost rakete najmanj 7,9 km/s (29 tisoč km/h). Za pošiljanje ladje na medplanetno potovanje potrebujete nekaj več kot 11,2 km/s (40 tisoč km/h).

V povprečju potniki opravijo medplanetarne lete s hitrostjo približno 20 km/s. So pa tudi rekorderji.

Najhitrejše vozilo, ki ga je človek izstrelil v vesolje, je sonda New Horizons. Niti prej niti potem Nova obzorja, medplanetarnega vesoljskega plovila ni odletel od Zemlje, s hitrostjo 16,26 km/s. Če pa govorimo o hitrosti v heliocentrični orbiti, potem moramo hitrosti Zemlje prišteti 16,26 km/s - to je 30 km/s, in dobimo približno 46 km/s glede na Sonce. To je impresivno - 58536 km/h.

Ob upoštevanju teh podatkov bo trajanje leta do Marsa po najkrajši, direktni poti trajalo 941 ur ali 39 zemeljskih dni. Človek bo moral leteti po poti, ki ustreza povprečni razdalji med našimi planeti, 3879 ur oziroma 162 dni. Trajanje leta na največji razdalji bo 289 dni.

Sanjajmo in predstavljajmo si, da smo šli na Mars z letalom v ravni liniji. Če z letalom preletite 54,556 milijona kilometrov in je povprečna hitrost sodobnih potniških letal okoli 1 tisoč km/h, boste potrebovali 545.560 ur oziroma 22.731 dni in 16 ur. In izgleda še bolj impresivno pri skoraj 63 letih. In če letimo po elipsi, se bo ta številka povečala 8–10-krat, kar je v povprečju 560 let.

Koliko zemeljskih let, dni, ur traja, da človek poleti na Mars?

Koliko časa traja, da človek z Zemlje poleti na Mars? Če sanjate, da boste nekega dne postali astronavt na prvem poletu s posadko, bodite pripravljeni na dolgo potovanje. Znanstveniki ocenjujejo, da bo povratna pot trajala približno 450 zemeljskih dni, v povprečju 10.800 ur ali 1,2 leta.

Napovedi: kako dolgo leteti s časom

Najpomembnejša spremenljivka o tem, kako dolgo bo človek potreboval, da pride na Mars, je očitna – kako hitro greste? Hitrost je odločilni dejavnik. Hitreje kot lahko pospešimo ladjo, hitreje bomo prispeli na cilj. Čas letenja najhitrejše rakete na poti z najkrajšo linearno razdaljo med planeti ne bo daljši od 42 zemeljskih dni.

Znanstveniki so izstrelili cel kup medplanetarnih modulov, tako da imamo približno predstavo o tem, kako dolgo bo trajalo z uporabo sodobne tehnologije.

Torej v povprečju vesoljske sonde uspejo doseči Mars od 128 do 333 dni.

Če bi danes poskušali poslati človeka, bi bilo to največ, kar bi realno lahko storili - še posebej glede na to, da bi poslali veliko vesoljsko plovilo s posadko, ne le sonde velikosti terenca. Sestavite medplanetarno ladjo v Zemljini orbiti, jo napolnite z gorivom in pošljite.

Tehnološki mogotec, ki vodi SpaceX, pravi, da bi njegov medplanetarni transportni sistem lahko opravil potovanje v samo 80 dneh in bi na koncu lahko potoval v samo 30 dneh.

Države po vsem svetu izvajajo raziskave o tem, kako dolgo bo trajal človeški let na Mars. Raziskave v 90-ih so teoretično predlagale pošiljanje osebe v 2000-a. Najmanjša pot bi trajala 134 dni v eno smer, največja pa 350. Predvidevalo se je, da bo polet potekal s posadko od 2 do 12 ljudi.

Po izračunih znanstvenikov podjetja bo čas potovanja trajal približno 210 dni ali 7–8 mesecev.

Po podatkih Nase bo medplanetarno potovanje z ljudmi trajalo približno šest mesecev, da pridejo na Mars, in še šest mesecev, da se vrnejo. Poleg tega bodo morali astronavti na površju preživeti 18 do 20 mesecev, preden se bodo planeti ponovno poravnali za povratno potovanje.

Zdaj pa se pogovorimo o tem, kako dejansko priti do našega sosednjega planeta in koliko časa bo trajalo.

Kako dolgo leteti na Mars, velja za povsem preprosto: blizu Zemlje damo impulz pospeška in se premaknemo na elipso, ki se dotika obeh orbit. Ko dosežemo Mars, ponovno damo impulz, da pospešimo in se premaknemo v njegovo orbito. Čas letenja je mogoče izračunati s Keplerjevim tretjim zakonom.

Zakaj letenje traja tako dolgo

Zakaj zdaj ne moremo priti hitreje:

Prvi razlog so velike razdalje. Najmanjša razdalja se ne izračuna niti v milijonih, ampak v desetinah milijonov kilometrov. Naj vas spomnim, da je največja razdalja do planeta 401330000 km.
Drugi razlog je tehnološki. Najpogostejši tip motorja, ki se uporablja za vesoljske lete, je kemični raketni motor. Sposoben je pospešiti vesoljsko plovilo do zelo visokih hitrosti. Toda takšni motorji delujejo največ nekaj minut, razlog za to je prevelika poraba goriva. Raketa porabi skoraj celotno zalogo, da se odtrga od površja in premaga gravitacijsko silo planeta. Na let zaradi tehničnih razlogov trenutno ni mogoče vzeti dodatne zaloge goriva.

Kako priti na Mars z najmanjšo količino goriva

Koliko goriva bo potrebno za pot do Marsa? Najpomembnejši vidik medplanetarnega potovanja je zaloga goriva v raketi. Pri uporabi kemičnih raketnih motorjev, pravih alternativ zanje pa še ni, je potrebno veliko goriva.

Prvič, to je posledica potrebe po premagovanju gravitacijske sile Zemlje. In večja kot je masa ladje, več energije je potrebno za vzlet in s tem goriva.
Drugič, tudi če izberete najbolj ekonomično pot leta, mora raketa doseči vsaj 11,59 km/s. V konvencionalnih merskih enotah je to 41.724 km/h.

Poleg pridobivanja hitrosti mora vesoljsko plovilo ob približevanju Marsu le-to ponastaviti, to pa lahko dosežemo le z zagonom motorjev in ustrezno porabo goriva. Ne smemo pozabiti na delovanje sistemov za vzdrževanje življenja, saj naj bi let vključeval ljudi.

Na Mars lahko poletite v krajšem času, vendar boste morali porabiti tudi več goriva. To je posledica potrebe po povečanju hitrosti leta. V tem primeru se poveča poraba goriva za zaviranje.

Glavni problem inženirjev - kako priti na Mars z najmanjšo količino goriva - je že leta 1925 rešil Walter Homann. Bistvo njegove metode je, da namesto, da raketo pošljete neposredno na planet, morate povečati njeno orbito, posledično bo sledila večji orbiti okoli Sonca kot Zemlja. Sčasoma bo raketa prečkala orbito Marsa – ravno v trenutku, ko bo tam tudi sama.

Temu načinu potovanja inženirji pravijo minimalna orbita za prenos energije – uporabljajo ga za pošiljanje vesoljskih plovil z Zemlje na Mars z najmanjšo količino goriva.

Kako leteti hitreje - možne poti

Do cilja lahko pridete na več načinov. Skupaj so trije, vsi se razlikujejo le po dveh parametrih - hitrosti gibanja v vesolju in času leta.

Eliptična trajektorija

Najbolj ekonomična, a tudi najdaljša možnost je eliptična pot leta. Imenuje se tudi "Gomanovskaya" v čast nemškega znanstvenika Walterja Homanna. V tem primeru bo vesoljsko plovilo prešlo tangencialno na orbito Marsa in se gibalo vzdolž elipse. Če želite leteti po taki poti, boste morali raketo pospešiti na 11,59 km/s. Čas potovanja bo 259 dni, saj je treba premagati večjo razdaljo kot pri premikanju po drugih dveh trajektorijah. Za prehod na najpreprostejšo trajektorijo "Gomanov" bo treba povečati hitrost gibanja satelita blizu Zemlje za 2,9 km na sekundo.

Med raziskovanjem vesolja so znanstveniki poslali več satelitov za študij natančno vzdolž poti Gomanov. To so bila sovjetska in ameriška vozila.

Parabolična trajektorija

Druga možnost je parabolična pot leta. Da bi ga dosegli, boste morali ladjo pospešiti na 16,6 km/s. Čas potovanja bo samo 70 dni. V tem primeru se močno poveča poraba goriva za pospeševanje rakete, pa tudi za zaviranje pred pristankom. Znanstveniki ocenjujejo, da se stroški energije pri letenju po parabolični poti povečajo za 4,3-krat v primerjavi z eliptično.

Parabolična trajektorija vključuje gibanje naprave vzdolž črte v obliki parabole.

Kljub naraščajočim stroškom goriva so parabolični poleti za znanstvenike zelo privlačni. Predvsem zaradi zmanjšanja stroškov za zaščito posadke pred sevanjem, pa tudi za oskrbo z živili, kisikom in drugimi življenjskimi pripomočki.

Hiperbolična trajektorija

Zadnja možna trajektorija je hiperbolična. Za letenje po taki trajektoriji je treba napravo pospešiti do hitrosti, ki presega tretjino vesoljske hitrosti (16,7 km/s). Ko se premika po hiperbolični poti, mora raketa tako rekoč leteti mimo Marsa, spremeniti smer gibanja in pasti v njegovo gravitacijsko polje. Linija leta je v tem primeru podobna hiperboli. Pristanek postane mogoč, če se motorji zaženejo pravočasno, da zavirajo v bližini planeta.

Ideje za skrajšanje časa letenja

Odvisno od začetne hitrosti leta z Zemlje (od 11,6 km na sekundo do 12 km na sekundo) se trajanje leta na Mars giblje od 260 do 150 dni. Za zmanjšanje časa medplanetarnega leta je potrebno povečati hitrost, kar bo vplivalo na zmanjšanje dolžine loka elipse poti. Toda hkrati se poveča srečanje z Marsom: s 5,7 na 8,7 km na sekundo, kar oteži let s potrebo po varnem spustu za vstop v Marsovo orbito ali za namen pristanka na površini. V tem primeru, če želimo priti tja hitreje, potrebujemo nove motorje, da pospešimo ladjo in imamo čas za upočasnitev.

Če želite pospešiti čas letenja, morate uporabiti druge vrste raketnih motorjev, na primer električne raketne motorje in celo jedrske.

Prednost elektromotorjev je možnost dolgotrajnega delovanja, tudi do nekaj let. Toda takšne naprave razvijejo zelo šibek potisk. S takšno raketo je še vedno nemogoče celo priti z Zemlje. V vesolju električni motorji lahko doseže zelo visoke hitrosti. Višji od obstoječih kemičnih motorjev. Res je, to mu bo vzelo do nekaj mesecev. Ta razvoj je še vedno primeren za medzvezdne lete, vendar je letenje na Mars s takim motorjem neizvedljivo.

Če ionski motorji za nas niso možnost, katere tehnologije prihodnosti bi lahko skrajšale čas potovanja na samo nekaj dni?

Obstajajo naslednje ideje, kako pospešiti let na Mars:

Uporaba jedrskih raket, katerih osnova je segrevanje utekočinjenega goriva in nato izmet iz šobe z zelo veliko hitrostjo. Predvideva se, da bi jedrska raketa lahko skrajšala čas leta do Marsa na približno 7 mesecev. Nekateri znanstveniki verjamejo, da sodobni motorji delujejo naprej jedrska energija, bodo lahko potovanje skrajšali na 39 dni. Si lahko predstavljate, kako hitro bo letela ta vesoljska ladja? Jedrski raketni motorji še niso napredovali dlje od zemeljskih prototipov, vendar znanstveniki nenehno delajo na takšnem projektu.
Uporaba magnetizma. Tehnologija magnetizma temelji na uporabi posebne elektromagnetne naprave, ki bo ionizirala in segrevala raketno gorivo ter ga spreminjala v ioniziran plin ali plazmo, ki bo pospešila vesoljsko plovilo. S to metodo se lahko let skrajša na 5 mesecev.
Uporaba antimaterije. To je najbolj čudna ideja, čeprav se lahko izkaže za najbolj uspešno. Delce antimaterije je mogoče proizvesti le v pospeševalniku delcev. Ob trku delcev in antidelcev se sprosti ogromna količina energije. To lahko uporabimo za marsikaj koristnega. Po predhodnih izračunih bo ladja za dosego cilja potrebovala le 10 miligramov antimaterije. Za proizvodnjo 10 mg antimaterije pa bi bilo treba porabiti vsaj 250 milijonov dolarjev. Polet na Mars z uporabo antimaterije bo trajal le 45 dni!

Koliko bo stalo potovanje?

Poleg tega, da je let zelo dolg, se porajajo tudi vprašanja o tem, koliko stane let na Mars.

Ena ocena stroškov, povezanih s pošiljanjem ljudi, je bila narejena med administracijo Georgea H. W. Busha. Razpon se je gibal od 80 do 100 milijard dolarjev. Novejše študije so ga zožile na 20–40 milijard dolarjev.

Po besedah milijarderja Elona Muska bo let stal manj kot 500.000 dolarjev, kar pa sploh ni tako veliko. Pravi, da bi lahko cena sčasoma padla na 100.000 dolarjev. In ne skrbite za povratno potovanje, saj bo po Elonovih besedah brezplačno.

Zakaj na Mars

Razlogov za organizacijo takšne misije je veliko.

Prvi je raziskovanje. Mars je v marsičem podoben Zemlji in po mnenju znanstvenikov sta imela planeta nekoč enako atmosfero in verjetno življenje. Obsežne raziskave naj bi odgovorile na vprašanje, ali je zdaj prisotno življenje, ali so si planeti res tako podobni in zakaj je postal puščavski svet. Fotografije prikazujejo številne zanimive in nerazložljive pojave na površju, ki jih človeštvo prav tako vneto preučuje.

Drugi razlog je kolonialistični. Obstajajo teorije, po katerih je mogoče umetno poustvariti ozračje. Zato razvijajte ekosistem. To pomeni, da bodo tam v prihodnosti lahko rasle zemeljske rastline, živele živali in seveda ljudje.

Tretji razlog je človeška radovednost. To je sila, ki nam je omogočila prehod od starodavnih ljudi s primitivnimi orodji do civilizacije, ki je bila sposobna izstreljevati raziskovalne satelite v oddaljene kotičke vesolja. Eden od primerov takšne misije je bil pristanek avtomatske naprave na površini kometa!

Koliko nerešenih problemov letenja obstaja?

Poleg dolgega potovanja predstavlja misija s posadko številne druge izzive:

Znanstvenike skrbi, da bodo astronavti med dolgim potovanjem izpostavljeni kozmičnim žarkom in drugemu sevanju. Skrbijo jih tudi fizični učinki, ki jih doživljajo astronavti, ko so dalj časa izpostavljeni okolju z nizko gravitacijo in slabo svetlobo.

Morda je najtežje napovedati psihološki učinek, ki ga astronavti lahko občutijo zaradi izolacije. Nihče ni povsem prepričan, koliko duševnega stresa bo povzročilo pomanjkanje stikov s prijatelji in družino, ki jih astronavti puščajo za seboj.

Druge ovire za takšno misijo s posadko vključujejo: gorivo, kisik, vodo in hrano za astronavte.

Zaključek

Polet na Mars je tehnično zelo zapletena in draga ideja. Tisti, ki bodo prvi stopili na površje Rdečega planeta, bodo pospešili do neverjetnih hitrosti in prevozili milijone kilometrov. Da bi lahko varno dosegli svoj cilj, morajo znanstveniki pripraviti sredstva za zaščito pred kozmičnim sevanjem, pa tudi delati na ustvarjanju in izboljšanju sistemov za vzdrževanje življenja. Potrebno je natančno izračunati maso ladje in tovor ter izbrati optimalno pot leta.