Скільки летіти до марсу від землі. Скільки летіти за часом до Марса від Землі? Скільки летіти до марсу в роках

Є другою близькою до Землі планетою Сонячної Системи після Венери. Завдяки червоному кольору, планета отримала ім'я бога війни. Одні з перших телескопічних спостережень (Д. Кассіні, 1666) показали, що період обертання цієї планети близький до земної доби: 24 години 40 хвилин. Для порівняння точний період обертання Землі становить 23 години 56 хвилин 4 секунди, а для Марса це значення дорівнює 24 години 37 хвилин 23 секунди. Удосконалення телескопів дозволило виявити на Марсі полярні шапки і розпочати систематичне картографування поверхні Марса.

Наприкінці 19 століття оптичні ілюзії породили гіпотезу про наявність на Марсі розгалуженої мережі каналів, створених високорозвиненою цивілізацією. Ці припущення збіглися з першими спектроскопічними спостереженнями Марса, які помилково прийняли лінії кисню та водяної пари земної атмосфери за лінією марсіанської атмосфери.

В результаті цього наприкінці 19 століття та на початку 20 століття стала популярна ідея про наявність розвиненої цивілізації на Марсі. Найбільш яскравими ілюстраціями цієї теорії стали художні романи "Війна світів" Г. Уельсу та "Аеліта" А. Толстого. У першому випадку войовничі марсіани робили спробу захоплення Землі за допомогою гігантської гармати, яка вистрілювала циліндри з десантом у бік Землі. У другому випадку земляни для подорожі на Марс використовують ракету, яка працює на бензині. Якщо у першому випадку міжпланетний переліт триває кілька місяців, то у другому йдетьсяо 9-10 годинах польоту.

Відстань між Марсом і Землею змінюється у межах: від 55 до 400 млн. км. Зазвичай планети зближуються раз на 2 роки (звичайні протистояння), але у зв'язку з тим, що орбіта Марса має великий ексцентриситет, раз на 15-17 років трапляються тісніші зближення (великі протистояння).

У таблиці добре видно, як і великі протистояння різняться через те що і орбіта Землі перестав бути кругової. У зв'язку з цим виділяють і найбільші протистояння, які трапляються приблизно раз на 80 років (наприклад, у 1640, 1766, 1845, 1924 та 2003 роках). Цікаво відзначити, що люди початку 21 століття стали свідками найбільшого протистояння за кілька тисяч років. Під час протистояння 2003 року відстань між Землею та Марсом була на 1900 км менша, ніж у 1924 році. З іншого боку, вважається, що протистояння 2003 року було мінімальним, за останні 5 тисяч років.

Великі протистояння зіграли велику роль історії вивчення Марса, оскільки вони дозволяли отримати найбільш детальні зображення Марса, а як і спрощували міжпланетні перельоти.

До початку космічної ери наземна інфрачервона спектроскопія значно зменшила шанси на існування на Марсі: було визначено, що головною компонентою атмосфери є вуглекислий газ, а вміст кисню в атмосфері планети є мінімальним. Крім того, була виміряна середня температура на планеті, яка виявилася порівнянною з полярними регіонами Землі.

Перша радіолокація Марса

60-ті роки 20 століття відзначилися значним прогресом у вивченні Марса, оскільки почалася космічна ера, а також з'явилася можливість здійснення радіолокації Марса. У лютому 1963 року в СРСР за допомогою радіолокатора АДУ-1000 (“Плутон”) у Криму, що складається з восьми 16-метрових антен, була проведена перша успішна радіолокація Марса. У цей момент червона планета знаходилася за 100 млн. км від Землі. Передача сигналу радіолокації проходила на частоті 700 мегагерц, а загальний час проходження радіосигналів від Землі до Марса і назад склав 11 хвилин. p align="justify"> Коефіцієнт відображення у поверхні Марса виявився менше, ніж у Венери, хоча часом він досягав 15%. Це доводило, що на Марсі є рівні горизонтальні ділянки розміром більше одного кілометра.

Можливі траєкторії польоту до Марса

Політ по прямій лінії до Марса неможливий, тому що на траєкторію будь-якого космічного апарату надаватиме гравітаційний вплив Сонце. Тому можливі три варіанти траєкторії: еліптична, параболічна та гіперболічна.

Еліптична (гоманівська) траєкторія польоту до Марса

Теорія найпростішої траєкторії польоту до Марса (еліптичної), яка має мінімальні витрати пального, була розроблена в 1925 році німецьким вченим Вальтером Гоманом. Незважаючи на те, що ця траєкторія була незалежно запропонована радянськими вченими Володимиром Ветчинкіним та Фрідріхом Цандером, траєкторія нині широко відома як гоманівська.

Фактично ця траєкторія є половинний відрізок еліптичної орбіти навколо, перицентр (найближча точка орбіти до Сонця) якої знаходиться поблизу точки відправлення (планета Земля), а апоцентр (найвіддаленіша точка орбіти від Сонця) поблизу точки прибуття (планета Марс). Для переходу на найпростішу гоманівську траєкторію польоту до Марса потрібно збільшення швидкості навколоземного супутника Землі на 2.9 км в секунду (перевищення другої космічної швидкості).

Найбільш сприятливі вікна для польоту до Марсу з балістичної точки зору трапляються приблизно раз на 2 роки та 50 діб. Залежно від початкової швидкості польоту із Землі (від 11.6 км на секунду до 12 км на секунду) тривалість польоту до Марса змінюється від 260 до 150 діб. Зменшення часу міжпланетного перельоту відбувається не тільки через збільшення швидкості, а й зменшення довжини дуги еліпса траєкторії. Але при цьому збільшується швидкість зустрічі з планетою Марс: з 5,7 до 8,7 км в секунду, що ускладнює політ необхідністю безпечного зниження швидкості: наприклад, для виходу на марсіанську орбіту або з метою посадки на поверхню Марса.

Приклади тривалості польоту до Марса з еліптичної траєкторії

За 60 років космічної ери до Марса було відправлено 50 космічних місій автоматичних зондів (з них 2 апарати, які використовували Марс лише для гравітаційного прольоту - "Даун" та "Розетта"). Лише 34 космічні зонди з цієї півсотні змогли вийти на міжпланетну траєкторію польоту до Марса. Тривалість перельоту до Марса для цих зондів (так само включені найвідоміші невдалі місії):

• "Марс-1" - 230 діб (втрата зв'язку на 140-ту добу польоту)
• "Марінер-4" - 228 діб
• "Зонд-2" - 249 діб (втрата зв'язку на 154 добу польоту)
• "Марінер-5" - 156 діб
• "Марінер-6" - 131 діб

х) 2х "Марс-69" - 180 діб (аварія РН)

• "Марс-2" - 191 діб
• "Марс-3" - 188 діб
• "Марінер-9" - 168 діб
• "Марс-4" - 204 діб
• "Марс-5" - 202 діб
• "Марс-6" - 219 діб
• "Марс-7" - 212 діб
• "Вікінг-1" - 304 діб
• "Вікінг-2" - 333 діб
• "Фобос-1" - 257 діб (втрата зв'язку на 57 добу польоту)
• "Фобос-2" - 257 діб
• "Марс Обсервер" - 333 доби (втрата зв'язку на 330-ту добу польоту)

х) "Марс-96" - 300 діб (аварія РБ)

18) "Марс Пасфайндер" - 212 діб

19) "Марс Глобал Сервеєр" - 307 діб

20) "Нозомі" (перша спроба) - 295 діб

20) "Нозомі" (друга спроба) - 178 діб (втрата зв'язку на 173 добу польоту)

21) "Марс Клаймед Орбітер" - 286 діб

22) "Марс Полар Лендер" - 335 діб

23) "Марс Одіссей 2001" - 200 діб

24) "Спірит" - 208 діб

25) "Опортьюніті" - 202 діб

26) "Марс Експрес" - 206 діб

27) MRO - 210 діб

28) "Фенікс" - 295 діб

29) "Кюріосіті" - 250 діб

х) "Марс Фобос Грунт" - 325 діб (залишився на навколоземній орбіті)

30) MAVEN - 308 діб

31) MOM - 298 діб

32) "Екзомарс 2016" - 219 діб

Як видно з цього списку, найкоротшим перельотом до Марса став політ невеликого (412 кг) пролітного апарату "Марінер-6" у 1969 році: 131 добу. Найдовші перельоти здійснили орбітальні та посадкові місії “Марс Полар Лендер” (335 діб), “Марс Обсервер” та “Вікінг-2” (по 333 доби). Очевидно, що ці місії були на межі можливостей існуючих ракет. Такий же тривалий переліт (11 місяців) мала здійснити російська місія “Марс Фобос Ґрунт” при поверненні із ґрунтом Фобоса до Землі.

Місія "Фобос-Грунт"

Місія "Марс Фобос Ґрунт" стала першою спробою відпрацювати політ до Марса і назад. Тривалість такого перельоту мала скласти 2 роки і 10 місяців. Схожі проекти розроблялися в СРСР у 70-ті роки 20 століття, тільки вони передбачали доставку ґрунту не з поверхні Фобосу, ​​а з Марсу. У зв'язку з цим у них передбачалося використовувати або надважку ракетуН1 чи два пуску важкої РН “Протон”.

Крім того можна відзначити тривалі перельоти між Землею та Марсом, які здійснили два зонди для вивчення невеликих об'єктів: Dawn (509 діб) та "Розетта" (723 діб).

Умови перельоту до Марса

Умови міжпланетного простору на траєкторії польоту до Марса є однією з найбільш вивчених серед різних галузей міжпланетного простору Сонячної Системи. Вже перший міжпланетний переліт між Землею і Марсом, виконаний радянською станцією "Марс-1" у 1962-1963 роках показав наявність метеорних потоків: мікрометеоритний детектор станції реєстрував удари мікрометеоритів кожні 2 хвилини на відстані 20-40 млн. км від Землі. Так само вимірювання цієї станції дозволили виміряти інтенсивність магнітних полів у міжпланетному просторі: 3-9 наноТесл.

Оскільки існують численні проекти польоту людини на Марс, то особливу роль таких дослідженнях займають вимірювання космічної радіації в міжпланетному просторі. Для цього на борту найбільш досконалого марсіанського ровера (Кюріосіті) був встановлений детектор радіаційної обстановки (RAD). Його виміри показали, що навіть короткий міжпланетний переліт є великою небезпекою для здоров'я людини.

Ще цікавіший експеримент із вивчення впливу умов тривалого міжпланетного перельоту на живі організми мав пройти в рамках невдалої російської місії "Марс-Фобос-Грунт". Його апарат, що повертається на додаток до проб грунту ніс 100-грамовий модуль LIFE з десятьма різними мікроорганізмами. Експеримент мав дозволити оцінити вплив міжпланетного середовища за трирічний космічний політ.

Вивчення можливості польоту людини до Марса

Паралельно з першими спробами запуску автоматичних зондів до Марса з 1960 року в СРСР та США проходили розробки проектів пілотованого польоту до Марса з орієнтиром на запуск у 1971 році. Ці проекти відрізнялися масою міжпланетного корабля в сотні тонн і наявністю особливого відсіку високим рівнемзахисту від космічної радіації, де екіпаж мав ховатися під час сонячних спалахів. Електроживлення таких кораблів мало здійснюватися від ядерних реакторів чи дуже великих сонячних батарей. В рамках підготовки до таких польотів були проведені наземні експерименти з ізоляції людей (“Марс-500” та марсіанські полігони в канадській Арктиці, Гаваях тощо) та експерименти зі створення замкнутих біосфер (“БІОС” та “Біосфера-2”) . Як видно з назви експерименту "Марс-500", існує варіант польоту до Марса приблизно за 500 діб, що в 2 рази коротше, ніж при класичній схемі (2-3 роки).

Як видно у порівнянні з класичною схемою, час перебування в системі Марса в цьому випадку скорочується з 450 до 30 діб.

Параболічна траєкторія польоту до Марса

У разі польоту до Марса по параболічній траєкторії початкова швидкість космічного апарату повинна зрівнятися з третьою космічною швидкістю: 16.7 км за секунду. У цьому випадку переліт між Землею та Марсом становитиме лише 70 діб. Однак швидкість зустрічі з планетою Марс зросте до 20.9 км в секунду. Швидкість космічного апарату щодо Сонця при польоті параболою зменшиться з 42.1 км на секунду у Землі до 34,1 км на секунду у Марса.

Але при цьому енергетичні витрати для розгону та гальмування зростуть приблизно в 4.3 рази порівняно з польотом еліптичною (гоманівською) траєкторією.

Актуальність подібних польотів зростає через сильну радіацію в міжпланетному просторі. Хоча політ по параболічній траєкторії потребує більшої кількості палива, з іншого боку, він знижує вимоги до радіаційного захисту та кількості запасів кисню, води та їжі для екіпажу космічного корабля. Параболічні траєкторії знаходяться у дуже вузькому діапазоні, тому набагато цікавіше розглянути широкий діапазон гіперболічних траєкторій, під час яких космічний апарат рухатиметься до Марса зі швидкістю втечі із Сонячної Системи, яка перевищує третю космічну швидкість.

Гіперболічна траєкторія польоту до Марса

Людство вже освоїло можливість розгону космічних апаратів до гіперболічних швидкостей. За 60 років космічної ери здійснено 5 запусків космічних зондів у міжзоряний простір ("Піонер-10", "Піонер-11", "Вояджер-1", "Вояджер-2" та "Нові Горизонти"). Так "Новим Горизонтам" знадобилося всього 78 діб для польоту із Землі до марсіанської орбіти. Нещодавно відкритий перший міжзоряний об'єкт "Oumuamua" має ще більшу гіперболічну швидкість: простір між земною і марсіанською орбітою він пролетів всього за 2 тижні.

Наразі розробляються проекти польотів до Марса з гіперболічних траєкторій. Тут великі надії покладаються на електричні (іонні) ракетні двигуни, у яких швидкість закінчення може досягати 100 км/с (для порівняння у хімічних двигунів цей показник обмежений 5 км/сек). Нині цей напрямок швидко розвивається. Так іонні двигуни зонда Dawn змогли забезпечити збільшення швидкості більше 10 кілометрів на секунду, використовуючи лише півтонни ксенону за 10 років місії, що є рекордом для будь-якої міжпланетної станції. Головним мінусом таких двигунів є невелика потужність, спричинена використанням малопотужних джерел енергії (сонячних батарей). Так європейській станції SMART-1 для перельоту з геоперехідної орбіти до Місяця знадобився цілий рік. Для порівняння звичайні місячні станції здійснювали переліт до Місяця лише за кілька діб. У зв'язку з цим оснащення міжпланетних кораблів іонними двигунами буде пов'язане з розвитком космічних ядерних енергетичних установок. Так очікується, що двигун VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) потужністю 200 мегават і працюючий на аргоні зможе здійснювати 40-добові польоти людини до Марса. Для порівняння підводні човни класу “Сифульф” використовують 34-мегаватний ядерний реактор, а авіаносець класу “Джеральд Форд” – 300-мегаватний ядерний реактор.

Ще більш привабливі перспективи в області польотів до Марса обіцяє проект двигуна Х3, який теоретично здатний доставити людину на Марс лише за 2 тижні. Нещодавно цей двигун, що розробляється вченими Мічиганського університету, ВПС США та NASA показав рекордну потужність (100 кВт) та тягу (5.4 ньютона). Попередній рекорд тяги для іонного двигуна становив 3.3 Ньютона.

Марс - четверта за віддаленістю від Сонця планета і друга за віддаленістю від Землі (найближче до нас розташована Венера). У середньому відстань між Землею та Марсом становить близько 225 мільйонів кілометрів, але насправді вона постійно змінюється у міру того, як планети обертаються навколо Сонця. Теоретично їх максимальне зближення відбудеться тоді, коли Земля перебуває у найбільш віддаленої від Сонця точці орбіти (афелій), а Марс – у найближчої до Сонця точці орбіти (перигелій). У такому положенні планети будуть на відстані 54,6 мільйонів кілометрів одна від одної. Проблема полягає у тому, що таких випадків ніколи не було. Максимально наблизитися до цієї величини вдалося лише в 2003 році, коли відстань між Землею і Марсом скоротилася до 56 мільйонів кілометрів.

На чому летіти до Марса

Найшвидшим космічним апаратом, запущеним із Землі, був "Нові горизонти". У 2006 році він вирушив до Плутона на швидкості 58000 км/год. Як швидко він міг би дістатися Марса? При максимальному зближенні планет зонд міг би долетіти до Червоної планети за 942 години (39 днів), а при максимальному видаленні – 6944 години (289 днів). Середня відстань між Землею та Марсом зонд "Нові горизонти" зміг би подолати за 3888 годин (162 дні).

Хронологія найважливіших місій та часу в дорозі

«Марінер-4», США, 1964 рік.
Перший успішний обліт планети. Час у дорозі до Червоної планети – 228 днів.
«Марінер-9», США, 1971 рік.
Перший штучний супутник для іншої планети. Час у дорозі до Марса – 168 днів.
«Вікінг-1», США, 1975 рік.
Перший космічний апарат, що успішно сів на поверхню Марса. Час у дорозі до Червоної планети – 304 дні.
«Марс Одіссей», США, 2001 рік.
Цей космічний апарат працює на орбіті Марса найдовше. Час у дорозі до Червоної планети – 200 днів.
"Марс-експрес", США, 2003 р.
Орбітальний зонд продовжує діяти та відправляти знімки на Землю. Час у дорозі до Червоної планети – 201 день.
Марсіанська наукова лабораторія (Mars Science Laboratory), США, 2011 року.
Місія, під час виконання якої на Червону планету було успішно доставлено марсохід Curiosity. Час у дорозі до Марса – 254 дні.

Чому Марс викликає такий інтерес, і чим ця планета Сонячної системи так відрізняється від інших, що тисячі людей готові витратити кілька років свого життя на дорогу до неї, а може, і все життя, щоб там залишитися.

Марс - це найяскравіша планета після Місяця, незважаючи на те, що за величиною ця планета займає сьоме місце серед планет Сонячної системи. Час, необхідне, щоб сонячні промені, відбиті від Марса, досягли Землі коливається від 3 до 22 хвилин залежно від розташування планет.

Його видима зоряна величина стає максимальною під час протистояння. Поблизу Землі Марс посідає друге місце після Венери.

Теоретично розраховано, що до Червоної планети 115 днів шляху. Насправді політ однією сторону займає 130-300 днів.

Відстань між Землею та Марсом

Тим не менш, щоб дізнатися скільки летіти до Марса за часом, потрібно знати точну відстань між ним та Землею.

Обидві планети рухаються своєю орбітою навколо Сонця, кожна зі своєю орбітальною швидкістю. Ось чому не можна однозначно відповісти на запитання скільки кілометрів від Землі до Марса. Адже ця величина є непостійною, і змінюється кожну секунду. Середня відстань між ними становить близько 225 мільйонів кілометрів.

Мінімальною відстань між Землею та Марсом стає при знаходженні Землі між Сонцем та Марсом, і дорівнює приблизно 56 млн км.

У момент розташування Сонця між Землею та Марсом, відстань між планетами досягає максимуму, збільшуючись у 7 разів.

Як дізнатися час польоту від Землі до Марса

Чинниками, які впливають тривалість шляху, вважають:

• відстань між планетами,
• швидкість космічного корабля.

Щоб виміряти скільки часу займе політ використовуються обчислення набагато складніше, ніж лінійне вимір відстані, оскільки траєкторія польоту залежатиме від постійно рухаються по двох різних орбітах тіл. Для її визначення необхідно обчислити точне перебування кожної з планет у певний час, розрахунки ведуться з випередженням.

Відстань між планетами зменшується кожні 26 місяців під час протистояння. Раз на 15-17 років настає момент, коли людині летіти до Марса найшвидше. Протягом 1-2 тижнів відстань між Марсом та Землею досягає мінімального значення. Цей період зазвичай використовується для дослідних польотів, що становить від 130 до 300 днів.

Що спільного між Землею та Марсом і чим вони відрізняються

Діаметр Марса в 2 рази менший за діаметр Землі, а маса в 10 разів менший. Площа Марса дорівнює площі земної суші.

Клімат на північній та південній півкулях значно відрізняються. Температура на Марсі коливається від –150 до +20. На Марсі розташований згаслий вулкан, періодично спостерігається активність гейзера.

Однією з небезпек Марса вважаються потужні пилові бурі, які можуть бути джерелом сильної радіації.

Хоча води у рідкому вигляді на планеті немає, зафіксовано випадання снігу, що випаровується, не досягаючи поверхні. Є запаси води як льодовиків.

Марсіанська доба триває 24 години 40 хвилин, що дозволяє говорити про можливість вирощувати рослини. Цикл року становить 687 земних днів чи 669 марсіанських. Весна та літо на Марсі тривають понад половину року.

Атмосферний тиск трохи більше 6 мбар, що у 160 разів менше від земного. Сама атмосфера розріджена і на 95% складається з вуглекислого газу. Відсутність магнітосфери разом із космічним випромінюванням у результаті дає сильну радіацію лежить на поверхні Марса, в 100 разів сильніше, ніж Землі.

Першим, хто непросто задумався про те, скільки летіти людині на Марс, а провів технічний аналіз цієї можливості, ще в 1948 став, вчений, один з основоположників сучасного ракетобудування. Після нього ідея такого перельоту розглядалася як першими космічними державами, і приватними компаніями.

Скільки летіти до Марса із Землі кілометрів

Марс є четвертою планетою від Сонця та найближчою до Землі, після Венери. Місія на Венеру складна через її кліматичні умови:

• величезний атмосферний тиск;
• кислотні дощі;
• Висока температура.

У нас там нема шансів!

Кліматичні умови Марса найбільше придатні для відвідування. Дистанція між планетами за космічними мірками мікроскопічна. Але летіти до Марса людині доведеться дуже багато, десятки, а то й сотні мільйонів кілометрів.

Суть, скільки летіти від Землі кілометрів, багато в чому залежить від конкретної траєкторії - маршруту шляху. Зазвичай він має форму великої дуги, яка витончено пов'язує час запуску на Землі з точкою призначення. Ці дуги набагато довші, ніж прямолінійна відстань між двома небесними об'єктами в певний момент часу.

Давайте запитаємо: - Скільки летіти до Марса?

Припустимо, що для наших розрахунків ми використовуємо простий маршрут по прямій, де мінімальна відстань.

Виходячи з того, що планети в сонячній системі обертаються навколо Сонця, кожна за своєю еліптичною орбітою, зі своєю унікальною швидкістю, а віддаленість між двома планетарними об'єктами постійно змінюватиметься. Вченим вдалося з'ясувати дистанцію, скільки летіти кілометрів лінійною траєкторією від Землі до Марса:

• Максимальна відстань становитиме 401 330 000 км.
• Середня довжина колії – 227 943 000 км.
• Мінімальне, яке нам потрібно буде подолати – загалом, то 54,556 млн км.

Планети досягають цієї мінімальної відстані один до одного приблизно кожні два роки. І це ідеальний час для запуску місій.

Де має бути Марс під час запуску?

Летіти до пункту призначення по прямій лінії не вдасться. Раніше було сказано, що планети постійно рухаються. У цьому випадку космічний корабель просто не зустріне на своєму шляху червону планету, і потрібно її наздоганяти теоретично. На практиці це неможливо у нас поки що немає таких технологій щоб переслідувати планетарний об'єкт.

Тому для польоту потрібно вибирати запуск, коли прибуття на орбіту збігається з прибуттям самого Марса в тому самому місці або прийти раніше і дозволити йому наздогнати нас.

Практично це означає, що ви можете почати свою подорож тільки тоді, коли планети займуть правильне розташування. Таке вікно запуску відкривається кожні 26 місяців. У цей час космічний корабель може використовувати те, що вважається найбільш енергоефективним шляхом перельоту відомому як траєкторія Гомана, але про це поговоримо пізніше.

Орбітальна механіка чи скільки кілометрів потрібно подолати

Оскільки еліптичні орбіти Землі та Марса віддалені від Сонця на різну відстань, а планети рухаються по них різною швидкістю, Відстань між ними значно варіюються. Як зазначалося раніше, приблизно кожні два роки і два місяці планети досягають своєї найближчої точки один до одного. Ця точка називається «», коли Марс може перебувати на мінімальній відстані від Землі, від 55,68 до 101,39 мільйона кілометрів, залежно від того, який це рік.

Через тринадцять місяців після протистояння він досягає з'єднання. Що означає, червона і блакитна планета знаходяться на протилежних сторонах Сонця і якнайдалі один від одного. Очевидно, якщо ми хочемо дістатися мети швидше, найкраще запланувати виліт у точці протистояння. Але не все так просто!

Швидка подорож була б можливою, якщо міжпланетний корабель прямував прямим шляхом. На жаль, космічні подорожі набагато складніші за пряму лінію. Орбітальна механіка кожної планети унікальна. Усі планетарні тіла сонячної системизнаходиться в постійному русі і це робить подорож справді складною.

То скільки потрібно пролетіти кілометрів подорожуючи до Марса із Землі? Спробуймо розібратися. Якщо ви все ще думаєте, що найкращий спосібдістатись мети — почекати, поки дві планети будуть ближче всього одна до одної, потім направити ракету на ціль і здійснити переліт. То знайте, це не працюватиме з кількох причин:

• По-перше, гравітація Землі вигинатиме траєкторію будь-якого запущеного апарату. Щоб усунути цей чинник, припустимо, ракета розміщена на далекій орбіті навколо Землі, де гравітація слабка, а орбітальний рух повільний, що дозволяє знехтувати обома фактами. Навіть тоді ця ракета все ще обертається навколо Сонця разом із Землею і рухається зі швидкістю близько 30 км/с. Отже, якщо ракета продовжить летіти до наміченої мети, вона збереже швидкість Землі і почне своє обертання навколо Сонця, одночасно рухаючись у контрольну точку польоту.
• По-друге, якщо ми вилетимо, коли Марс знаходиться найближче до Землі, за той час поки космічний корабель рухається у напрямку до мети, планета піде своєю орбітальною траєкторією задовго до того, як корабель подолає відстань.
• По-третє, вся система домінувала під впливом сили тяжкості Сонця. Всі об'єкти рухаються по орбітах або траєкторіях, які за законами Кеплера є частинами конічних перерізів, даному випадку- еліпсів. Загалом вони вигнуті.

Вирушаючи до заповітної мети під час протистояння, насправді найближча відстань виявиться значно більшою. Щоб подолати його, необхідно використовувати велику кількість палива. На жаль, технічно не можемо збільшити обсяги баків. Тому для польоту до Марса астрофізики розганяють корабель, а далі він летить за інерцією нездатний чинити опір гравітації небесних тіл, що значно збільшує відстань так, як апарат летить великою дугою. Такий маршрут представляє половинний відрізок орбіти геліоцентри навколо Сонця між Марсом і Землею.

Нагадаємо: геліоцентрична орбіта - еліптична траєкторія руху небесного тіланавколо Сонця.

Давайте підрахуємо, довжина половини орбіти Землі 3.14 а. у Марса 4.77 а. Нам потрібна середня орбіта між планетами, половина її довжини 3.95 а. помножимо на відстань 1 а. і округлим.

Нагадаємо: одна астрономічна одиниця (1 а.о.) дорівнює 149 597 868 км.

Виходить, приблизна відстань, яку доведеться подолати, буде дорівнює близько 600 мільйонів кілометрів. Для більш точного обчислення скільки летіти кілометрів використовують складніші алгоритми.

Скільки часу летіти на Марс

На запитання, скільки потрібно летіти до Марса не можна відповісти однозначно.
Час перельоту залежить від ряду факторів:

1. швидкість апарату;
2. маршруту колії;
3. взаємне розташування планет;
4. кількості вантажу на борту (корисне навантаження);
5. кількість палива.

Якщо взяти за основу перші два чинники, можна теоретично розрахувати скільки летіти до Марса від Землі за часом. Щоб апарату вирушить у космічну подорож йому потрібно злетіти з Землі та подолати її тяжіння.

Наукові факти: Щоб потрапити на навколоземну орбіту швидкість ракети повинна дорівнювати щонайменше 7,9 км/с (29 тис. км/ч). Щоб відправити корабель у міжпланетну подорож, потрібно трохи більше 11,2 км/с (40 тис. км/год).

У середньому мандрівники здійснюють міжпланетний переліт на швидкості близько 20 км/с. Але є й рекордсмени.

Найшвидшим апаратом, запущеним людиною до космосу, є зонд «Нові Горизонти». Ні до, ні після New Horizons, міжпланетні апаратине відлітали із Землі, зі швидкістю 16,26 км/с. Але якщо ми говоритимемо про швидкість на геліоцентричній орбіті, то до 16,26 км/с потрібно додати швидкість Землі – це 30 км/с, і ми отримуємо приблизно 46 км/c щодо Сонця. Це вражаюче – 58536 км/год.

Враховуючи ці дані, час тривалості польоту до Марса по найкоротшій, прямій траєкторії займе 941 годину або 39 земних днів. Летіти за маршрутом, що відповідає середній відстані між нашими планетами, людині доведеться вже 3879 годин, або 162 дні. Тривалість перельоту при максимальному видаленні складе 289 днів.

Давайте помріємо і уявимо, що ми вирушили до Марса літаком по прямій. Якщо летіти літаком 54,556 мільйона кілометрів, а середня швидкість сучасних пасажирських літаків становить близько 1 тис. км/год, то знадобиться 545560 годин, або 22731 день і 16 годин. А ще вражаюче це виглядає у роках майже 63 роки. А якщо ми полетимо еліпсом, то цей показник збільшиться 8–10 разів це в середньому 560 років.

Скільки земних років днів години летіти людині до Марса.

Скільки часу потрібно, щоб дістатися людині до Марса від Землі? Якщо ви мрієте колись стати космонавтом у першому пілотованому перельоті, будьте готові до тривалої подорожі. Вчені припускають, що поїздка туди і назад займе близько 450 земних днів у середньому 10 800 годин або 1.2 роки.

Прогнози: скільки летіти за часом

Найважливіша змінна про те, скільки часу потрібно людині, щоб дістатися Марса, очевидна - як швидко ви їдете? Швидкість визначальний чинник. Чим швидше ми зможемо розігнати корабель, тим швидше прибудемо до місця призначення. Час польоту на швидкій ракеті за маршрутом з найкоротшою лінійною відстанню між планетами складе не більше 42 земних днів.

Вчені запустили цілу купу міжпланетних модулів, тому ми маємо приблизне уявлення про те, скільки часу це займе при використанні сучасних технологій.

Так у середньому космічним зондам вдається дістатися Марса від 128 до 333 днів.

Якщо ми спробуємо відправити людину сьогодні, найкраще, що ми могли б реально зробити - особливо враховуючи, що ми відправлятимемо великий пілотований корабель, а не просто зонд розміром із позашляховик. Зібрати міжпланетний корабель на орбіті Землі, заправити його паливом та відправити у політ.

Технічний магнат, який очолює SpaceX, каже, що його Міжпланетна транспортна система зможе впоратися з поїздкою всього за 80 днів, а в результаті зможе подорожувати лише за 30 днів.

Країни всього світу проводять дослідження, скільки займе політ людини до Марса. Дослідження в 90-х роках теорії припускали відправити людину в 2000-х. Мінімальний шлях зайняв би 134 дні в один бік, максимальний 350. Передбачалося, що політ відбудеться з екіпажем від 2 до 12 осіб.

За розрахунками вчених компанії, час у подорожі займе близько 210 днів або 7–8 місяців.

Згідно з NASA, на міжпланетну подорож з людьми потрібно близько шести місяців, щоб дістатися Марса, і ще шість місяців, на повернення. Крім того, астронавтам доведеться провести на поверхні 18-20 місяців, перш ніж планети знову вирівняються для зворотної подорожі.

Тепер про те, як насправді дістатись нашої сусідньої планети і скільки це займе часу.

Скільки летіти до Марса вважається досить просто: біля Землі даємо імпульс на розгін і переходимо на еліпс, що стосується обох орбіт. Долетівши до Марса, знову даємо імпульс на розгін і переходимо на його орбіту. Час польоту можна вважати за третім законом Кеплера.

Чому летіти так довго

Чому ми не можемо добратися зараз швидше:

• Перша причина – це величезні відстані. Мінімальна дистанціяобчислюється навіть мільйонами, а десятками мільйонів кілометрів. Нагадаю, що максимальна відстань до планети 401 330 000 км.
• Друга причина – технологічна. Найпоширеніший вид двигунів, який застосовується для польотів у космос – хімічний ракетний реактивний двигун. Він здатний розігнати космічний апарат до величезних швидкостей. Але працюють такі двигуни не більше кількох хвилин, причиною тому – занадто велика витрата палива. Майже весь його запас ракета витрачає на те, щоб відірватися від поверхні та подолати силу тяжіння планети. Брати в політ додатковий запас пального на сьогодні неможливо з технічних причин.

Як дістатися до Марса з найменшою кількістю палива

Скільки знадобиться палива, щоб долетіти до Марса? Найважливішим аспектом міжпланетних перельотів є запас палива на ракеті. При використанні хімічних ракетних двигунів, а реальних альтернатив їм поки немає, палива потрібно дуже багато.

• По-перше, це з необхідністю подолати силу тяжіння Землі. І чим більша маса корабля - тим більше потрібно енергії на зліт, а відповідно і палива.
• По-друге, навіть якщо вибрати найбільш економічний маршрут польоту, ракеті необхідно набрати не менше ніж 11,59 км/с. У перерахунку на звичні одиниці виміру, це 41 724 км/год.

Крім набору швидкості, при наближенні до Марса космічного апарату необхідно її скинути, а добитися цього можна тільки, якщо запустити двигуни, і, відповідно, витратити паливо. Не можна забувати і про роботу систем життєзабезпечення, адже переліт передбачається за участю людей.

Можна долетіти до Марса, витративши менше часу, але й палива потрібно буде витратити більше. Це з необхідністю збільшення темпу польоту. В цьому випадку і на гальмування витрата палива збільшиться.

Основне завдання інженерів - як дістатися Марс з найменшою кількістю палива було вирішено ще 1925 року Вальтер Гоманном. Суть його методу - замість того, щоб спрямовувати ракету прямо до планети, потрібно збільшити її орбіту, як результат вона слідуватиме по більшій орбіті навколо Сонця, ніж Земля. Зрештою ракета перетне орбіту Марса - у той самий момент, коли він теж буде там.

Такий метод переміщення інженери називають орбітою передачі мінімальної енергії - використовуючи його для відправки космічних кораблів із Землі на Марс з найменшою кількістю палива.

Як швидше долетіти - можливі маршрути

Є кілька шляхів, якими можна дістатися пункту призначення. Усього їх три, всі вони відрізняються лише за двома параметрами – швидкості руху в космічному просторі та часом у польоті.

Еліптична траєкторія

Найекономічнішим, але й найдовшим варіантом є еліптична траєкторія польоту. А також її називають «Гомановською», на честь німецького вченого Вальтера Гомана. У такому разі космічний апарат пройде по дотичній до орбіти Марса, рухаючись еліпсом. Для перельоту за таким маршрутом потрібно розігнати ракету до 11,59 км/с. Час у дорозі складе 259 діб, оскільки необхідно подолати більшу відстань, ніж під час руху двома іншими траєкторіями. Для переходу на найпростішу «Гоманівську» траєкторію потрібно збільшити темп руху навколоземного супутника на 2.9 км/сек.

За час освоєння космосу вчені відправили кілька супутників для вивчення саме Гоманівської траєкторії. Це були як радянські апарати, і американські.

Параболічна траєкторія

Другим варіантом є параболічна траєкторія польоту. Для виходу неї потрібно розігнати корабель до 16,6 км/с. Час у дорозі становитиме лише 70 діб. У цьому випадку сильно зростає витрата палива для розгону ракети, а також гальмування перед приземленням. Вчені оцінюють зростання енергетичних витрат при польоті параболічним маршрутом в 4,3 рази, якщо порівнювати її з еліптичним.

Параболічна траєкторія має на увазі рух апарата по лінії у формі параболи.

Незважаючи на витрати, що підвищуються за паливо, політ параболічним маршрутом дуже привабливі для вчених. Насамперед за рахунок зниження витрат на захист екіпажу від радіації, а також на запаси провізії, кисню та інших засобів життєзабезпечення.

Гіперболічна траєкторія

Остання із можливих траєкторій – гіперболічна. Для польоту такою траєкторією апарат необхідно розігнати до швидкостей, що перевищують третю космічну (16,7 км/с). При русі гіперболічною траєкторією, ракета повинна ніби пролетіти повз Марс, змінивши напрям руху, потрапивши в його гравітаційне поле. Лінія польоту у разі схожа на гиперболу. Приземлення стає можливим, якщо вчасно запустити двигуни для гальмування поряд із планетою.

Ідеї, щоб зменшити час польоту

Залежно від початкової швидкості польоту із Землі (від 11.6 км на секунду до 12 км на секунду) тривалість польоту до Марса змінюється від 260 до 150 діб. Щоб зменшити час міжпланетного перельоту, потрібно збільшити швидкість, що вплине на зменшення довжини дуги еліпса маршруту шляху. Але при цьому збільшується зустріч з Марсом: з 5.7 до 8.7 км за секунду, що ускладнює політ необхідністю безпечного зниження для виходу на марсіанську орбіту або з метою посадки на поверхню. У такому разі якщо ми хочемо швидше дістатися нам потрібні нові двигуни щоб розігнати корабель та встигнути загальмувати.

Щоб прискорити час перельоту, потрібно використовувати інші види ракетних двигунів, наприклад, електричні реактивні ракетні двигуни і навіть ядерний.

Плюс електричних двигунів є можливість тривалої роботи, аж до декількох років. Але тягу такі пристрої розвивають дуже слабку. Навіть відірватися від Землі на такій ракеті поки що неможливо. У космічному просторі електричні двигуниможуть розвинути дуже високу швидкість. Вище, ніж існуючі хімічні двигуни. Щоправда, часу в нього на це піде до кількох місяців. Для міжзоряних перельотів така технологія ще підходить, але на Марс летіти з таким двигуном недоцільно.

Якщо іонні двигуни нам не підходять, то тоді які технології майбутнього можуть скоротити час у дорозі до кількох днів?

Є такі ідеї про те, як прискорити політ на Марс:

1. Використання ядерних ракет, основою яких є нагрівання зрідженого палива, а потім викидання його з форсунки на дуже високій швидкості. Передбачається, що ядерна ракета може скоротити час перельоту на Марс приблизно до 7 місяців. Деякі вчені вважають, що сучасні двигуни, що працюють на ядерної енергії, зможуть скоротити подорож до 39 днів. Ви можете уявити, як швидко літатиме цей космічний корабель? Ядерні ракетні реактивні двигуни ще не зайшли далі наземних прототипів, але вчені постійно працюють над реалізацією такого проекту.
2. Використання магнетизму. Технологія магнетизму заснована на використанні спеціального електромагнітного пристрою, який іонізуватиме і нагріватиме ракетне паливо, перетворюючи його на іонізований газ або на плазму, що прискорить космічний корабель. За допомогою цього методу політ може бути скорочено до 5 місяців.
3. Використання антиречовини. Це найдивніша з ідей, хоча вона може виявитися найуспішнішою. Частинки антиречовини можуть бути отримані лише у прискорювачі частинок. Величезна кількість енергії виділяється при зіткненні частинок та античасток. Це може бути використане у багатьох корисних речах. За попередніми розрахунками, щоб корабель досяг мети, потрібно всього 10 міліграм антиречовини. Тим не менш, необхідно буде витратити щонайменше 250 мільйонів доларів на виробництво 10 мг антиматерії. Переліт на Марс з використанням антиречовини займе лише 45 днів!

Скільки коштуватиме подорож?

Крім того, що летіти дуже довго, це ще й недешевий захід, виникають питання, скільки варто летіти до Марса.

Одна оцінка витрат, пов'язаних із відправкою людей, була зроблена за адміністрації Джорджа Буша-старшого. Діапазон варіювався від 80 до 100 мільярдів доларів. Пізніші дослідження звузили це до 20-40 мільярдів доларів.

За словами мільярдера Ілона Маска, переліт буде коштувати менше 500 000 доларів, зрештою, це не так багато. Він каже, що ціна може з часом знизитись до 100 тисяч доларів. І не варто турбуватися про зворотну поїздку, бо, за словами Ілона, вона буде безкоштовною.

Навіщо летіти на Марс

Причин організації такої місії досить багато.

Перша – дослідницька. Марс за багатьма ознаками схожий на Землю, і, на думку вчених, раніше на планетах була однакова атмосфера, і ймовірно – життя. Масштабні дослідження повинні дати відповідь на питання, чи є зараз життя, чи дійсно планети такі схожі, і з якої причини він став пустельним світом. Фотографії показують безліч цікавих і незрозумілих явищ на поверхні, які людство також прагне вивчити.

Друга причина – колонізаторська. Існують теорії, якими можна штучно відтворити атмосферу. Отже, розвинути екосистему. Це означає, що в майбутньому там зможуть рости земні рослини, жити тварини і, звичайно ж, люди.

Третя причина – людська цікавість. Це сила, яка дозволила пройти шлях від древніх людей з примітивними знаряддями праці до цивілізації, здатної запускати дослідницькі супутники у віддалені куточки всесвіту. Одним із прикладів такої місії стала посадка автоматичного апарату на поверхню комети!

Скільки існує невирішених проблем перельоту

Крім довгої поїздки, пілотована місія представляє багато інших труднощів:

Вчені турбуються про те, що космонавти будуть піддаватися впливу космічних променів та інших випромінювань під час тривалої подорожі. Вони також стурбовані фізичними ефектами, які космонавти відчувають при тривалому впливі середовища з низькою гравітацією та слабкою освітленістю.

Можливо, найважчий для прогнозування фактор – це психологічний ефект, який космонавти можуть зазнати внаслідок ізоляції. Ніхто точно не впевнений, який психічний стрес буде викликаний через відсутність контакту з друзями та сім'єю, яких космонавти залишають позаду.

Інші перешкоди такої пілотованої місії включають: паливо, кисень, воду і їжу для космонавтів.

Висновок

Політ на Марс - це технічно дуже складна і дорога ідея. Ті, хто першими ступлять на поверхню Червоної планети, розігнатимуться до неймовірних швидкостей і подолають мільйони кілометрів. Щоб вони цілістю та безпекою дісталися пункту призначення, вченим необхідно придумати засоби захисту від космічної радіації, а також попрацювати над створенням та вдосконаленням систем життєзабезпечення. Необхідно точно прорахувати масу корабля та корисного навантаження, вибрати оптимальний маршрут польоту.