О том, сколько лететь до Марса от Земли, человечество задумывается уже давно.
Четвертая от Солнца планета рассматривается как перспективный источник полезных ископаемых, возможная территория для поселения людей и просто отличное туристическое направление для космических путешественников.
Ведь исследовав все уголки своей планеты, человек стремится воочию увидеть, что же находится далеко за ее пределами. Наш сосед по Солнечной системе представляется как наиболее дружелюбный объект для посещения.
В статье мы расскажем, сколько лететь до Красной планеты по времени и зачем людям вообще нужны такие полеты, также рассмотрим все возможные проблемы таких путешествий и способы их преодоления.
Сколько километров лететь до Марса
Марс не является самой близкой к Земле планетой. По этому параметру его опережает Венера. Но экстремально высокая температура ее поверхности, а также атмосфера, насыщенная серной кислотой, делают ее совершенно непригодной для путешествий.
Марс же почти не имеет атмосферы, средняя температура на нем сравнима с температурой арктической зимы, а опасность для исследователей могут представлять лишь сильные песчаные бури.
Теоретически, при должной экипировке человек в состоянии пережить такие условия.
Если люди все-таки соберутся в такое путешествие, какое расстояние им необходимо будет преодолеть? Сколько времени займет «поездка» на четвертую планету?
Расстояние от Земли до Марса постоянно меняется. Это связано с тем, что у каждой их планет своя траектория движения вокруг Солнца. Также, в отличие от орбиты нашей планеты, орбита соседа имеет более вытянутую форму.
Максимальная удаленность между ними составляет 401,33*106 км, а минимальная – 54,56*106 км. Сближение планет наблюдается в тот момент, когда Земля оказывается в точке афелия, а четвертая планета — в точке перигелия.
Это время будет оптимальный для планирования путешествия на Красную планету.
Сколько по времени лететь на Марс
Сколько времени понадобится, чтобы преодолеть расстояние между Землей и Марсом? Для начала представим, что корабль, везущий космических путешественников, развивает такую же скорость, как самый скоростной космический зонд «Новые горизонты». Его максимальная скорость равнялась 58*103км/ч.
Следовательно, при идеальных условиях путешествия полет на Марс для человека на космическом корабле подобному «Новые горизонты» по наиболее короткой траектории займет 39 дней или 936 часов. При максимальной удаленности долететь на Красную планету можно будет за 6920 часов или 288 суток.
Оптимальный маршрут
Однако, в случае с полетом на пятую планету «срезать» по прямой не получится. Все из-за того, что начальная и конечная точки путешествия все время находятся в движении. Тогда стоит вопрос, каким же должен быть путь до Красной планеты, чтобы затратить минимум топлива и потратить наименьшее количество дней?
Выделяют три маршрута от Земли до четвертой планеты:
Гомановская траектория
Гомановская траектория. Из начальной точки (наша планета) космический корабль начнет движение по эллиптической траектории, пройдя ее половинный отрезок, конечной точкой которого станет марсианская орбита.
При этом начальная скорость корабля должна быть 11,57 км/с (выше второй космической). Весь путь продлится около 260 дней.
Именно по такой траектории запускали большинство марсианских орбитальных спутников и марсоходов.
Характеристика планеты Меркурий
Параболическая траектория
Параболическая траектория. Этот путь до Марса представляет собой половинный отрезок параболы. Он самый короткий, перелет между планетами составит всего 80 суток. Но для того, чтобы отправить космический корабль по такому маршруту, его необходимо разогнать до третьей космической скорости – 16,7 км/с.
Для такого маневра потребуется в 4 раза больше топлива, чем это необходимо при запуске межпланетного транспорта по Гомановской траектории. При этом сокращаются затраты на продовольствие, средства жизнеобеспечения и защиты от радиационного излучения.
Также такой короткий путь менее негативно скажется на здоровье экипажа.
Гиперболическая траектория
Гиперболическая траектория. Наиболее перспективный маршрут для космических путешествий. К примеру, именно такая траектория была выбрана для запуска зонда «Новые горизонты». Он достиг марсианской орбиты всего за 78 дней. Космический корабль, двигаясь по гиперболической орбите, должен разбить скорость, превышающую 16,7 км/с.
При этом он вначале будет пролетать мимо пятой планеты, но под влиянием ее гравитации изменит свое направление таким образом, что весь путь будет напоминать гиперболу. Однако химические двигатели, которыми оснащены современные ракеты, не в состоянии обеспечить такой разгон корабля.
Это под силу только ионным двигателям, разработка которых сейчас активно осуществляется.
Зачем лететь на Марс
Мы уже разобрались, сколько километров лететь до Марса и как долго продлится такое путешествие. Но стоит ли оно всех затрат? Ведь для создания корабля с мощными ионными двигателями, подготовки экипажа и всех запасов топлива и продовольствия, нужно потратить просто астрономические суммы. Так зачем лететь на Марс?
Первая цель –
исследования. По мнению многих исследователей, планета некогда имела атмосферу
и развитую гидросферу.
Также экспериментально было доказано, что в марсианском
грунте способны прижиться и вырасти некоторые виды земных растений. Путешествие
могло бы пролить свет на прошлое этого небесного тела.
Кроме того, ученые могли
бы продолжить эксперименты по заносу живых организмов на марсианскую
поверхность.
Вторая цель –
колонизация. Человечество уже давно ищет место для переселения, куда можно
будет экстренно эвакуироваться в случае глобальной катастрофы на Земле. Условия
на четвертой планете Солнечной системы, конечно, далеки от идеала. Но уже есть
несколько теорий о том, как можно создать на нем искусственную атмосферу и
создать человеческое поселение.
Третья цель – туризм.
Пока туристические круизы к марсианским кратерам кажутся вымыслом
писателей-фантастов. Но туристы уже не раз посещали международную космическую
станцию. Полеты к нашему красному соседу – следующий этап этого прибыльного и
перспективного направления.
Опасность марсианского путешествия
Как мы уже выяснили, полет до Марса займет не менее 80 суток. И такое долгое космическое путешествие не может не иметь последствий для экипажа корабля. Кроме того, сам полет может пойти совсем не по плану, ведь все опасности и трудности просто невозможно спрогнозировать. Чем может быть опасен полет к Марсу?
Влияние на психическое
и физическое здоровье
Космическая радиация
пагубно влияет на живые организмы. Астронавты будут в некоторой степени
защищены от нее, находясь в переделах космического корабля. Но исследователи подчитали, что за время
полета до марсианской орбиты они получат дозу облучения, равную 1 Зв. Для
сравнения, годовая доза облучения на Земле составляет 2,5 мЗв.
Такое облучение
может оказать крайне негативное влияние на нервную, сосудистую и
пищеварительную систему путешественников. Кроме того, риск развития у них
злокачественных опухолей возрастет в десятки раз.
Если же корабль попадет под
поток высокоэнергетического солнечного
ветра, никакая защита не защитит экипаж от смерти в результате острой лучевой
болезни.
Газовые гиганты
Кроме радиации, опасность
для здоровья астронавтов несет длительное состояние невесомости. В отсутствие
силы притяжения, опорно-двигательный аппарат и кровеносная система быстро
теряют свой тонус. Реабилитация после полета займет не менее 2 лет, а
последствия для здоровья могут преследовать путешественников всю оставшуюся
жизнь.
Изолированное
пространство, однообразное питание, переутомление и другие издержки длительного
космического полета негативно скажутся на психике первых марсианских путешественников.
Это может привести к конфликтам в команде и даже к реальным психическим
расстройствам.
Технические трудности
Невозможно предугадать
точный сценарий полета. В любой момент может наступить поломка двигателя или
столкновения корабля с мелким космическим телом. Кроме того он может попасть
под поток солнечного ветра или в эпицентр марсианской песчаной бури.
Чтобы отправить людей на красную
планету, ученые должны оснастить корабль резервными двигателями. Кроме того
защитить его жилые помещения от излучения и пыли. Это сложный и затратный
процесс и здесь нет права на ошибку. Поэтому полет состоится только тогда,
когда все технические системы будут доведены практически до совершенства. И
даже в этом случае, риск гибели экипажа очень высок.
Когда полетим?
Мы разобрали все нюансы полета к четвертой планете Солнечной системе. Теперь осталось выяснить, когда люди полетят на Марс?
Несколько государственных
и частных космических компаний заявило о планировании скорых полетов на Марс.
Американская компания Space X, занимающаяся созданием космической
техники, представила проект многоразового пилотируемого космического корабля. Он
необходим для доставки первых колонизаторов Марса. Корабль будет оснащен
жидкостными двигателями, работающими на криогенном метановом топливе. Его можно
будет использовать для двенадцати повторных полетов.
По заявлению основателя
компании Илона Маска, первая доставка грузов на поверхность красной планеты
состоится в 2022 году. Полет человека на Марс планируется в 2024-2025 годах.
Нидерландская компания Mars One также заявила об отборе покорителей
марсианской пустоши. По заявлениям ее основателей туда безвозвратно отправится
целая команда колонистов, задачей которых будет изучить красную планету и
создать там условия для жизни новых колоний.
Жизнь команды предполагалось
транслировать в режиме реального времени. Компания Mars One уже отобрала подходящих кандидатов и
нашла спонсоров и поставщиков оборудования для миссии, однако в 2019 году
внезапно была признана банкротом. Финансирование и существование проекта
остается под вопросом.
Если же руководству компании удастся найти новых
инвесторов, полет человека на Марс состоится в 2026 году.
Сколько времени лететь до Марса от Земли
Красная планета – название, которое получил Марс еще в далекой древности, всегда привлекала внимание землян, которые считали, что раз эта планета находится поблизости, в чем-то должна быть похожа и на Землю. Тем более в наше время немало есть интересующихся не только тем что там есть на Марсе интересного, но и тем сколько лететь до Марса, в случае если туда когда-нибудь откроются туристические маршруты.
В отличие от астрологов и прочих мистификаторов, ученые того времени, обладали лишь самыми общими познаниями об этой планете. Первые настоящие инструментальные астрономические наблюдения с помощью только что появившихся в конце 19 века зеркальных телескопов, позволили увидеть нечто отличное от досужих представлений о Марсе.
Так, например, было выяснено, какая по счету планета Марс от Солнца (4-я), что на планете имеются полюса или полярные шапки, которые то появляются, то исчезают. Что там есть, какие-то каналы, горные цепи, по размерам превосходящие все земные горные системы, высохшие моря.
Все это пробудило не только научный интерес, но и породило немало интересных фантазий, вплоть до того, что там существуют похожие на людей существа и что они нам являются близкими соседями. Немало об этом было в то время написано книг и снято фильмов, начиная от «Аэлиты» А. Толстого и заканчивая радиопостановкой повести Г.
Уэльса, которая вызвала реальную панику по всей Америке о нашествии марсиан (30-е г. прошлого 20 века).
С тех пор прошло немало времени и человечество, наконец, стало по-настоящему изучать и даже осваивать космос уже появились первые вполне серьезные проекты, не только о том, чтобы послать человека к Марсу, но и основать на этой планете даже колонии поселенцев. Это, в частности, проекты Илона Маска и его компании Space X, и подготовка будущих китайских колонистов и даже российский «Роскосмос» провел тестирование и моделирование условий проекта 500 дневного полета
Но кроме чисто научных целей, непосредственно связанных с исследованием Марса, есть немало вполне практических вопросов, таких, например, как — сколько лет лететь до Марса от Земли? как это будет выглядеть? и что может ожидать в пути отправившихся туда первых путешественников? Об этом и о многом другом, связанном, так или иначе, с вопросом – «сколько времени лететь до Марса от Земли?» и будет рассказано в этой статье.
Какое же расстояние нужно преодолеть при полете от Земли до Марса?
Ответ на вопрос «сколько лететь до Марса по времени?», как этот ни покажется странным, не имеет однозначного ответа (ведь по теории Эйнштейна все относительно — и расстояние, и время).
Все дело в том, что и наша Земля, и Марс, и другие планеты (звезды и другие космические тела) находятся в постоянном движении по своим орбитам и расстояния между планетами постоянно изменятся в определенной последовательности. Так, расстояние между Землей и Марсом постоянно изменяется в довольно широком диапазоне дистанции — от 55 млн.
до 400 млн. километров. Также и диапазон времени или периодов такого сближения тоже довольно значителен (от 80 лет при максимальном сближении до 2 годового периода). Это связано с тем, что циклическое движение по эллипсоидным орбитам планет в разные моменты времени определяет текущее расстояние. Наибольшее или наименьшее значение, т.
е какое расстояние от Земли до Марса в данный момент времени получается в моменты расхождения или в момент схождения траекторий движения планет.
Что касается Земли и Марса, то такие периоды взаимного максимального сближения и удаления имеет значение около 80 лет. Т.е 1 раз в 100 лет обе планеты сближаются на минимально возможное расстояние от Земли до Марса в километрах (38 млн км.). Для сравнения – среднее расстояние от Земли до Луны составляет всего 280 000 км.
Однако есть и более короткие периоды такого сближения — один раз в два года, когда расстояние между Землей и Марсом составляет всего каких-то 57—58 млн. километров. Это расстояние можно в принципе считать исходной точкой для определения времени необходимого, чтобы долететь до Марса.
Расстояние между Землёй и Марсом (в а. е.) во время противостояний 2014—2061 гг.
Как лучше всего долететь до Марса
На счет, того сколько лететь до Марса по времени, существует несколько мнений, теорий и предположений и даже технических обоснований. Но в основном приняты несколько рабочих вариантов.
Первый вариант связан с тем, что лететь на Марс нужно по баллистической кривой, т.е по траектории, которая непосредственно связана с гравитационными характеристиками (полями) планет, звезд – Земли, Солнца и Марса (астродинамика), а также — сколько километров до Марса будет в момент оптимального сближения планет.
По этому варианту — космический аппарат с будущими марсианскими поселенцами должен следовать по орбите вокруг Солнца. Вернее сказать — по отрезку такой орбиты, имеющей форму эллипса и максимально приближающую к нашей звезде.
При скорости на уровне 1 -2 — й космической (от 7.5 до 12 км/сек) полет к Марсу по такой орбите займет примерно 150 -250 дней (земных суток).
Здесь нужно отметь, что с чисто практической точки зрения и частоты запуска космических аппаратов, этот вариант более предпочтителен с той позиции, что такие периоды (окна) для полета на Марс происходят каждые 2 года.
К тому же, это самый экономичный способ запуска, так как ракетный носитель должен разогнать космический аппарат до самой минимальной космической скорости. Все это позволило запустить к Марсу, начиная с 1960 годов, более 50 спутников и исследовательских станций.
Однако этот вариант полета к Марсу имеет свои недостатки, которые несколько нивелируют скорость и продолжительность полета к этой планете.
Во-первых, аппарат, двигаясь даже по такой траектории, имеет довольно большую скорость и при подлете к планете — она будет составлять примерно 8-9 км/сек. Т.
е нужно будет произвести дополнительные затраты энергии (топлива) на то, чтобы осуществить торможение и просто не разбить корабль о поверхность планеты.
Во-вторых, следование по такой траектории полета, максимально приближает аппарат к Солнцу, что крайне губительно для всего живого, что будет на борту такого космического корабля, и придется усиливать защиту против космического излучения.
Другой вариант доставки первой экспедиции на Марс является использование параболической траектории полета, благодаря которой время полета на Марс составляет всего каких-то 70 суток (земных).
Но для того чтобы отправить аппарат на такую траекторию полета придется его разогнать до 3-й космической скорости (более 2 км/сек), что потребует создания довольно мощной ракеты — ускорителя.
Именно в связи с этим рассматривается проект запуска марсианских экспедиций не с Земли, а с лунной поверхности, для чего будут уже к 2020-2023 году создавать лунные станции или порты отправки экспедиций на красную планету.
Основное преимущество такого варианта состоит в том, что несмотря на столь существенные энергетические затраты на запуск, они могут быть компенсированы тем, что космонавты не будут подвержены сильному риску радиационного излучения и соответственно не нужно будет на корабле строить усиленную защиту от жесткого космического (рентгеновского) излучения.
Третий вариант — это отправка экспедиционных марсианских кораблей и полет человека на Марс по гиперболической траектории, когда срок полета к нему может составить всего 10 земных суток. Но тут нужно решить чисто технологический вопрос создания очень мощного ракетного ускорителя (двигателя), который бы смог разогнать аппарат до скоростей в несколько раз превышающих 20 км/сек.
Таким образом, имеется, как минимум, три варианта маршрута полета человека на Марс и каждый из них имеет свое время полета на планету, которое непосредственно зависит от технических и баллистических условий запуска.
Время – понятие относительное
Задача определения того, сколько необходимо времени для полета на Марс, как известно из курса физики за 9-й класс, не может быть полностью и корректно решена без учета относительности времени.
Как следует из этой теории — время и пространство во Вселенной не линейны, т.е — чем дальше мы будем находиться от Земли, тем более искривленным будет и время, и пространство, и они будут иметь формы и значения далеко отличные, от привычных нам земных.
Если подойти с чисто математической точкой (линейной геометрии или планиметрии), то можно решить задачу определения времени полета на Марс по классической формуле — время в пути есть частное от деления расстояния на скорость – как мы это обычно применяем в земных условиях. Однако тут надо понимать, что скорость полета на всем пути не будет постоянной (с некоторым ускорением), так же как и то, что планеты будут находиться в движении. Т.е уже тут могут быть значительные отклонения при определении времени полета на Марс.
Но не это оказывается самое главное – в принципе рассчитать баллистическую траекторию полета с приемлемой для навигации погрешностью во времени полета, даже в несколько суток, не столь сложная задача. Дело совсем в другом.
Марсианские сутки, как известно, на 40 минут длятся дольше, чем земные, что связано с тем, что Марсу необходимо больше времени обойти вокруг Солнца по своей орбите. Если же брать марсианский год, то тут разница еще больше — он составляет 687 земных суток. Т.е человек, живущий или находящийся на Марсе, фактически живет в два раза дольше, чем его собрат по разуму на Земле.
Т.е такая дифракция или искажение времени может наложить существенный отпечаток на то, что будут представлять собой экспедиции на Марс и на то, сколько реальных земных суток будет необходимо для человека, чтобы долететь до него.
Если представить, что полет к Марсу с учетом последних технических достижений в ракетной технике позволит выводить корабли на орбиты, близкие параболическим (т.е время полета составит не более 100 суток), то можно сказать, что каждый день полета корабля (по бортовому времени) будет равен почти 2 земным суткам.
Например, чтобы экспедиция долетела на Марс и вернулась с него, потребуется примерно 100 суток в одну сторону. 100 суток на дорогу обратно и 100 суток на Марсе. Итого 300 суток (почти год). Но в данном случае это будет неземной год, а марсианский.
Таким образом, вся экспедиция протяженностью 300 марсианских суток (или бортового времени корабля) на Земле займет 2 года.
А если представить что экспедиция на Марс или создание там колонии займет несколько лет? То, например, марсианские колонисты, проведя там 10 лет по марсианскому времени, когда вернутся на Землю, то есть вероятность, что те, кто их отправлял в полет, будут уже на пенсии. Т.е отвечая на вопрос — за сколько времени можно долететь до Марса, следует сразу уточнить в каких сутках, по какой временной шкале следует это отсчитывать.
И естественно, что при более дальних полетах на другие планеты или за пределы солнечной системы, именно фактор относительности времени будет стоять на первом месте, так как улетевшие молодыми папы могут вернуться к своим детям, когда они будут старше своих родителей на десятки лет.
Сколько по времени нужно лететь до Марса
Невероятные факты
- Планета Марс — один из самых ярких объектов на ночном небе, видимый невооруженным глазом.
- В течение многих десятилетий с тех пор, как люди достигли Луны, следующим объектом освоения был Марс.
- 15 фактов, которые нужно знать тем, кто хочет отправиться на Марс
- Вот, что нужно знать о расстоянии до Марса, и почему мы до сих пор не добрались до Красной планеты.
Расстояние между Землей и Марсом
Чтобы понять сколько времени требуется, чтобы добраться до Марса, нужно узнать расстояние между двумя планетами.
Марс — четвертая планета от Солнца и вторая ближайшая к Земле. Но расстояние между Землей и Марсом постоянно меняется по мере того, как они двигаются вокруг Солнца.
Марс находится на расстоянии от 55 до 400 миллионов километров от Земли в зависимости от планетарного вращения вокруг Солнца.
Теоретически, Земля и Марс ближе всего друг к другу, когда Марс находится ближе всего к Солнцу (перигелий), а Земля — дальше всего от Солнца (афелий). Это позволило бы сократить расстояние до 54,6 миллиона километров.
Однако такого никогда не случалось в известной истории. Минимальное сближение планет произошло в 2003 году, когда они находились в 56 миллионах километров друг от друга.
Две планеты расположены дальше всего, когда они находятся дальше всего от Солнца с противоположных сторон от звезды. В этой точке расстояние между ними может достигать чуть больше 400 миллионов км.
Среднее расстояние между двумя планетами составляет 225 миллионов километров.
Полеты на Марс
По мнению космического агентства НАСА люди смогут высадиться на Марс в ближайшие два десятилетия.
Беспилотным космическим кораблям, отправленным на Марс, потребовалось от 128 до 333 дней, чтобы добраться до Красной планеты.
В 1964 году первый успешный космический аппарат Маринер-4 успешно добрался до Красной планеты за 228 дней. НАСА отправила его 28 ноября 1964 году, и он прибыл 14 июля в 1965 году.
Вот список других успешных миссий на Марс и время их полета:
- Маринер-6 (1969) — 155 дней (облет Марса)
- Маринер-7 (1969) — 128 дней (облет Марса)
- Маринер-9 (1971) — 168 дней (первый космический аппарат на орбите Марса)
- Викинг-1 (1975) — 304 дней (первая работающая автоматическая марсианская станция)
- Викинг-2 (1975) — 333 дня (искусственный спутник и автоматическая марсианская станция)
- Mars Global Surveyor (1996) — 308 дней
- Mars Pathfinder (1996) – 212 дней
- Марс Одиссей (2001) – 200 дней
- Марс-экспресс (2003) – 201 дней
- Марсианский разведывательный спутник (2005) – 210 дней
- Феникс (2008) – 295 дней
- Марсианская научная лаборатория (2011) – 254 дня
- Кьюриосити (2012) – 253 дня
Были осуществлены и другие миссии на Марс, но некоторые из них не смогли добраться до Красной планеты, другие до сих пор там находятся и собирают информацию.
Сколько времени нужно, чтобы добраться до Марса
Почему полет на Марс занимает так много времени? Если предположить, что Марс находится в 55 миллионах км, а космический корабль летит со скоростью больше 40 000 км в час, он может добраться до Красной планеты за 115 дней, но в реальности так не происходит.
Это связано с тем, что и Марс и Земля вращаются вокруг Солнца. Прямой путь полета невозможен, так как Марс тоже движется. Поэтому космические аппараты обычно запускают в направлении движения Марса.
Другой проблемой является необходимое количество топлива, которого понадобится очень много. Больше топлива позволит космическому кораблю лететь быстрее, но оно будет тяжелее. Космическому аппарату нужно достаточно топлива, чтобы добраться до Марса и обратно, но не утяжеляя его для полета.
- Инженеры должны проанализировать идеальные орбиты планет, чтобы отправить космический аппарат с Земли на Марс, учитывая не только расстояние, но и топливную эффективность.
- Подобно метанию дротика в движущуюся цель, они должны рассчитать, где будет планета, когда прибудет космический корабль, а не где она находится, когда покидает Землю.
- Кроме того, космические корабли должны замедлиться, чтобы выйти на орбиту вокруг новой планеты, чтобы не перелететь ее.
- Продолжительность, которая понадобится, чтобы добраться до Марса, зависит не только от расположения планет на орбите при запуске, но и от технологических возможностей.
По мнению специалистов НАСА при нынешних условиях полет на Марс займет около 300 дней или больше 9 месяцев. Однако при идеальных условиях и большом количестве топлива полет может занять и от 150 дней или 5 месяцев.
После того, как полет на Марс займет около 9 месяцев, космонавтам нужно будет провести какое-то время на планете и снова подождать нужное расположение планет, прежде чем отправляться домой. Это значит, нужно будет провести 3-4 месяца на Марсе, прежде чем начать полет на Землю.
Таким образом, скорее всего, при нынешних технологиях пилотируемый полет на Красную планету и обратно займет 21 месяц.
С какими проблемами могут еще столкнуться люди?
Прежде всего, ученых беспокоит состояние здоровья астронавтов, которые отправятся на Марс.
Одной из причин этого является продолжительность полета. Так как астронавты будут отсутствовать несколько лет, любые проблемы со здоровьем, которые могут возникнуть во время путешествия, придется решать за пределами нашей планеты.
- Кроме того, они столкнутся с крайне неблагоприятной космической средой.
- Как только люди доберутся до Марса, они должны будут находиться в космическом скафандре из-за экстремальной температуры на планете, которая может меняться на 170 градусов в течение дня.
- Нужно учитывать и тот факт, что атмосфера на планете состоит в основном из углекислого газа.
- Специалисты должны учесть психологическое воздействие полета, когда астронавтам придется находиться в небольшом пространстве в течение продолжительного времени.
Сколько лететь до Марса?
После появления SpaceX Илона Маска космос стал всё больше интересовать человечество. Все эти планы по межпланетным экспедициям, колонизация красной планеты — чудеса, да и только.
Давайте предположим, что будущее наступило, а фантастические рассказы стали реальностью. Вы вышли из дома и решили полететь на время карантина на Марс. Открываете навигатор и прокладываете маршрут до Марса в колонию Илона Маска.
Как вам кажется, сколько придется лететь, чтобы туда добраться? Давайте разберёмся.
Красная планета. Такая близкая, но такая далекая
Межпланетный перелёт — дело серьёзное. Здесь важную роль играет не только время, как в случае земного туризма, но и нахождение в конкретной точке пространства в заданный момент времени. Объясню на пальцах.
Если мы с вами летим из одной точки Земли в другую, например, из Москвы во Владивосток, то расстояние между этими городами всегда будет неизменно, а ключевым критерием будет время вылета.
Возможно, вы не обращали на это внимание, но полёт в одну сторону практически всегда дольше, чем в обратную.
Почему так? Существует несколько причин: направление ветра, очереди на приземление в аэропорту и вращение Земли, но если моменты с очередью по прилёту, заставляющую пилотов несколько раз накручивать круги у аэропорта, мы опустим, то остальные два более значимых и неконтролируемых явления очень важно рассмотреть.
Если ваш основной мессенджер это Telegram, то приглашаем вас к нам в канал. Так вы не пропустите ничего важного, что связано с миром науки и высоких технологий
Пожелание попутного ветра как нельзя кстати вписывается в суть объяснения явления. Так уж повелось, что подавляющее направление ветров на нашей планете — с запада на восток, поэтому в одном случае самолёт летит по ветру, а в другом — против него, что совершенно логично влияет на время прилёта.
Схема распределения ветров на нашей планете
Так как Земля постоянно находится во вращении, то на все движущиеся объекты действует так называемая сила Кориолиса.
Если по-простому, то сила Кориолиса — это сила, которая позволяет рассмотреть движение материальной точки относительно вращающейся системы отсчета (в нашем случае — Земли).
Именно из-за этой неинерциальной силы при полёте вес самолёта изменяется: при движении на восток он уменьшается, а при движении на запад — увеличивается.
Если вам интересна космическая тематика — у нас есть специальный раздел на сайте
А если мы летим из Москвы в колонию Илона Маска на Марсе, неизменны ли расстояние и время между пунктами назначения? К сожалению, нет. Из-за того, что орбиты Земли и Марса сильно разнятся, самым оптимальным будет вариант полететь в положении “оппозиции” двух планет, или иным словами в момент максимального сближения.
Положение оппозиции Марса и Земли
В случае “оппозиции” расстояние между планетами станет минимальным, что равняется 55 миллионам километров, но это явление не частое, оно случается раз в два года.
Кроме того, в космосе нет воздуха, там вакуум, поэтому ветров там априори быть не может, и на движение ракеты они не влияют, а что до силы Кориолиса, то здесь она создаёт проблемы, в основном, только космонавтам. Дабы побороть неудобства невесомости, корабль закручивают, но появляется знакомая уже сила Кориолиса.
Из-за неё предметы летят в сторону, а нажимать на клавиши первое время крайне проблематично, потому что руку ровно так же, как и предметы, будет уносить в сторону. К счастью, человек быстро приспосабливается, и вскоре неудобства сил Кориолиса пропадают.
На чём лететь и сколько добираться до Марса
Для сравнения возьмём самую быструю на данный момент ракету ПРС-1М со скоростью 14,5 тысяч км/ч (она, конечно, не пассажирская, но давайте побудем Мюнхаузенами на ядре и возьмём для сравнения её. Всё-таки это самая быстрая ракета планеты), гиперзвуковой самолет Х-43А (11,2 тыс. км/ч), гиперкар Bugatti Chiron (490 км/ч) и самого быстрого человека на планете — Усейна Болта (37,5 км/ч).
Планеты в “оппозиции”, пуск! Смотрим результаты:
Общее количество времени в пути
Как мы видим, чтобы добраться от Земли до Марса, самой быстрой ракете на планете требуется 5 месяцев, гиперзвуковому самолёту — 7 месяцев, Бугатти Чирон доберётся за 13 лет, а если вы настолько мощный, что сможете без остановки бежать со скоростью самого быстрого человека в мире, то всего через 167 лет вы будете в пункте назначения.
Если вам стало интересно, а сколько же добираться, если планеты находятся не максимально близко друг к другу, а, например, максимально далеко или же на полпути, то нужно умножить время на 8 лет и 4 года соответственно.
В случае максимального удаления даже самая быстрая ракета будет лететь до Марса 3 года и 4 месяца, а Усейн Болт, к сожалению, добежит уже к следующему тысячелетию.
А вот бежать за подпиской на наш сайт в Googl News не нужно. Достаточно нажать на эту ссылку
Так как минимальное время в пути составляет 5 месяцев, то совершенно очевидно, что действовать нужно на опережение и стартовать с неким упреждением, по сути лететь в пустоту, чтобы в момент прибытия ваш корабль и планета как бы встретились в расчётной точке.
В противном случае либо придётся ждать планету, либо, что существенно хуже, догонять её. Получается, что при отсутствии земных проблем, легче туризм не становится. Новые времена открывают новые, ещё мало изведанные вопросы, вновь заставляя решать сложные задачи и идти на компромиссы.
В этом и есть суть открытий — находить новые барьеры, чтобы их преодолевать.
Вот такой вот он — мир межпланетного туризма. Как вам такая перспективка, а? Уже готовы бронировать тур на Марс? Давайте это обсудим в нашем Telegram-чате.
Время полета от Земли до Марса
Космические полеты десятки и сотни лет интересуют человечество. В древности люди в простейшие телескопы изучали небо в поисках ответов о земной жизни. После исследования космическими аппаратами Луны умами человечества завладел Марс. Ведущие космические конструкторы задаются вопросами, как рассчитать оптимальную траекторию полета и сколько лететь до Марса.
Марс – планета Солнечной системы, открытая человечеством одной из первых. Credit: versiya.info.
Расстояние до Марса
Красная планета — вторая по удаленности от Земли. Расстояние между Марсом и Землей варьируется от 55 млн до 400 млн км.
Свет проходит до Марса за 3-22 световых минуты. Это зависит от положения планет на орбите. В 1964 г. США запустили корабль «Mariner-4», который достиг Марса через 228 дней.
Он сделал 21 фотоснимок и отправил их на Землю. В 1969 г. «Mariner-6» долетел до Красной планеты за 155 дней. Искусственный спутник изучил состояние атмосферы, измерил температуру поверхности.
В результате последующих полетов были созданы карты Марса.
«Viking-1» сел на поверхность через 304 дня после запуска. Космический аппарат под названием «Viking-2» добрался до конечного пункта через 333 дня. Было сделано более 16000 цветных фотографий. Полеты до Марса с Земли продолжаются в XXI в. Из отечественных космических аппаратов стоит назвать «Марс-1», преодолевший миллионы километров за 230 дней. Продолжительность полетов дана в один конец.
Среднее время перелета
Время в пути не зависит от технических достижений. Для его определения нужно выполнить сложные математические расчеты и анализ орбит небесных тел.
Если среднее расстояние между планетами принять за 225 млн км, совершая полет со средней скоростью самолета (1000 км/ч), лететь придется 22000 дней. Это более 60 лет.
Но можно задействовать самый быстрый космический аппарат, который преодолеет дистанцию за 39 дней. Его скорость достигает 58000 км/ч.
Единого маршрута и времени его преодоления нет. В течение года все планеты занимают различные места на своих орбитах, что изменяет расстояние между ними. Перелет на Марс со скоростью света (свыше 299 млн км/ч) займет от 3 до 22 минут. Однако самый скоростной корабль «Voyager-1» способен передвигаться на скорости 62140 км/ч, и к перевозке пассажиров он не приспособлен.
Полёты на Марс – это исследовательские миссии, проводимые с 60-х годов XX века без экипажа при помощи марсоходов и орбитальных станций. Credit: versiya.info.
На ракете современного уровня развивается скорость до 8350 км/ч.
Такими темпами длительность полета составит 6586 часов. Это около 274 дней при минимальной удаленности Марса от Земли. При максимальном расстоянии продолжительность путешествия продлится до 5,47 лет.
К этому сроку нужно прибавить время на обратную доставку космонавтов.
Способен ли долететь человек
Перед организаторами миссии стоит проблема послать корабль туда и вернуть его обратно. Чем быстрее он полетит, тем лучше. Минимальная скорость должна составлять 18000 км/ч. Если учесть период сближения планет, который длится около 500 дней, понадобится минимум 33 земных месяца на совершение путешествия на Марс. В пути космических путешественников ждут опасности:
- радиация;
- изоляция;
- длина маршрута;
- гравитационные поля;
- ограниченное пространство и др.
Космическая радиация приносит большой вред человеческому здоровью. Никто не может предсказать результаты ее воздействия. Изоляция в течение длительного времени приводит к нарушению сна, перепадам в поведении и в отношениях между участниками космической экспедиции.
Космос — не место для проживания людей. Нужно приложить много усилий для создания комфортных условий на корабле. Половину пути аппарат будет преодолевать на максимально возможной скорости, затем начнет торможение для осуществления мягкой посадки.
Оказавшись на поверхности Красной планеты, звездолетчик не может ждать быстрой помощи с Земли. Еще не изучены последствия влияния земной, космической и инопланетной гравитации на организм.
Человек получит огромную дозу радиации еще на пути к Марсу. Credit: discover24.ru
Еще одна трудность пребывания человека на Марсе — недостаток воздуха.
В атмосфере Красной планеты 96% углекислого газа, поэтому передвигаться всегда нужно с дыхательным аппаратом. Частые песчаные бури способны разрушить оборудование и жилье землян, убить самих космонавтов.
Угрозу представляют различные пока неизвестные заболевания.
Расход топлива
Инженеры предлагают совершать полет на аппаратах с ядерными двигателями. Для них требуется водород в количестве 6 тонн.
На обратный путь планируется применить диоксид углерода, который имеется на Красной планете. Вода расщепляется на водород и кислород, которые расходуются для дыхания и получения метана.
Множество нюансов затрудняют точный расчет требуемого на путешествие запаса топлива.
Интерес представляет идея подогрева и ионизации топлива радиоволнами. Результат процесса — плазма. Она дешевле ядерного топлива.
Антиматерия — новый вид топлива для межзвездных перелетов. Скорость космического аппарата развивается почти до светового уровня, хотя подобные аппараты еще не существуют. По расчетам для путешествия на Марс нужно около 10 мг антиматерии (стоимостью свыше 240 млн долларов).
Допустимые траектории полета
В Солнечной системе много гравитационных точек, с которыми нельзя сталкиваться. Поэтому разработаны безопасные траектории полетов к Красной планете:
- эллиптическая (гомановская);
- параболическая;
- гиперболическая.
Траектория полёта рассчитывается так, чтобы космический аппарат направлялся не прямо к планете, а к точке, которой она достигнет через определённый период времени. Credit: mks-onlain.ru.
Гомановская траектория разработана Вальтером Гоманом, инженером из Германии. Корабль запускается против движения Земли. Применение этого метода характеризуется расходом большого количества топлива на торможение. Баллистический захват — метод запуска космических аппаратов навстречу Марсу по его орбите. Торможение происходит за счет сопротивления атмосферы.
Параболическая траектория является сложным, но коротким маршрутом. Преодолевается он за 80 дней при движении корабля на 3-й космической скорости (16,7 км/ч). Топлива на маневр требуется больше, экономию приносит сокращенный срок полета: уменьшаются расходы на питание и на работу систем жизнеобеспечения.
Гиперболическая траектория полета — самый короткий маршрут для космической экспедиции. При таком перелете уменьшается время воздействия космической радиации на космонавтов. Пока такие путешествия невозможны, т.к. космические корабли, передвигающиеся с гиперболической скоростью, находятся в разработке.
Сколько лететь до Марса и другие вопросы межпланетной эмиграции
Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км.
Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км. Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты.
Наименее энергозатратной считается гомановская траектория. Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.
Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.
Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.
Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов
Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).
Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом. Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км.
Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.
Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.
При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.
В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю. Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет.
А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу. А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.
Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.
Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт. Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем. Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.