Колко време е да летиш до Марс? Колко дълго да летите от Земята до Марс - време и маршрути

История на полетите до Марс

Планетата Марс е може би една от най-мистериозните в нашия свят. Ярко червена звезда, която може да се види дори с невъоръжено око на нощното небе, от древни времена е привличала вниманието на учени астрономи, жреци, поети; езически богове са били кръстени на нея. Но най-спорният и дебатът несъмнено е въпросът за наличието на живот на тази планета (дори най-простите едноклетъчни организми). И за това е казано и писано много, включително и у нас. С една дума, планетата Марс все още крие много мистерии и за да ги разреши, човечеството ще трябва да изследва Марс по-подробно; може би не е далеч денят, когато човек ще стъпи на червената планета първи път. Но за да се случи това, е необходимо да се решат много важни неотложни проблеми: да се разработи технологията за такива полети, да се осъществят, да се вземат предвид много важни нюанси, като въздействието на космическата радиация върху астронавтите и, разбира се, за да изчислите правилно както траекторията на полета, така и колко време ще отнеме да летите до Марс от земята.

Всъщност тук всичко не е толкова просто, защото и Земята, и Марс се движат по своите орбити около Слънцето с различна скорост и съответно разстоянието между тях постоянно се променя. Веднъж на две години това разстояние е минимално, тъй като нашите планети се събират на възможно най-краткото разстояние, такова сближаване в астрономията се нарича противопоставяне, ето как изглежда на снимката

Конфронтация между Марс и Земя.

Ясно е какво да изпратите космически корабкъм Марс трябва да е точно в момента на противопоставяне, когато разстоянието между Земята и Марс е минимално.

Всичко това, разбира се, е важно, но сега нека отговорим на нашия основен належащ въпрос: колко време отнема на човек да лети до Марс? Така че, като се вземат предвид последните модерни технологиитакъв полет ще отнеме от 150 до 300 дни, като се вземат предвид скоростта на изстрелване, планетарните местоположения и траекторията на полета. Освен това много важен фактор тук е наличието на гориво; колкото повече има, толкова по-бърз ще бъде полетът.

История на полетите до Марс

Опитите за изпращане на совалка до Марс вече бяха направени от НАСА; първият безпилотен космически кораб, който летеше по маршрута Земя-Марс, беше наречен Маринър 4 и беше изстрелян в края на ноември 1964 г. Той пристига на Марс на 14 юли 1965 г., като прави 21 детайлни снимки на повърхността на „червената планета“; тези снимки са първите по рода си в историята. Самият еднопосочен полет до Марс отне 228 дни.

Mariner 4 е първият космически кораб, посетил Марс.

Вторият полет, извършен от кораба Mariner 6, е много по-бърз, корабът излита от Земята на 25 февруари 1965 г. и след 156 дни полет на 31 юли достига Марс. Следващият кораб, Mariner 7, достигна "червената планета" само за 131 дни.

Но Маринър 9 стана първият космически кораб на Земята, който влезе в орбита на Марс; полетът му отне 167 дни.

Трудностите на полета до Марс

И все пак наличните продължителности на полета до Марс все още са много дълги, но могат ли да бъдат по-бързи? Нека направим сметката: разстоянието между нашите планети е приблизително 55 милиона километра, докато най-новите космически кораби могат да се движат с максимална скорост от 20 хиляди. километра в час се оказва, че полетът от Земята до Марс ще отнеме поне 115 дни. Но това е идеално, но практиката, за съжаление, се различава от идеални условия, а според него един такъв полет отнема двойно повече време. защо е така

Първо, че Земята и Марс не стоят на едно място, а постоянно се движат в орбита и не можете просто да изстреляте ракета от точка А до точка Б. Защото, ако изстреляте кораб до мястото, където Марс е сега, докато стигне планетата ще отиде по-далеч по орбитата и затова трябва да се насочите напред, към мястото, където Марс просто ще се появи; за това отново трябва много внимателно да изчислите траекторията на полета, защото грешката може да струва много скъпо.
Друга трудност при летене на Марс е горивото или по-скоро неговото ограничение. Ако приемем, че нашият космически кораб разполага с неограничено гориво, тогава можем просто да летим директно до Марс, като ускоряваме до половината, след което разгръщаме всички дюзи и забавяме. Но това ще изисква невероятно количество гориво и в резултат на това невероятно гигантски кораб, който да носи цялото това гориво.

Как да ускорите полета си до Марс

Сега водещи учени и дизайнери на НАСА работят върху ускоряването на полетите до Марс и изобщо полетите в нашата слънчева система. Въпреки това, 250-дневно пътуване до Марс може да бъде приемливо, защото навремето Колумб, който откри Америка, и други смели навигатори от ерата на великите географски открития са плавали не по-малко, така че астронавтите, които отиват на други планети, биха били подходящи за тях . Но въпросът не е само в това, а във факта, че за да бъдат изпратени първите хора на Марс с космически кораб, ще е необходимо да се използва коренно различен вид гориво. Освен това космосът далеч не е най-гостоприемното място за хората и е необходимо да се помисли как да се предпазят астронавтите от въздействието на космическата радиация, която ще се отложи във всички части на тялото и впоследствие ще остане с човека за цял живот . Намаляването на времето за полет ще намали риска на човек да бъде изложен на тази радиация.

Сред идеите за ускоряване на космическите полети до Марс, според нас, внимание заслужават следните:

Използването на ядрени ракети, чиято основа е нагряването на втечнено гориво и последващото му изхвърляне от дюзата с много висока скорост. Тягата при използване на ядрени ракети ще бъде многократно по-силна, което теоретично може да съкрати полета до Марс до 7 месеца.
Използване на магнетизъм. Технологията Magnetism се основава на използването на специално електромагнитно устройство, което ще йонизира и нагрява ракетното гориво, превръщайки го в йонизиран газ или с други думи в плазма, която ще ускори космическия кораб. С този метод полетът хипотетично може да се намали до 5 месеца.
Използване на антиматерия. Това е може би най-странната от идеите, въпреки че може да се окаже и най-успешната. Частиците антиматерия могат да бъдат получени само в ускорител на частици и според физиката на елементарните частици и известното уравнение на Айнщайн, когато частиците и античастиците се сблъскат, се освобождава колосално количество енергия, което може да се използва в толкова полезна материя. Според предварителните изчисления, за да достигне кораб до Марс, ще са необходими само 10 милиграма антиматерия, но само за производството дори на това малко количество антиматерия ще трябва да похарчите поне 250 милиона долара. Самият полет до Марс с помощта на антиматерия, отново по предварителни изчисления, ще отнеме само 45 дни.

Както и да е, ще се надяваме, че ще дойде ден, когато човек ще може да отиде на Марс (и на други планети) толкова лесно, колкото днес може да отиде в друг град.

Статията е актуализирана на 20.07.2018 г.

Марс една програма

В момента вече има реална космическа програма за летене на астронавти до Марс, наречена „Марс едно“. Според него се планира първата група земляни да се отправи да покори Марс през 2025 г. И тогава на всеки две години към тях ще се присъединяват нови групи заселници. Но най-интересното е, че за бъдещите марсиански пионери техният полет до Марс ще бъде „еднопосочен билет“. Да, те, за съжаление, няма да могат да се върнат на Земята поради трудностите на полета, описани по-горе - поради ограничените запаси от гориво и увеличаващото се разстояние между нашите планети.

Освен това, поради дългия престой на „червената планета“, някои мускули атрофират с времето; факт е, че силата на гравитацията на Марс е много по-малка, отколкото на Земята. Да кажем, че човек с тегло 100 кг ще тежи само 38 кг на Марс.

Въпреки всички тези обстоятелства повече от 20 хиляди души кандидатстваха за участие в програмата „Марс едно“ за завладяване на червената планета. От тях 1058 души са били предварително избрани за евентуално участие в програмата. Бихте ли искали да отидете на Марс?

Илон Мъск и неговата Tesla

Друго важно събитие се случи съвсем наскоро (преди първоначалната дата на публикуване на нашата статия), а именно изстрелването на Tesla Roadster до Марс от Илон Мъск и неговата компания Space X, което се състоя на 6 февруари 2018 г. Tesla беше изведена в орбита с ракета Falcon-Heavy от космодрума Кейп Канаверал (САЩ).

Видео за изстрелване на Falcon-Heavy.

А това всъщност е снимка на кола с манекен на астронавт вътре, изпратена в космоса. Първоначално беше планирано да изпрати Tesla специално на Марс, но не успя да постави колата на планирания курс към „червената планета“; скоростта, с която ракетата Falcon-Heavy навлезе в космоса, беше твърде висока, т.к в резултат траекторията на полета се измести.

Колко време отнема да стигнем до Марс? .

Космическите полети и изследването на далечни светове винаги са интересували човечеството. Още най-древните цивилизации са правили телескопи, изучавали са звездното небе, опитвайки се да намерят отговори на въпросите за съществуването в него. Те навигираха в небето и търсеха богове в него.

Колкото по-нататък се развиваше човечеството, толкова повече знания придобиваше и интересът към космоса продължаваше да расте. След като посети Луната, човекът, разбира се, искаше да посети планетата, която е най-близка по характеристики до Земята - Марс. А научно развитие- от вагоните до адронния колайдер - през последните 150 години накара хората да се замислят сериозно за колонизиране на други светове.

Защо да отидем на Марс?

Червената планета е най-очевидният обект на изследване за учените. Основните цели на пътуването са търсенето на извънземен живот, по-задълбочено изследване на планетата и нейната история, подготовка за по-нататъшна колонизация и разработване на необходимите технологии.

Дали има или е имало живот някъде извън Земята е един от основните въпроси на човечеството. Марс е идеалното място за започване на търсенето, тъй като е най-подобен на Земята.

Изучаването на геологията на Марс, докато сте на повърхността му, ще помогне да се разбере по-добре историята на планетата. Докато Земята расте и се формира, Марс вече преминава през сериозни климатични промени и катаклизми. Следователно, разбирайки Марс, ще разберем по-добре Земята.

Едно пътуване до Червената планета ще даде съществена представа за въздействието на космоса и междупланетните пътувания върху хората. Това ще бъде една от най-важните стъпки в човешката история.

Марс винаги е привличал вниманието на учени, писатели на научна фантастика и обикновени хора. Близостта на тази планета до Земята позволява тя да се счита за най-близката цел при бъдещи междупланетни пътувания

Колко часа, дни, месеци са необходими на човек да лети до Марс?

Нека си представим, че отиваме на полет до Марс, като планираме полета така, че да трябва да изминем минимално разстояние. В този случай превозно средство, летящо със същата скорост като Saturn-V, ще достигне дестинацията си за приблизително 870 часаили 36 земни дни.

Сега нека си представим, че не ни хареса на Марс и искаме да се приберем у дома, тогава за нас е по-добре да се върнем възможно най-скоро. Всеки месец времето за връщане ще се увеличава. През 2027 г. вече ще имаме нужда 258 дни (8,6 месеца). Въпреки че има вариант да изчакате до 2035 г. и да летите отново по кратък маршрут в 36 дни.

Колко време отнема летенето със скоростта на светлината?

Светлината от Марс достига Земята вътре 3 минутикогато планетите са на най-близко разстояние една от друга. Точно толкова време би отнело на човек да стигне до тази планета с космически кораб, движещ се със скоростта на светлината.

Защо времето, необходимо за полет до Марс, постоянно се променя?

Първият космически кораб, който лети до Марс, е Mariner4 през 1964 г. Той направи това за 228 дни. След това бяха пуснати още няколко кораба и всеки път времето на полета се различаваше едно от друго, нагоре или надолу. Ако вземем предвид, че скоростта на съвременен космически кораб е 20 000 км/ч, тогава можем да изчислим, че един полет с него ще отнеме 115 дни. Но тогава не е ясно защо на практика всички кораби, изпратени там, отнемат много повече време, за да стигнат там.

Съвсем наскоро полетът на изследователската сонда продължи повече от 8 месеца. При съвременно развитиетехнология, едно пътуване до Марс може да отнеме навсякъде 150 до 300 дни.

Това разсейване е свързано с влиянието на редица фактори върху времето за пътуване по маршрута:

начална скорост;
позициите на планетите една спрямо друга;
планирана траектория на полета;
количество гориво.

Всичко обяснява движението на планетите по орбитата им около Слънцето. Следователно е невъзможно да се направи директно изстрелване на ракета. В края на краищата, докато стигне до Марс, той вече ще се е преместил далеч в своята орбита. Следователно, за да изчислите точно колко дълго да летите, трябва да направите предварителни изчисления. Тоест, теоретично е необходимо да се изчисли мястото, където Марс ще напредне по време на полета на ракетата, и да го насочи точно там.

Второто е много важен въпросе количеството изразходвано гориво. Днес именно това е приоритетна задача за космическите инженери. Корабите днес се изстрелват по траектория, която позволява максимална икономия на гориво.

Колко километра до Марс?

Марс е четвъртата планета от слънцето и втората спрямо земната орбита. Тъй като Слънцето държи всички планети в различни орбити, разстоянието до Марс от Земята непрекъснато се променя. Когато изображението е направено за първи път с телескопа Хъбъл, това разстояние е било 55 милиона километра. Планетите са на това разстояние веднъж годишно и точно по това време там се изпращат разузнавателни станции. Учените са изчислили, че ако Марс е в определена точка от орбитата, наречена Перихелион, а Земята е в точката Афелий, разстоянието между тях ще бъде 54,6 милиона км. Човечеството обаче все още не е наблюдавало подобно разположение на планетите.

Колко време отнема човек да лети до Марс?

По тази задача днес работят много специалисти в различни страни. За да го разрешите, ще ви трябва абсолютно новият видгориво. И освен това трябва да се направи нещо относно податливостта на човек към различни видовекосмическа радиация. Тя се натрупва в почти всички части на тялото му и не се отделя до края на живота му. Ако тялото на астронавта не е защитено от радиация, той няма да може да оцелее в космоса дори два часа.

Ето защо е толкова важно да се реши проблемът колко дълго да летите с ракета. С намаляването на времето рискът от получаване на космическа радиация ще бъде сведен до минимум, а също така ще има нужда от по-малко доставки, от които астронавтите се нуждаят, за да живеят.

За да се върнат у дома от Марс, астронавтите ще трябва да изчакат следващата конфронтация. И това отнема доста време. По последно преброяване може да е до 16 месеца. Трябва да се има предвид, че след конфронтацията Земята ще се движи бързо напред, тъй като има по-висока орбитална скорост. Следователно след три месеца планетите ще се отдалечат толкова много една от друга, че астронавтите няма да могат да се върнат на земята.

Учените са изчислили, че за да станат възможни полетите от Земята до Марс, космическите кораби трябва да достигнат скорост от 18 km/s. И за да намалите цената на мисията, изпратете междупланетен кораб от Луната. Следователно, за успешно време на полет е важно да се изчисли времето на оптималното разстояние от Луната до Марс.

Междувременно, при сегашното ниво на развитие на космическата наука, такава експедиция до Марс може да отнеме около две години. И затова полетите до тази мистериозна планета остават въпрос на бъдещето. Можем само да вярваме и да чакаме, докато хората разполагат с нови технологии, които ще направят възможно изграждането на супер бързи марсиански кораби, които използват супер ефективно гориво.

Марс

Червената планета, името, което Марс е получил в древността, винаги е привличала вниманието на земляните, които са вярвали, че тъй като тази планета е наблизо, тя трябва да е подобна по някакъв начин на Земята. Освен това в наше време има много хора, които се интересуват не само от това какви интересни неща има на Марс, но и от това колко време отнема да се лети до Марс, ако някога се отворят туристически маршрути там.

За разлика от астролозите и другите мистификатори, учени от товавреме, имаше само най-общи познания за тази планета. Първите реални инструментални астрономически наблюдения с помощта на огледални телескопи, които току-що се появиха в края на 19 век, направиха възможно да се види нещо различно от празните представи за Марс. Така например беше установено коя планета Марс е от Слънцето (4-та), че планетата има полюси или полярни шапки, които се появяват и изчезват. Какво има, някакви канали, планински вериги, които са по-големи от всички планински системи на земята, пресъхнали морета. Всичко това събуди не само научен интерес, но и породи много интересни фантазии дотам, че там има същества, подобни на хората, и че са ни близки съседи. По това време са написани много книги и са заснети филми, от „Аелита“ на А. Толстой до радиопредаването на историята на Г. Уелс, което предизвика истинска паника в цяла Америка за нашествието на марсианците (30-те години на миналия век 20-ти век).

Оттогава мина много време и човечеството най-накрая започна наистина да изучава и дори да изследва космоса; вече се появиха първите доста сериозни проекти не само за изпращане на човек на Марс, но и за създаване дори на колонии от заселници на тази планета; . Това са по-специално проектите на Илон Мъск и неговата компания Space X и подготовката на бъдещи китайски колонисти, а дори руският Роскосмос тества и симулира условията на проекта за 500-дневен полет

Но освен чисто научни цели, пряко свързани с изследването на Марс, има много напълно практически въпроси, като например колко години са необходими за полет до Марс от Земята? как ще изглежда? и какво да очакват по пътя първите пътуващи до там? За това и много повече, свързани по един или друг начин с въпроса - "колко време отнема да се лети до Марс от Земята?" и ще бъдат обсъдени в тази статия.

Какво разстояние трябва да се измине при полет от Земята до Марс?

Отговорът на въпроса „колко време отнема да се лети до Марс?“, колкото и да е странно, няма ясен отговор (все пак според теорията на Айнщайн всичко е относително - и разстоянието, и времето). Работата е там, че нашата Земя, и Марс, и други планети (звезди и други космически тела) са в постоянно движение по своите орбити и разстоянията между планетите постоянно ще се променят в определена последователност. По този начин разстоянието между Земята и Марс непрекъснато се променя в доста широк диапазон от разстояния - от 55 милиона до 400 милиона километра. Също така диапазонът от време или периоди на такава конвергенция също е доста значителен (от 80 години при максимална конвергенция до 2-годишен период). Това се дължи на факта, че цикличното движение по елипсоидалните орбити на планетите в различно време определя текущото разстояние. Най-голямата или най-малката стойност, т.е. какво разстояние от Земята до Марс в даден момент от времето се получава в моментите на разминаване или в момента на сближаване на траекториите на планетите.

Що се отнася до Земята и Марс, такива периоди на взаимно максимално приближаване и отдалечаване са около 80 години. Тоест веднъж на всеки 100 години и двете планети се доближават до минималното възможно разстояние от Земята до Марс в километри (38 милиона км). За сравнение, средното разстояние от Земята до Луната е само 280 000 км.

Има обаче и по-кратки периоди на такова сближаване - веднъж на всеки две години, когато разстоянието между Земята и Марс е едва около 57-58 милиона километра. Това разстояние по принцип може да се счита за отправна точка за определяне на времето, необходимо за полет до Марс.

Кой е най-добрият начин да стигнете до Марс?

Що се отнася до времето, за което се лети до Марс, има няколко мнения, теории и предположения и дори технически обосновки. Но основно са приети няколко работни варианта.

Първият вариант се дължи на факта, че трябва да летите до Марс по балистична крива, тоест по траектория, която е пряко свързана с гравитационните характеристики (полета) на планетите, звездите - Земята, Слънцето и Марс (астродинамика), а също и колко километра ще бъде до Марс в момента на оптимално приближаване на планетите.

Според този вариант космическият кораб с бъдещите марсиански заселници трябва да следва орбита около Слънцето. Или по-скоро по сегмент от такава орбита, която има формата на елипса и я приближава максимално до нашата звезда.

При скорост 1-2-ра космическа скорост (от 7,5 до 12 км/сек) полетът до Марс в такава орбита ще отнеме приблизително 150-250 дни (земни дни).

Тук трябва да се отбележи, че от чисто практична гледна точка и честота на изстрелвания на космически кораби, този вариант е по-предпочитан от позицията, че такива периоди (прозорци) за полет до Марс се случват на всеки 2 години.

В допълнение, това е най-икономичният метод за изстрелване, тъй като ракетната установка трябва да ускори космическия кораб до минималната скорост на евакуация. Всичко това направи възможно изстрелването на повече от 50 сателита и изследователски станции към Марс, започвайки от 60-те години на миналия век.

Този вариант на полет до Марс обаче има своите недостатъци, които донякъде неутрализират скоростта и продължителността на полета до тази планета. Първо, устройството, дори и да се движи по такава траектория, има доста висока скорост дори при приближаване до планетата - тя ще бъде приблизително 8-9 км / сек. Тоест ще е необходимо да се изразходва допълнителна енергия (гориво), за да се спре и просто да не се разбие корабът на повърхността на планетата.

Второ, следването на такава траектория на полет доближава устройството максимално до Слънцето, което е изключително разрушително за всички живи същества, които ще бъдат на борда на такъв космически кораб, и ще е необходимо да се засили защитата срещу космическата радиация.

Друг вариант за доставяне на първата експедиция до Марс е използването на параболична траектория на полета, поради което времето за полет до Марс е само около 70 дни (земни дни).

Но за да се изпрати устройството на такава траектория на полета, ще трябва да се ускори до 3-та космическа скорост (повече от 2 км / сек), което ще изисква създаването на доста мощна ракета-ускорител. Именно в тази връзка се обмисля проект за стартиране на марсиански експедиции не от Земята, а от лунната повърхност, за което до 2020-2023 г. ще бъдат създадени лунни станции или пристанища за изпращане на експедиции до червената планета.

Основното предимство на този вариант е, че въпреки толкова значителни енергийни разходи за изстрелване, те могат да бъдат компенсирани от факта, че астронавтите няма да бъдат изложени на силен риск от радиационно лъчение и съответно няма да е необходимо да се изграждат подобрени защита срещу твърдо космическо (рентгеново) лъчение на кораба.

Третият вариант е изпращане на експедиционни марсиански кораби и човешки полет до Марс по хиперболична траектория, когато времето за полет до него може да бъде само 10 земни дни. Но тук е необходимо да се реши чисто технологичният въпрос за създаването на много мощен ракетен ускорител (двигател), който да ускори устройството до скорости няколко пъти над 20 км/сек.

По този начин има поне три варианта за маршрут на човешки полет до Марс и всеки от тях има свое време на полет до планетата, което пряко зависи от техническите и балистични условия на изстрелването.

Времето е относително понятие

Проблемът за определяне колко време е необходимо за полет до Марс, както е известно от курса по физика за 9 клас, не може да бъде напълно и правилно решен, без да се вземе предвид относителността на времето.

Както следва от тази теория, времето и пространството във Вселената не са линейни, т.е. колкото по-далече сме от Земята, толкова по-извити ще са както времето, така и пространството и те ще имат форми и значения, далеч по-различни от познатите на нас на земята.

Ако подходите от чисто математическа гледна точка (линейна геометрия или планиметрия), тогава можете да решите проблема за определяне на времето за полет до Марс, като използвате класическата формула - времето за пътуване е частното от разстоянието, разделено на скоростта - както обикновено използване в земни условия. Тук обаче трябва да разберете, че скоростта на полета по целия път няма да бъде постоянна (с известно ускорение), както и факта, че планетите ще бъдат в движение. Тоест вече може да има значителни отклонения при определяне на времето за полет до Марс.

Но това се оказва не най-важното - по принцип изчисляването на балистична траектория на полета с приемлива за навигация грешка в полетното време, дори няколко дни, не е така трудна задача. Смисълът е съвсем друг.

Марсианският ден, както е известно, продължава с 40 минути по-дълго от земния, което се дължи на факта, че Марс се нуждае от повече време, за да обиколи Слънцето по своята орбита. Ако вземем марсианската година, тогава разликата е още по-голяма - тя е 687 земни дни. Това означава, че човек, който живее или остава на Марс, всъщност живее два пъти по-дълго от неговото съзнателно същество на Земята.

Тоест такава дифракция или изкривяване на времето може да остави значителен отпечатък върху това какви ще бъдат експедициите до Марс и колко действителни земни дни ще са необходими на човек, за да лети до него.

Ако си представим, че полет до Марс, като се вземат предвид най-новите технически постижения в ракетната технология, ще позволи изстрелването на кораби в орбити, близки до параболичните (т.е. времето за полет ще бъде не повече от 100 дни), тогава можем да кажем, че всеки ден на полета на кораба (според времето на борда) ще бъде равен на почти 2 земни дни. Например, за да може една експедиция да лети до Марс и да се върне от него, ще отнеме около 100 дни в едната посока. 100 дни за обратното пътуване и 100 дни на Марс. Общо 300 дни (почти година). Но в случая няма да е земна година, а марсианска. Така цялата експедиция от 300 марсиански дни (или време на борда на кораба) на Земята ще отнеме 2 години.

Ами ако си представим, че една експедиция до Марс или създаването на колония там ще отнеме няколко години? Например марсианските колонисти, прекарали там 10 години според марсианското време, когато се върнат на Земята, вероятно тези, които са ги изпратили на полет, вече ще бъдат пенсионирани. Тоест, отговаряйки на въпроса - колко време може да отнеме полета до Марс, трябва незабавно да изясните в кой ден, в каква времева скала трябва да се брои това.

И естествено, по време на по-дълги полети до други планети или извън тях слънчева система, факторът на относителността на времето ще бъде на първо място, тъй като бащите, които са отлетели млади, могат да се върнат при децата си, когато са десетилетия по-възрастни от родителите си.

Първият човек, който се замисли колко време ще отнеме на човек да лети до Марс и направи технически анализ на тази възможност, беше учен през 1948 г., един от основателите на съвременната ракетна наука. След него идеята за подобен полет се разглежда както от първите космически сили, така и от частни компании.

Колко километра да летя до Марс от Земята?

Марс е четвъртата планета от Слънцето и най-близо до Земята след Венера. Мисията до Венера е трудна поради климатичните условия:

огромно атмосферно налягане;
киселинен дъжд;
топлина.

Там нямаме шанс!

Климатичните условия на Марс са най-подходящи за посещение. Разстоянието между планетите е микроскопично по космически стандарти. Но човек ще трябва да лети много до Марс, десетки или дори стотици милиони километри.

Изводът е колко километра да летите от Земята до голяма степен зависи от конкретната траектория - маршрута на пътуването. Обикновено е под формата на „голяма дъга“, която елегантно свързва времето на изстрелване на Земята с дестинацията. Тези дъги са многократно по-дълги от разстоянието по права линия между два небесни обекта в определен момент от времето.

Нека си зададем един въпрос: - Колко време отнема да стигнем до Марс?

Да приемем, че за нашите изчисления използваме прост маршрут по права линия, където разстоянието е минимално.

Въз основа на факта, че планетите в Слънчевата система се въртят около Слънцето, всяка в своя собствена елиптична орбита, със собствена уникална скорост, и разстоянието между два планетарни обекта постоянно ще се променя. Учените успяха да разберат разстоянието, колко километра да летят по линейна траектория от Земята до Марс:

Максималното разстояние ще бъде 401 330 000 км.
Средната дължина на пътя е 227 943 000 км.
Минимумът, който ще трябва да преодолеем е само 54 556 000 км.

Планетите достигат това минимално разстояние една от друга приблизително на всеки две години. И това е идеалното време за стартиране на мисии.

Къде трябва да бъде Марс по време на изстрелването?

Няма да можете да летите до вашата дестинация по права линия. По-рано беше казано, че планетите се движат постоянно. В този случай космическият кораб просто няма да срещне червената планета по пътя си и ще бъде необходимо да я настигне на теория. На практика това е невъзможно; все още нямаме такива технологии за преследване на планетарен обект.

Следователно за полет трябва да изберете изстрелване, когато пристигането в орбита съвпада с пристигането на самия Марс на същото място или да пристигнете по-рано и да му позволите да ни настигне.

На практика това означава, че можете да започнете пътуването си едва когато планетите са заети правилно местоположение. Този прозорец за стартиране се отваря на всеки 26 месеца. През това време космическият кораб може да използва това, което се счита за най-енергийно ефективната траектория на полета, известна като траекторията на Хоман, но ще говорим за това по-късно.

Орбитална механика или колко километра трябва да се изминат

Тъй като елиптичните орбити на Земята и Марс са на различни разстояния от Слънцето и планетите се движат по тях с различна скорост, разстоянието между тях варира значително. Както беше отбелязано по-рано, приблизително на всеки две години и два месеца планетите достигат най-близката си точка една до друга. Тази точка се нарича " ", когато Марс може да бъде на минималното си разстояние от Земята, от 55,68 до 101,39 милиона километра, в зависимост от годината.

Тринадесет месеца след сблъсъка той стига до кръстовището. Което означава, че червената и синята планета са от противоположните страни на Слънцето и възможно най-далеч една от друга. Очевидно е, че ако искаме да стигнем до целта по-бързо, най-добре е да планираме тръгването от точката на спиране. Но не е толкова просто!

Бързото пътуване би било възможно, ако междупланетният кораб следваше прав път. За съжаление пътуването в космоса е много по-сложно от това по права линия. Орбиталната механика на всяка планета е уникална. Всички планетарни тела на Слънчевата система са в постоянно движение и това прави пътуването наистина трудно.

И така, колко километра са необходими за пътуване до Марс от Земята? Нека се опитаме да го разберем. Ако все още мислите така По най-добрия начинстигнете до целта - изчакайте, докато двете планети са най-близо една до друга, след това насочете ракетата към целта и прелетете над нея. Знайте, че това няма да работи поради няколко причини:

Първо, гравитацията на Земята ще огъне траекторията на всяко изстреляно превозно средство. За да елиминирате този фактор, да предположим, че ракетата е поставена в далечна орбита около Земята, където гравитацията е слаба и орбиталното движение е бавно, което позволява и двата факта да бъдат пренебрегнати. Дори тогава тази ракета все още обикаля около Слънцето заедно със Земята и се движи със скорост около 30 km/s. Така че, ако ракетата продължи да лети към набелязаната цел, тя ще поддържа скоростта на Земята и ще започне да се върти около Слънцето, като в същото време се придвижва към точката за управление на полета.
Второ, ако излетим, когато Марс е най-близо до Земята, докато космическият кораб се движи към целта, планетата ще се е отдалечила по своята орбитална траектория много преди космическият кораб да измине разстоянието.
Трето, цялата система беше доминирана от гравитацията на Слънцето. Всички обекти се движат по орбити или траектории, които според законите на Кеплер са части от конични сечения, в случая елипси. Като цяло са криви.

Отивайки до заветната цел по време на конфронтация, в действителност най-близкото разстояние ще бъде много по-значимо. За да го преодолеете, трябва да използвате голям бройгориво. За съжаление технически не можем да увеличим обема на резервоарите. Следователно, за да летят до Марс, астрофизиците ускоряват кораба и след това той лети по инерция, неспособен да устои на гравитацията на небесните тела, което значително увеличава разстоянието, тъй като устройството лети в голяма дъга. Този маршрут представлява половината от хелиоцентричната орбита около Слънцето между Марс и Земята.

Спомнете си: хелиоцентричната орбита е елиптична траектория на движение небесно тялооколо Слънцето.

Нека изчислим, дължината на половината от орбитата на Земята е 3,14 AU. Марс има 4,77 AU. Нуждаем се от средна орбита между планетите, половината от дължината й е 3,95 AU. умножете по разстоянието 1 AU. и го закръглете.

Напомняме: една астрономическа единица (1 AU) е равна на 149597868 км.

Оказва се, че приблизителното разстояние, което ще трябва да бъде изминато, ще бъде около 600 милиона километра. За по-точно изчисляване на колко километра трябва да се лети, се използват по-сложни алгоритми.

Колко време отнема летенето до Марс?

На въпроса за колко време се лети до Марс не може да се отговори еднозначно.
Времето на полета зависи от редица фактори:

скорост на устройството;
маршрут маршрут;
взаимно положение на планетите;
количество товар на борда (полезен товар);
количество гориво.

Ако вземем първите два фактора като основа, тогава можем теоретично да изчислим колко време отнема да летим до Марс от Земята във времето. За да може устройството да тръгне на космическо пътешествие, то трябва да излети от Земята и да преодолее нейната гравитация.

Научни факти: За да се стигне до ниска околоземна орбитаскоростта на ракетата трябва да бъде най-малко 7,9 km/s (29 хиляди km/h). За да изпратите кораб на междупланетно пътешествие, ви трябват малко повече от 11,2 km/s (40 хиляди km/h).

Средно пътниците извършват междупланетни полети със скорост около 20 km/s. Но има и рекордьори.

Най-бързият автомобил, изстрелян в космоса от човек, е сондата New Horizons. Нито преди, нито след New Horizons междупланетните превозни средства са излетели от Земята със скорост 16,26 km/s. Но ако говорим за скорост в хелиоцентрична орбита, тогава трябва да добавим скоростта на Земята към 16,26 km/s - това е 30 km/s, и получаваме приблизително 46 km/s спрямо Слънцето. Това е впечатляващо - 58536 км/ч.

Като се вземат предвид тези данни, продължителността на полета до Марс по най-късата директна траектория ще отнеме 941 часа или 39 земни дни. Човек ще трябва да лети по маршрут, съответстващ на средното разстояние между нашите планети за 3879 часа или 162 дни. Продължителността на полета на максимално разстояние ще бъде 289 дни.

Да помечтаем и да си представим, че сме отишли на Марс със самолет по права линия. Ако прелетите 54,556 милиона километра със самолет, а средната скорост на съвременните пътнически самолети е около 1 хил. км/ч, то ще ви трябват 545 560 часа, или 22 731 дни и 16 часа. И изглежда още по-впечатляващо на почти 63 години. И ако летим по елипса, тогава тази цифра ще се увеличи 8-10 пъти, което е средно 560 години.

Колко земни години, дни, часове са необходими на човек да лети до Марс?

Колко време отнема човек да лети до Марс от Земята? Ако мечтаете някой ден да станете астронавт на първия пилотиран полет, бъдете готови за дълго пътуване. Учените изчисляват, че двупосочното пътуване ще отнеме около 450 земни дни, средно 10 800 часа или 1,2 години.

Прогнози: колко дълго да лети по време

Най-важната променлива за това колко време ще отнеме на човек да стигне до Марс е очевидна - колко бързо се движите? Скоростта е определящият фактор. Колкото по-бързо можем да ускорим кораба, толкова по-бързо ще стигнем до нашата дестинация. Времето за полет на най-бързата ракета по маршрута с най-късото линейно разстояние между планетите ще бъде не повече от 42 земни дни.

Учените са изстреляли цял куп междупланетни модули, така че имаме груба представа колко време ще отнеме с помощта на съвременна технология.

Така средно космическите сонди успяват да стигнат до Марс от 128 до 333 дни.

Ако се опитаме да изпратим човек днес, това е най-доброто, което реалистично бихме могли да направим - особено като се има предвид, че ще изпратим голям пилотиран космически кораб, а не просто сонда с размерите на SUV. Сглобете междупланетен кораб в околоземна орбита, напълнете го с гориво и го изпратете да лети.

Технологичният магнат, който оглавява SpaceX, казва, че неговата междупланетна транспортна система може да се справи с пътуване само за 80 дни и в крайна сметка може да пътува само за 30 дни.

Страни по света провеждат изследвания за това колко време ще отнеме полетът на човек до Марс. Изследванията през 90-те години на теория предполагат изпращане на човек в 2000-те. Минималното пътуване щеше да отнеме 134 дни в едната посока, максималното 350. Предполагаше се, че полетът ще се осъществи с екипаж от 2 до 12 души.

Според изчисленията на учените на компанията времето за пътуване ще отнеме около 210 дни или 7-8 месеца

Според НАСА междупланетното пътуване с хора ще отнеме около шест месеца, за да стигне до Марс и още шест месеца, за да се върне. Освен това астронавтите ще трябва да прекарат 18 до 20 месеца на повърхността, преди планетите да се подредят отново за обратното пътуване.

Сега нека поговорим как всъщност да стигнем до съседната ни планета и колко време ще отнеме.

Колко дълго да летим до Марс се счита за доста просто: близо до Земята даваме импулс за ускорение и се придвижваме до елипса, която докосва двете орбити. След като достигнахме Марс, ние отново даваме импулс за ускоряване и преминаване в неговата орбита. Времето на полета може да се изчисли с помощта на третия закон на Кеплер.

Защо летенето отнема толкова време

Защо не можем да стигнем по-бързо сега:

Първата причина са огромните разстояния. Минималното разстояние се изчислява дори не в милиони, а в десетки милиони километри. Нека ви напомня, че максималното разстояние до планетата е 401330000 км.
Втората причина е технологична. Най-често срещаният тип двигател, използван за космически полети, е химически ракетен двигател. Той е в състояние да ускори космически кораб до много високи скорости. Но такива двигатели работят не повече от няколко минути, причината за това е твърде големият разход на гориво. Ракетата изразходва почти целия си запас, за да се откъсне от повърхността и да преодолее гравитационната сила на планетата. В момента не е възможно да се вземе допълнително гориво за полет поради технически причини.

Как да стигнем до Марс с най-малко гориво

Колко гориво ще е необходимо, за да стигнем до Марс? Най-важният аспект на междупланетното пътуване е захранването с гориво на ракетата. При използване на химически ракетни двигатели, а реални алтернативи за тях все още няма, е необходимо много гориво.

Първо, това се дължи на необходимостта да се преодолее силата на гравитацията на Земята. И колкото по-голяма е масата на кораба, толкова повече енергия е необходима за излитане и съответно гориво.
Второ, дори ако изберете най-икономичния маршрут на полета, ракетата трябва да достигне поне 11,59 км/сек. По отношение на конвенционалните мерни единици това е 41 724 км/ч.

Освен набиране на скорост, при приближаване до Марс, космическият кораб трябва да я нулира, а това може да се постигне само чрез стартиране на двигателите и съответно изразходване на гориво. Не трябва да забравяме за работата на системите за поддържане на живота, защото полетът трябва да включва хора.

Можете да летите до Марс за по-малко време, но също така ще трябва да използвате повече гориво. Това се дължи на необходимостта от увеличаване на скоростта на полета. В този случай разходът на гориво за спиране ще се увеличи.

Основната задача на инженерите е как да стигнат до Марс от най-малко количествогориво е решен през 1925 г. от Валтер Хоман. Същността на неговия метод е, че вместо да изпратите ракетата директно към планетата, трябва да увеличите нейната орбита, в резултат на което тя ще следва по-голяма орбита около Слънцето, отколкото Земята. В крайна сметка ракетата ще пресече орбитата на Марс - точно в момента, когато и той ще бъде там.

Този метод на пътуване е това, което инженерите наричат орбита за минимален трансфер на енергия - използвайки го за изпращане на космически кораби от Земята до Марс с най-малко количество гориво.

Как да летим по-бързо - възможни маршрути

Има няколко начина да стигнете до вашата дестинация. Те са общо три, всички се различават само по два параметъра - скорост на движение в космоса и време в полет.

Елиптична траектория

Най-икономичният, но и най-дълъг вариант е елипсовидната траектория на полета. Нарича се още „Гомановская“ в чест на немския учен Валтер Хоман. В този случай космическият кораб ще премине тангенциално към орбитата на Марс, движейки се по елипса. За да летите по такъв маршрут, ще трябва да ускорите ракетата до 11,59 км/сек. Времето за пътуване ще бъде 259 дни, тъй като е необходимо да се измине по-голямо разстояние, отколкото при движение по другите две траектории. За да преминете към най-простата траектория „Гоманов“, ще трябва да увеличите скоростта на движение на спътника около Земята с 2,9 км в секунда.

По време на изследването на космоса учените изпратиха няколко сателита за изследване по траекторията на Гоманов. Това бяха както съветски, така и американски превозни средства.

Параболична траектория

Вторият вариант е параболична траектория на полета. За да стигнете до него, ще трябва да ускорите кораба до 16,6 km/s. Времето за пътуване ще бъде само 70 дни. В този случай значително се увеличава разходът на гориво за ускорение на ракетата, както и за спиране преди кацане. Учените изчисляват увеличението на разходите за енергия при летене по параболичен маршрут с 4,3 пъти в сравнение с елиптичен.

Параболичната траектория включва движението на апарата по линия с формата на парабола.

Въпреки растящите разходи за гориво параболичните полети са много привлекателни за учените. Предимно поради намаляването на разходите за защита на екипажа от радиация, както и за доставки на провизии, кислород и други средства за поддържане на живота.

Хиперболична траектория

Последната възможна траектория е хиперболична. За да лети по такава траектория, устройството трябва да се ускори до скорости, надвишаващи една трета от космическата скорост (16,7 km/s). Когато се движи по хиперболична траектория, ракетата трябва сякаш да лети покрай Марс, променяйки посоката на движение, попадайки в неговото гравитационно поле. Линията на полета в този случай е подобна на хипербола. Кацането става възможно, ако двигателите се стартират навреме, за да спрат в близост до планетата.

Идеи за намаляване на времето за полет

В зависимост от началната скорост на полета от Земята (от 11,6 км в секунда до 12 км в секунда), продължителността на полета до Марс варира от 260 до 150 дни. За да се намали времето на междупланетен полет, е необходимо да се увеличи скоростта, което ще повлияе на намаляването на дължината на дъгата на елипсата на маршрута. Но в същото време срещата с Марс се увеличава: от 5,7 на 8,7 км в секунда, което усложнява полета с необходимостта от безопасно спускане за навлизане в марсианската орбита или с цел кацане на повърхността. В този случай, ако искаме да стигнем по-бързо, имаме нужда от нови двигатели, за да ускорим кораба и да имаме време да забавим.

За да ускорите времето на полета, трябва да използвате други видове ракетни двигатели, например електрически ракетни двигатели и дори ядрени.

Предимството на електродвигателите е възможността за дългосрочна работа, до няколко години. Но такива устройства развиват много слаба тяга. Все още е невъзможно дори да слезете от Земята с такава ракета. В открития космос електродвигателите могат да достигнат много високи скорости. По-висок от съществуващите химически двигатели. Вярно, това ще му отнеме до няколко месеца. Тази разработка все още е подходяща за междузвездни полети, но летенето до Марс с такъв двигател е непрактично.

Ако йонните двигатели не са опция за нас, тогава какви бъдещи технологии биха могли да намалят времето за пътуване само до няколко дни?

Има следните идеи как да ускорите полета до Марс:

Използването на ядрени ракети, чиято основа е да нагряват втечнено гориво и след това да го изхвърлят от дюза с много висока скорост. Предполага се, че една ядрена ракета може да намали времето за полет до Марс до около 7 месеца. Някои учени смятат, че съвременните двигатели работят на ядрена енергия, ще може да съкрати пътуването до 39 дни. Можете ли да си представите колко бързо ще лети този космически кораб? Ядрените ракетни двигатели все още не са напреднали отвъд наземните прототипи, но учените непрекъснато работят върху такъв проект.
Използване на магнетизъм. Технологията Magnetism се основава на използването на специално електромагнитно устройство, което ще йонизира и нагрява ракетното гориво, превръщайки го в йонизиран газ или плазма, което ще ускори космическия кораб. С този метод полетът може да бъде съкратен до 5 месеца.
Използване на антиматерия. Това е най-странната идея, въпреки че може да се окаже най-успешната. Частиците антиматерия могат да се произвеждат само в ускорител на частици. При сблъсък на частици и античастици се освобождава огромно количество енергия. Това може да се използва за много полезни неща. Според предварителните изчисления, за да достигне корабът целта си, ще са необходими само 10 милиграма антиматерия. За производството на 10 mg антиматерия обаче ще бъдат необходими поне 250 милиона долара. Полет до Марс с антиматерия ще отнеме само 45 дни!

Колко ще струва пътуването?

Освен че полетът е много дълъг, това е и скъпо начинание;

Една оценка на разходите, свързани с изпращането на хора, е направена по време на администрацията на Джордж Х. У. Буш. Диапазонът варира от 80 до 100 милиарда долара. По-нови проучвания го стесняват до 20-40 милиарда долара.

Според милиардера Илон Мъск полетът ще струва по-малко от 500 000 долара, което в крайна сметка не е толкова много. Той казва, че цената в крайна сметка може да падне до 100 000 долара. И не се притеснявайте за връщането, защото според Илон ще е безплатно.

Защо да отидете на Марс

Причините за организирането на такава мисия са много.

Първият е изследването. Марс е подобен на Земята по много начини и според учените планетите са имали еднаква атмосфера и вероятно живот. Мащабни изследваниятрябва да отговори на въпроса има ли живот сега, дали планетите наистина са толкова сходни и защо е станал пустинен свят. Снимките показват много интересни и необясними явленияна повърхността, която човечеството също е нетърпеливо да изучава.

Втората причина е колониалната. Има теории, според които е възможно изкуствено да се пресъздаде атмосферата. Затова разработете екосистема. Това означава, че в бъдеще там ще могат да растат земни растения, животни и, разбира се, хора.

Третата причина е човешкото любопитство. Това е силата, която ни позволи да преминем от древни хора с примитивни инструменти до цивилизация, способна да изстрелва изследователски сателити в отдалечени кътчета на Вселената. Един пример за такава мисия беше кацането на автоматично превозно средство на повърхността на комета!

Колко нерешени проблеми с полетите съществуват?

Освен дългото пътуване, пилотираната мисия представлява много други предизвикателства:

Учените се притесняват, че астронавтите ще бъдат изложени на космически лъчи и друга радиация по време на дългото пътуване. Те също така са загрижени за физическите ефекти, които изпитват астронавтите, когато са изложени на среда с ниска гравитация и слаба светлина за дълги периоди от време.

Може би най-трудният фактор за прогнозиране е психологическият ефект, който астронавтите могат да изпитат в резултат на изолацията. Никой не е съвсем сигурен колко психически стрес ще бъде причинен от липсата на контакт с приятели и семейство, които астронавтите оставят след себе си.

Други пречки пред такава пилотирана мисия включват: гориво, кислород, вода и храна за астронавтите.

Заключение

Полет до Марс е технически много сложна и скъпа идея. Тези, които първи ще стъпят на повърхността на Червената планета, ще ускорят до невероятни скорости и ще изминат милиони километри. За да достигнат безопасно местоназначението си, учените трябва да измислят средства за защита от космическа радиация, както и да работят върху създаването и подобряването на системите за поддържане на живота. Необходимо е точно да се изчисли масата на кораба и полезния товар и да се избере оптималният маршрут на полета.