How long does it take to get to Mars?

Чтобы определить, сколько времени потребуется, чтобы добраться до Марса, сначала нужно узнать расстояние между двумя планетами.

Марс — четвертая планета от Солнца и вторая по близости к Земле (ближе всех находится Венера). Однако расстояние между Землей и Марсом постоянно меняется по мере их движения вокруг Солнца.

Теоретически, самое близкое сближение Земли и Марса происходит, когда Марс находится в самой близкой к Солнцу точке (перигелий), а Земля — в самой удаленной (афелий). В этом случае расстояние до планеты составляет всего 5, 4,6 миллиона километров (33,9 миллиона миль). Однако такого никогда не случалось в зарегистрированной истории: самое близкое зарегистрированное сближение двух планет произошло в 2003 году на расстоянии 34,8 миллиона миль (56 миллионов километров).

Обе планеты больше друг друга, когда они находятся на противоположных сторонах звезды, когда обе находятся в самой удаленной от Солнца точке. В этот момент они могут находиться на расстоянии 250 миллионов миль (441 миллион километров) друг от друга.

Среднее расстояние между Землей и Марсом составляет 140 миллионов миль (225 миллионов километров).

How long would it take to travel to Mars at the speed of light?

Свет распространяется со скоростью около 186 282 миль в секунду (299 792 километра в секунду). Поэтому свету, падающему с поверхности Марса, требуется следующее время, чтобы достичь Земли (или наоборот).

• Самый близкий возможный подход: 182 с или 3,03 минуты
• Самый близкий зарегистрированный подход: 187 секунд или 3,11 минуты
• Дальние подходы: 1, 342 секунды или 22,4 минуты
• Среднее значение: 751 секунда или чуть более 12,5 минут

Самый быстрый космический аппарат в истории

Самым быстрым космическим аппаратом является солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe. Это связано с тем, что он всегда бьет свой собственный рекорд скорости при приближении к Солнцу: 21 ноября 2021 года зонд Parker Solar Probe достиг 101 мили (163 км/ч) во время десятого ближнего пролета от звезды, что соответствует скорости 364,621 миль/ч (586,000 км/ч). NASA (открывается в новой вкладке) говорится, что когда в декабре 2024 года солнечный зонд Parker приблизится к 4 миллионам миль (6,2 миллиона километров) на солнечной плоскости, его космическая скорость превысит 430 000 миль в час.

Если бы солнечный зонд Parker Solar Probe достиг скорости, которой он достигнет во время своего десятого полета от Солнца, и перенацелился на путешествие по прямой линии от центральной части Солнца к Земле до Красной планеты, то ему потребовалось бы следующее время, чтобы достичь Марса

• Ближайшее зарегистрированное сближение: 93 часа
• Ближнее зарегистрированное сближение: 95 часов
• Дальнее сближение: 686 часов (28. 5 дней)
• В среднем: 384 часа (16 дней)

The problems with calculating travel times to Mars

Конечно, проблема с предыдущими расчетами заключается в том, что расстояние между двумя планетами измеряется как прямая линия. Самый дальний путь от Земли и Марса предполагает путешествие прямо через Солнце, но космический корабль неизбежно должен двигаться вокруг звезд Солнечной системы.

Это не является проблемой для самого близкого сближения, но есть другая проблема, если планеты находятся по одну сторону от Солнца. Цифры также предполагают, что две планеты остаются на стабильном расстоянии. То есть, пока две планеты находятся на самом близком сближении, когда корабль запускается Землей, Марс остается на том же расстоянии за 39 дней.

Путешествуя.

Но на самом деле планеты постоянно движутся по орбите вокруг Солнца. Инженерам необходимо рассчитать идеальную орбиту для отправки космического корабля с Земли на Марс. При этом учитывается расстояние, а также эффективность использования топлива.

Им нужно рассчитать, где будет находиться планета, когда космический корабль прилетит, а не когда он покинет Землю, как если бы они метали стрелы в движущуюся цель. Космический корабль также должен замедлиться до периферийной орбиты вокруг новой планеты, чтобы не быть преодоленным.

Сколько времени потребуется, чтобы достичь Марса, зависит от того, где находятся орбиты двух планет на момент начала миссии. Это также зависит от технологического развития системы продвижения.

По данным веб-сайта Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, при идеальном раскладе для запуска на Марс на планету потребуется около девяти месяцев. Сайт цитирует профессора Крейга К. Паттена, профессора физики Калифорнийского университета в Сан-Диего (открывается в новой вкладке).

Земле требуется год для обращения вокруг Солнца. Марсу требуется около 1,9 года для обращения вокруг Солнца (для простоты предположим, что два года). Орбита Земли меньше, чем орбита Марса.

Следовательно, время, которое потребуется для прохождения этой орбиты, можно рассчитать, вычислив среднее значение орбиты Земли и среднее значение орбиты Марса. Таким образом, для завершения эллиптической орбиты требуется около полутора лет.

‘За девять месяцев, необходимых для достижения Марса, Марс проходит значительное расстояние по орбите, примерно три восьмых своего пути вокруг Солнца. Вам нужно убедиться, что вы достигли расстояния орбиты Марса. , Марс будет там, где он вам нужен! На практике это означает, что вы сможете начать свое путешествие только тогда, когда Земля и Марс будут правильно выровнены.

Это происходит только каждые 26 месяцев. Так что есть одно окно для запуска каждые 26 месяцев».

По словам Паттена, путешествие можно сократить, сжигая больше топлива, что при сегодняшних технологиях не является идеальным.

Развивающиеся технологии могут помочь сократить время полета, а система космических запусков НАСА (SLS) станет новым инструментом для будущих миссий и, возможно, для доставки людей на Красную планету. В настоящее время SLS находится в стадии строительства и испытаний, и НАСА планирует запустить первый полет ракеты SLS, Artemis 1 Flight, в марте или апреле 2022 года.

В один прекрасный день роботизированный космический корабль сможет совершить путешествие всего за три дня. Фотонная двигательная установка опирается на мощные лазеры для ускорения космического корабля до скорости, приближающейся к скорости света. Филипп Рубин, профессор физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, и его команда работают над тем, чтобы облегчить направленную энергетическую разведку (Deep-in).

По его словам, этот метод имеет потенциал для размещения на Марсе роботизированного космического аппарата весом 100 кг (220 фунтов) всего за три дня.

Есть последние разработки, начиная от научной фантастики и заканчивая научной реальностью», — сказал Рубин на осеннем симпозиуме НАСА по инновационным передовым идеям (NIAC) в 2015 году. Нет никаких известных причин, почему это не может быть сделано».

How long did past missions take to reach Mars?

Ниже приведена инфографика с подробным описанием различных исторических миссий, необходимых для достижения Красной планеты (орбита или посадка на поверхность). Для наглядности приведены даты их запуска.

Дополнительные ресурсы

Изучите планы НАСА по исследованию Луны, описав маршрут от Луны до Марса (откроется в новой вкладке). О том, как люди будут переселяться с Земли на Марс и безопасно возвращаться к разговору, вы можете прочитать в этой познавательной статье (открывается в новой вкладке). Вас интересует, какую опасность для здоровья человека представляет миссия на Красную планету? Вам поможет этот исследовательский документ (открывается в новой вкладке).

Bibliography

• Рубин, Филипп. ‘Дорожная карта бесконечного полета. (открыть в новой вкладке)’ Arxiv Prelint Arxiv: 1604. 01356 (2016).
• Донахью, Бен Б. ‘Будущие миссии системы космических запусков НАСА. 2021.
• Srinivas, Sushera. ‘Hop, skip and jump — Moon to Mars missions. (открывается в новой вкладке)» (2019).

Станьте участником нашего космического форума и постоянно обсуждайте космос о последних миссиях, ночном небе и многом другом! Если у вас есть какая-либо информация, исправления или комментарии, пожалуйста, сообщите нам об этом по адресу community@space. com.

Сколько летели миссии до Марса

Mariner 4 был первой миссией к Марсу в 1964 году. Ему потребовалось 228 дней, чтобы достичь Марса. За ним последовал Маринер 6, которому потребовалось 156 дней, а Маринер 7 затратил в общей сложности 131 день на путешествие.

Команда НАСА смоделировала посадку Curiosity.

Следующему космическому аппарату потребовалось 167 дней, чтобы достичь Марса, что сделало его первым трайером на Красной планете.

Список других космических аппаратов, достигших Марса. Также упоминается количество дней, которые потребовались, чтобы достичь Марса.

• Викинг 1 (1976) — 335 дней.
• Викинг 2 (1976) — 360 дней.
• Мро (2006) — 210 дней.
• Феникс (2008) — 295 дней.
• Curiosity (2012) — 253 дня.

Почему так долго лететь до Марса

Изображение орбит Земли и Марса.

Каково минимальное время для достижения Марса? Расчеты, основанные на этом расстоянии и скорости движения 20 000 км/ч, дают продолжительность 115 дней. В реальности, однако, это число увеличивается по мере того, как планета движется по орбите вокруг Солнца. Невозможно направить космический аппарат на текущее местоположение Марса, так как планета уже изменила положение к моменту его прибытия.

Поэтому необходимо ориентироваться на его будущее положение.

Опытное Таро отвечает на вопрос.

Какое будущее ждет вас? Как будут развиваться ваши отношения? Какое решение будет правильным?

Важным моментом является запас топлива. Если бы оно было неограниченным, время полета можно было бы значительно сократить. Однако у нас нет таких ресурсов.

Минимальное топливное использование при полете на Марс

Чтобы сэкономить на транспортных расходах, некоторые транспортные средства стараются использовать как можно меньше топлива. Для этого они используют траекторию, предложенную Вальтером Хохманом в 1925 году.

Примерный план отправки астронавтов на Марс

Вместо того чтобы направиться к планете, траектория космического корабля устанавливается таким образом, чтобы превысить орбиту Земли вокруг звезды. В конце концов, он достигнет точки, где Марс будет обитаем.

Альтернативные способы полета до Марса

В настоящее время нам приходится ждать, когда будут отправлены корабли. Но когда люди все-таки достигнут Марса, промедление приведет к катастрофе. Космос — опасное место. Особые проблемы создает космическая фоновая радиация, которая вызывает массивные многочасовые солнечные бури. Поэтому важно сократить время в пути.

Ядерные ракеты работают по принципу нагрева рабочей жидкости в реакторе. Затем она взрывается на бешеной скорости в сопле, образуя тягу. Это топливо накапливает большое количество энергии и поэтому может развивать высокую скорость, сокращая время путешествия до семи месяцев.

Это технология переменной тяги. Электромагнитный двигатель использует радиоволны для ионизации и нагрева топлива. В результате создается существо, которое движется наружу с большим ускорением. В результате полет длится пять месяцев.

Опытное Таро отвечает на вопрос.

Какое будущее ждет вас? Как будут развиваться ваши отношения? Какое решение будет правильным?

В настоящее время разрабатывается идея ракеты на антиматерии. Это самое плотное топливо из возможных. Когда частицы материи встречаются с материей, они преобразуются в чистую энергию. Десять миллиграммов такого топлива могут достичь Марса за 45 дней. Правда, ее строительство обойдется в 250 миллионов долларов США.

Концепция ракеты на антиматерии

Пока неизвестно, на что будут ориентироваться ученые при запуске в 2030-х годах. Возможно, они сосредоточатся на безопасности, а не на скорости. Однако с внезапным открытием космоса появилась возможность найти альтернативы.

Расстояние от Земли до Марса в километрах

Расстояние Марса от Земли постоянно меняется из-за движения орбиты планеты и ее эллиптичности. Официальные источники сообщают о 56-400 миллионах километров.

Где должен находиться Марс во время старта летательного аппарата с Земли?

Наилучшее положение для запуска ракеты вовсе не тогда, когда Марс находится на минимальном расстоянии от нашей планеты. Существует специальное «окно запуска». Это период времени, который повторяется каждые два месяца, каждые два года.

Как долго придется лететь до планеты?

Согласно теоретическим расчетам и техническим возможностям современных астронавтов, пилотируемая миссия на Марс может длиться от 129 до 360 дней. Такое большое «открытие» объясняется не только постоянно меняющимися расстояниями, но и особенностями летательного аппарата.

Принято считать, что космические путешественники получают дополнительный импульс от «явления пращи», когда корабль использует энергию солнечного притяжения.

Сколько может стоит перелёт?

Запуск беспилотных летательных аппаратов на Красную планету показывает, что это не очень дешевое «удовольствие»: по заявлению Элона Маска, стоимость одного пилотируемого транспорта обойдется примерно в 500 миллионов долларов, сократившись еще на 100 000 человек.

Оптимальный маршрут

Однако для полетов к пятой планете линейный «срез» не работает. Это связано с тем, что начальная точка и дата окончания путешествия постоянно перемещаются. Возникает вопрос. Каким должен быть маршрут к Красной планете, чтобы использовать наименьшее количество топлива и провести меньше дней?

Существует три маршрута от Земли до четвертой планеты

Гомановская траектория

Орбита Гормана. От начальной точки (нашей планеты) космический аппарат начинает двигаться по эллиптической орбите, проходя через ее середину. Последней точкой является орбита Марса.

При этом начальная скорость космического аппарата должна составлять 11,57 км/с (больше второй космической скорости). Весь путь занимает примерно 260 дней. Именно по такой траектории вращается вокруг Марса большинство спутников и колесных аппаратов.

Параболическая траектория

Параболическая орбита. Эта орбита к Марсу относится к половине притчи. Она является самой короткой — всего 80 дней межпланетного перелета.

Однако, чтобы отправить космический аппарат по этому маршруту, его необходимо разогнать до третьей космической скорости — 16,7 км/сек. Такие маневры требуют топлива, необходимого для запуска межпланетного средства передвижения на орбиту Горновского. В то же время снижаются затраты на питание, жизнеобеспечение и защиту от радиации.

На здоровье экипажа это сказывается не более негативно, чем при более коротком путешествии.

Гиперболическая траектория

Завышенная орбита. Наиболее перспективные маршруты для космических путешествий. Например, именно эта орбита выбрана для запуска корабля New Horizons.

Марс на орбите всего за 78 дней. Космический аппарат, двигаясь по избыточной орбите, должен будет развить скорость более 16,7 км/сек. Таким образом, сначала он пройдет рядом с пятой планетой, но под действием гравитации изменит направление, из-за чего весь курс покажется преувеличенным.

Однако химические двигатели, используемые в современных ракетах, не могут разогнать космический корабль таким образом. На это способны только ионные двигатели, которые сейчас активно развиваются.

Опасность марсианского путешествия

Как уже выяснилось, полет на Марс длится не менее 80 дней. А такое длительное космическое путешествие может совершить только экипаж космического корабля. Кроме того, поскольку невозможно предусмотреть все риски и трудности, сам полет может состояться совсем не по плану. Насколько опасны полеты на Марс?

Влияние на психическое и физическое здоровье

Космическое излучение вредно для живых организмов. Космонавты в некоторой степени защищены, поскольку находятся в космическом корабле. Однако, по оценкам исследователей, во время полета на орбиту Марса они получают дозу радиации в 1 мЗв.

Для сравнения, годовая доза на Земле составляет 2,5 мЗв. Воздействие такой радиации может иметь очень неблагоприятные последствия для нервной, сосудистой и пищеварительной систем путешественника. Кроме того, возникает риск возникновения злокачественных опухолей.

А если судно окажется в высокоэнергетическом потоке солнечного ветра, это не защитит экипаж от гибели из-за острой лучевой болезни.

Помимо радиации, угрозу для здоровья астронавтов представляет длительное отсутствие гравитации. В отсутствие гравитации опорно-двигательная и кровеносная системы быстро теряют тонус. Послеполетная реабилитация длится не менее двух лет, а последствия для здоровья могут преследовать путешественников до конца жизни.

Изолированное пространство, однообразное питание и другие издержки длительного космического полета могут оказать негативное влияние на психику первых путешественников на Марс. Это может привести к групповым конфликтам и даже к реальным психическим расстройствам.

Технические трудности

Невозможно предсказать точный сценарий полета. Поломка двигателя или столкновение корабля с небольшим космическим телом может произойти в любой момент. Также могут быть замешаны бури солнечного ветра или марсианский песчаник.

Чтобы отправить людей на Красную планету, ученым необходимо оснастить лодки запасными двигателями. Кроме того, защитить жилое пространство от радиации и пыли. Это сложный и дорогостоящий процесс, и здесь нет места для ошибки.

Поэтому полет состоится только тогда, когда все технические системы достигнут почти совершенства. Тем не менее, риск гибели экипажа очень высок.