Скільки летіти до Марса від Землі

Планета Марс, мабуть, одна з найзагадковіших в нашій сонячній системі. Яскраво-червона зірка, яку можна побачити навіть неозброєним поглядом в нічному небі здавна привертала увагу вчених астрономів, жерців, поетів, її ім’ям іменували язичницьких богів. Але найбільше суперечок і дискусій, безсумнівно, викликає питання наявності життя на цій планеті (нехай навіть найпростіших одноклітинних організмів). Про це теж немало сказано і написано, в тому числі і на нашому сайті. Одним словом, планета Марс таїть у собі ще чимало загадок, і щоб їх вирішити людству належить більш детально досліджувати Марс, можливо недалекий той день, коли нога людини вперше вступить на червону планету. Але щоб це сталося, необхідно вирішити досить важливі нагальні питання: розробити технологію таких польотів, здійснити її, врахувати безліч важливих нюансів, таких як вплив космічної радіації на астронавтів, і, зрозуміло, правильно розрахувати, як траєкторію польоту, так і скільки часу летіти до Марса від Землі.

Тут насправді не все так просто, адже і Земля і Марс рухаються по своїх орбітах навколо Сонця з різною швидкістю, як наслідок постійно змінюється відстань між ними. Раз у два роки ця відстань мінімальна, так як наші планети зближуються на максимально коротку відстань, таке зближення в астрономії називають протистоянням, ось як воно виглядає на картинці

Протистояння Марса і Землі.

Очевидно, що відправляти космічний корабель на Марс слід саме в момент протистояння, коли відстань між Землею і Марсом мінімальна.

Це все, звісно, важливо, але тепер давайте відповімо на наше головне нагальне питання: скільки людині летіти до Марса? Отже, з урахуванням новітніх сучасних технологій такий політ триватиме від 150 до 300 днів, беручи до уваги швидкість запуску, розташування планет, траєкторію польоту. Притому, дуже важливим фактором тут є наявність палива, чим його буде більше, тим швидше буде проходити політ.

Історія польотів

Спроби відправити шатл на Марс вже робилися НАСА, перший безпілотний космічний корабель, що здійснив політ за маршрутом Земля-Марс називався Mariner 4 і був відправлений у шлях у кінці листопада 1964 року. На Марс він прилетів 14 липня 1965 року, при цьому зробивши 21 детальну фотографію поверхні «червоної планети», ці фото були першими такого роду в історії. Сам політ на Марс в один кінець зайняв 228 днів.

Mariner 4 – перший космічний корабель, який побував на Марсі.

Другий політ, який здійснив корабель Mariner 6 проходив вже набагато швидше, корабель відірвався від Землі 25 лютого 1965 року і вже через 156 днів польоту, 31 липня досяг Марса. Наступний корабель Mariner 7 долетів до «червоної планети» всього лише за 131 день.

А ось Mariner 9 став першим земним космічним кораблем, який вийшов на марсіанську орбіту, політ туди зайняв у нього 167 днів.

Труднощі польоту

І все-таки доступні тривалості польотів на Марс ще досить довгі, а могли б бути швидше? Давайте порахуємо: відстань між нашими планетами складає приблизно 55 мільйонів кілометрів, в той час як новітні космічні кораблі здатні пересуватися з максимальною швидкістю 20 тис. кілометрів на годину, виходить, що політ від Землі до Марса займе як мінімум 115 днів. Але це в ідеалі, а ось практика, на жаль, відрізняється від ідеальних умов, і згідно з нею подібний політ протікає в два рази довше. Чому ж так?

• По перше, що Земля, що Марс не стоять на місці, а постійно рухаються по орбіті, і не можна просто так запустити ракету з точки А у точку В. Тому якщо запустити корабель туди, де Марс знаходиться зараз, доки він долетить планета піде далі по орбіті, і тому цілиться треба на випередження, туди де Марс тільки з’явиться, для цього знову ж таки потрібно дуже добре розрахувати траєкторію польоту, бо помилка може бути досить дорогою.
• Ще одна трудність при польотах на Марс є паливо, точніше його обмеженість. Якщо припустити, що на нашому космічному кораблі паливо не обмежене, то можна просто летіти до Марса безпосередньо, прискорюючись до середини шляху, а потім розгорнути всі сопла і сповільниться. Але для цього буде потрібно неймовірна кількість палива і як наслідок неймовірно гігантський корабель, щоб все це паливо нести на собі.

Як прискорити політ

Зараз провідні вчені і конструктори НАСА працюють над питаннями прискорення польотів на Марс, та й взагалі польотів в межах нашої Сонячної системи. Втім, і 250 денна подорож до Марса могла би бути прийнятною, адже в свій час Колумб, який відкрив Америку, та інші відважні мореплавці епохи великих географічних відкриттів плавали не менше, так що астронавти, які вирушають до інших планет, були б їм під стать. Але справа не тільки в цьому, а в тому, що для відправки перших людей на Марс на космічному кораблі потрібно використовувати кардинально інший вид палива. До того ж космос далеко не саме привітне місце для людей, і необхідно подумати, як захистити астронавтів від дії космічної радіації, яка буде відкладатися у всіх частинах тіла і згодом залишиться з людиною на все життя. Зменшення часу польоту зменшить ризик людини бути опроміненою цією радіацією.

Серед ідей щодо прискорення космічних польотів на Марс на наш погляд увагу заслуговують наступні:

• Використання ядерних ракет, в основі роботи яких стоїть розігрів зрідженого палива з наступним викиданням його з сопла на дуже високій швидкості. Тяга при використанні ядерних ракет буде в рази сильніше, що теоретично зможе скоротити політ до Марса до 7-ми місяців.
• Використання магнетизму. Технологія, заснована на використанні спеціального електромагнітного приладу, який буде іонізувати і розігрівати ракетне паливо, перетворюючи його в іонізований газ, або іншими словами в плазму, яка і буде розганяти космічний корабель. При цьому способі політ гіпотетично можна скоротити до 5 місяців.
• Використання антиматерії. Це, мабуть, сама дивна з ідей, хоча вона може виявитися і найбільш успішною. Частинки антиматерії можна отримати тільки в прискорювачі частинок і згідно з фізики елементарних частинок та знаменитого рівняння Ейнштейна при зіткненні частинок і античастинок відбувається викид колосальної кількості енергії, яку можна було б використовувати в цій корисній справі. Згідно з попередніми розрахунками для того, щоб корабель досяг Марса знадобиться всього лише 10 міліграм антиматерії, от тільки на виробництво, навіть стільки малої кількості антиматерії знадобиться витратити щонайменше 250 мільйонів доларів. Сам же політ на Марс з допомогою антиматерії знову таки за попередніми розрахунками займе всього лише 45 днів.

Як би там не було, будемо сподіватися, що настане день, коли людина зможе відправиться на Марс (та й до інших планет) так само легко, як сьогодні вона може поїхати в інше місто.

Стаття оновлена 20.07.2018.

Програма Mars one

На даний момент вже існує реальна космічна програма польоту астронавтів на Марс, під назвою «Mars one». Відповідно до неї планується, що перша група землян відправиться на підкорення Марса в 2025 році. А потім кожні два роки до них будуть приєднуватися нові групи поселенців. Але що найцікавіше, так це те, що для майбутніх марсіанських першопрохідців їх політ на Марс стане «квитком в один кінець». Так, вони, на жаль, не зможуть повернуться на Землю через описані нами вище труднощі польоту, а саме обмежений запасу палива і збільшення відстані між нашими планетами.

Крім цього, через тривале перебування на «червоній планеті» у них з часом атрофуються деякі м’язи, справа в тому, що сила гравітації на Марсі набагато менше, ніж на Землі. Скажімо, людина, яка має вагу 100 кг, на Марсі буде важити всього лише 38 кг.

Незважаючи на всі ці обставини понад 20 тисяч чоловік подали заявки на участь в програмі підкорення червоної планети «Mars one». З них попередньо було відібрано 1058 чоловік для можливої участі в програмі. А Ви б хотіли відправитися на Марс?

Ілон Маск і його Тесла

Ще одна знакова подія відбулася зовсім недавно (раніше початкової дати публікації нашої статті), а саме запуск на Марс машини Tesla Roadster Ілона Маском і його компанією Space X, який відбувся 6 лютого 2018 року. На орбіту Теслу вивела ракета Falcon-Heavy c космодрому на мисі Канаверал (США).

А це власне фото автомобіля з манекеном космонавта всередині, який був відправлений у космос. Спочатку передбачалося відправити Теслу саме на Марс, правда, вивести автомобіль на намічений курс до «червоної планети» так і не вийшло, швидкість, з якою ракета Falcon-Heavy вийшла в космос була занадто велика, в результаті траєкторія польоту змістилася.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.

Сторінка про автора

Ця стаття доступна англійською мовою – How Long Does It Take to Get to Mars?.