Сколько летел марсоход до марса
Перейти к содержимому

Сколько летел марсоход до марса

  • автор:

Марсианская Настойчивость

Привет-привет! Да, знаю, что давно не писал. Скучали?

Сегодня поговорим о новом марсоходе «Персеверанс» (с английского языка perseverance — настойчивость), который вот-вот примарсианится на соседнюю планету. Это случится 18 февраля, в 23:55 по Москве.

Чем новый ровер отличается от Curiosity? Какие еще “7 минут ужаса” его ожидают? Что за вертолёт он несет? Зачем он отправляется на Марс? Попробуем ответить на эти и некоторые другие вопросы.

Раз в пару лет на ночном небосклоне можно видеть достаточно яркую красную точку. Это не звезда, не метеорит и не какой-то инопланетный корабль (ну, наверное), это — Марс. Четвертая планета от Солнца, раза в три меньше нашей Земли. Атмосфера тонкая (1% от земной), состоит почти полностью из углекислого газа. Растительности нет, населена роботами — всё как положено.

Марс, как казалось до XX века ученым, был очень похож на Землю. Они даже видели какие-то каналы и растительность на его поверхности. Появлялись литературные произведения о марсианах, как “Война миров” Герберта Уэллса. В целом, многие говорили о наличии на Марсе воды и разумной жизни. Однако со временем мы выяснили, что огромные каналы — лишь оптическая иллюзия, разумной жизни нет (про жизнь на клеточном уровне еще не знаем), а что касается воды — что же, тут всё сложнее. Вода на Марсе есть, это мы знаем точно, теперь уже вопрос стоит в её количестве и состоянии на данный момент и в прошлом.

Искали воду долго, рельеф красной планеты в некоторых местах очень уж походил на созданный течением жидкости. Да и на спутниковых снимках с новыми метеоритными кратерами было видно что-то белое под грунтом.

Ну очень уж похоже на сублимацию (переход из твердого состояния сразу в газ) льда. Тут еще и спускаемый аппарат “Феникс” махнул ковшом и увидел тот самый лёд. Без жизни или органики, но настоящий водяной лёд. Вопрос наличия воды, таким образом, закрыли. Вода есть.

Многочисленные марсоходы в дальнейшем увидели даже следы движения воды на камнях.

На данный момент мы оцениваем общий объем поверхностного и приповерхностного льда красной планеты приблизительно в 5 млн кубических километров. Возможно, что льда еще больше на глубине.

Считается, что на Марсе есть и вода в жидком состоянии. Она сосредоточена либо в подземных озерах, либо в ней должно быть очень много солей.

Считается, что в исчезновении воды и в тонкой атмосфере виновато исчезновение магнитного поля, что позволило Солнцу всё “сдуть”.

Вода есть, было магнитное поле, но могла ли зародиться на планете жизнь? Этого мы пока не знаем. Конечно, речь идёт не о разумной жизни, а о микроскопических организмах, которые могут жить под поверхностью, как в подземных озерах на нашей планете.

На Марсе обнаруживали метан, он быстро разлагается, значит должен откуда-то появляться. Источником может быть геологическая активность, живые организмы или что-то ещё не совсем известное нам. Вулканов мы не нашли, значит нужно проверить что там с организмами.

Марс-2020

Новая миссия NASA по исследованию Марса называется Марс-2020. В её рамках 30 июля 2020 года на красную планету отправили марсоход и вертолётный дрон.

Марсоход предназначен для исследований поверхности планеты и истории геологических процессов. Он должен помочь нам подготовиться к высадке людей на Марс и посмотреть, могла ли планета быть обитаемой в прошлом. Также он будет собирать образцы грунта для последующей доставки их на Землю в рамках будущей миссии Mars Sample Return. К марсоходу пристегнут маленький дрон “Индженьюити” (англ. Ingenuity — Изобретательность), который опробует возможность полёта на Марсе и будет помогать составлять маршрут своему товарищу.

После своего полугодового путешествия 18 февраля, в 23:48 по Москве капсула с аппаратами войдет в атмосферу красной планеты на скорости в 19000 км/ч, чтобы через 7 минут ракетный “кран” мягко опустил марсоход на поверхность. Так начнутся приключения ровера на Марсе.

С учетом того, что ему придется искать следы возможной жизни в прошлом планеты — “Персеверанс” направили в кратер Езеро, который когда-то был заполнен водой.

С каждым годом технологии всё улучшаются, поэтому место будущей посадки известно уже достаточно точно — дно этого древнего озера у его западного русла. Сузить неопределенность можно до вот этой области, на рисунке ниже. Она меньше 10 км в диаметре!

Марсоход

Дизайн нового марсохода “Персеверанс” основан на прошлом собрате — “Кьюриосити”, их даже просто так не отличить.

Несмотря на внешнее сходство, новый марсоход тяжелее (1025 кг против 899 кг), несет совершенно иное оборудование и имеет переработанные колеса (на “Кьюриосити” были проблемы).

Помимо нескольких камер (всего их 19) и двух микрофонов ровер несет на себе следующие инструменты:

  • Планетарный инструмент для рентгеновской литохимии (Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry, PIXL) — спектрометр для точного определения состава веществ.
  • Радиолокационный визуализатор для марсианского подповерхностного эксперимента (Radar Imager for Mars’ subsurface experiment, RIMFAX) — георадар для изучения того, что находится под поверхностью.
  • Марсианский анализатор динамики окружающей среды (Mars Environmental Dynamics Analyzer, MEDA) — метеостанция.
  • Марсианский исследовательский эксперимент с кислородом in situ (Mars Oxygen ISRU Experiment, MOXIE) — прибор, способный производить кислород из углекислого газа марсианской атмосферы (эксперимент).
  • SuperCam — набор из двух лазеров и четырех спектрометров для исследования камней и грунта.
  • Мультиспектральный стереоскопический прибор для визуализации Mastcam-Z — набор камер с возможностью оптического увеличения.
  • Рамановское и люминисцентное сканирование пригодной для жизни среды для поиска органических и химических веществ (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals, SHERLOC) — специальный ультрафиолетовый спектрометр для обнаружения органических веществ.

Питать всё это дело будет радиоизотопный термоэлектрический генератор с небольшим куском диоксида плутония-238 (почти 5 кг). Он будет давать примерно 100 Вт электрической мощности и его должно хватить на 14 лет. Солнечных батарей ровер не имеет.

По ходу движения “Персеверанс” будет сбрасывать специальные капсулы с образцами пород, в дальнейшем их подберет специальная миссия по возврату грунта и доставит на Землю.

Нельзя не упомянуть (снова) о дроне “Индженьюити”. Он имеет два винта, несет на себе камеру высокого разрешения и передатчик, а также камеру с солнечным трекером для навигации. Дрон имеет массу в 1.8 кг, может летать до 90 секунд за раз со скоростью до 10 м/с, канал связи с ровером будет иметь скорость до 250 кбит/с. Заряжаться малыш будет уже от собственных солнечных батарей.

Семь минут ужаса

На момент написания марсоход летит к Марсу внутри капсулы на скорости почти 77 тысяч км/ч относительно Солнца и уже пролетел 468 млн километров (посмотреть это можно на сайте). 18 числа аппарат начнет процедуру спуска и посадки, которую как раз и называют 7 минут ужаса. За это время марсоход должен перейти из спокойного полета в космосе со скоростью 19000 км/ч относительно Марса до состояния покоя на его поверхности. Всё это нужно будет сделать роверу самостоятельно, без помощи Земли, ведь сигнал будет идти около 12 минут в одну сторону, что уже больше “7 минут ужаса” (интерактивная анимация спуска тоже есть на сайте).

Посадку можно разделить на несколько стадий.

Сначала будет отделение капсулы от полетной ступени, после чего начнётся вход в атмосферу. Тепловой щит раскалится докрасна, капсулу окутает облако плазмы, двигатели ориентации будут контролировать её положение. Это торможение заберет 99% кинетической энергии.

После достаточного замедления, на высоте 12 км раскроется сверхзвуковой парашют. Через некоторые время отстыкуется тепловой щит, который больше не нужен и ровер сможет наблюдать поверхность планеты. Так марсоход может корректировать курс и “подруливать” к безопасному для посадки месту. После замедления скорость аппарата все равно будет составлять почти 300 км/ч.

Для дальнейшего замедления инженеры разработали весьма экстравагантное решение, которое было испытано еще на марсоходе “Кьюриосити”. На высоте 2 км ровер отстыкуется от капсулы и вместе с ракетной платформой-краном полетит вниз. Начнется контролируемый спуск на двигателях. В такой конфигурации аппарат спустится до высоты в 20 метров, после чего разделится. Полностью сесть на двигателях нельзя, так как потоки от них могут поднять камни и повредить ровер.

Ровер не упадет, а продолжит спуск на тросах. Ракетный “кран” мягко опустит его на грунт. Когда “Персеверанс” почувствует грунт под колесами, он отсоединит тросы и ракетная платформа улетит на остатках топлива, чтобы разбиться о поверхность как можно дальше от места посадки.

Теперь, после семи минут ужаса, марсоход спокойно встанет на своих колесах на поверхности красной планеты. Дальше он должен будет проверить системы и начать свой долгий пусть по пустошам Марса, но это уже другая история.

Об успехе посадки мы узнаем только через 12 минут, когда до нас дойдет телеметрия, а уже через несколько дней после посадки мы сможем получить кадры и звук настоящего спуска (вместо анимации).

Не стоит забывать, что миссия на Марс — сложная штука, около половины из отправленных аппаратов не смогли так или иначе полностью выполнить свою цель.

Поэтому пожелаем роверу “Персеверанс” и его компаньону дрону “Индженьюити” мягкой посадки. Нас ждет ещё много открытий, совершенных этими аппаратами.

Следить за посадкой ровера 18 февраля можно будет на трансляции NASA на YouTube.

Сколько лететь до Марса

Если вы интересуетесь, сколько человеку лететь с Земли до Марса и обратно, на какие дистанции это будет путешествие и с какими сложностями придется столкнуться, пристегнитесь, мы все расскажем.

Красная планета волнует лучшие умы человечества не первое десятилетие и даже не первый век — научный интерес, вопрос потенциальной колонизации, еще одна отправная точка в процессе освоения Солнечной системы.
Вы узнаете, сколько лететь от Земли до Марса человеку по времени и в километрах, каково расстояние до этой планеты от нашей, почему оно меняется и когда лучше всего запускать корабль до этого небесного тела.

Панорама Марса

Панорама поверхности Марса. Автор изображения: Justin Cowart

Сколько километров лететь до Марса с Земли

Прежде чем покупать билет на Марс, помните: несмотря на то, что это соседняя от Земли, 4-я от Солнца планета, лететь до нее десятки или сотни миллионов км, смотря на какой сезон запланировано ваше космическое путешествие, сколько лет вы готовы подождать и по какой траектории собираетесь лететь. А теперь обсудим вопрос подробнее и серьезнее.

Схема размещения планет

Схема размещения планет в Солнечной системе. Автор изображения: Image Editor

Орбита Марса и удаленность в разных точках

Говоря о том, сколько времени теоретически лететь на Марс на ракете, важно учитывать его орбиту. Она, как и у Земли, эллиптическая и находится примерно в той же плоскости, но есть и отличия.
Расстояние до Марса от Земли не постоянно — мы то приближаемся, то удаляемся.

Вид на Землю с Марса

Фото Земли, сделанное марсоходом Spirit Exploration Rover Spirit. Автор фото: NASA Goddard Space Flight Center Follow

Ближе всего Красная планета к нашей оказывается дважды в год — в удалении на 55,76 млн км. Это называется «оппозицией» или «противостоянием», когда Земля оказывается точно между Солнцем и Марсом.
Также раз в 15-17 лет и раз в несколько сотен лет случаются великие противостояния, когда Марс приближается к нам сильнее, но не намного. Например, в 2003 году планета приблизилась к нашей на 55,758 млн км (0,37282 а.е.). Подобное повторится только в 2287 году или еще позже. Эти «скачки расстояния» связаны с тем, что у Марса больший эксцентриситет (орбита более вытянута), чем у нашей планеты.
Какое расстояние между Землей и Марсом максимальное: 402 млн км; если интересно, сколько километров между нашими планетами в среднем — 225 миллионов. До максимума дистанция между нами и Марсом вырастает, когда на прямой линии между планетами находится Солнце.
Это первая причина, по которой нет однозначного ответа на вопрос, сколько времени и километров займет перелет до Марса — это зависит от расположения планет относительно Солнца и траектории космического корабля.
Интересно: в теории, Земля и Марс максимально сблизятся, когда наша планета будет в афелии (максимально удаленной точке орбиты от Солнца), а Марс — в перигелии (максимально приближенной к Солнцу точке орбиты). В таком положении расстояние до Марса от Земли теоретически составит 54,6 млн км. Но в реальности такого не случалось. Как же идет время на Марсе и сколько длятся сутки на Марсе? Относительно звезд период вращения планеты составляет 24 часа 37 минут — солы (марсианские сутки) всего на 2,7% больше, чем на Земле. Сколько длится год на Марсе? Вокруг Солнца Красная планета делает полный круг за 668,59 сола или за 686,98 наших суток. То есть марсианский год равен 1,8 нашего года.

Где должен быть Марс во время запуска корабля

Возможно, вы удивитесь, но лучшее время для запуска корабля и пилотируемых полетов к Марсу — не когда расстояние между планетами минимально. По прямой от Земли до Марса долететь невозможно из-за гравитации Земли и Солнца, плюс слишком энергозатратно, ведь и он, и мы движемся. И, и если бы мы просто сели и полетели, нам бы пришлось преследовать планету. Такими технологиями человечество пока не владеет.
Поэтому полеты на Марс планируются всегда в так называемое стартовое окно (оптимальный период запуска) — чтобы к моменту появления аппарата на орбите Марса эта планета оказалась в этой же точке своей орбиты. Второй вариант — корабль должен появиться в этой точке раньше планеты и позволить ей себя «догнать». Оптимальное расположение Земли и Марса для такого путешествия наступает каждые 2 года и 2 месяца, когда наша планета обгоняет Марс по космической скорости.

Орбитальная механика, или сколько километров нужно преодолеть

Расстояние между Марсом и Землей постоянно меняется из-за эллиптичности орбит, различной удаленности планет от Солнца и разной скорости. Даже в периоде «оппозиции» дистанция варьируется в диапазоне от 55,76 до 101,39 млн км, в зависимости от года.
Точно определить, сколько километров лететь человеку от Земли до Марса, сложно. Всему виной орбитальная механика. Длина пути до Красной планеты намного больше минимального расстояния до нее от Земли. Корабль большую часть пути преодолевает по инерции под действием гравитации небесных тел, по сути это половина гелиоцентрической орбиты между Марсом и Землей вокруг Солнца.

Прибытие марсохода

Модель прибытия корабля на Марс. Автор изображения: driver Photographer

Половина орбиты Земли равна 3.14 а.е, у Марса — 4.77 а.е. Орбита корабля будет средней между планетами, половина ее длины составит 3.94 а.е. Одна астрономическая единица (а.е.) равна 149 597 868 км. Если округлить, 3.94 а.е. равны примерно 600 млн км — вот сколько в километрах лететь до Марса от Земли на самом деле. Но эти подсчеты условны, в реальности используются намного более сложные алгоритмы.

Сколько земных лет, дней, часов лететь человеку до Марса

Какое время займет полет на Марс, зависит от скорости аппарата, траектории, по которой он будет двигаться, расположения планет, веса корабля и его содержимого, количества топлива. Теоретически, если учитывать только скорость и маршрут, можно примерно просчитать, сколько лететь по времени от Земли до Марса:

  • Для выхода на околоземную орбиту ракете, чтобы преодолеть гравитацию Земли, нужно развить скорость 7,9 км/с — 29 000 км/ч.
  • Для межпланетного путешествия нужна скорость 11,2 км/с — 40 000 км в час.
  • Средняя скорость межпланетных перелетов — 20 км/с.
  • К скорости корабля на гелиоцентрической орбите добавляется скорость Земли — 30 км/с. Например, аппарат New Horizons запускали с Земли со скоростью 16,26 км/с, поэтому на гелиоцентрической орбите он развил скорость около 40 км/с (около 59 000 км/ч).

Принимая во внимание эти расчеты, по самой короткой, теоретически возможной траектории время полета от Земли до Марса составит 941 час или 39 наших, земных дней. Если маршрут будет соответствовать среднему удалению наших планет друг от друга, человек пробудет в пути примерно 3 879 часа или 162 дня, что уже ближе к реальности. Если Марс будет на максимальном удалении от Земли, в дороге придется пробыть 289 дней.

Выгоднее всего проводить запуск по орбите, медленно приближая корабль к Красной планете. Под гравитационным воздействием Солнца (эффект рогатки) корабль получает толчок для преодоления расстояния. В нужный момент корабль освобождается от гравитационного поля, попадая на орбиту Марса. В общей сложности полет в один конец будет длиться от 150 до 300 дней (5-10 месяцев).

В чем сложность вычислений

Все вышесказанное хорошо в теории. На практике при вычислениях нужно учитывать массу нюансов:

  • эллиптическая форма обеих орбит и разница между ними;
  • отличающаяся скорость обеих планет (Марс медленнее);
  • тот факт, что Солнце не является центральной точкой орбит;
  • скорость и ее приращение, вес и другие характеристики космолета;
  • необходимость своевременного возвращения космонавтов на Землю;
  • оптимальная траектория для пассажирских межпланетных перевозок.

Потому в расчеты нужно включать количество топлива и размер топливных баков, запасы пищи, кислорода и многое другое.

Прогнозы, сколько лететь по времени

И хоть на Марс не ступала еще нога человека, миссий на эту планету было множество. Корабли достигали ее поверхности за 128-335 дней (миссии Mariner-7 и «Марс Полар Лэндер»). Например, выбрав Гомановскую траекторию, путешествие на Марс в одну сторону можно совершить за 6-9 месяцев (180-274 суток) в одну сторону, но облучение экипажа будет слишком велико. Большинство пилотируемых полетов к Марсу разрабатывается по гиперболическим траекториям, при которых добраться до Красной планеты можно примерно за полгода, при этом доза облучения будет в пределах нормы, но понадобится в 4,5 больше топлива для дополнительного разгона с орбиты нашей планеты. По расчетам ученых, занимающихся миссией Mars One, полет будет длиться 210 дней или 7-8 месяцев. В будущем Илон Маск обещает сократить время путешествия до 80, а затем и до 30 дней. Специалисты NASA менее оптимистичны в своих расчетах — они ведут речь о 6 месяцах пути в один конец и 6 месяцах пути обратно. К тому же, на Красной планете путешественникам придется провести 18-20 месяцев в ожидании, когда наши планеты приблизятся друг к другу на достаточное для возвращения расстояние.
Если обобщить: ученые предполагают, что путешествие до Марса на пилотируемом аппарате туда и обратно будет занимать примерно 450 земных дней (10 800 часов или 1,2 лет).
Это интересно: если бы совершать межпланетные путешествия можно было на самолетах, средняя скорость которых около 1 000 км/ч, сойти с трапа по прилете пассажиры смогли бы только через 22 731 день и 16 часов (через 545 560 часов или почти через 63 года). Это если Марс находился бы в противостоянии и самолет летел строго прямо. А если лететь по эллипсу, путешествие затянулось бы на 560 лет.

Компютерная визуализация планеты Марс

Модель Марса с небольшой облачностью. Автор изображения: Kevin Gill

Почему лететь так долго

При отсутствии поломок и других форс-мажоров путешествие займет около 2,5 лет (по полгода на перелеты и 18-20 месяцев на Марсе в ожидании следующего сближения с нашей планетой).

  1. Огромные расстояния.
  2. Ограниченные возможности технологий нашей цивилизации.

Реактивные двигатели, которые мы используем для запуска космических аппаратов, тратят почти все топливо на преодоление силы притяжения Земли, остальную часть пути космолет преодолевает в основном по инерции. Брать дополнительные запасы топлива, а значит, и развивать более высокую скорость, конструкция современных кораблей пока не позволяет.

Изображение космического корабля Mars 2020

Космический корабль Mars 2020. Автор изображения: mars.nasa.gov

Как быстрее долететь до Марса (маршруты)

Пока для межпланетных путешествий землянам доступны только химические ракетные двигатели, у которых очень большой расход топлива. Даже если лететь на минималочках при скорости около 12 км/с (около 40 000 км/ч), горючего нужно очень много. Плюс, чем больше весит космолет, тем больше топлива нужно, чтобы поднять его в космос и чтобы сбросить скорость возле Марса. Также горючее требуется для работы систем жизнеобеспечения.
Здесь взаимосвязь прямая: либо больше топлива, либо дольше лететь. Траектория полета на Марс может быть эллиптической, параболической и гиперболической. Рассмотрим особенности каждого из этих маршрутов.

Эллиптическая (Гомановская) траектория — добраться до Марса с наименьшим количеством топлива

Это самый простой, экономичный с точки зрения расхода топлива способ, предложенный Вальтером Гоманом. Но и самый долгий — до высадки пройдет примерно 260 суток. Корабль разгоняют до 11,59 км/с, и он летит по инерции по эллипсу, касающемуся орбит Земли и Марса, по большей, чем земная, орбите. Она пересекает орбиту Марса, когда он будет в той же точке, что и корабль. Возле Марса — снова разгон для перехода на его орбиту. Траектория корабля — большая дуга. Это сильно увеличивает километраж путешествия.
Большинство марсоходов отправляют именно по эллиптической траектории.
Интересно: если скорость полета с Земли увеличить до 12 км/с, время полета сократится до 150 суток — за счет большей скорости и сокращения длины дуги траектории. Но возникает сложность со снижением скорости.

Параболическая траектория — быстрее, но дороже

Эта траектория позволяет добраться до Марса за 70-80 суток, что сэкономит расход провизии, систем жизнеобеспечения, защиты от радиации и др. Но разогнать корабль нужно до третьей космической скорости — 16,7 км/с. Потому и при запуске, и при торможении, горючего потребуется море, примерно в 4 раза больше, чем при полете по Гомановской траектории. Полет по параболе в две стороны займет всего 5 месяцев.

Гиперболическая траектория — оптимальная, но пока сложно реализуемая

Этот маршрут позволяет завершить полет на Марс быстрее, чем при эллиптической (менее 80 суток в одну сторону, до полугода в оба конца), но она намного более энергозатратна (в 4,5 раза). В отличие от параболического маршрута, двигаясь по гиперболе, аппарат получит скорость убегания из Солнечной Системы, превышающей третью космическую, плюс, диапазон траектории в этом случае шире, чем у параболической.
Основная проблема — сложность разгона космолета до нужной скорости (более 16,7 км/с), на это способны только ионные двигатели, которые пока разрабатываются.
Большая часть пилотируемых полетов к Марсу разрабатывается именно по этой траектории. Например, аппарат «Новые Горизонты» преодолел путь до Красной планеты за 78 суток. А межзвездный объект Oumuamua способен пролететь от земной до марсианской орбиты всего за 2 недели.

Способы сократить время полета

Чтобы люди могли летать на Марс быстрее, можно:
Использовать ядерные двигатели больших мощностей. Это сократило бы время полета в межпланетном пространстве в 2 раза (примерно до 7 месяцев, некоторые исследователи уверены, что и меньше 40 дней), дало бы больший выбор времени старта с Земли и с Марса в том числе. Проблема пока одна — такого двигателя еще не существует, он в разработке.
Использовать электрические (ионные) двигатели в комплекте с ядерными энергетическими установками и летать на Марс за 5 месяцев, в будущем — и за 40 дней. Они помогут ускорять корабли до 10 км/с и более при небольшом расходе топлива (например, зонду Dawn на 10 лет миссии потребовалось всего полтонны ксенона).
Использовать антиматерию. Для достижение кораблем места посадки понадобится 10 мг антивещества и 250 млн долларов. При этом исследователи обещают, что время полета на Марс технология сократит до 45 дней. В отдаленном будущем антиматерия позволит добираться до красной планеты за 3-4 минуты. В теории.

Сколько будет стоить путешествие

Принимая во внимание все вышесказанное, понятно, почему ответ на вопрос, были ли люди уже на Марсе, пока отрицательный.
Сколько будет стоить путешествие на Марс? Миллиарды. Во времена Джорджа Буша-старшего речь шла о 80-100 млрд долларов, затем от 20-40 миллиардах. Сейчас Илон Маск говорит, что в итоге полет на Марс будет стоить 500 млн долларов, а в будущем удастся снизить затраты до 100 тыс долларов. Интересно, что обратный билет на Марс Маск обещает сделать бесплатным.

Илон Маск прогнозирует стоимость полетов на Марс

Илон Маск считает, что стоимость полета на Марс составит 500 млн долларов. Автор изображения: Daniel Oberhaus

Цели полетов на Марс

Несмотря на то, что Марс дальше от Земли, чем Венера, на Красной планете намного более приветливые для путешественника условия — в мизерных долях, но в атмосфере там есть кислород, а температура на планете сравнима с полярными условиями на Земле.

Итак, каковы цели пилотируемых миссий на эту планету:

  • научные исследования, развитие технологий;
  • освоение, колонизация Марса, туристический бизнес в межпланетных масштабах;
  • поиск ресурсов за пределами Земли.

Нерешенные проблемы перелета

Продолжительность полета на Марс неизбежно ведет к сложностям, которых избежать невозможно. Потенциальные поломки и технические неполадки, плюс метеорные потоки, солнечный ветер и прочее. Люди могут оказаться запертыми в нерабочем куске железа без надежды на помощь.
Психические и физические перегрузки — радиация, во много раз превышающая норму, замкнутое пространство, вероятность лучевой болезни и многое другое. Все это может привести к психическим и физическим недугам (потеря тонуса мышц и кровеносной системы, депрессии и т.д.). На реабилитацию может потребоваться до 2 лет.
Обеспечение. Умещение запасов топлива, кислорода, воды и еды, необходимых для полета и возвращения — непростая задача.

Неудачные полеты

Многое может пойти не по плану. Вдумайтесь: более половины из 48 миссий на Марс, запущенных с 1960-х гг. по 2020-й год, закончились провалом. Неудачи постигают корабли по сей день: потеря связи, несрабатывание аппаратуры, аварии при запуске.Такие неудачи постигали СССР, США, Японию, Китай. Именно поэтому на Марсе еще не было человека — нужно слишком многое предугадать, предусмотреть и учесть, а технологические возможности ограничены.

Сколько топлива нужно для полета на Марс

Топлива нужно много — десятки тонн, и чтобы вместить его запасы, корабль придется строить огромный. Роберт Зубин придумал интересное решение: использовать ядерный реактор и взять с собой с Земли всего 6 тонн водорода, а потом использовать диоксид углерода, который можно брать из атмосферы Марса. Из этих компонентов планируется выделять метан и воду. Воду будут использовать для получения кислорода и водорода. Из водорода будут делать метан. Топлива получится добыть таким способом около 100 тонн, чего хватит на дорогу домой.

Расстояние от Марса до Солнца

В афелии (максимальное удаление) Красная планета от нашей звезды находится на расстоянии в 249 млн км, в перигелии (при максимальном приближении) — в 206 млн км. Среднее расстояние от Солнца до Марса в километрах составляет 228 млн км. Наша планета находится в 150 млн км от Солнца (в 1 а.е.), Красная планета, в зависимости от точки на ее орбите — в 1.38-1.66 а.е. Если вам интересно, сколько свет летит до Марса — в среднем, 12 минут и 40 секунд. Напомним, до Земли свет движется 8 минут и 19 секунд. А если хотите знать, какое расстояние от Луны до Марса — это 55,7 млн км при макс. приближении и 400 млн км при макс. удалении — почти столько же, как и от Земли.

Марс и Солнце

Графическая визуализация Марса и Солнца. Автор изображения: Kevin Gill

Вывод

По заявлениям космических агентств мира, время, когда человек полетит на Марс, наступит уже в обозримом будущем — в 2020-2040-х гг. Но до реализации этих амбициозных планов нужно решить еще множество технических проблем, чтобы обеспечить экипажу безопасность и сделать первый полет человека на Марс реальностью.

Вскоре полеты на Марс станут реальными

Вскоре полеты на Марс могут стать реальностью. Автор изображения: Kevin Gill

Что думаете о путешествии на Красную планету? Делитесь с нами в комментариях.

Сколько времени марсоход летел на Марс?

Недолго ли это? Сколько времени туда летел марсоход Curiosity? А то переселенцы туда полетят, а им и жизни не хватит!

текст при наведении

Марсоход Curiosity летел на Марс 8 месяцев и 10 дней. Это получается приблизительно 250 дней — даже меньше года. В принципе, недолго — можно лететь.

Интересно, что в России уже давно существует проект "500". 500 дней, по расчетам ученых, нужно чтобы слетать на Марс туда и обратно.

Марс — это соседняя с нами планета, следующая от Солнца. Жалко, что она непригодна для проживания там человеком. Как мы видим, полет туда, с биологической точки зрения, очень даже возможен!

В США готовится программа, согласно которой в 2030 году начнется заселение Марса.

У нас оказывается, тоже такой проект есть, причем он совместный России с Украиной. Будет создана новая ракета-носитель "Содружество" для полетов на Луну и на Марс.

Можно ли долететь до Марса ⁠ ⁠

Марс — один из самых близких к нам соседей. Всю свою историю человечество пытается найти ответ на вопрос — есть ли жизнь на Марсе, а если нет, то была ли раньше и что произошло? Единственный способ узнать это — совершить полет. Сколько лететь до Марса и основные способы доставки туда человека — одна из основных задач современных астрономов.

Время, которое займет полет

Время перелета зависит от расстояния и скорости. Из школьного курса всем известно, что скорость это отношение расстояния ко времени. Время полета будет равным отношению расстояния между планетами к скорости полета.

Необходимое время для полета

Со скоростью полета все более или менее стабильно – максимальная скорость современного космического аппарата равна 64’000 км/час, однако средние показатели скорости равны примерно 20’000 км/час. А вот расстояние между движущимися планетами постоянно меняется и в среднем составляет 225 млн. км.

Отсюда получается, что теоретически космический аппарат с людьми может достигнуть планеты через 11’250 часов после вылета. Это составит 468 дней или 15 месяцев.

Если брать в расчет минимальное расстояние между планетами равное 55 млн. км, то человек преодолеет его за 2’750 часов или 115 дней. Но это только в теории. Ученые, занимающиеся разработкой проекта Mars One, предполагают, что космический аппарат доставит людей на Марс за 7 месяцев.

С чем связана такая продолжительность полета

Перелет не получится осуществить по прямой – планеты движутся по орбите вокруг Солнца. Космическому аппарату придется лететь до Марса в ту точку, где планета еще не находится.

Кроме этого, необходимо учитывать силу притяжения Солнца. Ракете необходимо будет лететь на максимально удаленном расстоянии от нашего светила. Это позволит сэкономить топливо.

Еще нужно брать во внимание, что между планетами находятся другие небесные тела – спутники, астероиды. Поэтому мало оттолкнуться от Земли и разогнаться. Нужно будет постоянно притормаживать и менять траекторию полета.

Лететь с максимальной скоростью не получится, потому что самый быстрый аппарат нес на себе относительно небольшое оборудование, а космическому кораблю необходимо будет перенести людей, оборудование, провиант и топливо, которого потребуется колоссальное количество. Кроме того, корабль должен быть оснащен защитой от космической радиации, которая губительна для человека.

Расстояние от Марса до Земли

Как уже было сказано ранее, лететь до Марса по прямой не получится. Расстояние между планетами меняется. Это связано с тем, что Солнце, притягивая планеты, удерживает их на разных орбитах. Кроме этого небесные тела сами двигаются по своим орбитам.

Минимальное расстояние между планетами достигается только при выполнении двух условий:

• Марс находится в Перигелии – наиболее приближенная точка к Солнцу;

• Земля в точке Афелия, максимально удаленной от Солнца.

За всю историю человечества приблизиться к такому расстоянию удалось только в августе 2003 года. Тогда дистанция между планетами была равна примерно 56 млн. км.

Наибольшее расстояние достигается, когда планеты расположены по разные стороны от центра нашей системы (401 млн. км).

Космическому аппарату понадобится лететь навстречу красной планете по орбите, наиболее удаленной от Солнца. Многие решать, что проще всего срезать окружность по хорде (прямой, соединяющей две точки окружности). Но здесь возникает еще одна проблема – сила притяжения Солнца, которая прямо пропорционально влияет на количество необходимого топлива. Космическому аппарату придется постоянно менять траекторию, чтобы не попасть под влияние нашей звезды.

Реальные полеты к Марсу и возможные траектории

Хотя человеку еще не удалось добраться до красной планеты, но аппараты для исследований уже были доставлены с Земли.

Освоение Марса началось еще в прошлом веке. Первая автоматическая межпланетная станция НАСА Mariner-4 приблизилась к планете в 1964 году. После этого началось более пристальное изучение красной планеты, были отправлены пилотируемые с Земли зонды и аппараты. Конечно, случались и неудачные попытки, например «Зонд-2», отправленный СССР вообще не смог попасть в район красной планеты. Но, отрицательный результат – тоже результат. Это говорит только об одном – планирование полета человека на Марс должно происходить наиболее тщательно и осмысленно, здесь важна каждая мелочь.

На сегодняшний день, научному сообществу хватает данных для построения возможных траекторий для преодоления такого большого пространства. Одной из основных задач перед учеными стоит уменьшение количества потраченного топлива для полета на Марс.

Объем топлива для межпланетного перелета

Для того чтобы полет на Марс не оказался билетом в один конец, необходимо огромное количество топлива. Поэтому было предложено несколько интересных концепций для решения этого вопроса.

Довольно интересным считается проект Роберта Зубина. Ядерный реактор будет главным источником энергии. Для его работы понадобится 6 тонн водорода. Для обратного перелета планируется использовать диоксид углерода, которым богата атмосфера красной планеты. С помощью реактора планируется преобразовать их в метан и воду в количестве 100 тонн.

Российскими учеными разработана термическая ядерная установка. Принцип движения довольно близок к реактивному движению – тепловая энергия от расщепления атомов сжигает вещество. Пламя будет двигаться в противоположном направлении от ракеты, обеспечивая движение.

Представленный проект уже не будет являться обычным реактивным двигателем на химическом топливе, которого понадобится 1630 тонн, чтобы осуществить перелет. Это будет комплекс сверхтяжёлой ракеты-носителя.

Сейчас разрабатываются двигатели, работающие на темной материи и плазменные установки, но пока это только в теории.

Также интересными проектами, с точки зрения экономии топлива, являются теории проведения стартов с Луны. Тогда для полета понадобится в 33,17 раз меньше топлива. Эти цифры зависят от силы притяжения планеты и её атмосферы.

Эллиптическая гомановская траектория

В 1925 году Уолтер Гоман предложил способ перелета, при котором используется часть эллиптической орбиты для перехода между орбитами планет.

Полуэллипс образует касательную линию с орбитами Земли и Марса. Ракете необходимо развить скорость 11,59км/сек, что соответствует второй космической скорости. В среднем такой перелет займет 8 с половиной месяцев, а если увеличить скорость до 12 км/сек, то перелет сократиться до 5 месяцев.

Однако этот способ влечет за собой очень высокие затраты на топливо, так как при подлете к марсианской орбите, необходимо будет включать тормозные двигатели.

Значительно сэкономить топливо можно используя баллистический захват – космический аппарат будет вращаться вокруг Солнца на своей орбите со скоростью, гораздо ниже, чем у Марса. При сближении Марс просто захватит аппарат на свою орбиту. Этот способ снизит количество необходимого топлива, но увеличит время перелета. А от времени пилотируемого полета зависит количество необходимых ресурсов для жизнеобеспечения экипажа.

Для осуществления перелета по параболической траектории космический аппарат должен иметь начальную космическую скорость примерно 16,7 км/сек. Это соответствует третьей космической скорости.

Траектория полета будет проходить по параболе от Земли до Марса и обратно. При этом время перелета сократится до 70 суток (при достижении оптимальных условий расположения планет).

Энергетические затраты возрастают примерно 4,3 раза в сравнении с полетом по эллиптической орбите. Однако за счет сокращения времени пребывания в космосе снижаются затраты на обеспечение защиты от радиации, кислород, продукты питания.

Гиперболическая траектория движения

Гиперболическая траектория полета самая близкая к перелету по прямой, возможен быстрый разгон до больших скоростей. При таком перелете уменьшается время воздействия космической радиации на космонавтов.

Для разгона аппарата до гиперболических скоростей на Земле уже имеются технологии. Так, космический зонд «Новые горизонты» достиг Марса за 78 суток. Но космическому аппарату, пилотируемому человеком, понадобится гораздо больше энергии.

В настоящее время ведется разработка электрических (ионных) двигателей, способных достигать скорости 100 км/сек.

История важнейших миссий освоения

Исследование красной планеты учеными началось в Древнем Египте 3,5 тысячи лет назад. Тогда была составлена математическая модель движения планеты по небосводу.

В 1964 году НАСА отправляет к Марсу аппарат «Маринер-4», тогда был проведен облет вокруг планеты и сделаны первые снимки, весь перелет занял 228 дней. После этого в феврале 1969 года стартовал проект «Маринер-6», который не только провел съемку Марса вблизи, но и исследовал атмосферу планеты, температуру. В этом же году стартует «Маринер-7», который повторяет миссию «Маринер-6».

В 1971 году был запущен первый искусственный спутник Марса «Маринер-7». Работая до октября 1972 года, он составил первую карту планеты.

Первую посадку на Марс совершил аппарат «Викинг-1», в 1976 году он долетел до Марса за 304 дня. «Викинг -2» был отправлен в 1975 году, состоял из орбитальной станции и зонда. Его предназначением был поиск жизни. Также были сделаны первые цветные снимки.

В 1996 году стартовал проект «Марс Глобал Сарвейор». Ему удалось достигнуть орбиты Марса за 308 дней. В 2001 году он был выведен из строя.

В 1996 году совершил посадку на красную планету аппарат «Марс Патфайндер». Целью его изучения была поверхность планеты, состав грунта, температура и ветер.

25 декабря 2003 года была отправлена станция Европейского космического агентства Марс Экспресс.

В августе 2005 года «Марсианский разведчик» отправился на Марс, чтобы найти наиболее подходящее место для высадки людей.

Атмосферу красной планеты изучает «Мавен» — американский межпланетный зонд.

Проекты по освоению Марса

На данный момент уже разработан проект Mars One. Основной задачей является пилотируемый человеком перелет. В 2013 году был осуществлен отбор претендентов.

До 2024 года планируется создать ряд искусственных спутников Солнца для реализации связи с красной планетой и отправка на Марс необходимых для организации колонии грузов – систем жизнеобеспечения, жилых модулей.

В 2026 году планируется вывести на орбиту Земли транзитный модуль и части космического корабля. Затем 4 человека совершат первый в истории пилотируемый перелет на Марс. Высадка планируется в 2027 году. Первый экипаж должен будет начать осваивать планету.

Кроме этого, Илон Маск в 2016 году представил свой проект Space-X по освоению красной планеты. Этот проект тесно связан с процессом формирования на Марсе не просто систем жизнеобеспечения. Он подразумевает полноценное освоение Марса только при создании условий, близких к условиям на Земле. А это уже займет больше сотни лет.

Высадка человека на Марсе позволит узнать не только, как зарождалась жизнь, случайность ли это или закономерность химической эволюции. Причины для освоения Марса не ограничиваются научным интересом. Это дополнительные ресурсы, консолидация сверхдержав для достижения общей цели. В конце концов, Земля может стать непригодной для жизни, и человечеству нужно будет искать новые места обитания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *