JAK DLOUHO TRVá DOSTAT SE NA MARS?

Send

Tento článek se původně objevil v časopise Space Magazine v červenci 2012, ale byl aktualizován souvisejícím videem.

Planeta Mars je jedním z nejjasnějších objektů na noční obloze, snadno viditelným pouhým okem jako jasně červená hvězda. Asi každé dva roky dosáhnou Mars a Země svého nejbližšího bodu, nazývaného „opozice“, kdy může být Mars vzdálený 55 000 000 km od Země. A kosmické agentury každé dva roky využívají tohoto orbitálního zarovnání k odeslání kosmické lodi na Rudou planetu. Jak dlouho trvá dostat se na Mars?

Celková doba cesty ze Země na Mars trvá mezi 150-300 dny v závislosti na rychlosti startu, vyrovnání Země a Marsu a délce cesty, kterou kosmická loď vezme, aby dosáhla svého cíle. To opravdu záleží na tom, kolik paliva jste ochotni spálit, abyste se tam dostali. Více paliva, kratší doba jízdy.

Historie cesty na Mars:

První kosmickou lodí, která kdy vyrazila na cestu ze Země na Mars, byl námořník 4 NASA, který byl zahájen 28. listopadu 1964 a dorazil na Mars 14. července 1965, přičemž úspěšně pořídil sérii 21 fotografií. Celková doba letu Mariner 4 byla 228 dní.

Další úspěšnou misí na Mars byl Mariner 6, který odstartoval 25. února 1969 a dosáhl planety 31. července 1969; doba letu pouze 156 dní. Úspěšný Mariner 7 potřeboval na cestu pouze 131 dní.

Mariner 9, první kosmická loď, která se úspěšně vydala na oběžnou dráhu kolem Marsu, byla vypuštěna 30. května 1971 a dorazila 13. listopadu 1971 po dobu 167 dnů. Je to stejný model, který vydržel více než 50 let průzkumu na Marsu: přibližně 150 až 300 dnů.

Zde je několik dalších příkladů:

Viking 1 (1976) - 335 dní
Viking 2 (1976) - 360 dní
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 dní
Phoenix Lander (2008) - 295 dní
Zvědavost Lander (2012) - 253 dní

Proč to trvá tak dlouho ?:

Když vezmete v úvahu skutečnost, že Mars je jen 55 milionů km daleko a kosmická loď cestuje rychlostí vyšší než 20 000 km / hod., Očekávali byste, že kosmická loď provede cestu asi za 115 dní, ale trvá mnohem déle. Je to proto, že Země i Mars obíhají kolem Slunce. Nemůžete směřovat přímo na Mars a začít střílet své rakety, protože v době, kdy jste se tam dostali, by se Mars už pohnul. Místo toho musí být kosmická loď vypuštěná ze Země namířena tam, kde Mars bude.

Dalším omezením je palivo. Opět, pokud jste měli neomezené množství paliva, namířili byste svou kosmickou loď na Mars, vypálili vaše rakety do poloviny cesty, pak se otočte a zpomalte pro poslední polovinu cesty. Mohli byste zkrátit dobu cestování na zlomek současné sazby - ale budete potřebovat nemožné množství paliva.

Jak se dostat na Mars s nejmenším množstvím paliva:

Inženýři se primárně zabývají tím, jak dostat kosmickou loď na Mars na co nejméně paliva. Roboti se opravdu nestarají o nepřátelské prostředí vesmíru, takže má smysl co nejvíce snížit náklady na odpálení rakety.

Inženýři NASA používají k cestování kosmickou loď ze Země na Mars s co nejmenším možným množstvím paliva metodu cestování zvanou Hohmann Transfer Orbit - nebo Minimal Energy Transfer Orbit -. Tato technika byla poprvé navržena Walterem Hohmannem, který vydal první popis manévru v roce 1925.

Namísto nasměrování vaší rakety přímo na Mars můžete vylepšit oběžnou dráhu své kosmické lodi tak, aby sledovala větší oběžnou dráhu kolem Slunce než Země. Nakonec tato orbita protne orbitu Marsu - v tu chvíli, kdy je tam také Mars.

Pokud potřebujete vypustit méně paliva, stačí jen zdvihnout orbitu déle a zvýšit cestu na Mars.

Další nápady na zkrácení doby cestování na Mars:

Ačkoli to vyžaduje určitou trpělivost, než bude kosmická loď čekat 250 dní, aby se dostala na Mars, mohli bychom chtít úplně jinou metodu pohonu, pokud posíláme lidi. Vesmír je nepřátelským místem a záření meziplanetárního prostoru může představovat dlouhodobé zdravotní riziko pro lidské astronauty. Kosmické paprsky v pozadí způsobují neustálé vylučování záření indukujícího rakovinu, ale existuje zde větší riziko masivních slunečních bouří, které by mohly za několik hodin zabít nechráněné astronauty. Pokud můžete zkrátit dobu cestování, zkrátíte dobu, po kterou se astronauti dostávají do ozáření, a minimalizujete množství zásob, které potřebují pro zpáteční cestu.

Přejít na nukleární:
Jeden nápad je jaderné rakety, který zahřívá pracovní tekutinu - jako vodík - na intenzivní teploty v jaderném reaktoru, a poté je vypálí raketovou tryskou při vysokých rychlostech, čímž se vytvoří tah. Protože jaderná paliva jsou mnohem hustší než chemické rakety, můžete získat vyšší tahovou rychlost s méně paliva. Navrhuje se, aby jaderná raketa mohla zkrátit dobu cestování asi na 7 měsíců

Jít magneticky:
Dalším návrhem je technologie zvaná Variabilní specifická impulsní magnetoplasma raketa (nebo VASIMR). Jedná se o elektromagnetický pohon, který využívá ionizační záření a ohřev paliva. To vytváří ionizovaný plyn zvaný plazma, který může být magneticky vytlačen ze zadní části kosmické lodi při vysokých rychlostech. Bývalý kosmonaut Franklin Chang-Diaz je průkopníkem ve vývoji této technologie a očekává se, že bude na Mezinárodní vesmírné stanici nainstalován prototyp, který by pomohl udržet jeho nadmořskou výšku. Při misi na Mars mohla raketa VASIMR zkrátit dobu cestování na 5 měsíců.

Přejít Antihmota:
Snad jedním z nejextrémnějších návrhů by bylo použít antihmota raketa. Antihmota, vytvořená v urychlovačích částic, je nejhustší palivo, které byste mohli použít. Když se atomy hmoty setkají s atomy antihmoty, promění se v čistou energii, jak předpovídá slavná rovnice Alberta Einsteina: E = mc². K pohonu lidské mise na Mars by bylo zapotřebí pouhých 10 miligramů antihmoty za pouhých 45 dní. Ale pak by výroba i tak nepatrného množství antihmoty stála asi 250 milionů dolarů.

Budoucí mise na Mars:

Přestože byly navrženy některé neuvěřitelné technologie ke zkrácení doby cestování na Mars, inženýři budou používat vyzkoušené a skutečné metody sledování minimálních drah přenosu energie pomocí chemických raket. MAS NASA MAVEN bude zahájena v roce 2013 pomocí této techniky, stejně jako mise ESA ExoMars. Může to být několik desítek let, než se jiné metody stanou běžnými technikami.

Další výzkum:
Informace o meziplanetárních drahách - NASA
7 minut teroru - výzva k přistání na Marsu
NASA Návrh jaderného raketového motoru
Hohmann Transfer orbits - Iowa State University
Minimální převody a meziplanetární oběžné dráhy
Nová a vylepšená antihmotová kosmická loď pro mise Mars - NASA
Astronomie Cast Episode 84: Getting Around the Solar System

Související příběhy z časopisu Space Magazine:
Cestujte na Mars za pouhých 39 dní
Jednosměrná mise jedné osoby na Mars
Mohla by být lidská mise na Mars financována komerčně?
Jak bude MSL navigovat na Mars? Velmi opatrně
Levné řešení, jak se dostat na Mars?
Proč tolik misí na Mars selhalo?

Tento článek se původně objevil v časopise Space Magazine v červenci 2012, ale byl aktualizován souvisejícím videem.