Сколько времени лететь до Марса

Сколько времени лететь до Марса от Земли на самом быстром космическом корабле

Человечество начало активно исследовать Марс в 60-х годах прошлого столетия. А сегодня оно уверенно движется к тому, чтобы совершить первую туристическую высадку на Красной планете. Сколько будут лететь до Марса его первые гости? И какие трудности им придется преодолеть при запуске этой беспрецедентной экспедиции?


Что известно о нашем ближайшем соседе

Наш ближайший сосед считается самой «гостеприимной» планетой Солнечной системы. На сегодняшний день совершено более 50 космических полетов на Красную планету, вследствие чего она является самой изученной среди всех. Первые снимки Марса американцы получили еще в 1965 году, отправив к нему зонд «Маринер-4». Его дело через десять лет продолжили знаменитые «Викинги» — после успешной высадки этих космических аппаратов на Марс человечество впервые увидело его каменистую поверхность красноватого цвета. На сегодняшний день благодаря успешным исследовательским миссиям NASA мы знаем, что Марс имеет ландшафт, очень похожий на земной: те же горы, холмы, равнины, кратеры и даже пересохшие русла рек. Температура здесь очень низкая — в среднем минус 50-60°C, но за счет разреженной атмосферы с преобладанием углекислого газа, холод ощущается не так экстремально. В теплый сезон воздух прогревается до плюс 20-30°C.Но главное, на Марсе обнаружена вода — она таится в полярных озерах под толщей ледников. Это говорит о том, что планета может быть пригодна для жизни. Последователей теории колонизации Марса не останавливает даже то, что на Красной планете нечем дышать, а сила гравитации в 2,5 раза слабее. В первом случае они предлагают преобразовывать углекислый газ в кислород посредством специальной техники. А во втором — использовать специальные утяжеляющие костюмы. Однако, несмотря на развитие футуристических теорий, основная проблема колонизации Марса — это возвращаемые пилотируемые миссии, перевозка человеческих ресурсов. До сих пор на Красную планету не ступала нога человека. Эту несправедливость обещает исправить основатель SpaceX Илон Маск. В 2023 году он заявил, что высадка на Марсе произойдет в ближайшие десять лет, но уже через год увеличил этот срок вдвое. Что же мешает скорейшему осуществлению экспедиции и сколько еще придется ждать?

Сколько составляет расстояние от Земли до Марса

Поскольку обе планеты — каждая со своей скоростью — движутся по эллипсоидным орбитам разного диаметра, имеющим градус наклона по отношению друг к другу, то расстояние между ними все время меняется. В момент, когда Земля и Марс находятся по разные стороны от Солнца, оно составит максимум — около 401 млн км. Дистанция между Красной и Голубой планетами сокращается на минимум — около 55 млн км, — когда первая находится в ближайшей точке от Солнца (перигелий), а вторая, наоборот, максимально удалена от светила (афелий). Такое случается раз в 15-17 лет и является весьма значимым астрономическим событием — его называют Великим противостоянием Марса или периодом оппозиции. Это идеальный момент для запуска космических экспедиций на соседнюю планету. Но за невозможностью его частого использования оптимальным периодом для пусковых окон являются обычные противостояния Марса, они случаются каждые 26 месяцев, когда Красная планета приближается к Земле на максимальное расстояние приблизительно в 100 млн километров.


Как быстрее долететь до Марса: маршруты, время, расстояния

Логично предположить, что наиболее быстрым будет полет по прямой — когда Земля и Марс будут в максимальной близости друг от друга. Но в случае с межпланетными путешествиями одних логических рассуждений мало, нужно учитывать скорость движения планет по орбите, силу гравитации небесных тел, космическую радиацию, гелиоцентрические скорости аппаратов и многое другое. С этим учетом и были разработаны разные маршруты полетов на Красную планету, и ни один из них не пролегает по прямой траектории.



Сколько лететь по эллиптической (Гомановской) траектории
В 1925 году немецкий ученый Вальтер Гоман предложил низкозатратный способ межпланетного перелета с одной орбиты на другую, построив траекторию полета космического корабля в виде дуги (половина эллиптической орбиты), соединяющей исходную и целевую точки обеих орбит. Корабль стартует со второй космической скоростью (11,2 км/с) с околоземной орбиты и летит в ту точку, куда Марс придет по ходу своего орбитального движения. В ходе маневров совершается всего два двигательных импульса: первый — для выхода на полуэллиптическую траекторию, второй — вблизи орбиты Марса, чтобы совершить торможение, переход и высадку. Все остальное время корабль летит по инерции, увлеченный силой вращения Земли вокруг Солнца. Гомановский маршрут остается наиболее экономичным по затратам топлива, однако не может похвастаться минимальным временем перелета. Так, по расчетам планетологов, полет по данной траектории займет до 260 дней — именно за этот период долетел до соседней планеты самый известный марсоход NASA «Кьюриосити». Однако для пилотируемой миссии это не только очень долго, но и чревато большой радиационной нагрузкой.

Сколько лететь по параболической траектории
Если космический корабль в момент старта возьмет третью космическую скорость (16,7 км/с), то полетит уже не по эллиптической траектории, а по параболической — в этом случае достичь Марса можно всего за 70-80 суток! Единственный минус этого маршрута — существенные затраты топлива, а именно более чем в четыре раза. Дополнительные запасы горючего нужны для того, чтобы сначала разогнаться, а вблизи орбиты Марса осуществить торможение, ведь корабль к этому времени ускорится до 20,9 км/с. В истории космонавтики уже есть ряд случаев, когда космические аппараты достигали третьей космической скорости. Первопроходцем стала межпланетная станция «Новые горизонты», которая развила стартовую скорость в 16,26 км/с за счет гравитационного маневра возле Юпитера.

Сколько лететь по гиперболической траектории
Еще больше сократить время полета на Марс позволяет гиперболическая траектория. Она подобна высокоскоростной трассе, по которой корабль летит со скоростью от 16,7 км/с. Пролетая мимо Красной планеты, он совершает гравитационный маневр, чтобы попасть в поле ее притяжения, а впоследствии и в атмосферу. Ученые подсчитали, что такой полет может занять всего 1-1,5 месяца. Однако генерировать такую реактивную скорость современным химическим ракетным двигателям пока не под силу. Для полетов по гиперболической траектории необходимы более совершенные двигательные системы.


Нерешенные проблемы перелета

Основной проблемой пилотируемой миссии на Марс остается продолжительность полета. Экспедиция может растянуться на многие месяцы, ведь для возвращения на Землю тоже нужно дождаться пускового окна. Все это время экипаж и пассажиры будут находиться в условиях высокой радиации, слабой гравитации и без связи с Землей — люди в такой ситуации могут испытать колоссальную физиологическую и психологическую нагрузку. Как сократить время полета на Марс Поскольку оптимальные маршруты до Красной планеты уже разработаны, дело остается за увеличением скорости космических кораблей. Это будет возможно только при усовершенствовании двигательной системы. Наиболее перспективными в этом отношении являются плазменные, термоядерные и лазерные двигатели. Так, специалисты Управления космических технологий НАСА уже представили разработку ионного плазменного двигателя, который работает на электричестве, генерируемом солнечными батареями. Такой образец способен развить скорость до 40 км/с, что позволит долететь до Марса за две недели при условии минимального сближения между нашими планетами. Канадские специалисты предложили проект лазерно-теплового двигателя, который работает за счет нагрева водородной плазмы мощным лазерным лучом, подаваемым с наземной установки. Сколько же будет лететь корабль с таким двигателем? Как уверяют разработчики, при ожидаемой скорости 17 км/с достичь Красной планеты можно будет за 45 дней. Американский аэрокосмический инженер Роберт Зубрин выступил с концепцией ядерного двигателя NSWR, работающего на смеси обогащенного урана. Он мог бы разогнать космический аппарат до таких скоростей, что полет на Марс станет делом нескольких недель. Проблема состоит в том, что такой двигатель очень трудно спроектировать из-за необходимости обеспечить предельно высокую температуру. К тому же такие образцы имеют высокий уровень радиации. А вот уже готовый и спроектированный двигатель ракетной системы Starship, принадлежащей компании SpaceX Илона Маска, использует не имеющие аналогов метан-кислородные двигатели, которые готовы не только разогнать корабль до сверхскоростей, но вывести на орбиту до 150 тысяч тонн полезного груза. Однако до реального полета на Марс Starship еще далеко — ракета пока проходит испытания.


Перспективы

Похоже, что исторический момент, когда человек ступит на каменистую поверхность Красной планеты, как никогда, близок. Сколько осталось ждать? Пока на этот вопрос определенно никто ответить не может. Американцы запланировали полет на Марс в 2035 году, когда планета приблизится к нам на минимальное расстояние — 56,9 млн км. К этому времени австралийская компания Ultra Safe Nuclear Technologies (USNT) должна доработать и испытать ядерный тепловой двигатель, который, по проекту разработчиков, должен долететь до Красной планеты за три месяца. Опередит ли эту миссию Илон Маск со своим супертяжем Starship, пока остается только догадываться.

Источник: prokosmos.ru

Цитата:

Человечество начало активно исследовать Марс в 60-х годах прошлого столетия.

А до 60х годов прошлого века мы исследовали Марс пассивно?

А когда будет высадка первых людей на Марс, это уже актив какой разновидности? )

Цитата:

И какие трудности им придется преодолеть при запуске этой беспрецедентной экспедиции?

Лететь долго. Слишком долго.

Цитата:

Температура здесь очень низкая — в среднем минус 50-60°C, но за счет разреженной атмосферы с преобладанием углекислого газа

Видимо, решением проблемы воздуха для полноценной колонизации будет создание парникового эффекта в атмосфере для повышения температуры, после чего надо завести почву, посадить деревья, и они постепенно начнут перерабатывать цэ-о-два в кислород, насыщая атмосферу в течение многих лет. Начать надо с построения купола над первой марсианской исследовательской базой, вот там и можно будет начать указанный выше процесс. Дальше – больше. За сто-двести лет с учетом роста науки и техники мы смогли бы насытить марсианскую атмосферу кислородом в достаточном для нормальной жизни без скафандра количестве, и люди смогут ходить по Марсу без защиты от плохой атмосферы.
Так ведь? Или подводные камни да найдутся?...

Цитата:

использовать специальные утяжеляющие костюмы

Зачем? Наоборот: меньше весишь, значит, быстрее ходишь )
PS
Скорее всего, новый двигатель как всегда изобретет Россия (да уже делает, в новостях мелькало), на нем на Марс первый экипаж и полетит. В составе международной группы первых космо-астро-навтов, куда войдет также американец, китаец, индус и еще несколько человек.

Raptor303 писал(а):

Или подводные камни да найдутся?...

Найдутся. У Марса нет магнитосферы и поэтому атмосфера просто сдувается солнечным ветром. Так что создать полноценную атмосферу вряд ли получится вообще.

Где-то буквально недавно читал, что вода на Марсе возможно и есть, но очень-очень глубоко. Так что первые поселенцы, скорее всего, будут жить в шахтах либо подземных глубоко под приличным слоем марсианского грунта базах-станциях. А все фантазии насчёт купола и атмосферы просто фантастика либо следующий этап, когда эти сооружения дадут эффект: либо добыче воды либо кислорода.

ArniCyber
Купол может быть разного размера. Можно и поменьше, метров на сто в диаметре. Или еще меньше, да несколько одновременно строить, а позже – соединить в единый комплекс...

Eastoop
Значит, сначала надо создать магнитосферу ☻
Есть идеи?

Raptor303

Нужно вызвать Брюса Уилиса с командой, бурят скважину и в центр Марса закидывают магнитики, кучу.

Raptor303 писал(а):

Скорее всего, новый двигатель как всегда изобретет Россия (да уже делает, в новостях мелькало), на нем на Марс первый экипаж и полетит. В составе международной группы первых космо-астро-навтов, куда войдет также американец, китаец, индус и еще несколько человек

Не... Американца брать нельзя: а то вдруг по дороге опять дыр понасверлит?

ArniCyber писал(а):

Где-то буквально недавно читал, что вода на Марсе возможно и есть, но очень-очень глубоко

Она там и не глубоко есть, там нехилые ледяные шапки у полюсов.

А вообще сделать базу на Марсе на полдесятка человек и возить их туда вахтой года на полтора (или сколько там синодический период, лень искать) технически вообще не проблема, не сильно сложнее, чем МКС было построить, но кому оно надо — вбухивать в это триллионы безо всякой отдачи? Что они там будут делать такого, чего не могут сделать роботы? Нечего делать живому человеку в космосе на теперешнем этапе его освоения, просто нечего. Когда-нибудь, через миллиард лет, когда переселяться с Земли куда-нибудь всем человечеством понадобится — да, только какие они будут, те люди через миллиард лет, и будут ли вообще?

dimitriy7 писал(а):

А вообще сделать базу на Марсе на полдесятка человек и возить их туда вахтой года на полтора (или сколько там синодический период, лень искать) технически вообще не проблема, не сильно сложнее, чем МКС было построить, но кому оно надо — вбухивать в это триллионы безо всякой отдачи?

Как это без отдачи? А поиск и добыча ресурсов в литосфере планеты? Ну, как у нас: шахты. Вдруг там есть что-то очень дорогое и в большом объеме, вот и отдача. Плюс научные эксперименты всякие...

dimitriy7 писал(а):

Что они там будут делать такого, чего не могут сделать роботы?

Какие именно роботы?
• Робот это техническое автономное устройство, оператора не требует. Гугл-мобиль, например, который делает панорамные снимки, чтобы потом я мог "прогуляться по Москве" )
• Дрон это устройство, требующее наличие оператора, кто им управляет.
Робот работает сам по себе (что не исключает возможность ручного управления, если нужно). Какие именно роботы могли бы выполнять весь спектр работ на базе на Марсе? Сейчас такие роботы существуют? А если речь о дронах, марсоходы там всякие, в общем, управляемые оператором, то тут проблема: задержка сигнала. Сколько там миллионов километров Марс от Земли? Это даже не секунды задержки, а минуты. Управление дроном будет очень медленным. Для управления марсоходом подходит наверно, либо включить/выключить бурильную установку и прочие агрегаты...

Raptor303 писал(а):

Скорее всего, новый двигатель как всегда изобретет Россия (да уже делает, в новостях мелькало), на нем на Марс первый экипаж и полетит.

Мм.. начали с предположения, а закончили утверждением - хитро
А как же Луна? Надоть на Луну слетать и доказать, что американцев там не было. Правда есть одно "но", а если окажется, что таки были? Получится, что усилия потрачены в пользу не дружественной страны. Дилемма..

"Цивилизации присутствуют на всех планетах нашей Солнечной системы"

Тут океан не исследован, а кто-то хочет на Марс. Ну а если искать жизнь, то мне кажется больше всего шансов найти ее на Европе.

Радиация самый страшный враг, как при длительном перелёте, так и на самой планете, где практически отсутствует магнитное поле.

Марс это конечно хорошо, вот только... мы на пороге 3й мировой. Жуткая инфляция , возможен в ближайшие годы крах американского пузыря. Кто может осилить Марс? Амеры, Китай, да мы. Европе вообще не до этого. Остальные страны очень слабы в космо сфере.
Для быстрого полёта нужны как ядерные двигатели, на химии очень плохо туда лететь, и защита от радиации. В начале можно жить под поверхностью и использовать тот лёд что там есть. Причём надо до пилотируемого полёта послать несколько кораблей с техникой и оборудованием для обустройства жилья, бурения и продовольствие пока выращивать сами не станут.
Отсюда вопрос: накой эти колоссальные траты если даже Луна не освоена? Слетать ради спортивного?.. Может Китай такие траты и осилит, престиж и всё такое. Но по сути ближайшие десятилетия нам Марс не нужен. От него нет толку. Нужна новая большая орбитальная станция, что-то типа как в Космической одиссее - с искусственной гравитацией вращением. Нужно освоение луны, как промежуточной базы для освоения всей остальной системы. Плюс там можно наладить разные чистые производства, и так далее.

Освоение Марса - звучит красиво. Вот только не нужно оно сейчас и дорого очень для одной страны. С учётом вражды нас с сша и европой, и наоборот, совместный проект - не возможен!
Да и освоение глубин окенов - куда проще и перспективнее.

Nils Graphen писал(а):

Марс это конечно хорошо, вот только... мы на пороге 3й мировой. Жуткая инфляция , возможен в ближайшие годы крах американского пузыря. Кто может осилить Марс? Амеры, Китай, да мы. Европе вообще не до этого. Остальные страны очень слабы в космо сфере. Для быстрого полёта нужны как ядерные двигатели, на химии очень плохо туда лететь, и защита от радиации. В начале можно жить под поверхностью и использовать тот лёд что там есть. Причём надо до пилотируемого полёта послать несколько кораблей с техникой и оборудованием для обустройства жилья, бурения и продовольствие пока выращивать сами не станут. Отсюда вопрос: накой эти колоссальные траты если даже Луна не освоена? Слетать ради спортивного?.. Может Китай такие траты и осилит, престиж и всё такое. Но по сути ближайшие десятилетия нам Марс не нужен. От него нет толку. Нужна новая большая орбитальная станция, что-то типа как в Космической одиссее - с искусственной гравитацией вращением. Нужно освоение луны, как промежуточной базы для освоения всей остальной системы. Плюс там можно наладить разные чистые производства, и так далее. Освоение Марса - звучит красиво. Вот только не нужно оно сейчас и дорого очень для одной страны. С учётом вражды нас с сша и европой, и наоборот, совместный проект - не возможен! Да и освоение глубин окенов - куда проще и перспективнее.

К сожалению третья мировая по моему мнению уже вступает в силу.

Сначала Маск должен космический унетаз изобрести, а не памперсы и вот это вот все