AKO DLHO TRVá DOSTAŤ SA NA MARS?

Send

Tento článok sa pôvodne objavil v časopise Space Magazine v júli 2012, ale bol aktualizovaný súvisiacim videom.

Planéta Mars je jedným z najjasnejších predmetov na nočnej oblohe, ľahko viditeľná voľným okom ako jasne červená hviezda. Približne každé dva roky sa Mars a Zem dostanú k svojmu najbližšiemu bodu nazývanému „opozícia“, keď môže byť Mars vzdialený od Zeme 55 000 000 km. A každé dva roky vesmírne agentúry využívajú toto orbitálne zarovnanie na odoslanie kozmickej lode na Červenú planétu. Ako dlho trvá dostať sa na Mars?

Celková doba cesty zo Zeme na Mars trvá medzi 150 - 300 dňami v závislosti od rýchlosti vypustenia, zarovnania Zeme a Marsu a dĺžky cesty, ktorú kozmická loď absolvuje, aby dosiahla svoj cieľ. Naozaj záleží na tom, koľko paliva ste ochotní spáliť, aby ste sa tam dostali. Viac paliva, kratšia doba jazdy.

História cesty na Mars:

Prvou kozmickou loďou, ktorá kedy podnikla cestu zo Zeme na Mars, bol Mariner 4 agentúry NASA, ktorý sa začal 28. novembra 1964 a dorazil na Mars 14. júla 1965 a úspešne urobil sériu 21 fotografií. Celkový čas letu Mariner 4 bol 228 dní.

Ďalšou úspešnou misiou na Mars bol Mariner 6, ktorý sa odštartoval 25. februára 1969 a dosiahol planétu 31. júla 1969; doba letu je iba 156 dní. Úspešný námorník 7 potreboval na cestu iba 131 dní.

Mariner 9, prvá kozmická loď, ktorá úspešne prešla na obežnú dráhu okolo Marsu, sa začala 30. mája 1971 a dorazila 13. novembra 1971 na dobu 167 dní. Je to rovnaký model, ktorý vydržal viac ako 50 rokov prieskumu na Marse: približne 150 - 300 dní.

Tu je niekoľko ďalších príkladov:

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

Prečo to trvá tak dlho ?:

Ak vezmete do úvahy skutočnosť, že Mars je vzdialený len 55 miliónov km a kozmická loď cestuje nad 20 000 km / h, mali by ste očakávať, že sa táto loď vydá za približne 115 dní, ale trvá oveľa dlhšie. Je to tak preto, že Zem aj Mars obiehajú okolo Slnka. Nemôžete namieriť priamo na Mars a začať strieľať svoje rakety, pretože v čase, keď ste sa tam dostali, by sa Mars už pohol. Namiesto toho je potrebné zamerať kozmickú loď zo Zeme na miesto, kde Mars bude.

Ďalším obmedzením je palivo. Opäť, ak ste mali neobmedzené množstvo paliva, nasmerovali by ste svoju kozmickú loď na Mars, odpálili svoje rakety do polovice cesty, potom sa otočili a spomalili pre poslednú polovicu cesty. Cestovný čas by ste mohli skrátiť na zlomok súčasnej sadzby - potrebovali by ste však nemožné množstvo paliva.

Ako sa dostať na Mars s najmenším množstvom paliva:

Inžinieri sa primárne zaoberajú tým, ako dostať kozmickú loď na Mars s najmenším množstvom paliva. Roboti sa nezaujímajú o nepriateľské prostredie vesmíru, takže má zmysel čo najviac znížiť náklady na spustenie rakety.

Inžinieri NASA používajú spôsob cesty nazývaný Hohmann Transfer Orbit - alebo Minimal Energy Transfer Orbit -, aby poslali kozmickú loď zo Zeme na Mars s najmenším možným množstvom paliva. Techniku navrhol prvýkrát Walter Hohmann, ktorý prvý popis manévru uverejnil v roku 1925.

Namiesto toho, aby ste smerovali svoju raketu priamo na Mars, vylepšíte obežnú dráhu vašej kozmickej lode tak, aby sledovala väčšiu obežnú dráhu okolo Slnka ako Zem. Nakoniec táto obežná dráha pretína obežnú dráhu Marsu - v tom okamihu, keď je tam aj Mars.

Ak potrebujete naštartovať s menšou spotrebou paliva, stačí len zdvihnúť obežnú dráhu a zvýšiť cestu na Mars.

Ďalšie nápady na skrátenie času cesty na Mars:

Aj keď to vyžaduje určitú trpezlivosť čakať, kým kozmická loď prejde 250 dní na Mars, môžeme však požadovať úplne iný spôsob pohonu, ak posielame ľudí. Vesmír je nepriateľským miestom a žiarenie medziplanetárneho priestoru môže predstavovať dlhodobé zdravotné riziko pre ľudských astronautov. Kozmické lúče v pozadí spôsobujú neustále žiarenie spôsobujúce žiarenie, ale existuje väčšie riziko masívnych slnečných búrok, ktoré by mohli za pár hodín zabiť nechránených astronautov. Ak môžete skrátiť čas cesty, skrátite množstvo času, počas ktorého sa astronauti dostávajú do žiarenia, a minimalizujete množstvo zásob, ktoré potrebujú na spiatočnú cestu.

Prejsť na jadro:
Jeden nápad je jadrové rakety, ktoré zahrievajú pracovnú tekutinu - napríklad vodík - na intenzívne teploty v jadrovom reaktore, a potom ju pri vysokých rýchlostiach odpália z trysky rakety, aby sa vytvoril ťah. Pretože jadrové palivá sú oveľa hustejšie ako chemické rakety, mohli by ste dosiahnuť vyššiu rýchlosť ťahu pri menšom množstve paliva. Navrhuje sa, aby jadrová raketa skrátila cestovný čas na približne 7 mesiacov

Go Magnetic:
Ďalším návrhom je technológia nazývaná Variabilná špecifická impulzová magnetoplazmatická raketa (alebo VASIMR). Jedná sa o elektromagnetický pohon, ktorý využíva rádiové vlny na ionizáciu a zahrievanie paliva. To vytvára ionizovaný plyn nazývaný plazma, ktorý môže byť magneticky vytlačený zo zadnej časti kozmickej lode pri vysokých rýchlostiach. Bývalý astronaut Franklin Chang-Diaz je priekopníkom vo vývoji tejto technológie a očakáva sa, že na Medzinárodnej vesmírnej stanici bude nainštalovaný prototyp, ktorý by jej pomohol udržať jej nadmorskú výšku. Pri misii na Mars mohla raketa VASIMR skrátiť čas cesty na 5 mesiacov.

Go Antihmota:
Možno by jedným z najextrémnejších návrhov bolo použitie antihmotová raketa, Antihmota, ktorá bola vytvorená v urýchľovačoch častíc, je najhustejšie palivo, aké by ste mohli použiť. Keď sa atómy hmoty stretnú s atómami antihmoty, premenia sa na čistú energiu, ako predpovedá známa rovnica Alberta Einsteina: E = mc², Na pohltenie ľudskej misie na Mars by bolo potrebných iba 10 miligramov antihmoty za pouhých 45 dní. Ale potom by výroba aj tak nepatrného množstva antihmoty stála asi 250 miliónov dolárov.

Budúce misie na Mars:

Aj keď boli navrhnuté niektoré neuveriteľné technológie na skrátenie času cesty na Mars, inžinieri budú používať osvedčené metódy sledovania minimálnych dráh prenosu energie pomocou chemických rakiet. Misia NASA MAVEN sa začne v roku 2013 pomocou tejto techniky, ako aj misie ESA ExoMars. Môže to trvať niekoľko desaťročí, kým sa iné metódy stanú bežnými technikami.

Výskum ďalej:
Informácie o medziplanetárnych obežných dráhach - NASA
7 minút teroru - výzva pristátia na Marse
Návrh na jadrový raketový motor NASA
Hohmann Transfer Orbits - Štátna univerzita v Iowe
Minimálne prevody a medziplanetárne dráhy
Nová a vylepšená antihmotová vesmírna loď pre misie Mars - NASA
Astronomy Cast Episode 84: Getting Around the Solar System

Súvisiace príbehy z časopisu Space Magazine:
Cestujte na Mars iba za 39 dní
Jednosmerná misia s jednou osobou na Mars
Mohla by byť ľudská misia na Mars financovaná komerčne?
Ako bude MSL navigovať na Mars? Veľmi opatrne
Lacné riešenie, ako sa dostať na Mars?
Prečo zlyhalo toľko misií na Mars?

Tento článok sa pôvodne objavil v časopise Space Magazine v júli 2012, ale bol aktualizovaný súvisiacim videom.