KOLIKO VREMENA TREBA DA STIGNEMO NA MARS?

Send

Ovaj se članak izvorno pojavio u časopisu Space Magazine u srpnju 2012., no ažuriran je povezanim videozapisom.

Planeta Mars jedan je od najsvjetlijih objekata na noćnom nebu, lako se vidi nepristojnim okom kao jarko crvena zvijezda. Svake dvije godine Mars i Zemlja dosežu najbližu točku, koja se naziva "opozicija", kada Mars može biti blizu 55.000.000 km od Zemlje. I svake dvije godine svemirske agencije iskorištavaju ovo orbitalno poravnanje kako bi poslale svemirske letjelice na Crvenu planetu. Koliko treba vremena da stignemo na Mars?

Ukupno vrijeme putovanja od Zemlje do Marsa traje između 150-300 dana, ovisno o brzini lansiranja, poravnavanju Zemlje i Marsa i dužini putovanja svemirskog broda kako bi postigao svoj cilj. Zapravo samo ovisi koliko goriva ste spremni sagorjeti da biste stigli tamo. Više goriva, kraće vrijeme putovanja.

Povijest odlaska na Mars:

Prva svemirska letjelica koja je ikad napravila putovanje od Zemlje do Marsa bila je NASA-ina Mariner 4, koja je lansirana 28. studenog 1964. i stigla na Mars 14. srpnja 1965., uspješno snimivši seriju od 21 fotografije. Ukupno je vrijeme letenja Mariner 4 bilo 228 dana.

Sljedeća uspješna misija na Mars bila je Mariner 6, koja je eksplodirala 25. veljače 1969. i do planete stigla 31. srpnja 1969; vrijeme leta od samo 156 dana. Uspješnom Marineru 7 trebalo je samo 131 dan da krene na put.

Mariner 9, prva svemirska letjelica koja je uspješno ušla u orbitu oko Marsa, lansirana je 30. svibnja 1971., a stigla je 13. studenog 1971. u trajanju od 167 dana. To je isti obrazac koji se održavao tokom gotovo 50 godina istraživanja Marsa: otprilike 150-300 dana.

Evo još nekoliko primjera:

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

Zašto to traje toliko dugo?

Kad uzmete u obzir činjenicu da je Mars udaljen samo 55 milijuna km, a svemirske letjelice putuju iznad 20 000 km / sat, mogli biste očekivati da će svemirski brod putovati za otprilike 115 dana, ali treba puno duže. To je zato što i Zemlja i Mars kruže oko Sunca. Ne možete usmjeriti izravno na Mars i početi ispaljivati svoje rakete, jer do trenutka kad biste stigli tamo, Mars bi se već pomaknuo. Umjesto toga, svemirske letjelice lansirane sa Zemlje trebaju biti usmjerene na to mjesto Mars će biti.

Drugo ograničenje je gorivo. Ako imate neograničenu količinu goriva, usmjerite svemirski brod na Mars, ispalite rakete na pola puta putovanja, a zatim se okrenite i usporite posljednju polovicu puta. Svoje vrijeme putovanja mogli biste skratiti na djelić trenutne cijene - ali trebat će vam nemoguća količina goriva.

Kako doći na Mars s najmanjom količinom goriva:

Primarna briga inženjera je kako do Marsa doći svemirskom letjelicom, s najmanje količine goriva. Robote zapravo ne zanima neprijateljsko okruženje prostora, pa ima smisla umanjiti troškove lansiranja rakete koliko god je to moguće.

NASA-ini inženjeri koriste način putovanja nazvan Hohmannova orbita za prijenos - ili orbita minimalnog prijenosa energije - za slanje svemirskog broda sa Zemlje na Mars s najmanje moguće količine goriva. Tehniku je prvi predložio Walter Hohmann koji je prvi opis manevra objavio 1925. godine.

Umjesto da svoju raketu usmjerite izravno na Mars, pojačavate orbitu svog svemirskog broda tako da slijedi veća orbita oko Sunca od Zemlje. Na kraju će ta orbita presijecati orbitu Marsa - u tačnom trenutku kada je i Mars tu.

Ako trebate lansirati s manje goriva, trebate više vremena da podignete orbitu i povećate put do Marsa.

Druge ideje za smanjenje vremena putovanja do Marsa:

Iako je potrebno malo strpljenja čekati da svemirski brod putuje 250 dana do Marsa, možda želimo potpuno drugačiju metodu pokretanja ako šaljemo ljude. Svemir je neprijateljsko mjesto, a zračenje međuplanetarnog prostora može predstavljati dugoročan zdravstveni rizik za ljudske astronaute. Kozmičke zrake u pozadini nanose stalnu baraju zračenja koja izaziva rak, ali postoji veći rizik od masivnih solarnih oluja, koje bi mogle ubiti nezaštićene astronaute za nekoliko sati. Ako možete skratiti vrijeme putovanja, smanjujete količinu vremena u kojem astronauti postaju zagađeni zračenjem i minimizirate količinu zaliha koja im je potrebna za povratno putovanje.

Idi nuklearno:
Jedna je ideja nuklearne rakete, koji zagrijava radni fluid - poput vodika - do intenzivnih temperatura u nuklearnom reaktoru, a potom ga velikom brzinom otpuhuje mlaznicom rakete kako bi stvorio potisak. Budući da su nuklearna goriva puno energetski gušća od kemijskih raketa, mogli biste postići veću brzinu potiska s manje goriva. Predlaže se da bi nuklearna raketa mogla smanjiti vrijeme putovanja na oko 7 mjeseci

Idi magnetski:
Drugi je prijedlog tehnologija zvana Promjenjiva specifična impulzna raketa magnetne plazme (ili VASIMR). Ovo je elektromagnetski potisnik koji koristi radio valove za ionizaciju i zagrijavanje pogonskog goriva. To stvara ionizirani plin zvan plazma koji se može magnetski istisnuti s leđa velikom brzinom. Bivši astronaut Franklin Chang-Diaz pionir je u razvoju ove tehnologije, a očekuje se da će na Međunarodnoj svemirskoj stanici biti instaliran prototip koji će joj pomoći da održi visinu iznad Zemlje. U misiji na Mars, raketa VASIMR mogla bi smanjiti vrijeme putovanja na 5 mjeseci.

Idi antimaterija:
Možda bi jedan od najekstremnijih prijedloga bio korištenje an antimaterijska raketa, Napravljen akceleratorima čestica, antimaterija je najgušće gorivo koje biste mogli koristiti. Kad se atomi materije susretnu s atomima antimaterije, pretvaraju se u čistu energiju, kako predviđa čuvena jednadžba Alberta Einsteina: E = mc², Samo 10 miligrama antimaterije trebalo bi za pokretanje ljudske misije na Mars u samo 45 dana. Ali tada bi proizvela čak i tu sitnu količinu antimaterije koštala bi oko 250 milijuna dolara.

Buduće misije na Mars:

Iako su predložene neke nevjerojatne tehnologije za skraćivanje vremena putovanja do Marsa, inženjeri će se služiti isprobanim i istinitim metodama praćenja minimalne orbite za prijenos energije pomoću kemijskih raketa. NASA-ina misija MAVEN lansirat će se 2013. godine ovom tehnikom, kao i ESA-ine misije ExoMars. Proći će nekoliko desetljeća prije nego što druge metode postanu uobičajene tehnike.

Istraživanje dalje:
Informacije o međuplanetarnoj orbiti - NASA
7 minuta terora - Izazov slijetanja na Mars
NASA-in Prijedlog za nuklearni raketni motor
Hohmannove orbite za prijenos - Državno sveučilište Iowa
Minimalni transferi i međuplanetarne orbite
Novi i poboljšani svemirski brod za borbu protiv misija - NASA
Astronomija uloga epizode 84: kretanje oko Sunčevog sustava

Povezane priče iz Space Magazina:
Putovanje na Mars u samo 39 dana
Jednosmjerna misija, jednostrana misija na Mars
Može li se ljudska misija na Mars financirati komercijalno?
Kako će MSL navigirati na Mars? Vrlo oprezno
Jeftino rješenje za dolazak na Mars?
Zašto toliko neuspjelih misija na Mars nije uspjelo?

Ovaj se članak izvorno pojavio u časopisu Space Magazine u srpnju 2012., no ažuriran je povezanim videozapisom.