Loty na Marsa to nie odległa przyszłość. Jak długo lecieć na Marsa Jak długo lecieć na Marsa z Ziemi

Loty kosmiczne interesują ludzkość od dziesięcioleci i setek lat. W czasach starożytnych ludzie w najprostszych teleskopach badali niebo w poszukiwaniu odpowiedzi na temat życia na ziemi. Po eksploracji Księżyca przez statek kosmiczny Mars zawładnął umysłami ludzkości. Czołowi projektanci kosmosu zastanawiają się, jak obliczyć optymalną trasę lotu i jak długo lecieć na Marsa.

Mars jest jedną z pierwszych planet Układu Słonecznego odkrytych przez ludzkość. Źródło: wersja.info.

Odległość do Marsa

Czerwona planeta jest drugą najdalszą planetą od Ziemi. Odległość między Marsem a Ziemią waha się od 55 do 400 milionów km.

Światło dociera do Marsa w ciągu 3-22 minut świetlnych. Zależy to od położenia planet na orbicie. W 1964 roku Stany Zjednoczone wystrzeliły Marinera 4, który dotarł na Marsa w 228 dni. Zrobił 21 zdjęć i wysłał je na Ziemię. W 1969 roku Mariner 6 poleciał na Czerwoną Planetę w 155 dni. Sztuczny satelita badał stan atmosfery, mierzył temperaturę powierzchni. W wyniku kolejnych lotów powstały mapy Marsa.

Viking 1 wylądował na powierzchni 304 dni po starcie. Statek kosmiczny o nazwie Viking-2 dotarł do celu po 333 dniach. Wykonano ponad 16 000 kolorowych fotografii. Loty na Marsa z Ziemi trwają do XXI wieku. Z rodzimego statku kosmicznego warto wspomnieć o Marsie-1, który pokonał miliony kilometrów w 230 dni. Czas trwania lotów podany jest w jedną stronę.

Średni czas lotu

Czas podróży nie zależy od postępu technologicznego. Aby to ustalić, musisz wykonać złożone obliczenia matematyczne i przeanalizować orbity ciał niebieskich. Jeśli przyjmiemy, że średnia odległość między planetami wynosi 225 milionów km, lecąc ze średnią prędkością samolotu (1000 km / h), będziesz musiał lecieć 22 000 dni. Ma ponad 60 lat. Ale możesz użyć najszybszego statku kosmicznego, który pokona tę odległość w 39 dni. Jego prędkość sięga 58 000 km/h.

Nie ma jednej drogi i czasu na jej pokonanie. W ciągu roku wszystkie planety zajmują różne miejsca na swoich orbitach, co zmienia odległość między nimi. Lot na Marsa z prędkością światła (ponad 299 mln km/h) potrwa od 3 do 22 minut. Jednak najszybszy statek, Voyager-1, może poruszać się z prędkością 62140 km / h i nie nadaje się do transportu pasażerów.

Loty na Marsa to misje badawcze prowadzone od lat 60. XX wieku bez załogi z pomocą łazików i stacji orbitalnych. Źródło: wersja.info.

Na rakiecie nowoczesnego poziomu rozwijają się prędkości do 8350 km / h. W tym tempie czas lotu wyniesie 6586 godzin. To około 274 dni w minimalnej odległości Marsa od Ziemi. Na maksymalnym dystansie czas trwania podróży wyniesie do 5,47 roku. Do tego okresu należy dodać czas na powrotną dostawę astronautów.

Czy człowiek może latać

Przed organizatorami misji stoi problem wysłania tam statku i jego zwrotu. Im szybciej leci, tym lepiej. Minimalna prędkość musi wynosić 18 000 km/h. Jeśli weźmiemy pod uwagę okres zbliżania się planet, który trwa około 500 dni, podróż na Marsa zajmie co najmniej 33 ziemskie miesiące. Po drodze na kosmicznych podróżników czekają niebezpieczeństwa:

• promieniowanie;
• izolacja;
• długość trasy;
• pola grawitacyjne;
• ograniczona powierzchnia itp.

Promieniowanie kosmiczne przynosi ogromne szkody zdrowiu ludzkiemu. Nikt nie jest w stanie przewidzieć skutków jego oddziaływania. Długotrwała izolacja prowadzi do zaburzeń snu, zmian w zachowaniu i relacjach między uczestnikami wyprawy kosmicznej.

Kosmos nie jest miejscem do życia dla ludzi. Stworzenie komfortowych warunków na statku wymaga wiele wysiłku. Urządzenie pokona połowę drogi z maksymalną możliwą prędkością, po czym zacznie hamować do miękkiego lądowania.

Na powierzchni Czerwonej Planety pilot kosmiczny nie może czekać na szybką pomoc z Ziemi. Konsekwencje wpływu ziemskiej, kosmicznej i obcej grawitacji na ciało nie zostały jeszcze zbadane.

W drodze na Marsa człowiek otrzyma ogromną dawkę promieniowania. Źródło: odkryj24.ru

Inną trudnością człowieka na Marsie jest brak powietrza. Atmosfera Czerwonej Planety składa się w 96% z dwutlenku węgla, dlatego zawsze trzeba poruszać się z aparatem oddechowym. Częste burze piaskowe mogą zniszczyć sprzęt i mieszkania ziemian, zabić samych astronautów. Zagrożeniem są różne, jeszcze nieznane choroby.

Zużycie paliwa

Inżynierowie proponują latanie pojazdami z silnikami jądrowymi. Potrzebują wodoru w ilości 6 ton. W drodze powrotnej planowane jest wykorzystanie dwutlenku węgla, który jest dostępny na Czerwonej Planecie. Woda jest rozkładana na wodór i tlen, które są wykorzystywane do oddychania i produkcji metanu. Wiele niuansów utrudnia dokładne obliczenie ilości paliwa potrzebnego na podróż.

Interesujący jest pomysł podgrzewania i jonizacji paliwa za pomocą fal radiowych. Wynikiem procesu jest plazma. Jest tańszy niż paliwo jądrowe.

Antymateria to nowy rodzaj paliwa do podróży międzygwiezdnych. Prędkość statku kosmicznego rozwija się prawie do poziomu światła, chociaż takie urządzenia jeszcze nie istnieją. Szacuje się, że podróż na Marsa wymaga około 10 miligramów antymaterii (wartej ponad 240 milionów dolarów).

Dozwolone tory lotu

W Układzie Słonecznym jest wiele punktów grawitacyjnych, z którymi nie można się zderzyć. Dlatego opracowano bezpieczne trajektorie lotów na Czerwoną Planetę:

• eliptyczny (Homan);
• paraboliczny;
• hiperboliczny.

Tor lotu jest obliczany tak, aby statek kosmiczny nie był skierowany bezpośrednio na planetę, ale do punktu, do którego dotrze po określonym czasie. Źródło: mks-onlain.ru.

Trajektoria Hohmanna została opracowana przez Waltera Hohmanna, inżyniera z Niemiec. Statek jest wystrzeliwany w kierunku przeciwnym do ruchu Ziemi. Zastosowanie tej metody charakteryzuje się zużyciem dużej ilości paliwa na hamowanie. Przechwytywanie balistyczne to metoda wystrzeliwania statku kosmicznego w kierunku Marsa na jego orbicie. Hamowanie następuje z powodu oporu atmosferycznego.

Trajektoria paraboliczna jest trasą trudną, ale krótką. Pokonuje się go w 80 dni, gdy statek porusza się z trzecią prędkością kosmiczną (16,7 km/h). Do manewru potrzeba więcej paliwa, oszczędności wynikają z krótszego czasu lotu: zmniejszają się koszty żywności i działanie systemów podtrzymywania życia.

Hiperboliczny tor lotu to najkrótsza trasa wyprawy kosmicznej. Przy takim locie skraca się czas ekspozycji astronautów na promieniowanie kosmiczne. Póki co takie wyjazdy są niemożliwe, bo. statki kosmiczne poruszające się z prędkościami hiperbolicznymi są w fazie rozwoju.

Jest drugą najbliższą Ziemi planetą w Układzie Słonecznym po Wenus. Ze względu na czerwonawy kolor planeta otrzymała imię boga wojny. Jedna z pierwszych obserwacji teleskopowych (D. Cassini, 1666) wykazała, że ​​okres obrotu tej planety jest zbliżony do ziemskiego dnia: 24 godziny 40 minut. Dla porównania dokładny okres obrotu Ziemi to 23 godziny 56 minut 4 sekundy, a dla Marsa ta wartość to 24 godziny 37 minut 23 sekundy. Udoskonalenie teleskopów umożliwiło wykrywanie czap polarnych na Marsie i rozpoczęcie systematycznego mapowania powierzchni Marsa.

Pod koniec XIX wieku złudzenia optyczne dały początek hipotezie, że na Marsie istniała rozległa sieć kanałów, które stworzyła wysoko rozwinięta cywilizacja. Te założenia zbiegły się z pierwszymi obserwacjami spektroskopowymi Marsa, które pomyliły linie tlenu i pary wodnej w atmosferze ziemskiej z liniami atmosfery marsjańskiej.

W rezultacie na przełomie XIX i XX wieku popularna stała się idea zaawansowanej cywilizacji na Marsie. Najbardziej uderzającymi ilustracjami tej teorii były fikcyjne powieści „Wojna światów” G. Walesa i „Aelita” A. Tołstoja. W pierwszym przypadku wojowniczy Marsjanie podjęli próbę zdobycia Ziemi za pomocą gigantycznego działa, które strzelało butlami do lądowania w kierunku Ziemi. W drugim przypadku Ziemianie używają rakiety napędzanej benzyną, aby podróżować na Marsa. Jeśli w pierwszym przypadku lot międzyplanetarny trwa kilka miesięcy, to w drugim około 9-10 godzin lotu.

Odległość między Marsem a Ziemią jest bardzo zróżnicowana: od 55 do 400 milionów km. Zwykle planety zbliżają się raz na 2 lata (zwykłe opozycje), ale ze względu na dużą ekscentryczność orbity Marsa, bliższe spotkania zdarzają się co 15-17 lat (duże opozycje).

Tabela wyraźnie pokazuje, że wielkie opozycje różnią się tym, że orbita Ziemi również nie jest kołowa. Pod tym względem wyróżnia się również największe konfrontacje, które zdarzają się mniej więcej raz na 80 lat (np. w 1640, 1766, 1845, 1924 i 2003 r.). Warto zauważyć, że ludzie początku XXI wieku byli świadkami największej konfrontacji od kilku tysięcy lat. Podczas opozycji w 2003 roku odległość między Ziemią a Marsem była o 1900 km mniejsza niż w 1924 roku. Z drugiej strony uważa się, że opozycja z 2003 roku była minimum na ostatnie 5 tysięcy lat.

Wielkie opozycje odegrały dużą rolę w historii badań Marsa, ponieważ umożliwiły uzyskanie najbardziej szczegółowych zdjęć Marsa, a także uprościły loty międzyplanetarne.

Na początku ery kosmicznej naziemna spektroskopia w podczerwieni znacznie zmniejszyła szanse życia na Marsie: ustalono, że głównym składnikiem atmosfery jest dwutlenek węgla, a zawartość tlenu w atmosferze planety jest minimalna. Ponadto zmierzono średnią temperaturę na planecie, która okazała się porównywalna z polarnymi regionami Ziemi.

Pierwsza radiolokacja Marsa

Lata 60. XX wieku przyniosły znaczny postęp w badaniach Marsa, ponieważ rozpoczęła się era kosmiczna, a także stało się możliwe wdrożenie radaru marsjańskiego. W lutym 1963 r. W ZSRR za pomocą radaru ADU-1000 („Pluton”) na Krymie, składającego się z ośmiu 16-metrowych anten, przeprowadzono pierwszy udany radar Marsa. W tym momencie czerwona planeta znajdowała się 100 milionów km od Ziemi. Transmisja sygnału radarowego odbywała się z częstotliwością 700 megaherców, a całkowity czas przejścia sygnałów radiowych z Ziemi na Marsa iz powrotem wynosił 11 minut. Współczynnik odbicia na powierzchni Marsa okazał się mniejszy niż Wenus, choć momentami sięgał 15%. Dowiodło to, że na Marsie istnieją płaskie poziome obszary większe niż jeden kilometr.

Możliwe trasy lotów na Marsa

Lot w linii prostej na Marsa jest niemożliwy, ponieważ grawitacyjny wpływ Słońca będzie wywierał wpływ grawitacyjny na trajektorię każdego statku kosmicznego. Możliwe są zatem trzy warianty trajektorii: eliptyczny, paraboliczny i hiperboliczny.

Eliptyczny (Hohmann) tor lotu na Marsa

Teorię najprostszej ścieżki lotu na Marsa (eliptyczną), która ma minimalne zużycie paliwa, opracował w 1925 roku niemiecki naukowiec Walter Hohmann. Pomimo faktu, że trajektoria ta została niezależnie zaproponowana przez radzieckich naukowców Władimira Vetchinkina i Friedricha Zandera, trajektoria ta jest obecnie powszechnie znana jako trajektoria Hohmanna.

W rzeczywistości ta trajektoria to pół odcinka eliptycznej orbity wokół, perycentrum (punkt orbity najbliższy Słońcu) znajduje się w pobliżu punktu wyjścia (planeta Ziemia), a apocentrum (najdalszy punkt orbity od Słońce) znajduje się w pobliżu punktu przybycia (planeta Mars). Aby przełączyć się na najprostszą trajektorię lotu Hohmanna na Marsa, wymagany jest przyrost prędkości ziemskiego satelity bliskiego Ziemi o 2,9 km na sekundę (przekraczając drugą prędkość kosmiczną).

Najkorzystniejsze okna na lot na Marsa z balistycznego punktu widzenia występują mniej więcej raz na 2 lata i 50 dni. W zależności od początkowej prędkości lotu z Ziemi (od 11,6 km na sekundę do 12 km na sekundę) czas lotu na Marsa waha się od 260 do 150 dni. Spadek czasu lotu międzyplanetarnego następuje nie tylko ze względu na wzrost prędkości, ale także ze względu na zmniejszenie długości łuku elipsy trajektorii. Ale jednocześnie wzrasta prędkość spotkania z planetą Mars: z 5,7 do 8,7 km na sekundę, co komplikuje lot koniecznością bezpiecznego zmniejszenia prędkości: np. wejścia na orbitę marsjańską lub wylądowania na powierzchni Mars.

Przykłady czasu trwania lotu na Marsa po trajektorii eliptycznej

Przez 60 lat ery kosmicznej wysłano na Marsa 50 misji kosmicznych automatycznych sond (z czego 2 pojazdy wykorzystywały Marsa tylko do przelotów grawitacyjnych – „Down” i „Rosetta”). Tylko 34 sondy kosmiczne z tych pięćdziesięciu były w stanie dotrzeć na międzyplanetarną ścieżkę lotu na Marsa. Czas lotu na Marsa dla tych sond (wliczając w to również najsłynniejsze nieudane misje):

• „Mars-1” – 230 dni (utrata łączności w 140 dniu lotu)
• "Mariner-4" - 228 dni
• „Zond-2” – 249 dni (utrata łączności w 154 dniu lotu)
• "Mariner-5" - 156 dni
• "Mariner-6" - 131 dni

x) 2x „Mars-69” - 180 dni (wypadkowy pojazd startowy)

• "Mars-2" - 191 dni
• "Mars-3" - 188 dni
• "Mariner-9" - 168 dni
• "Mars-4" - 204 dni
• "Mars-5" - 202 dni
• "Mars-6" - 219 dni
• "Mars-7" - 212 dni
• „Wiking-1” – 304 dni
• "Wiking-2" - 333 dni
• „Fobos-1” – 257 dni (utrata łączności w 57. dniu lotu)
• "Fobos-2" - 257 dni
• „Obserwator Marsa” – 333 dni (utrata łączności w 330 dniu lotu)

x) "Mars-96" - 300 dni (wypadek na Białorusi)

18) „Pionier Marsa” - 212 dni

19) „Globalny geodeta Marsa” - 307 dni

20) „Nozomi” (pierwsza próba) - 295 dni

20) „Nozomi” (druga próba) - 178 dni (utrata łączności w 173 dniu lotu)

21) „Mars Clymed Orbiter” - 286 dni

22) „Lądownik polarny na Marsie” – 335 dni

23) „Marsjańska Odyseja 2001” - 200 dni

24) „Duch” - 208 dni

25) Okazja - 202 dni

26) „Mars Express” - 206 dni

27) MRO - 210 dni

28) „Feniks” - 295 dni

29) Ciekawość - 250 dni

x) „Mars Phobos Grunt” – 325 dni (pozostał na orbicie okołoziemskiej)

30) MAVEN - 308 dni

31) MAMA - 298 dni

32) „Exomary 2016” - 219 dni

Jak widać z tej listy, najkrótszym lotem na Marsa był lot małego (412 kg) aparatu przelotowego „Mariner-6” w 1969 roku: 131 dni. Najdłuższe loty wykonały misje orbitalne i lądujące Mars Polar Lander (335 dni), Mars Observer i Viking-2 (po 333 dni). Oczywiście te misje były na granicy możliwości istniejących rakiet. Taki sam długi lot (11 miesięcy) miała wykonać rosyjska misja Mars Phobos Ground wracając z ziemią Fobosa na Ziemię.

Misja „Fobos-Grunt”

Misja Mars Phobos Grunt była pierwszą próbą opracowania lotu na Marsa iz powrotem. Czas trwania takiego lotu miał wynosić 2 lata i 10 miesięcy. Podobne projekty opracowano w ZSRR w latach 70. XX wieku, tyle że przewidywały one dostarczanie gleby nie z powierzchni Fobosa, ale z powierzchni Marsa. W związku z tym przewidzieli użycie albo superciężkiej rakiety H1, albo dwóch startów ciężkiej rakiety nośnej Proton.

Ponadto można odnotować długie loty między Ziemią a Marsem, które wykonały dwie sondy do badania małych obiektów: Dawn (509 dni) i Rosetta (723 dni).

Warunki lotu na Marsa

Warunki przestrzeni międzyplanetarnej na trasie lotu na Marsa należą do najlepiej zbadanych w różnych regionach przestrzeni międzyplanetarnej Układu Słonecznego. Już pierwszy lot międzyplanetarny między Ziemią a Marsem, przeprowadzony przez radziecką stację Mars-1 w latach 1962-1963, wykazał obecność roju meteorytów: detektor mikrometeorytów stacji rejestrował uderzenia mikrometeorytów co 2 minuty w odległości 20-40 mln km z ziemi. Ponadto pomiary tej samej stacji pozwoliły zmierzyć natężenie pól magnetycznych w przestrzeni międzyplanetarnej: 3-9 nanoTesli.

Ponieważ istnieje wiele projektów załogowego lotu na Marsa, szczególną rolę w takich badaniach odgrywają pomiary promieniowania kosmicznego w przestrzeni międzyplanetarnej. W tym celu na pokładzie najbardziej zaawansowanego łazika marsjańskiego (Curiosity) zainstalowano detektor promieniowania (RAD). Jego pomiary wykazały, że nawet krótki lot międzyplanetarny stanowi wielkie zagrożenie dla zdrowia ludzkiego.

Jeszcze ciekawszy eksperyment mający na celu zbadanie wpływu warunków długiego lotu międzyplanetarnego na żywe organizmy miał odbyć się w ramach nieudanej rosyjskiej misji Mars-Fobos-Grunt. Jego pojazd powrotny przewoził, oprócz próbek gleby, 100-gramowy moduł LIFE zawierający dziesięć różnych mikroorganizmów. Eksperyment miał umożliwić ocenę wpływu ośrodka międzyplanetarnego na trzyletni lot kosmiczny.

Badanie możliwości lotu człowieka na Marsa

Równolegle z pierwszymi od 1960 roku próbami wystrzelenia automatycznych sond na Marsa, w ZSRR i USA opracowywano projekty załogowego lotu na Marsa, z naciskiem na wystrzelenie w 1971 roku. Projekty te wyróżniały się masą statku międzyplanetarnego wynoszącą setki ton oraz obecnością specjalnego przedziału o wysokim poziomie ochrony przed promieniowaniem kosmicznym, w którym załoga musiała schronić się podczas rozbłysków słonecznych. Zasilanie takich statków musiało odbywać się z reaktorów jądrowych lub bardzo dużych paneli słonecznych. W ramach przygotowań do takich lotów przeprowadzono eksperymenty naziemne w celu wyizolowania ludzi („Mars-500” i marsjańskie poligony w kanadyjskiej Arktyce, na Hawajach itp.) oraz eksperymenty w celu stworzenia zamkniętych biosfer („BIOS” i „Biosphere- 2”) . Jak widać z nazwy eksperymentu Mars-500, istnieje wariant lotu na Marsa za około 500 dni, czyli 2 razy krócej niż przy schemacie klasycznym (2-3 lata).

Jak widać, w porównaniu z klasycznym schematem, czas przebywania w układzie Marsa w tym przypadku ulega skróceniu z 450 do 30 dni.

Paraboliczny tor lotu na Marsa

W przypadku lotu na Marsa po trajektorii parabolicznej prędkość początkowa statku kosmicznego powinna być równa trzeciej prędkości ucieczki: 16,7 km na sekundę. W takim przypadku lot między Ziemią a Marsem potrwa tylko 70 dni. Ale jednocześnie prędkość spotkania z planetą Mars wzrośnie do 20,9 km na sekundę. Prędkość statku kosmicznego względem Słońca podczas lotu po paraboli spadnie z 42,1 km na sekundę w pobliżu Ziemi do 34,1 km na sekundę w pobliżu Marsa.

Ale jednocześnie koszty energii potrzebnej do przyspieszenia i opóźnienia wzrosną około 4,3 razy w porównaniu z lotem po trajektorii eliptycznej (Hohmanna).

Znaczenie takich lotów rośnie ze względu na silne promieniowanie w przestrzeni międzyplanetarnej. Choć lot po trajektorii parabolicznej wymaga więcej paliwa, to z drugiej strony zmniejsza wymagania w zakresie ochrony przed promieniowaniem oraz ilość tlenu, wody i zapasów żywności dla załogi statku kosmicznego. Trajektorie paraboliczne mieszczą się w bardzo wąskim zakresie, dlatego o wiele bardziej interesujące jest rozważenie szerokiego zakresu trajektorii hiperbolicznych, podczas których statek kosmiczny będzie poruszał się w kierunku Marsa z prędkością ucieczki z Układu Słonecznego przekraczającą trzecią prędkość ucieczki.

Hiperboliczny tor lotu na Marsa

Ludzkość opanowała już możliwość rozpędzania statków kosmicznych do prędkości hiperbolicznych. W ciągu 60 lat ery kosmicznej przeprowadzono 5 startów sond kosmicznych w przestrzeń międzygwiezdną („Pioner-10”, „Pioner-11”, „Voyager-1”, „Voyager-2” i „Nowe Horyzonty”) . Tak więc New Horizons potrzebował zaledwie 78 dni, aby przelecieć z Ziemi na orbitę Marsa. Niedawno odkryty pierwszy obiekt międzygwiezdny „Oumuamua” ma jeszcze większą prędkość hiperboliczną: przeleciał przez przestrzeń między Ziemią a marsjańską orbitą w zaledwie 2 tygodnie.

Obecnie opracowywane są projekty lotów na Marsa po trajektoriach hiperbolicznych. Tutaj duże nadzieje pokładane są w elektrycznych (jonowych) silnikach rakietowych, w których prędkość spalin może dochodzić do 100 km na sekundę (dla porównania liczba ta jest ograniczona do 5 km na sekundę dla silników chemicznych). Obecnie kierunek ten prężnie się rozwija. Tak więc silniki jonowe sondy Dawn były w stanie zapewnić wzrost prędkości o ponad 10 kilometrów na sekundę, zużywając tylko pół tony ksenonu w ciągu 10-letniej misji, co jest rekordem dla dowolnej stacji międzyplanetarnej. Główną wadą takich silników jest mała moc spowodowana wykorzystaniem źródeł energii o małej mocy (panele słoneczne). Tak więc europejska stacja SMART-1 potrzebowała całego roku, aby przelecieć z orbity geotransferowej na Księżyc. Dla porównania, konwencjonalne stacje księżycowe wykonały lot na Księżyc w zaledwie kilka dni. Pod tym względem wyposażenie statków międzyplanetarnych w silniki jonowe będzie ściśle powiązane z rozwojem kosmicznych elektrowni jądrowych. Oczekuje się więc, że silnik VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) o mocy 200 megawatów i zasilany argonem będzie w stanie przeprowadzić 40-dniowe loty załogowe na Marsa. Dla porównania, okręty podwodne klasy Seafulf wykorzystują reaktor jądrowy o mocy 34 megawatów, podczas gdy lotniskowiec klasy Gerald Ford wykorzystuje reaktor jądrowy o mocy 300 megawatów.

Jeszcze bardziej kuszące perspektywy w dziedzinie lotów na Marsa obiecuje projekt silnika X3, który teoretycznie jest w stanie dostarczyć człowieka na Marsa w zaledwie 2 tygodnie. Niedawno silnik ten, nad którym pracowali naukowcy z University of Michigan, Sił Powietrznych USA i NASA, wykazał rekordową moc (100 kW) i ciąg (5,4 niutona). Poprzedni rekord ciągu dla silnika jonowego wynosił 3,3 niutona.

Pierwszym, który nie zastanawiał się, jak długo człowiek powinien lecieć na Marsa, ale przeprowadził techniczną analizę tej możliwości, już w 1948 roku, był naukowiec, jeden z założycieli współczesnej nauki o rakietach. Po nim pomysł takiego lotu rozważały zarówno pierwsze kosmiczne potęgi, jak i prywatne firmy.

Ile kilometrów lecieć na Marsa z Ziemi

Mars jest czwartą planetą od Słońca i najbliżej Ziemi, po Wenus. Misja na Wenus jest trudna ze względu na jej warunki klimatyczne:

• ogromne ciśnienie atmosferyczne;
• kwaśny deszcz;
• ciepło.

Nie mamy tam szans!

Warunki klimatyczne Marsa są najbardziej odpowiednie do zwiedzania. Odległość między planetami jest mikroskopijna jak na kosmiczne standardy. Ale człowiek będzie musiał dużo latać na Marsa, dziesiątki, a nawet setki milionów kilometrów.

Istota tego, ile kilometrów przelecieć od Ziemi, zależy w dużej mierze od konkretnej trajektorii - trasy ścieżki. Zwykle przybiera formę „wielkiego łuku”, który elegancko łączy czas startu na Ziemi z miejscem docelowym. Łuki te są wielokrotnie dłuższe niż prostoliniowa odległość między dwoma ciałami niebieskimi w danym momencie.

Zadajmy sobie pytanie: - Ile czasu zajmuje lot na Marsa?

Załóżmy, że do naszych obliczeń używamy prostej trasy w linii prostej, gdzie odległość jest minimalna.

Opierając się na fakcie, że planety w Układzie Słonecznym krążą wokół Słońca, każda po własnej orbicie eliptycznej, z własną unikalną prędkością, a odległość między dwoma obiektami planetarnymi będzie się stale zmieniać. Naukowcom udało się ustalić odległość, ile kilometrów przelecieć wzdłuż liniowej trajektorii z Ziemi na Marsa:

• Maksymalna odległość wyniesie 401 330 000 km.
• Średnia długość ścieżki wynosi 227 943 000 km.
• Minimum, które będziemy musieli pokonać to zaledwie 54 556 000 km.

Planety osiągają tę minimalną odległość od siebie mniej więcej co dwa lata. I to jest idealny czas na rozpoczęcie misji.

Gdzie powinien znajdować się Mars podczas startu?

Lot do miejsca docelowego w linii prostej nie zadziała. Wcześniej mówiono, że planety nieustannie się poruszają. W takim przypadku statek kosmiczny po prostu nie spotka czerwonej planety na swojej drodze i konieczne będzie dogonienie jej w teorii. W praktyce jest to niemożliwe, nie dysponujemy jeszcze takimi technologiami, aby ścigać obiekt planetarny.

Dlatego do lotu trzeba wybrać start, gdy przybycie na orbitę zbiega się z przybyciem samego Marsa w to samo miejsce, albo przylecieć wcześniej i pozwolić mu dogonić nas.

W praktyce oznacza to, że możesz rozpocząć podróż dopiero wtedy, gdy planety znajdą się we właściwej pozycji. To okno uruchamiania otwiera się co 26 miesięcy. W tej chwili statek kosmiczny może korzystać z najbardziej efektywnego energetycznie toru lotu, znanego jako trajektoria Gohmanna, ale o tym porozmawiamy później.

Mechanika orbitalna czyli ile kilometrów trzeba pokonać

Ponieważ eliptyczne orbity Ziemi i Marsa znajdują się w różnych odległościach od Słońca, a planety poruszają się po nich z różnymi prędkościami, odległość między nimi znacznie się różni. Jak wspomniano wcześniej, mniej więcej co dwa lata i dwa miesiące planety zbliżają się do siebie. Ten punkt nazywa się „ ”, kiedy Mars może znajdować się w minimalnej odległości od Ziemi, od 55,68 do 101,39 miliona kilometrów, w zależności od tego, który jest rok.

Trzynaście miesięcy po konfrontacji dochodzi do połączenia. Co oznacza, że ​​czerwone i niebieskie planety znajdują się po przeciwnych stronach Słońca i jak najdalej od siebie. Oczywiście, jeśli chcemy szybciej dotrzeć do celu, najlepiej zaplanować odjazd w miejscu konfrontacji. Ale nie wszystko jest takie proste!

Szybka podróż byłaby możliwa, gdyby statek międzyplanetarny podążał prostą drogą. Niestety podróże kosmiczne są znacznie bardziej skomplikowane niż linia prosta. Mechanika orbitalna każdej z planet jest wyjątkowa. Wszystkie ciała planetarne w Układzie Słonecznym są w ciągłym ruchu, co sprawia, że ​​podróżowanie jest naprawdę trudne.

Ile więc kilometrów trzeba przebyć z Ziemi na Marsa? Spróbujmy to rozgryźć. Jeśli nadal uważasz, że najlepszym sposobem na dotarcie do celu jest poczekanie, aż dwie planety zbliżą się do siebie, wyceluj pocisk w cel i przeleć. Wiesz, to nie zadziała z kilku powodów:

• Po pierwsze, grawitacja ziemska zakrzywi trajektorię każdego wystrzelonego pojazdu. Aby wyeliminować ten czynnik, załóżmy, że rakieta jest umieszczona na odległej orbicie okołoziemskiej, gdzie grawitacja jest słaba, a ruch orbitalny powolny, co pozwala nam zignorować oba fakty. Nawet wtedy rakieta ta nadal krąży wokół Słońca wraz z Ziemią i porusza się z prędkością około 30 km/s. Jeśli więc rakieta będzie nadal lecieć w kierunku zamierzonego celu, utrzyma prędkość Ziemi i rozpocznie obrót wokół Słońca, jednocześnie przemieszczając się do punktu kontroli lotu.
• Po drugie, jeśli wystartujemy, gdy Mars jest najbliżej Ziemi, podczas gdy statek kosmiczny zbliża się do celu, planeta opuści swoją orbitę na długo przed tym, zanim statek pokona tę odległość.
• Po trzecie, cały system był zdominowany przez grawitację Słońca. Wszystkie obiekty poruszają się po orbitach lub trajektoriach, które zgodnie z prawami Keplera są częściami przekrojów stożkowych, w tym przypadku elips. Ogólnie rzecz biorąc, są zakrzywione.

Idąc do cenionego celu podczas konfrontacji, w rzeczywistości najbliższa odległość będzie znacznie bardziej znacząca. Aby go pokonać, musisz zużyć dużą ilość paliwa. Niestety nie jesteśmy w stanie technicznie zwiększyć pojemności zbiorników. Dlatego, aby polecieć na Marsa, astrofizycy przyspieszają statek, a następnie leci on na zasadzie bezwładności, nie mogąc oprzeć się grawitacji ciał niebieskich, co znacznie zwiększa odległość, ponieważ urządzenie leci po dużym łuku. Taka trasa reprezentuje pół odcinka heliocentrycznej orbity wokół Słońca między Marsem a Ziemią.

Przypomnijmy: orbita heliocentryczna to eliptyczna trajektoria ciała niebieskiego wokół Słońca.

Obliczmy, długość połowy orbity Ziemi wynosi 3,14 AU. Mars ma 4,77 jednostki astronomicznej Potrzebujemy średniej orbity między planetami, połowa jej długości to 3,95 AU. pomnożyć przez odległość 1 AU i okrągłe.

Przypomnijmy: jedna jednostka astronomiczna (1 AU) to 149597868 km.

Okazuje się, że przybliżona odległość, którą trzeba będzie pokonać, wyniesie około 600 milionów kilometrów. W celu dokładniejszego obliczenia liczby kilometrów do pokonania stosuje się bardziej złożone algorytmy.

Ile trwa lot na Marsa

Na pytanie, ile czasu zajmuje lot na Marsa, nie można jednoznacznie odpowiedzieć.
Czas lotu zależy od kilku czynników:

1. prędkość urządzenia;
2. trasa ścieżki;
3. względne pozycje planet;
4. ilość ładunku na pokładzie (ładunek);
5. ilość paliwa.

Jeśli weźmiemy za podstawę dwa pierwsze czynniki, to teoretycznie możemy obliczyć, ile czasu zajmuje przelot na Marsa z Ziemi. Aby urządzenie wyruszyło w kosmiczną podróż, musi wystartować z Ziemi i pokonać jej grawitację.

Fakty naukowe: Aby dostać się na niską orbitę okołoziemską, prędkość rakiety musi wynosić co najmniej 7,9 km/s (29 tys. km/h). Aby wysłać statek w podróż międzyplanetarną, potrzeba nieco ponad 11,2 km/s (40 tys. km/h).

Średnio podróżnicy wykonują lot międzyplanetarny z prędkością około 20 km / s. Ale są też mistrzowie.

Najszybszym statkiem kosmicznym stworzonym przez człowieka jest sonda New Horizons. Ani przed, ani po sondzie New Horizons pojazdy międzyplanetarne nie odleciały od Ziemi z prędkością 16,26 km/s. Ale jeśli mówimy o prędkości na orbicie heliocentrycznej, to do 16,26 km / s musimy dodać prędkość Ziemi - to jest 30 km / s, a otrzymujemy około 46 km / s względem Słońca. To imponujące - 58536 km / h.

Biorąc pod uwagę te dane, czas lotu na Marsa najkrótszą, bezpośrednią trajektorią wyniesie 941 godzin, czyli 39 ziemskich dni. Osoba będzie musiała lecieć po trasie odpowiadającej średniej odległości między naszymi planetami przez 3879 godzin, czyli 162 dni. Czas lotu na maksymalnym dystansie wyniesie 289 dni.

Śnijmy i wyobraźmy sobie, że polecieliśmy na Marsa samolotem w linii prostej. Jeśli lecisz samolotem 54,556 miliona kilometrów, a średnia prędkość nowoczesnych samolotów pasażerskich wynosi około 1 tysiąca km / h, zajmie to 545560 godzin, czyli 22731 dni i 16 godzin. I wygląda imponująco w latach prawie 63 lat. A jeśli lecimy po elipsie, liczba ta wzrośnie 8-10 razy, co daje średnio 560 lat.

Ile ziemskich lat, dni, godzin zajmuje człowiekowi podróż na Marsa

Ile czasu zajmuje człowiekowi dotarcie z Ziemi na Marsa? Jeśli marzysz o tym, by pewnego dnia zostać astronautą podczas swojego pierwszego lotu załogowego, przygotuj się na długą podróż. Naukowcy szacują, że podróż w obie strony zajmie około 450 ziemskich dni, średnio 10 800 godzin lub 1,2 roku.

Prognozy: ile latać w czasie

Najważniejsza zmienna dotycząca tego, ile czasu zajęłoby człowiekowi dotarcie na Marsa, jest oczywista – jak szybko lecisz? Decydującym czynnikiem jest prędkość. Im szybciej uda nam się rozpędzić statek, tym szybciej dotrzemy do celu. Czas lotu najszybszej rakiety na trasie z najkrótszą liniową odległością między planetami wyniesie nie więcej niż 42 ziemskie dni.

Naukowcy wystrzelili całą masę modułów międzyplanetarnych, więc mamy przybliżone pojęcie, ile czasu zajmie to przy obecnej technologii.

Tak więc średnio sondom kosmicznym udaje się dostać na Marsa od 128 do 333 dni.

Jeśli spróbujemy wysłać człowieka dzisiaj, to najlepsze, co realistycznie możemy zrobić - zwłaszcza, że ​​wyślemy duży załogowy statek kosmiczny, a nie tylko sondę wielkości SUV-a. Złóż statek międzyplanetarny na orbicie okołoziemskiej, zatankuj go i wyślij w powietrze.

Potentat technologiczny, który kieruje SpaceX, mówi, że jego międzyplanetarny system transportowy mógłby obsłużyć podróż w zaledwie 80 dni, a ostatecznie być w stanie podróżować w zaledwie 30 dni.

Kraje na całym świecie prowadzą badania nad tym, ile czasu zajmie lot człowieka na Marsa. Badanie w latach 90. teoretycznie miało przenieść człowieka do lat 2000. Minimalna podróż miała trwać 134 dni w jedną stronę, maksymalna 350. Założono, że lot odbędzie się z załogą od 2 do 12 osób.

Według obliczeń naukowców firmy czas podróży zajmie około 210 dni, czyli 7-8 miesięcy.

Według NASA podróż międzyplanetarna z ludźmi zajmie około sześciu miesięcy, aby dostać się na Marsa i kolejne sześć miesięcy, aby wrócić. Ponadto astronauci będą musieli spędzić od 18 do 20 miesięcy na powierzchni, zanim planety ponownie ustawią się w jednej linii przed podróżą powrotną.

Teraz o tym, jak właściwie dostać się na naszą sąsiednią planetę i ile to zajmie.

Jak długo lecieć na Marsa, uważa się za dość proste: w pobliżu Ziemi dajemy impuls do przyspieszenia i idziemy do elipsy, która dotyka obu orbit. Po dotarciu na Marsa ponownie dajemy impuls do przyspieszenia i wejścia na jego orbitę. Czas lotu można obliczyć za pomocą trzeciego prawa Keplera.

Dlaczego lot trwa tak długo

Dlaczego nie możemy teraz dotrzeć tam szybciej:

• Pierwszym powodem są ogromne odległości. Minimalna odległość jest obliczana nawet nie w milionach, ale w dziesiątkach milionów kilometrów. Przypomnę, że maksymalna odległość do planety to 401330000 km.
• Drugi powód jest technologiczny. Najpopularniejszym typem silnika używanego do lotów kosmicznych jest chemiczny silnik rakietowy. Jest w stanie rozpędzić statek kosmiczny do bardzo dużych prędkości. Ale takie silniki działają nie dłużej niż kilka minut, powodem tego jest zbyt duże zużycie paliwa. Rakieta zużywa prawie wszystkie swoje rezerwy na oderwanie się od powierzchni i pokonanie siły grawitacji planety. Ze względów technicznych nie jest dziś możliwe zabranie dodatkowego zapasu paliwa na lot.

Jak dostać się na Marsa przy jak najmniejszej ilości paliwa

Ile paliwa potrzeba, aby polecieć na Marsa? Najważniejszym aspektem lotów międzyplanetarnych jest zaopatrzenie rakiety w paliwo. Używając chemicznych silników rakietowych, a nie ma jeszcze dla nich realnych alternatyw, potrzeba dużo paliwa.

• Po pierwsze, wynika to z konieczności pokonania siły grawitacji Ziemi. A im większa masa statku, tym więcej energii potrzeba do startu, a tym samym paliwa.
• Po drugie, nawet jeśli wybierzesz najbardziej ekonomiczną trasę lotu, rakieta musi zyskać co najmniej 11,59 km/s. Pod względem zwykłych jednostek miary jest to 41 724 km / h.

Oprócz nabierania prędkości, podczas zbliżania się do Marsa statek kosmiczny musi go zresetować, a można to osiągnąć tylko wtedy, gdy silniki zostaną uruchomione, a paliwo zostanie odpowiednio zużyte. Nie wolno nam zapominać o pracy systemów podtrzymywania życia, ponieważ lot ma odbywać się z udziałem ludzi.

Możesz polecieć na Marsa w krótszym czasie, ale będziesz też musiał zużyć więcej paliwa. Wynika to z konieczności zwiększenia szybkości lotu. W takim przypadku zwiększy się również zużycie paliwa do hamowania.

Główne zadanie inżynierów - jak dostać się na Marsa przy jak najmniejszej ilości paliwa - rozwiązał już w 1925 roku Walter Hohmann. Istota jego metody - zamiast wysyłać rakietę bezpośrednio na planetę, trzeba zwiększyć jej orbitę, w efekcie będzie ona podążać po większej orbicie wokół Słońca niż Ziemia. W końcu rakieta przekroczy orbitę Marsa - dokładnie w momencie, gdy on też tam będzie.

Ta metoda podróżowania jest tym, co inżynierowie nazywają orbitą minimalnego transferu energii – wykorzystując ją do wysyłania statku kosmicznego z Ziemi na Marsa przy jak najmniejszej ilości paliwa.

Jak latać szybciej - możliwe trasy

Do celu można dotrzeć na kilka sposobów. Jest ich trzech, wszystkie różnią się tylko dwoma parametrami - prędkością poruszania się w przestrzeni kosmicznej i czasem lotu.

Trajektoria eliptyczna

Najbardziej ekonomiczną, ale i najdłuższą opcją jest eliptyczny tor lotu. A także nazywa się „Gomanovskaya” na cześć niemieckiego naukowca Waltera Homanna. W takim przypadku statek kosmiczny przejdzie stycznie do orbity Marsa, poruszając się po elipsie. Do lotu na takiej trasie konieczne będzie rozpędzenie rakiety do 11,59 km/s. Czas podróży wyniesie 259 dni, ponieważ konieczne jest pokonanie większej odległości niż w przypadku poruszania się po pozostałych dwóch trajektoriach. Aby przejść na najprostszą trajektorię „Homana”, konieczne będzie zwiększenie prędkości ruchu satelity bliskiego Ziemi o 2,9 km na sekundę.

Podczas eksploracji kosmosu naukowcy wysłali kilka satelitów w celu dokładnego zbadania trajektorii Hohmanna. Były to zarówno urządzenia radzieckie, jak i amerykańskie.

Trajektoria paraboliczna

Druga opcja to paraboliczny tor lotu. Aby do niego dotrzeć, trzeba będzie rozpędzić statek do 16,6 km/s. Czas podróży wyniesie tylko 70 dni. W takim przypadku znacznie wzrasta zużycie paliwa na przyspieszenie rakiety, a także na hamowanie przed lądowaniem. Naukowcy szacują wzrost kosztów energii podczas lotu po trasie parabolicznej o 4,3 razy w porównaniu z trasą eliptyczną.

Trajektoria paraboliczna implikuje ruch aparatu wzdłuż linii w kształcie paraboli.

Pomimo rosnących kosztów paliwa, lot paraboliczny jest bardzo atrakcyjny dla naukowców. Przede wszystkim poprzez zmniejszenie kosztów ochrony załogi przed promieniowaniem, a także zaopatrzenia w prowiant, tlen i inne środki podtrzymujące życie.

Trajektoria hiperboliczna

Ostatnia możliwa trajektoria jest hiperboliczna. Aby lecieć po takiej trajektorii, aparat musi być rozpędzony do prędkości przekraczających trzecią kosmiczną (16,7 km/s). Poruszając się po trajektorii hiperbolicznej, rakieta powinna niejako przelecieć obok Marsa, zmieniając kierunek ruchu, uderzając w jego pole grawitacyjne. Linia lotu w tym przypadku jest podobna do hiperboli. Lądowanie staje się możliwe, jeśli silniki do hamowania w pobliżu planety zostaną uruchomione na czas.

Pomysły na skrócenie czasu lotu

W zależności od początkowej prędkości lotu z Ziemi (od 11,6 km na sekundę do 12 km na sekundę) czas lotu na Marsa waha się od 260 do 150 dni. Aby skrócić czas lotu międzyplanetarnego, konieczne jest zwiększenie prędkości, co wpłynie na zmniejszenie długości łuku elipsy trasy toru. Ale jednocześnie wzrasta prędkość spotkania z Marsem: z 5,7 do 8,7 km na sekundę, co komplikuje lot koniecznością bezpiecznego zejścia na orbitę marsjańską lub wylądowania na powierzchni. W tym przypadku, jeśli chcemy dostać się tam szybciej, potrzebujemy nowych silników, aby rozpędzić statek i mieć czas na zwolnienie.

Aby przyspieszyć czas lotu, musisz użyć innych typów silników rakietowych, na przykład elektrycznych silników rakietowych odrzutowych, a nawet jądrowych.

Zaletą silników elektrycznych jest możliwość wieloletniej eksploatacji, nawet do kilku lat. Ale takie urządzenia rozwijają bardzo słabą przyczepność. Nawet wydostanie się z Ziemi na takiej rakiecie jest nadal niemożliwe. W kosmosie silniki elektryczne mogą osiągać bardzo duże prędkości. Wyższy niż istniejące silniki chemiczne. To prawda, zajmie mu to kilka miesięcy. W przypadku lotów międzygwiezdnych taki rozwój jest nadal odpowiedni, ale latanie na Marsa z takim silnikiem jest niepraktyczne.

Jeśli silniki jonowe nie są dla nas, to jakie technologie przyszłości mogą skrócić czas podróży do kilku dni?

Istnieją następujące pomysły, jak przyspieszyć lot na Marsa:

1. Wykorzystanie pocisków nuklearnych, których podstawą jest podgrzanie skroplonego paliwa, a następnie wyrzucenie go z dyszy z bardzo dużą prędkością. Przyjmuje się, że rakieta jądrowa może skrócić czas lotu na Marsa do około 7 miesięcy. Niektórzy naukowcy uważają, że nowoczesne silniki o napędzie atomowym mogłyby skrócić podróż do 39 dni. Czy potrafisz sobie wyobrazić, jak szybko poleci ten statek kosmiczny? Jądrowe silniki rakietowe nie wyszły jeszcze poza naziemne prototypy, ale naukowcy cały czas pracują nad wdrożeniem takiego projektu.
2. Wykorzystanie magnetyzmu. Technologia magnetyzmu opiera się na wykorzystaniu specjalnego urządzenia elektromagnetycznego, które jonizuje i podgrzewa paliwo rakietowe, zamieniając je w zjonizowany gaz lub plazmę, co przyspieszy statek kosmiczny. Dzięki tej metodzie lot można skrócić do 5 miesięcy.
3. Zastosowanie antymaterii. To najdziwniejszy z pomysłów, choć może być najbardziej udany. Cząsteczki antymaterii można uzyskać tylko w akceleratorze cząstek. Podczas zderzenia cząstek i antycząstek uwalniana jest ogromna ilość energii. Można to wykorzystać do wielu przydatnych rzeczy. Według wstępnych obliczeń, aby statek dotarł do celu, potrzebne byłoby zaledwie 10 miligramów antymaterii. Jednak na wyprodukowanie 10 mg antymaterii trzeba by wydać co najmniej 250 milionów dolarów. Lot na Marsa z użyciem antymaterii zajmie tylko 45 dni!

Ile będzie kosztować podróż?

Oprócz tego, że lot jest bardzo długi, jest to również kosztowna impreza, pojawiają się pytania o to, ile kosztuje lot na Marsa.

Jedno oszacowanie kosztów związanych z wysyłaniem ludzi zostało dokonane za administracji George'a W. Busha. Zakres wahał się od 80 miliardów dolarów do 100 miliardów dolarów. Nowsze badania zawęziły tę kwotę do 20-40 miliardów dolarów.

Według miliardera Elona Muska lot będzie kosztował w końcu mniej niż 500 000 dolarów, to nie tak dużo. Mówi, że z czasem cena może spaść do 100 000 USD. I nie martw się o podróż powrotną, bo według Elona będzie darmowa.

Po co lecieć na Marsa

Istnieje wiele powodów, dla których warto zorganizować taką misję.

Pierwszym z nich są badania. Mars jest pod wieloma względami podobny do Ziemi, a według naukowców planety miały kiedyś tę samą atmosferę i prawdopodobnie życie. Badania na dużą skalę powinny odpowiedzieć na pytanie, czy życie jest teraz obecne, czy planety są naprawdę tak podobne i dlaczego stał się światem pustynnym. Fotografie pokazują wiele interesujących i niewytłumaczalnych zjawisk na powierzchni, które również ludzkość chętnie bada.

Drugim powodem jest kolonizacja. Istnieją teorie, według których możliwe jest sztuczne odtworzenie atmosfery. Dlatego rozwijaj ekosystem. Oznacza to, że w przyszłości będą mogły tam rosnąć rośliny lądowe, zwierzęta i oczywiście ludzie.

Trzecim powodem jest ludzka ciekawość. To siła, która umożliwiła przejście od starożytnych ludzi z prymitywnymi narzędziami do cywilizacji zdolnej do wystrzeliwania satelitów badawczych w odległe zakątki wszechświata. Przykładem takiej misji było lądowanie automatycznego urządzenia na powierzchni komety!

Ile istnieje nierozwiązanych problemów z lotami

Oprócz długiej podróży misja załogowa wiąże się z wieloma innymi wyzwaniami:

Naukowcy obawiają się, że astronauci będą narażeni na promieniowanie kosmiczne i inne promieniowanie podczas długiej podróży. Są również zaniepokojeni skutkami fizycznymi, których doświadczają astronauci, gdy są wystawieni na działanie środowiska o niskiej grawitacji i słabym oświetleniu przez długi czas.

Być może najtrudniejszym do przewidzenia czynnikiem jest efekt psychologiczny, jakiego mogą doświadczyć astronauci w wyniku izolacji. Nikt nie jest do końca pewien, jak duży stres psychiczny będzie powodował brak kontaktu z przyjaciółmi i rodziną, jaki pozostawiają po sobie astronauci.

Inne przeszkody w takiej misji załogowej to paliwo, tlen, woda i żywność dla astronautów.

Wniosek

Lot na Marsa to technicznie bardzo złożony i kosztowny pomysł. Ci, którzy jako pierwsi postawią stopę na powierzchni Czerwonej Planety, rozpędzą się do niewiarygodnych prędkości i pokonają miliony kilometrów. Aby bezpiecznie dotarły do ​​celu, naukowcy muszą opracować środki ochrony przed promieniowaniem kosmicznym, a także pracować nad stworzeniem i ulepszeniem systemów podtrzymywania życia. Konieczne jest dokładne obliczenie masy statku i ładunku oraz wybranie optymalnej trasy lotu.

Zainteresowanie eksploracją Czerwonej Planety nie słabnie od wielu lat. A wynika to z wielu czynników. Mars to nie tylko wyzwanie dla naukowców, projektantów, pasjonatów biznesu. Jest całkiem możliwe, że przyszłość ludzkości będzie związana z Marsem. I dlatego Czerwona Planeta jest dziś uważana nie tylko za obiekt badań naukowych, ale także z praktycznego punktu widzenia, w szczególności w najbliższej przyszłości planowane jest rozpoczęcie rozwoju naszego sąsiada w Układzie Słonecznym. Dowiedzmy się, ile naprawdę kosztuje lot na Marsa i związanych z tym funkcji.

Główne przyczyny rosnącego zainteresowania tematem lotów na Marsa

Mars zawsze budził wśród ludzkości żywe zainteresowanie. Na przykład w starożytnej mitologii rzymskiej Mars był bogiem wojny, jednym z trzech bogów, którzy przewodzili starożytnemu rzymskiemu panteonowi. Wiedza o Czerwonej Planecie stopniowo się gromadziła, ludzkość zbliżała się do pierwszego kroku swojego przedstawiciela na powierzchni Marsa.

Temat lotów na Marsa interesuje przede wszystkim naukowców. O możliwym istnieniu życia na tej planecie mówi się od dawna. W tym przypadku zainteresowanie Marsem wiąże się z odpowiedzią na jedno z głównych pytań dotyczących ludzkości. To jest pytanie, czy jesteśmy sami we wszechświecie, czy życie może istnieć w innych jego zakątkach. Już dawno temu udowodniono, że Czerwona Planeta miała wodę i ciepły klimat. Jeśli badaczom uda się znaleźć ślady współczesnego życia na Marsie lub niepodważalne dowody jego istnienia na tej planecie w przeszłości, to potwierdzi się teoria, że ​​proces ewolucyjnego rozwoju od prostych związków chemicznych do złożonych jest charakterystyczny dla Wszechświata jako cały.

W tym samym przypadku, gdy na Marsie nie można znaleźć dowodów życia, najprawdopodobniej naukowcy dojdą do wniosku, że element przypadku, niewiarygodny splot okoliczności, jest również niezbędny do pojawienia się życia organicznego. A wtedy można z dużym prawdopodobieństwem stwierdzić, że planeta Ziemia jest jedynym zamieszkałym zakątkiem w kosmosie.

Temat lotów na Marsa pojawiał się okresowo, zajmując pierwsze strony gazet w latach 60. ubiegłego wieku (kiedy wszystko, co dotyczyło kosmosu budziło palące zainteresowanie), po czym zniknął, gdy po prostu zapomniano o możliwych lotach na Marsa, dając pierwszeństwo innym zadaniom.

Drugim czynnikiem powodującym gwałtowny wzrost zainteresowania lotami na Marsa jest wyzwanie dla społeczeństwa ludzkiego, które może się rozwijać tylko wtedy, gdy pokonuje przeszkody i odpowiada na wyzwania. W przeciwnym razie zaczyna się stagnacja i ustanie rozwoju. Naukowcy marzą o zostaniu pionierami nowych światów. Lot na Marsa pomoże milionom naukowców, projektantów i badaczy z różnych dziedzin zdobyć niesamowity kapitał intelektualny, który stanie się własnością ludzkiego społeczeństwa. Lot na Marsa to odkrycia, nowe technologie, duży impuls w rozwoju technologicznym.

Trzeci czynnik można uznać za potrzebę lotu na Marsa dla przyszłości ludzkości. Prędzej czy później ludzka cywilizacja stanie w obliczu przeludnienia planety, wyczerpywania się zasobów naturalnych, rezerw energii, niedoborów żywności. Dlatego najbardziej przenikliwi naukowcy są pewni, że już dziś konieczne jest rozpoczęcie eksploracji innych planet. Na początku będzie to tworzenie małych kolonii, ale wraz z rozwojem technologii i wzrostem tempa zasiedlania innych planet, w szczególności Marsa, rozpocznie się budowa dużych osad z rozwiniętą infrastrukturą i dużą populacją.

Załogowy lot na Marsa może być początkiem nowej ery dla całej ludzkości

Ile lecieć na Marsa z Ziemi

Pytanie, jak długo potrwa lot na Marsa, jest dalekie od bezczynności. Odległość między naszą planetą a Marsem jest zmienna. Kiedy Ziemia zajmie pozycję między Słońcem a Marsem, odległość wyniesie około 55 milionów km. Kiedy Słońce znajduje się między Ziemią a Marsem, odległość wzrasta do 410 milionów km. Dlatego nie ma dokładnej odpowiedzi na pytanie o czas trwania lotu na Marsa, wszystko zależy od położenia naszych planet względem Słońca i odpowiednio odległości od Ziemi do Czerwonej Planety. Trajektoria Hohmanna jest uważana za najmniej energochłonną. Jeśli podróżujesz nim na Marsa, w tym przypadku czas lotu zajmie dziewięć miesięcy. Dodatkowe przyspieszenie statku kosmicznego z orbity Ziemi wyniesie w tym przypadku 2,9 km/s. Ale ta trajektoria jest najbardziej akceptowalna dla stacji automatycznych, ponieważ dla osoby w tym przypadku granica narażenia na promieniowanie podczas lotu zostałaby znacznie przekroczona.

Większość opracowań lotów załogowych polega na wykorzystaniu trajektorii hiperbolicznych, w których czas podróży nie będzie dłuższy niż sześć miesięcy, a zatem dawka promieniowania jonizującego nie przekroczy dopuszczalnej normy. Ale w tym przypadku konieczne będzie dodatkowe przyspieszenie z orbity Ziemi już o 6 km/s. W związku z tym załogowy statek kosmiczny będzie wymagał 4,5 razy więcej paliwa.

Schemat lotu na Marsa składa się z kilku etapów

Co oznacza „poruszanie się z prędkością światła”?

Poruszanie się z prędkością światła oznacza, że ​​ciało porusza się z kolosalną prędkością dla ludzkiego zrozumienia. Jego prędkość wynosi 299 792 458 m/s lub 1 079 252 848,8 km/h. Prędkość światła jest podstawową stałą fizyczną. W uproszczeniu oznacza to odległość, jaką pokonuje światło w określonym czasie. W astronomii odległości mierzy się w latach świetlnych. Rok świetlny to 9 460 528 177 426,82 km (prawie 9,5 biliona kilometrów). Do tej pory ani jednemu dziełu ludzkich rąk nie udało się osiągnąć prędkości światła ani nawet zbliżyć się do niej. Zakłada się, że prędzej czy później postęp technologiczny umożliwi dotarcie do tej swoistej linii dużych prędkości, a nawet pokonanie tej bariery, tak jak kiedyś miało to miejsce z prędkością dźwięku. Ale nawet osiągnięcie prędkości światła nie pozwoli ludzkości odwiedzić najbliższej z galaktyk - galaktyki Andromedy (NGC 224), tylko na obrzeżach której znajduje się 2 miliony 537 tysięcy lat świetlnych.

Wideo: lot na Marsa i pionierzy kosmosu

Jak obliczana jest odległość do czerwonej planety w kilometrach

Minimalna odległość od Ziemi do Marsa (53 mln km) była w 2003 roku (następnym razem takie podejście nastąpi dopiero za 50 tysięcy lat). Raz na dwa lata odległość między planetami zmniejsza się do 54,6 mln km. Jest to standardowa minimalna odległość między Ziemią a Marsem. Naukowcy uważają 401 milionów km za maksymalną możliwą odległość. Średnia odległość między Ziemią a Marsem wynosi 225 milionów km.

Jak obliczany jest czas lotu na Czerwoną Planetę?

Najprawdopodobniej załogowy statek kosmiczny zostanie wystrzelony na Marsa dokładnie wtedy, gdy planety znajdą się w minimalnej odległości od siebie. Przy obliczaniu czasu lotu w tym przypadku uwzględnione zostanie wystrzelenie statku kosmicznego w okresie optymalnego względnego położenia planet i czas jego lotu na Marsa. W tym przypadku zakłada się, że astronauci będą w drodze na Czerwoną Planetę przez minimum sześć, a maksymalnie siedem miesięcy. W sumie podróż w jedną stronę zajmie od 180 do 210 dni.

Ale nie wszystko jest takie proste. Powyższe obliczenia są teoretyczne, a czasy lotu są średnie. Nie należy zapominać o powrocie astronautów na Ziemię. Wystrzelenie statku kosmicznego z Ziemi na Marsa można oczywiście przeprowadzić bez żadnych problemów w optymalnym okresie względnego położenia planet. Ale żeby wrócić na Ziemię, trzeba będzie poczekać na kolejny okres, kiedy Mars i Ziemia będą się do siebie zbliżać. A ten okres to 18 miesięcy. Do tego czasu należy dodać co najmniej sześciomiesięczny okres powrotu z Marsa na Ziemię. W rezultacie dostajemy dwa i pół roku. Tyle w sprzyjających okolicznościach potrwa lot załogowego statku kosmicznego na Marsa od momentu jego wystrzelenia do powrotu modułu z astronautami na Ziemię.

Jeśli weźmiemy pod uwagę lot statkiem kosmicznym z silnikiem jądrowym dużej mocy, to teoretycznie może to skrócić o połowę czas spędzony na locie międzyplanetarnym. Ponadto zastosowanie silnika jądrowego pozwala na większą swobodę w wyborze momentu nie tylko wystrzelenia statku kosmicznego z Ziemi, ale także rozpoczęcia jego powrotu z Marsa. W tym przypadku optymalny okres wzajemnego położenia Ziemi i Marsa nie będzie już odgrywał tak istotnej roli, jak w locie statku z konwencjonalnym silnikiem rakietowym. Ale głównym problemem jest to, że wciąż nie ma silnika jądrowego na taką podróż, chociaż jego rozwój od dawna prowadzony jest przez amerykańskich projektantów.

W praktyce załogowych lotów na Marsa jeszcze nie było. Na przykład amerykańska automatyczna stacja badawcza Curiosity poleciała na Marsa wzdłuż trajektorii Hohmanna od 26.11.2011 do 08.06.2012. Jak widać, lot trwał nieco ponad osiem miesięcy. A w 1964 roku amerykański Mariner-4 również podróżował z naszej planety na Czerwoną w ciągu ponad siedmiu miesięcy (28.11.1964 - 14.07.1965).

Zautomatyzowana stacja Curiosity wylądowała łazikiem na Czerwonej Planecie prawie osiem miesięcy później

Obliczenie czasu lotu astronautów na Marsa jest jednym z kluczowych zadań w opracowaniu projektu załogowej wyprawy kosmicznej na Czerwoną Planetę. Od tego zależy ilość żywności, paliwa, pojemność baterii, rezerwy tlenu i tak dalej. Błąd może być bardzo kosztowny. Bardzo ważne jest również prawidłowe obliczenie trajektorii. W końcu Ziemia i Mars nie są w stanie statycznym, ciągle poruszając się po swoich orbitach. Wystrzelenie rakiety z punktu A znajdującego się na Ziemi do punktu B na Marsie musi odbywać się z uwzględnieniem wyprzedzenia. Rzeczywiście, podczas lotu Mars znacznie zwiększy odległość od naszej planety, nadal poruszając się po swojej orbicie.

Jednym z wyzwań w opracowywaniu planów i harmonogramów misji na Marsa jest po prostu sama ilość paliwa, jakiej potrzebuje statek kosmiczny. W związku z tym statek kosmiczny musi być po prostu gigantyczny. Czas przypomnieć sobie ogromną cenę takiej wyprawy załogowej. To właśnie ogromny koszt projektu załogowego lotu na Marsa decyduje o tym, że ludzka stopa nie postawiła jeszcze stopy na Czerwonej Planecie. Chwilowa korzyść z lotu na Marsa jest bardzo iluzoryczna, więc nawet rozwinięte gospodarczo kraje świata raczej nie zainwestują ogromnych pieniędzy w projekt, który nie rokuje wyraźnych korzyści w dającej się przewidzieć przyszłości. A dziś tylko najbardziej dalekowzroczni i przenikliwi politycy, biznesmeni i naukowcy myślą o strategicznych zaletach misji.

Ile lecieć na Marsa z Księżyca

Lot z Ziemi na Księżyc trwa około trzech dni. Z czasem lot z Księżyca na Marsa skróci się o trzy dni. Ale znowu, to jest teoria. W praktyce start na Księżyc znacznie obniży koszty samego lotu, zmniejszy wagę statku kosmicznego ze względu na mniejszą ilość paliwa. Druga prędkość kosmiczna dla Księżyca to „zaledwie” 2,4 km/s przy ziemskiej 11,2 km/s.

W związku z tym opuszczenie pola grawitacyjnego ciała kosmicznego (w tym przypadku Księżyca) będzie wymagało znacznie mniej wysiłku. Ale jak dotąd księżycowy start należy do dziedziny rozwoju teoretycznego. Pomiędzy księżycowym wystrzeleniem statku kosmicznego na Marsa a obecnym stanem rzeczy brakuje jednego ogniwa – niemożności wystrzelenia z powierzchni Księżyca ze względu na brak odpowiedniego kompleksu startowego na satelicie Ziemi.

Czas lotu z Księżyca na Marsa zasadniczo nie różni się od czasu lotu na Marsa z Ziemi. Ale wystrzelenie załogowego kompleksu kosmicznego z Księżyca pozwoli na znacznie efektywniejsze wykorzystanie samego statku kosmicznego. Zakłada się, że podczas startu z Ziemi współczynnik ładunku wyniesie nie więcej niż 25%, a gdy statek kosmiczny zostanie wystrzelony z powierzchni Księżyca, liczba ta przekroczy 40%.

Wideo: jak zaplanowano loty międzyplanetarne w ZSRR

Perspektywy nowoczesnych rozwiązań, które przeniosą ludzi na Marsa

W dającej się przewidzieć przyszłości może odbyć się załogowy lot na Marsa. Czołowe agencje kosmiczne świata (Roskosmos, NASA, ESA) deklarują, że załogowy lot na Marsa jest dla nich głównym zadaniem obecnego stulecia.

Główna idea załogowego lotu na Czerwoną Planetę, który zostanie uznany za pierwszy krok w historii kolonizacji Marsa, nawiązuje raczej do zjawiska ekspansji ludzkiej cywilizacji. Po raz pierwszy możliwość załogowego lotu na Marsa rozważał Wernher von Braun. Twórca niemieckich rakiet typu V przeprowadził w Stanach Zjednoczonych w 1948 roku analizę techniczną tej możliwości na zlecenie rządu amerykańskiego i przedstawił szczegółowy raport na jej temat. Następnie, wraz z nadejściem ery kosmicznej i lotem w kosmos, najpierw pierwszego sztucznego satelity Ziemi, a następnie pierwszego człowieka, problematyka załogowej wyprawy na Marsa stała się aktualna i przeniosła się w obszar praktycznych osiągnięć .

W Związku Radzieckim pierwsza wersja statku kosmicznego do lotu na Czerwoną Planetę była rozważana w biurze projektowym Korolewa już w 1959 roku. Projekt nadzorował radziecki projektant Michaił Tichonrawow.

Projekt Mars One

Na pomysł stworzenia pierwszej ziemskiej kolonii na Czerwonej Planecie wpadł jeszcze jako student holenderski przedsiębiorca i odkrywca Bas Lansdorp. Założył firmę Ampyx Power, która rozwija projekt.

Projekt Mars One obejmuje załogowy lot na Czerwoną Planetę i założenie na niej kolonii. Jednocześnie wszystko, co dzieje się na przestrzeni dziesiątek lub setek milionów kilometrów, ma być transmitowane na Ziemię w telewizji. Zakłada się, że internetowa transmisja z Marsa stanie się najczęściej oglądanym programem telewizyjnym na Ziemi. To dzięki sprzedaży praw do transmisji z Czerwonej Planety projekt ma się opłacić i na tym zarobić. Do tej pory w projekcie oficjalnie zatrudnionych jest tylko 8 osób. Założyciel twierdzi, że wszystkie prace będą wykonywane w ramach podwykonawstwa.

W 2011 roku projekt oficjalnie wystartował, aw 2013 roku rozpoczęła się międzynarodowa selekcja astronautów. Projekt obejmuje kilka etapów. Przedostatnim z nich będzie lądowanie pierwszej załogi na Marsie, które ma nastąpić do 2027 roku. W 2029 roku planowane jest lądowanie drugiej grupy kosmonautów, dostawa sprzętu i pojazdów terenowych. Loty na Marsa w ramach projektu Mars One i zasiedlenie pierwszej ziemskiej kolonii na Czerwonej Planecie mają odbywać się co dwa lata. Do 2035 roku planowana liczba kolonistów na Marsie ma wynosić 20 osób. Wybór przyszłych kosmonautów odbywa się na zasadzie dobrowolności. W grupie są zarówno mężczyźni, jak i kobiety. Minimalny wiek uczestnika nie może być niższy niż 18 lat, natomiast maksymalny nie może przekraczać 65 lat. Priorytetowo traktowani są kandydaci dobrze wykształceni i zdrowi, z wykształceniem naukowym i technicznym. Pierwsi osadnicy na Marsie muszą zostać uciekinierami. Mimo to było wielu, którzy chcieli rozpocząć nowe życie poza ziemskimi granicami. Tylko przez 5 miesięcy 2013 r. wnioski o uczestnictwo w organie złożyło 202 586 kandydatów reprezentujących 140 państw. 24% kandydatów to obywatele Stanów Zjednoczonych, na trzecim miejscu plasują się Indie (10%) i Chiny (6%).

Transmisje telewizyjne i łączność mają być wspierane przez sztuczne satelity, które obracają się po orbitach bliskich Ziemi, Słońca i (w przyszłości) Marsa. Czas dotarcia sygnału do naszej planety wyniesie od 3 do 22 minut.

Tak według twórców powinna wyglądać pierwsza kolonia na Marsie

Projekt Elona Muska

Południowoafrykański biznesmen i właściciel SpaceX, Elon Musk, przedstawił projekt kolonizacji Czerwonej Planety w 2016 roku. Zakłada się, że powstanie międzyplanetarny system transportowy (Interplanetary Transport System), za pomocą którego zbudowana zostanie autonomiczna kolonia na Marsie. Według prognoz Elona Muska za 50 lat w tej ziemskiej kolonii będzie żyło ponad milion ludzi, dzięki systemowi transportu międzyplanetarnego.

Na dorocznym kongresie Międzynarodowej Federacji Astronautycznej, który odbył się w Australii (Adelaide) we wrześniu 2017 roku, Elon Musk zapowiedział stworzenie nowoczesnej superciężkiej rakiety nośnej, z którą ma polecieć na Marsa już w 2022 roku. Z zamysłu konstruktorów wynika, że ​​będzie to największa rakieta nośna w historii astronautyki, która będzie w stanie wynieść na niską orbitę okołoziemską ponad 150 ton ładunku. Zakłada się również, że ta rakieta nośna będzie w stanie dostarczyć ładunek na Marsa. Jego długość projektowa wyniesie 106 metrów, a średnica - 9 metrów.

Globalne myślenie Elona Muska od dawna podbija serca nie tylko naukowców zajmujących się rozwojem w dziedzinie lotów międzyplanetarnych, ale także wielu ludzi, którym nie jest obojętna kwestia kolonizacji innych planet. Jeszcze w 2016 roku zakładano, że superciężka rakieta nośna będzie miała znacznie większe możliwości. Ale potem przeprowadzono fachową ocenę ewentualnych kosztów jego produkcji, a także dostępności odpowiednich technologii we współczesnym świecie. Po analizie technicznej postanowiono zmniejszyć rozmiar i moc rakiety nośnej o jedną trzecią.

Aby sfinansować swój projekt, Elon Musk przyciągnął wiele znanych światowych firm działających w różnych dziedzinach, od systemów komunikacyjnych po produkcję silników rakietowych.

Pod koniec 2019 roku planowany jest lot próbny nowej rakiety nośnej Elona Muska, która po trzech latach od testów będzie musiała dostarczyć pierwszych Ziemian na Marsa.

W planach południowoafrykańskiego przedsiębiorcy jest także budowa naziemnej bazy na Księżycu, co wpisuje się w ogólną koncepcję Międzyplanetarnego Systemu Transportowego m.in. jako możliwość wystrzelenia statku kosmicznego na Marsa bezpośrednio z ziemskiego satelity.

Elon Musk opracował własny projekt zasiedlenia Marsa

Rosyjskie wydarzenia

Roskosmos jest obecnie aktywnie zaangażowany w rozwój projektów załogowych lotów na Marsa. W 2018 roku opracowywane są prototypy kluczowych elementów, które znajdą zastosowanie w superciężkiej rakiecie nośnej Sojuz-5. Konstrukcyjna nośność pojazdu nośnego wynosi do 130 ton ładunku. Zakłada się, że Sojuz-5 stanie się najbardziej ekonomiczną rakietą nośną. Na opracowanie i budowę rakiety przeznaczono półtora biliona rubli. Kwota ta obejmuje również stworzenie odpowiedniej infrastruktury na rosyjskim kosmodromie Wostocznyj.

Rosjanie planują eksplorację Marsa wspólnie z przedstawicielami innych krajów, w szczególności Stanów Zjednoczonych. Zdaniem rosyjskiego prezydenta współpraca ze Stanami Zjednoczonymi w zakresie eksploracji głębokiego kosmosu może i powinna doprowadzić do wspólnej wyprawy międzyplanetarnej na Marsa do 2030 roku.

Rosyjscy eksperci od kosmosu są zdania, że ​​przygotowanie załogowej misji na Marsa zajmie co najmniej 30 lat. W szczególności znany rosyjski naukowiec akademik Żeleznyakow zapewnia, że ​​koszt projektu wylądowania człowieka na Marsie i stworzenia ziemskiej kolonii na tej planecie wyniesie co najmniej 300 miliardów dolarów. Akademik uważa też za bardzo obiecującą współpracę z Chinami w przygotowaniach do lądowania na Marsie.

Nie ma jeszcze konkretnej decyzji w sprawie przygotowania oddziału astronautów, który ma zostać wysłany na Czerwoną Planetę. Obecnie Roskosmos opracowuje tylko lotniskowce, które w stosunkowo niedalekiej przyszłości będą w stanie dostarczyć pierwszych ludzi na Marsa.

Sojuz-5 stanie się najbardziej ekonomicznym pojazdem nośnym

Jakie będzie życie pierwszych osadników

Życie pierwszych osadników na Marsie będzie zupełnie inne niż na Ziemi. Czeka na nich nie tylko wiele odkryć, ale także ogromna liczba niebezpieczeństw czyhających na nich na Czerwonej Planecie.

Do końca życia będziesz musiał stworzyć specjalną bazę high-tech. Bez odpowiedniej ochrony człowiek na Marsie nie może żyć. Aby zrozumieć przyczyny, należy bardziej szczegółowo przyjrzeć się naturalnym warunkom Czerwonej Planety.

Warunki naturalne na Marsie

Warunki naturalne na Marsie są znacznie trudniejsze niż na Ziemi. Na przykład średnia dzienna temperatura na Czerwonej Planecie wynosi do minus 40 stopni poniżej zera. Temperatura akceptowalna dla człowieka (20 stopni Celsjusza) może być tylko w ciągu dnia i tylko w miesiącach letnich. Na biegunach w nocy temperatura może spaść do minus 140 stopni. Na pozostałej części planety, w nocy, gdzieś od 30 do 80 stopni poniżej zera.

Główną wadą Czerwonej Planety jest niemożność oddychania. Atmosfera Marsa stanowi około jednej setnej ziemskiej. Ponadto składa się głównie (95%) z dwutlenku węgla. Pozostałe 5% to azot (3%) i argon (1,6%). Pozostałe 0,4% to tlen i para wodna.

Masa Marsa jest niewielka, stanowi zaledwie 10,7% masy Ziemi. W związku z tym planeta ma mniejszą grawitację. Jest prawie dwa i pół razy mniejsza od Ziemi (38%). Równik Marsa stanowi 53% równika naszej planety.

Czas trwania dnia marsjańskiego jest tylko o 37 minut i 23 sekundy dłuższy niż na Ziemi. Ale rok marsjański jest znacznie dłuższy niż ziemski. Jest równy 1,88 Ziemi (prawie 687 dni). Na planecie są cztery pory roku, podobnie jak na Ziemi.

Ciśnienie na powierzchni Marsa jest bardzo niskie ze względu na duże rozrzedzenie atmosfery. Nie przekracza 6,1 mbara. Dlatego woda, która jest na Marsie praktycznie nie występuje w postaci płynnej.

Poziom promieniowania Marsa jest znacznie wyższy niż na Ziemi. Promieniowanie jonizujące ze względu na praktycznie nieobecną atmosferę i wyjątkowo słabe pole magnetyczne jest wielokrotnie wyższe niż na naszej rodzimej planecie. W rezultacie astronauta otrzymuje w ciągu jednego lub maksymalnie dwóch dni dawkę promieniowania odpowiadającą tej, jaką otrzymuje na Ziemi przez cały rok.

Wszystkie powyższe informacje wyjaśniają, dlaczego osoba, która przybyła na Marsa z Ziemi, nie będzie mogła żyć na jego powierzchni bez odpowiednich środków ochrony i wsparcia nawet przez kilka minut.

Dlatego ludzie, którzy przybyli z Ziemi, powinni od razu zająć się kwestią budowy bazy. Bez ekranu ochronnego przed promieniowaniem jonizującym, bez zapasów tlenu, bez komunikacji z Ziemią prawdopodobieństwo życia na Marsie przez co najmniej kilka dni jest równe zeru.

Warunki naturalne na Marsie są niezwykle trudne dla Ziemian

Niezwykle ważnym problemem dla Ziemian na Marsie będzie psychologiczna adaptacja do nowych warunków życia. Najprawdopodobniej pierwszymi osadnikami z Ziemi będą entuzjastyczni ochotnicy, którzy ukończyli odpowiednie szkolenie na swojej rodzimej planecie. Ale po pewnym czasie nostalgia za Ziemią da się we znaki. Zakłada się jednak, że żaden z nich nigdy nie wróci na swoją rodzinną planetę. Psychologowie próbowali modelować zachowanie ziemskich kolonistów na Marsie. Ale ponieważ nikt nigdy nie był w takiej sytuacji, obliczenia są czysto teoretyczne. Psychologowie twierdzą, że w pierwszym roku koloniści będą zajęci urządzaniem domów, tworzeniem infrastruktury i eksploracją marsjańskiego terytorium. Ale za rok nostalgia za rodzimą planetą weźmie górę, a marsjańska rzeczywistość będzie stopniowo stawała się irytująca. Połączenie z Ziemią może też dolać oliwy do ognia, kiedy pojawi się możliwość komunikowania się z krewnymi, krewnymi, przyjaciółmi i znajomymi, z którymi pierwsi osadnicy już nigdy nie spotkają się osobiście. Adaptacja psychologiczna może być niezwykle bolesna. Ponadto trudno jest zapobiec wszystkim możliwym niebezpieczeństwom, z jakimi będą musieli się zmierzyć koloniści. Pomimo głębokich testów psychologicznych podczas selekcji kandydatów do przesiedlenia, ludzie mogą doświadczyć nieprzewidzianych reakcji psychicznych, aż do niekontrolowanej agresji i użycia broni przeciwko swoim „towarzyszom”. Dlatego podczas hipotetycznej migracji na Marsa należy zwrócić szczególną uwagę na przystosowanie psychiczne kolonistów.

Nawiasem mówiąc, młodzi ludzie, których psychika jest jeszcze elastyczna, będą w stanie znacznie szybciej przystosować się do nowych warunków. Najtrudniej będzie dla osób o głęboko zakorzenionych stereotypach zachowań i dalekiej od elastycznej konstrukcji psychicznej.

Czy na Marsie będzie internet?

Czas potrzebny na przejście sygnału z jednej planety na drugą wyniesie od 186 do 1338 sekund (w zależności od względnego położenia). Średnio jest to 12 minut. W takim przypadku ping wyniesie średnio 40-45 minut.

Zakłada się, że pojawi się międzyplanetarny hosting, który będzie w stanie synchronizować serwery naziemne i marsjańskie. Oczywiście Internet na pewno będzie na Marsie. Dziś nadal trudno sobie wyobrazić szczegółową metodologię rozwiązania takiego problemu, ale już wiadomo, że problem ten można rozwiązać technicznie.

Satelity internetowe będą w stanie zapewnić Internet na Marsie

Czy na Marsie urodzą się dzieci?

Pierwsi mali Marsjanie mogą równie dobrze urodzić się w pierwszych latach istnienia ziemskiej kolonii na Czerwonej Planecie. Zakłada się, że populacja Marsa wzrośnie nie tylko z powodu imigrantów z Ziemi, ale także z powodu naturalnego wzrostu. Tym, którzy urodzą się bezpośrednio na Marsie, będzie znacznie łatwiej przystosować się do trudnych marsjańskich warunków. Ale do narodzin dzieci, oczywiście, konieczne będzie stworzenie wysoce profesjonalnego systemu opieki medycznej dla nowych Marsjan.

Loty i przesiedlenie na Marsa to wciąż tylko teoria i marzenie. Ale w niedalekiej przyszłości plany te mogą się spełnić. I dopiero wtedy praktyka pokaże, czy człowiek może polecieć na Marsa, czy realistyczne jest przeżycie na Czerwonej Planecie. Ale ludzkość ma tendencję do pokonywania przeszkód, w przeciwnym razie nie przetrwałaby nawet na swojej rodzimej planecie. Dlatego dzisiaj jest nadzieja, że ​​już w tym stuleciu nie tylko Ziemia, ale i jedna z najbliższych jej sąsiadów będzie zamieszkana, co wyznaczy początek nowej ery samej ludzkości.

Każdy, kto nie jest nawet bardzo mocny w astronomii, wie, jak długo lecieć na Marsa - długo. Jednak w świecie profesjonalnych lotów kosmicznych wiele zależy od tego, jaka jest misja lotu, jaka aparatura leci: załogowa czy tylko sonda i inne czynniki.

Klasyczne wskaźniki lotu na Marsa:

• Leć na Marsa przez co najmniej sto piętnaście dni (przy użyciu obecnej technologii). Możesz polecieć na Marsa z prędkością światła w co najmniej 3 minuty (182 sekundy)
• Do pokonania będzie pięćdziesiąt pięć milionów kilometrów.
• Z prędkością lotu jest to jeszcze trudniejsze, ponieważ jak dotąd najbardziej zaawansowany statek kosmiczny nie może latać szybciej niż dwadzieścia tysięcy kilometrów na godzinę.

Jednak wszystko jest w porządku! Przekonajmy się, czy wskazane przez nas powyżej podstawowe parametry są wiarygodne. Dowiemy się, ile lecieć na Marsa w czasie, odległości i z jaką prędkością można lecieć na Marsa. I co się robi, żeby przyspieszyć lot, uczynić go bardziej ekonomicznym i bezpieczniejszym.

Dlaczego tak długo?

Przede wszystkim należy wyjaśnić, że Mars znajduje się pięćdziesiąt pięć milionów kilometrów od naszego planetarnego domu. Więc nawet jeśli Ziemia i ta planeta przestaną się poruszać, lot w linii prostej zajmie sto piętnaście dni, ponieważ prędkość samolotu nie przekracza jeszcze dwudziestu tysięcy kilometrów na godzinę. W rzeczywistości zarówno Mars, jak i Ziemia krążą wokół naszej gwiazdy. Dlatego nie można po prostu zabrać i zwodować statku prosto pod adres stałej rejestracji.

Tor lotu jest przemyślany w taki sposób, aby działała zasada prowadzenia. Oznacza to, że w rzeczywistości urządzenie leci tam, gdzie nie ma jeszcze Marsa, ale do czasu przybycia statku już to zrobi.

Paliwo to kolejna kwestia. Latanie wymaga niewiarygodnej ilości paliwa. Byłoby miło mieć zapas bez dna. Ale na razie musimy zadowolić się obecnymi możliwościami. Gdyby nie było w tym przeszkód, naukowcy przyspieszyliby statki do ogromnej prędkości aż do środka ścieżki, a następnie dysze odwróciłyby się i spowolniły statek. W teorii wszystko jest możliwe. Ale potem musisz zbudować samolot o niewiarygodnych rozmiarach z niewiarygodnie dużym zbiornikiem paliwa.

Pomysły na przyspieszenie lotów na Marsa

Szczerze mówiąc, przed inżynierami nie stoi zadanie przyspieszenia, ale zadanie oszczędzania paliwa. Tylko nie myśl, że mówimy o zdrowiu środowiska. Chodzi o realne oszczędności.

NASA stosuje dziś metodę trajektorii Hohmanna, która polega na opracowaniu metody prowadzącej do znacznych oszczędności paliwa. Metodę opracował pan Goman już w 1925 roku. Polega ona na dostarczaniu statków nie bezpośrednio na czerwoną planetę, ale na orbitę Słońca. W pewnym momencie orbita ta przetnie się z orbitą marsjańską, w wyniku czego statek zostanie natychmiast przywiązany do Marsa.

Wydawałoby się, że wszystko jest takie proste. Ale w rzeczywistości za takimi manipulacjami kryje się bardzo poważna praca nad dokładnymi obliczeniami.

To prawda, jest inna opcja. Wypróbuj metodę przechwytywania balistycznego, gdy statek kosmiczny zostanie wystrzelony na orbitę Marsa w kierunku planety. Czerwona planeta, zbliżona do własnej grawitacji, chwyta statek, w wyniku czego znacznie oszczędza się paliwo. Ale nie czas, który zajmuje znacznie więcej niż zwykle.

Obiecujące rodzaje paliw

Użycie pocisków nuklearnych

Rakiety nuklearne nie są oczywiście złą perspektywą. Ich pracę można wykonywać poprzez ogrzewanie skroplonego rodzaju paliwa, na przykład wodoru. Po procesie termicznym konieczne będzie wyrzucanie tego paliwa z dyszy z dużą prędkością. A to stworzy niezbędną przyczepność. Teoretycznie ten rodzaj paliwa może skrócić czas lotu do siedmiu ziemskich miesięcy.

Zastosowanie magnetyzmu

Inną opcją przyspieszenia jest wykorzystanie możliwości rakiety magneto-plazmowej o zmiennym pędzie. Ruch aparatu nastąpi z powodu urządzenia elektromagnetycznego, w którym paliwo jest podgrzewane i jonizowane za pomocą fali radiowej. W ten sposób powstaje zjonizowany gaz, inaczej plazma, która następnie przyspiesza statki. A prace nad takim urządzeniem już trwają. W przyszłości zamierzają zamontować go na ISS, aby utrzymać stację na orbicie. A jeśli wszystko pójdzie gładko z testami urządzenia, to pomoże skrócić drogę na Marsa nawet o pięć miesięcy.

antymateria

Zastosowanie właściwości antymaterii jest prawdopodobnie najbardziej ekstremalną teorią. Aby uzyskać antymaterię, konieczne jest użycie akceleratora cząstek. Ponieważ przy zderzeniu cząstek antymaterii i materii dochodzi do niewyobrażalnie silnego wyzwolenia kolosalnej energii (według Einsteina), prędkość statku wzrośnie tak bardzo, że do Czerwonej Planety będzie można dotrzeć w zaledwie czterdzieści pięć dni . A to będzie wymagało około dziesięciu miligramów antymaterii. Tyle, że produkcja tak małej ilości będzie kosztować dwieście pięćdziesiąt milionów dolarów.

Dziś naukowcy pracują nie tylko nad tymi, ale także nad innymi bardzo ciekawymi i obiecującymi projektami, które pozwolą odzyskać czas za kilka miesięcy.

Plany rosyjskich naukowców

Rosyjski czołowy naukowiec akademik Grigoriew twierdzi, że można dostać się na Marsa w trzydzieści osiem dni. Aby to zrobić, będziesz musiał użyć silników jonowych. Uważa się jednak, że taki projekt będzie kosztował dużo pieniędzy. Ale naukowiec odważnie oświadczył, że te pieniądze są znacznie mniej znaczące niż budżet wojskowy wielu krajów.

Byliśmy już na Marsie

Jako pierwszy Marsa odwiedziła sonda NASA Mariner 4. Została wystrzelona w 1964 r., a na czerwoną planetę dotarła już w 1965 r. Podczas lotu urządzenie wykonało dwadzieścia jeden zdjęć. Dotarcie do Marsa zajęło Marinerowi 4 dwieście dwadzieścia osiem dni.

Inny statek - Mariner 6 - udał się na planetę w 1969 roku w lutym i wylądował w pobliżu Marsa w lipcu. Zajmie mu to sto pięćdziesiąt sześć dni.

Mariner 7 okazał się jeszcze szybszy, lecąc na planetę w sto trzydzieści jeden dni.

Był też Mariner 9, który z powodzeniem wszedł na orbitę marsjańską w 1971 roku. Statek był w locie przez sto sześćdziesiąt siedem dni do punktu przybycia.

Tak przebiegają badania Marsa. Każda aparatura wysłana na planetę spędza w drodze średnio od stu pięćdziesięciu do trzystu dni. Ostatni, Curiosity Lander (2012), dotarł do Czerwonej Planety w 253 dni.

Lot w jedną stronę! Najciekawsze przed nami!

Mars One zamierza wysłać grupę astronautów na Czerwoną Planetę nie tylko w celu lotu na orbitę, ale także w celu zbudowania pierwszej kolonii-osady na marsjańskiej ziemi. Ale dla pionierów ta podróż będzie jednokierunkowa. Już nigdy nie zobaczą swoich bliskich, przyjaciół, nie będą z nimi rozmawiać przez telefon, a nawet nie będą mogli korzystać z Internetu.

Mimo przerażającej przyszłości wciąż było ponad dwieście tysięcy odważnych dusz, które zgłosiły się do udziału w misji. W ramach projektu wybrano około tysiąca pięćdziesięciu ośmiu kandydatów. Spośród nich czterech pierwszych zwycięzców etapu przygotowawczego uda się na planetę w 2025 roku. Następnie co dwa ziemskie lata dołączą do nich kolejni marsonauci.

Ale to wszystko są tylko ogólniki. Ale co tak naprawdę czeka na tych, którzy wyruszają w nieznane? I jak zmieni się opinia każdego z nas, którzy do tej pory chcieli być na ich miejscu, gdy dowiemy się o zbliżających się procesach?

Długi i wcale nie przyjemny lot

Mars One powiedział, że najprawdopodobniej lot na czerwoną planetę zajmie co najmniej siedem miesięcy, a nawet wszystkie osiem. Wiele będzie zależeć od aktualnego położenia Ziemi względem Marsa. I przez całą tę długą podróż astronauci będą musieli znosić bardzo małą, ciasną przestrzeń na statku i brak wszystkich udogodnień znanych współczesnemu człowiekowi.

Okropna, ale nawet zwykła kąpiel stanie się nieosiągalnym luksusem. I tak, nie myjąc się ani razu, jedząc wyłącznie konserwy, pod ciągłym szumem wentylatorów, systemów komputerowych i szumu systemów podtrzymywania życia, ci prawdziwi bohaterowie będą musieli postarać się nie zwariować i polecieć w pełni zdrowia na Marsa.

A to nie wszystkie kłopoty. Jest taka straszna rzecz jak burza słoneczna. A jeśli zdarzy się to po drodze, astronauci będą musieli uwięzić się w jeszcze węższej przestrzeni, która ochroni ich przed szkodliwym Słońcem.

Prawdziwy test na nerwy

Nasza wzmianka o prawdopodobnej niestabilności psychicznej, która zagraża każdemu astronautowi podczas lotu, jest bardzo realnym zagrożeniem. Projekt Mars-500 został zrealizowany na rosyjskiej platformie. Uczestniczyło w nim sześciu kosmonautów, z których czterech wykazało rozwój stanu depresyjnego w ciągu pięciuset dwudziestu dni ich pobytu w ograniczonej przestrzeni. Zaczęły się problemy ze snem. U jednej osoby nawet z powodu chronicznego braku snu ucierpiała uwaga i zdolność koncentracji.

W rzeczywistości żaden astronauta nie spędził jeszcze tyle czasu w przestrzeni kosmicznej. Tak, bez komunikacji i innych warunków, jak najbliżej zwykłego wygodnego życia, nawet w stanie nieważkości. Nie wolno przebywać na ISS dłużej niż sześć miesięcy tylko z powodu utraty tkanki kostnej i mięśniowej.

Przypomnijmy, że marsonauci będą musieli spędzić w locie ponad dwieście dni - ponad sześć miesięcy.

przebieg czasu marsjańskiego

Dzień na Marsie trwa tylko czterdzieści minut dłużej niż na Ziemi. W skali jednego miesiąca może nie jest to straszna różnica. Ale tak naprawdę dla mieszkańców przyszłej kolonii będzie to namacalne. Ponadto rok marsjański ma sześćset osiemdziesiąt siedem dni. Okazuje się, że nowo pojawieni się Marsjanie z czasem będą dwa razy młodsi od swoich rówieśników na Ziemi.

Poczucie beznadziejności

Astronauci, którzy mieli za sobą wyprawę na Księżyc, powiedzieli, że oddalając się od swojej macierzystej planety, czuli zakłopotanie i frustrację narastającą w ich klatce piersiowej, w głowie. Co stanie się z tymi, którzy polecą na Marsa, na którego lot trwa znacznie dłużej niż na Księżyc?!

marsjańska grawitacja

Grawitacja, która czeka astronautów na Czerwonej Planecie, sprawi, że powrót na Ziemię, do domu, będzie niemożliwy. Faktem jest, że marsjańska siła grawitacji stanowi tylko jedną trzecią naszej planetarnej. Innymi słowy, jeśli waga osoby na Ziemi wynosi sto kilogramów, to w warunkach nowej kolonii spadnie do trzydziestu ośmiu. W rezultacie mięśnie zanikają, kości słabną, a po pewnym czasie człowiek nie będzie już mógł wrócić do normalnego życia na swojej rodzimej planecie.

Podobna sytuacja jest na ISS. Ale astronautów ratuje krótki czas ich pobytu w kosmosie.

Reprodukcja na Marsie

Organizatorzy misji na Marsa w celu założenia tam kolonii odradzają przyszłym osadnikom podejmowanie prób poczęcia dzieci. Jest kilka powodów. Przede wszystkim początkowo na planecie nie będzie warunków do normalnego życia rodzinnego. Wtedy nic nie wiadomo o tym, jak może przebiegać poczęcie i rozwój płodu po tylu miesiącach w locie, a nawet w nowych warunkach marsjańskich.

Sport jest wszystkim!

Aby pozostać zdolnym do choć częściowego działania, aby mięśnie nie uległy całkowitej atrofii, a kości przystosowały się do uproszczonych warunków marsjańskich, trzeba będzie zachować stabilną formę. Jest jeszcze jedna rzecz do zrozumienia. W kosmosie serce i inne narządy zaczynają działać trochę inaczej. W każdym razie będziesz musiał spędzić kilka godzin uprawiając sport. Nawet na Stacji Kosmicznej astronauci muszą trenować do dwóch godzin dziennie.

marsjańska rzeczywistość

Najgorsze jeszcze przed nami. Szkolenie, kwestie prokreacji i cała reszta nie jest najstraszniejszą perspektywą. Choroby! Nikt nie może uzyskać opieki medycznej na Marsie. Być może w przyszłości, w warunkach już rozwiniętej kolonii, uda się zapewnić osadnikom godziwą opiekę. Ale nie na początku misji. Trzeba będzie unikać nawet najdrobniejszych urazów i dolegliwości.

zaraza marsjańska

Wielu uzna, że ​​w kosmosie nie ma się czym zarazić. Cóż, statki kosmiczne przechodzą długą drogę dezynfekcji. Odbywa się to w celu wykluczenia możliwości przedostania się bakterii lądowych do warunków np. klimatu marsjańskiego. Ale fakt ten nie powinien zadowolić przyszłych osadników Marsa. Jeśli złapią jakąś infekcję na tej planecie, to nie jest faktem, że nawet jeśli nadarzy się okazja powrotu do domu, Ziemia przyjmie taką osobę z powrotem. W końcu nikt nie będzie wiedział, jak leczyć chorobę pozaziemską. A rozprzestrzenianiu się kosmicznej epidemii trzeba zapobiegać już na samym początku.

Nigdy więcej ulubionych potraw

Projekt polega na nauce uprawy warzyw w marsjańskim klimacie. Bardzo ważna inicjatywa, bo żywność zabrana z Ziemi szybko się skończy. Ale będzie można uprawiać tylko szpinak, fasolę, sałatę. Ale karma dla zwierząt będzie musiała zostać porzucona na długi czas. Cóż, powinieneś zapomnieć o smażonych ziemniakach, serach i innych rzeczach.

marsjańska atmosfera

Atmosfera Marsa jest w stanie niezwykle rozrzedzonym - około procent ziemskiej. Dziewięćdziesiąt sześć procent powietrza na Marsie to dwutlenek węgla z niewielką ilością tlenu. Tak więc marsonauci nie będą mogli wyjść na świeże powietrze.

Ale na tym testy się nie kończą. Na planecie zdarzają się straszne burze piaskowe. Mogą trwać od kilku godzin do kilku dni i obejmować niemal całą planetę. Wznoszący się w tym czasie piasek może być bardzo toksyczny dla ludzkiego organizmu. Tak więc, jeśli chcesz wybrać się na spacer, możesz to zrobić przy spokojnej pogodzie i tylko w skafandrach kosmicznych.

Cisza i brak internetu

Jeśli zdecydujesz się wysłać jakieś informacje z Marsa, opóźnienie wyniesie od trzech do dwudziestu dwóch minut. Dlatego komunikacja telefoniczna nie jest skuteczna. Wiadomość tekstowa zostanie wysłana z sześciominutowym opóźnieniem.

Nie będzie też normalnego Internetu, z wyjątkiem kilku stron ładowanych na Ziemi. Według osoby poufnej Mars One mówi, że osadnicy będą mieli dostęp do swoich ulubionych zasobów, ale nie oczekuje się pełnego dostępu do sieci.

Promieniowanie

Dzięki łazikowi Curiosity udało się dowiedzieć, na jaki poziom promieniowania będzie narażone ciało astronautów na Czerwonej Planecie. Nowy dom też nie jest tu mile widziany. Łazik przesłał dane, które wskazywały sześćset sześćdziesiąt dwa (±108) milisiwertów — dwie trzecie limitu tysiąca milisiwertów. Ale na Marsie nie ma pola magnetycznego, które w jakiś sposób oparłoby się tak strasznemu uderzeniu. Tak więc przy każdym spacerze po powierzchni planety człowiek naraża się na straszne niebezpieczeństwo.

Czy jeszcze nie rozumiesz?

Będąc na Marsie, zginiesz tam!

Albo umrzesz z powodu chorób, których nie można wyleczyć. Albo z nieostrożnych spacerów pod wpływem promieniowania. W końcu, nawet jeśli nic szczególnego ci się nie stanie, i tak umrzesz z dala od tych, których kochałeś przez całe życie, których ceniłeś.

plus