Сколько времени лететь до марса от земли

«Mars One» – полет на Марс как ТВ-шоу

«Mars One» — проект, запущенный в 2011 году голландским предпринимателем Басом Лансдорпом, предполагает полет на Марс, его колонизацию с трансляцией всего происходящего по телевидению. Именно продажи на трансляцию ТВ-шоу должны были решить финансовую сторону дела.

Стоимость проекта оценивали в районе 3-6 миллиардов долларов, высадка на Марс планировалась в 2023 году.

Многие небезосновательно считают подобный подход и сбор денег на миссию покорения Марса большим мыльным пузырем. На данный момент у проекта Mars One нет телевизионного партнера, нет серьезных партнерских отношений с крупными брендами и главное нет никаких контрактов с аэрокосмическими поставщиками. Другими словами, текущее состояние дел показывает финансовую и организационную несостоятельность проекта.

Когда полетим и кто нас туда отправит?

Когда же мы наконец сможем отправиться на Марс? Хороший вопрос, на который пока нет ответа. Как государственные, так и частные космические компании уже заявляют о своих планах покорения Красной планеты, но пока они находятся лишь в начальной стадии.

Space X

Самым известным поклонником Марса, который, скорее всего и отправит нас туда первым, является гений, миллиардер и филантроп Илон Маск, основатель компании Space X. Его планы по колонизации Марса – не просто сотрясание воздуха. Он уже представил проект пилотируемого космического корабля, который сможет доставить туда людей. Согласно заявлениям Маска, первые грузовые и даже пилотируемые полеты состоятся уже в этом десятилетии, а конкретно к 2025 году. Компания даже разрабатывает свой собственный скафандр.

Mars One

Это нидерландская фирма решила запустить самое амбициозное реалити-шоу во Вселенной, эдакий аналог Дома-2 на Марсе. Она еще в 2016-ом начала отбирать участников для своей программы, а деньги поступали от частных инвесторов и рекламных кампаний. И все бы ничего, только компания в прошлом году объявила себя банкротом. Новых инвесторов для проекта до сих пор не нашли, но говорят, что он все еще жив, и в 2026 году должен состояться первый полет.

Mars One

NASA

Денег у NASA не меньше, чем у Space X, поэтому они действительно могут позволить себе полеты на Марс в ближайшем будущем. Вот только пока космическое агентство этого делать не собирается. NASA говорит о первой возможной экспедиции к Марсу лишь в 2030-ых. Сначала агентство собирается построить новую ракету для отправки шаттлов к ближайшим астероидам, а уже потом, на основе полученной информации и опыта, отправиться в путешествие на Красную планету.

Inspiration Mars

Амбициозный проект первого космического туриста Денниса Тито (который заплатил за это 20 млн долларов) не планировал высадку на Марс. Это должен был быть туристический полет к орбите Красной планеты, а затем и Венеры. Вся миссия должна была занять почти 600 дней и стартовать сначала в 2018, а потом в 2021 году. В итоге проект претерпел тонну критики от ученого сообщества, в основном за невозможные амбиции, и был закрыт.

Mars Direct

Этот план пилотируемого полета предлагает отправить к Марсу сначала беспилотник, который накопит там топлива на обратную дорогу в результате взаимодействия водорода с атмосферой Красной планеты. Затем туда отправиться корабль с экипажем, который отстроит там обитаемую базу и улетит обратно на первом шаттле. Таким образом, можно значительно сэкономить на топливе и взять с собой больше нужных ресурсов, чтобы будущие колонисты приехали уже на все готовое. Проект действительно выглядит правдоподобно, и он существует до сих пор, так что, возможно, в скором будущем еще даст о себе знать.

Mars Direct

CNSA

Китайское национальное космическое управление впервые отправило своего тайконавта (китайский космонавт) в космос лишь в 2003 году. Однако космическая отрасль в Поднебесной с тех пор стала развиваться семимильными шагами. 23 июля 2020-го китайцы даже запустили свой собственный марсоход, который к февралю следующего года должен прибыть на Красную планету. Более того, один тайконавт уже даже принял участие в эксперименте Марс-500, который проводился в Москве. Его суть заключалась в том, чтобы исследовать влияние длительной изоляции (500 дней) на человека. Отправить свою первую экспедицию на Марс Китай планирует не раньше 2040 года.

Роскосмос

Российское федеральное космическое агентство тоже старается не отставать от «марсианской гонки». Уже сейчас в разработке находится сверхтяжелая ракета-носитель Ангара-А5В, которая должна пройти все испытания к 2025 году. Если все пройдет нормально, грузоподъемность этой ракеты позволит ей совершать межпланетные перелеты. Но о каких-либо конкретных датах отправки людей к Марсу пока не сообщается.

ESA

Европейское космическое агентство (да-да, такое существует) как-то совсем холодно относится к Марсу. У Старого света есть несколько совместных с Россией проектов, но пока ни о каких пилотируемых полетов на Красную планету не идет и речи. ESA предпочитает создание беспилотных зондов для исследования дальнего космоса.

Основная цель SpaceX – экономия

Для того, чтобы удешевить стоимость путешествия на Марс, специалисты SpaceX в первую очередь продумывают решения для многоразового использования разгонных блоков, ракет и топлива.

По словам Илона Маска, многоразовое использование первой ступени Falcon 9 примерно на 30 процентов снизит стоимость вывода полезной нагрузки на околоземную орбиту. 

Весной этого года компании уже удалось осуществить успешный запуск и возвращение ранее использованной первой ступени ракеты-носителя Falcon 9. Этот исторический момент для компании (и, возможно, всего человечества) можно посмотреть в видеоролике на Youtube.

Президент SpaceX Гвинн Шотвелл отметила, что подготовка первой ступени Falcon 9 к повторному запуску обошлась SpaceX более чем в два раза дешевле, чем производство новой ступени.

Гиперболическая траектория полета к Марсу

Человечество уже освоило возможность разгона космических аппаратов до гиперболических скоростей. За 60 лет космической эры осуществлены 5 запусков космических зондов в межзвездное пространство (“Пионер-10“, “Пионер-11“, “Вояджер-1”, “Вояджер-2” и “Новые Горизонты”). Так “Новым Горизонтам“ потребовалось всего 78 суток для полета с Земли до марсианской орбиты. Недавно открытый первый межзвездный объект “Oumuamua” обладает ещё большей гиперболической скоростью: пространство между земной и марсианской орбитой он пролетел всего за 2 недели.

В настоящее время разрабатываются проекты полетов к Марсу по гиперболическим траекториям. Здесь большие надежды возлагаются на электрические (ионные) ракетные двигатели, у которых скорость истечения может достигать 100 км в секунду (для сравнения у химических двигателей этот показатель ограничен 5 км в секунду). В настоящее время это направление быстро развивается. Так ионные двигатели зонда Dawn смогли обеспечить приращение скорости больше 10 километров в секунду, используя лишь полтонны ксенона за 10 лет миссии, что является рекордом для любой межпланетной станции. Главным минусом таких двигателей является небольшая мощность, вызванная использованием маломощных источников энергии (солнечных батарей). Так европейской станции SMART-1 для перелета с геопереходной орбиты к Луне потребовался целый год. Для сравнения обычные лунные станции осуществляли перелет к Луне всего за несколько суток. В связи с этим оснащение межпланетных кораблей ионными двигателями будет тесно связано с развитием космических ядерных энергетических установок. Так ожидается, что двигатель VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) мощностью в 200 мегаватт и работающий на аргоне сможет осуществлять 40-суточные полеты человека к Марсу. Для сравнения подводные лодки класса “Сифульф“ используют 34-мегаваттный ядерный реактор, а авианосец класса “Джеральд Форд” 300-мегаватнный ядерный реактор.

Ещё более заманчивые перспективы в области полетов к Марсу обещает проект двигателя Х3, который теоретически способен доставить человека на Марс всего за 2 недели. Недавно этот двигатель, разрабатываемый учеными Мичиганского университета, ВВС США и NASA показал рекордную мощность (100 кВт) и тягу (5.4 ньютона). Предшествующий рекорд тяги для ионного двигателя составлял 3.3 ньютона.

https://youtube.com/watch?v=yXTGUNQbDpI

Марс (не)красный!

Часто Марс  называют «Красной планетой», в связи с красноватым оттенком поверхности, придаваемого ей оксидом железа.

Но, в Интернете давно обсуждается тема фальсификации американскими учёными настоящего цвета изучаемой планеты. Приводятся множество доказательств того, что многие снимки, сделанные NASA, подверглись цветовой коррекции.

Так, самая первая в истории человечества цветная фотография Марса, полученная летом 1976 года, изначально была похожа на земной снимок. Но, через несколько часов NASA обновила фото, сделав небеса оранжевыми, а грунт красным.

Спустя почти 20 лет снимки с марсохода Spirit также подвергаются цветокоррекции. Легко обнаружить, что нам показывают неправильно откалиброванные по цвету фотографии марсианской поверхности. Синий цвет на снимках превращается в красный, а зелёный практически исчезает.

Журналисты проводили собственные расследования, доказывая, что NASA зачем-то скрывает натуральный цвет на Марсе. Даже если посмотреть на официальные фотографии агентства становится очевидно, Марс не такой и красный.

Список важнейших космических миссий

28 ноября 1964 года стало знаменательной датой в истории полетов на Марс. Ведь именно в этот день американский космический корабль Mariner 4 НАСА отправился на «Красную Планету». Прибыл агрегат на объект изучения 14 июля 1965 года. Именно тогда была сделана первая серия снимков Марса, состоящая из 21 фото. Примечательно, что общее время полета составило 228 дней.

Не менее успешным стал полет Маринер 6, отправившийся 25 февраля 1969 года покорять марсианские просторы. Длительность путешествия составила 156 дней.

А вот уже следующему космическому аппарату Mariner 7 потребовалось 131 день для достижения цели.

Длительность полета космического корабля Mariner 9, успешно вышедшего на орбиту Марса, составила 167 дней.

«Викинг-1» – это первый космический аппарат, который «приземлился» на поверхности «Красной Планеты». Произошло это в 1975 году, а общая длительность полета равняется 304 дням.

В подобном темпе продолжаются исследования Марса вот уже в течение 50 лет. Каждое космическое путешествие занимает от 150 до 350 дней. Например, в 2006 году состоялся полет Mars Reconnaissance Orbiter, который длился 210 дней. А в 2008 Phoenix Lander вернулся на Землю за 295 дней.

Сколько лететь до Марса по времени

Хотя на Красную планету ещё не ступала нога человека, беспилотных космических аппаратов и «марсоходов» здесь побывало уже немало. Сколько они летели от Земли до Марса по времени?

Чтобы лучше понять расстояние, сколько лететь до Марса от Земли по времени, нужно узнать кое-что о предыдущих миссиях на эту планету:

1. Mariner-4. Первым к «Красной планете» в 1964 году приблизился Маринер-4 (Mariner-4, от англ. — Моряк) — автоматическая межпланетная станция программы НАСА. Путь в один конец составил 228 дней. Аппарат делал снимки Марса с расстояния от 16 800 км до 12 000 км до его поверхности – учёные следили, затаив дыхание. Ведь первоначально допускалось, что на Марсе может быть вода в жидком состоянии, а значит – растения и другие виды жизни. 21 снимок передал Маринер-4, и окончательно выяснилось, что «Красная планета» больше напоминает Луну, чем Землю. А из живых организмов здесь могут быть разве что мхи и лишайники.
2. Mariner-6 (Маринер-6) отправился в путь в феврале 1969 года. На полёт ему понадобилось 155 дней. Расстояние до поверхности планеты на этот раз составило всего 3429 км. Помимо съёмок, на данный аппарат возлагалась важная задача – исследовать состав атмосферы и определить температуру поверхности Марса, исходя из показателей инфракрасного излучения.
3. Mariner-7 (Маринер-7) был дублёром Маринера-6, его путешествие к Марсу длилось 128 дней. Он также изучал атмосферу и температуру планеты.
4. В 1971 году к Марсу отправился Маринер-9 (Mariner-9). Он добрался до заданной точки за 168 дней. И стал первым спутником «Красной планеты». С помощью этого аппарата была составлена карта Марса. Работал он до октября 1972 года. пока у него не кончились запасы сжатого газа.
5. Viking-1 (Викинг-1). Первый аппарат, предназначенный для посадки на Красную планету был запущен 19 июня 1976 года, добрался за 304 дня.
6. Viking-2 (Викинг-2) стартовал 7 августа 1976 года и добирался до Марса 333 дня. Он также состоял из орбитальной станции и зонда. Основная задача, стоявшая перед аппаратами данной космической программы, была следующей: поиски жизни. Также тогда было сделано около 16 тыс. снимков Марса. На первых цветных фотографиях Марс подтвердил своё второе название. Планета представляла собой красную пустыню, и даже небо казалось розовым из-за пыли, которую поднимал ветер.
7. В 1996 году за изучение планеты принялся Mars Global Surveyor (Марс Глобал Сервейор), долетевший до Марса за 308 дней. Это был также проект НАСА, и очень успешный. Аппарат вышел на круговую полярную орбиту Марса в 1999 году и занимался картографированием поверхности планеты. Работал до 2001 года.
8. Mars Pathfinder (Марс Патфайндер), аппарат США, стартовавший 4 декабря 1996 года, 4 июля 1997 года совершил посадку на планету, Он изучал марсианские камни, температуру поверхности, ветер и делал снимки.
9. Mars Express (Марс-экспресс) – станция Европейского космического агентства – отправилась в путь 25 декабря 2003 г и достигла цели за 201 день.
10. Mars Reconnaissance Orbiter (Марсианский разведчик) полетел к Марсу в августе 2005 г, а в марте 2006-го вышел на его орбиту. Дорога заняла 210 дней. Одной из целей, стоящих перед «Разведчиком» было найти место, где могли бы высадиться люди.
11. Maven (Мавен) – американский межпланетный зонд– был запущен в ноябре 2013 года и летел до Марса 307 дней. Основной его задачей было исследование атмосферы «Красной планеты».

Посмотрите очень увлекательное видео о попытках полета на Марс и современных проблем:

https://youtube.com/watch?v=7AgD3RTc5Oc

Как видно из приведённых данных, время в пути зависит от взаимного расположения небесных тел.

Неудачные полеты

Помимо этих, достаточно успешных проектов, было ещё немало других, окончившихся неудачно. Например, технические неполадки, регулярно преследовали «Марсы», построенные в СССР. То происходила авария ракеты-носителя, то не срабатывала разгонная ступень, то была утеряна связь с аппаратом. А «Зонд-2», отправленный Советским Союзом к Марсу в 1964 году, вообще не попал в район планеты.

Впрочем, неудачи на этом поприще преследовали не только СССР. В 1971 году у «Маринера-8»(Mariner-8) США произошла авария ракеты-носителя, в 1998 году свой аппарат на орбиту Марса не удалось вывести японцам, в 2011 году была неудачная попытка запуска у Китая.

Всё это говорило о том, как трудно спланировать и выполнить такой полёт. И в сотни раз умножается ответственность, когда на борту летят люди.

Сколько лететь по времени до Марса со скоростью света?

Скорость света – верхний скоростной предел во вселенной. Она равняется почти 300 000 километров в 1 секунду. Это утверждение тоже обосновал вышеупомянутый Альберт Эйнштейн.

Данный рубеж может интересовать нас по двум причинам:

• быстрее разогнаться (а значит – оперативнее добраться до Марса) никак не выйдет;
• свет в перспективе может сам по себе являться переносчиком информации.

Если мы достигнем скоростного совершенства, то долететь до Марса или передать сообщение получится за 3 минуты и 7 секунд

В таком случае уже не важно, когда вылетать. При самом медленном варианте путешествие не превысит 22 минут

Используя ядерный двигатель можно будет еще посетить другие близлежащие планеты, т.к. энергии на это хватит с лихвой.

Зачем лететь на Марс

Мы уже разобрались, сколько километров лететь до Марса и как долго продлится такое путешествие. Но стоит ли оно всех затрат? Ведь для создания корабля с мощными ионными двигателями, подготовки экипажа и всех запасов топлива и продовольствия, нужно потратить просто астрономические суммы. Так зачем лететь на Марс?

Первая цель – исследования. По мнению многих исследователей, планета некогда имела атмосферу и развитую гидросферу. Также экспериментально было доказано, что в марсианском грунте способны прижиться и вырасти некоторые виды земных растений. Путешествие могло бы пролить свет на прошлое этого небесного тела. Кроме того, ученые могли бы продолжить эксперименты по заносу живых организмов на марсианскую поверхность.

Вторая цель – колонизация. Человечество уже давно ищет место для переселения, куда можно будет экстренно эвакуироваться в случае глобальной катастрофы на Земле. Условия на четвертой планете Солнечной системы, конечно, далеки от идеала. Но уже есть несколько теорий о том, как можно создать на нем искусственную атмосферу и создать человеческое поселение.

Третья цель – туризм. Пока туристические круизы к марсианским кратерам кажутся вымыслом писателей-фантастов. Но туристы уже не раз посещали международную космическую станцию. Полеты к нашему красному соседу – следующий этап этого прибыльного и перспективного направления.

Марсианская реальность

Реальность на Марсе будет довольно жесткой – об этом нужно сказать сразу. Вот основные проблемы, с которыми столкнуться первые поселенцы:

• Атмосфера. 96% атмосферы на «красной планете» составляет углекислый газ, поэтому человек там дышать не может. Нужно постоянно ходить в защитных костюмах и, скорее всего, научиться добывать кислород прямо на Марсе, из местных ресурсов.
• Песчаные бури. Такое происходит очень часто и одна такая буря может разрушить все оборудование, повредить костюмы и в конце концов убить астронавта. Спрятаться от песка не получится, ведь буря может распространиться на всю планету, а длиться такой ужас может несколько дней. Придется не уходить далеко от убежищ. Возможно, придумают какие-то быстро складывающиеся дома или марсоходы, которым будут нестрашны бури.
• Радиация. Согласно данным легендарного Curiosity, на «красной планете» 662 мЗв. На Земле этот показатель равен 2.4 мЗв. Также стоит учитывать, что во время полета космонавты получат по 1 Зв, просто находясь в космосе и точно попадут под солнечную вспышку. Избежать этого не получится из-за длительности полета. Здесь может помочь идея Резерфорда и Эплтона, которые рассчитали, что для эффективной защиты на корабле можно организовать магнитное поле размером в несколько сотен метров.
• Болезни физические. На таком расстоянии от дома и больниц невозможно получить адекватную медицинскую помощь. Кроме того, на чужой планете будут развиваться новые болезни, доселе неизвестные человечеству. Врачам придется очень хорошо готовиться к экспедициям на Марс, проводить больше исследований и тщательно следить за тем, чтобы бактерии с Земли не были перенесены на место высадки.

Впрочем, само по себе пребывание в космосе будет оказывать негативное влияние. В ходе исследований ученые выяснили, что у человека как минимум начнет хуже работать желудочно-кишечный тракт и будут развиваться опухоли – как злокачественные, так и доброкачественные. Поэтому в список груза необходимо будет внести и средства для удаления опухолей, возможно, физического воздействия на них. То есть нужно придумать средство, которое будет убивать опухоли. Такие разработки уже есть. К примеру, недавно канадские ученые выяснили, что на распространение раковых клеток влияет высокий уровень белка AXL в клетках HER2-положительного рака. Поэтому чтобы побороть его, нужно принимать препараты, нацеленные на AXL.

• Болезни психические. Долгое отсутствие на родной планете, замкнутое пространство, одни и те же люди и многое другое будет крайне пагубно влиять на космонавтов. Различные эксперименты выявили, что люди в таких условиях очень сильно склонны к депрессивным состояниям. Они неспособны здраво мыслить и принимать обдуманные решения. На Марс нужно будет послать очень крепких психически людей, которых к тому же следует хорошо натренировать перед полетом. Они должны удалить от себя страх замкнутого пространства и избавиться от ощущения отдаленности от дома.
• Слабая гравитация. Это создает проблемы с физической формой людей. Если на Земле можно оставаться худым и без физических упражнений, в космосе это будет невозможно. Но решение здесь довольно простое – нужно будет очень много заниматься спортом. Собственно, что еще делать космонавтам?
• Ограниченный рацион. Космонавты будут питаться только тем, что может расти в космосе, а это шпинат, бобы, салат и еще несколько видов овощей. Поэтому съесть сочный стейк или что-то подобное в космосе невозможно. Но к этому можно привыкнуть. Собственно, некоторые и на нашей планете питаются чем-то подобным.

Стоит помнить о непредвиденных обстоятельствах, которые могут возникнуть вдали от дома. А вдруг инопланетяне все-таки существуют? Значит ли это, что нам придется просить у них разрешения пройти на «красную планету». Впрочем, с этим тоже могут справиться крепкие морально люди. Таких и будут отбирать для полета на Марс.

Реальное испытание для нервов

Наше упоминание о вероятной психической нестабильности, грозящей каждому космонавту в полете – вполне себе реальная угроза. На российской платформе был реализован проект Марс-500. В нем приняли участие шесть космонавтов, из которых четверо за пятьсот двадцать дней пребывания в замкнутом пространстве показали развитие депрессивного состояния. Начались проблемы со сном

У одно человека даже на почве хронического недосыпания пострадали внимание и способность к концентрации

На самом деле пока еще никто из астронавтов не проводил столько времени в космическом пространстве. Да еще и без связи и прочих условий, максимально приближенных к привычной комфортной жизни пусть и в невесомости. Не разрешается больше полугода находиться на МКС уже потому, что происходит потеря костной и мышечной тканей.

Напомним, марсонавтам придется провести в полете более двухсот дней – больше, чем полгода.

Сколько километров лететь до Марса

Марс не является самой близкой к Земле планетой. По этому параметру его опережает Венера. Но экстремально высокая температура ее поверхности, а также атмосфера, насыщенная серной кислотой, делают ее совершенно непригодной для путешествий. Марс же почти не имеет атмосферы, средняя температура на нем сравнима с температурой арктической зимы, а опасность для исследователей могут представлять лишь сильные песчаные бури. Теоретически, при должной экипировке человек в состоянии пережить такие условия.

Если люди все-таки соберутся в такое путешествие, какое расстояние им необходимо будет преодолеть? Сколько времени займет «поездка» на четвертую планету?

Расстояние от Земли до Марса постоянно меняется. Это связано с тем, что у каждой их планет своя траектория движения вокруг Солнца. Также, в отличие от орбиты нашей планеты, орбита соседа имеет более вытянутую форму. Максимальная удаленность между ними составляет 401,33*10 6 км, а минимальная – 54,56*10 6 км. Сближение планет наблюдается в тот момент, когда Земля оказывается в точке афелия, а пятая планета — в точке перигелия. Это время будет оптимальный для планирования путешествия на Красную планету.

Этапы полета к Марсу – активный и пассивный участок полета космического корабля

Если кто-то думает, что полет на Марс происходит как в фантастических фильмах, где космический корабль двигается к цели за счет тяги собственных реактивных двигателей, то спешу вас огорчить – в жизни все происходит куда “суровей”.

Дело в том, что несмотря на семимильные шаги технического прогресса, двигатели современных космических ракет еще слишком несовершенны, очень “прожорливы” и потому применяются только на сравнительно небольших участках полета. Да и то, главным образом для коррекции направления полета, а не для придачи ускорения.

В основном же “космическим штурманам” прокладывающим маршруты к планетам, приходится прибегать к силам природы – чаще всего к силе тяготения Солнца. В связи с этим межпланетную траекторию можно условно разделить на участки двух видов.

Первый из них — это активный участок траектории полета, полет на котором совершается с работающими двигателями. Таких участков может быть несколько по пути следования космического аппарата.

В заранее рассчитанное время включаются двигатели разгонного ракетного блока, и межпланетный корабль стартует с околоземной орбиты.

Как видно из рисунка объясняющего «гравитационные маневры» аппарата Фобос-Грунт для изучения Марса, о полетах по прямой космонавтам приходится только мечтать

Для достижения планеты назначения траектория полета должна быть рассчитана таким образом, чтобы после выхода из сферы действия Земли и попадания в поле тяготения Солнца наш корабль продолжал бы полет в намеченную точку до встречи с другой планетой.

С одной стороны, траектория космического аппарата определяется начальной скоростью и направлением движения (в момент старта с околоземной орбиты) космического корабля, с другой — притяжением самого Солнца. На полет также оказывают некоторое влияние планеты и их спутники — они своей гравитацией отклоняют его от расчетного пути. Но отклонения эти невелики и легко поддаются устранению путем кратковременного включения на трассе полета корректирующих ракетных двигателей.

Для выхода космического корабля на расчетную траекторию полета к Марсу ему необходим скорость не менее 11,6 км/с, то есть чуть больше второй космической скорости, что позволяет космическому кораблю “выскочить” за пределы гравитации нашей планеты.

Как только нужная скорость достигнута, начинается длительный полет с выключенными двигателями по второму, пассивному участку межпланетного полета.

Иными словами, космическому кораблю нужно “вырваться” из гравитационных “объятий” Земли с помощью двигателей, а дальше  полет межпланетного корабля происходит уже в основном по инерции, за счет тяготения Солнца.

Эта же сила формирует и межпланетную траекторию. Если скорость “отрыва” будет недостаточна для преодоления тяготения Земли, объект не полетит к другой планете, а перейдет на околосолнечную эллиптическую орбиту. То есть станет вращаться вокруг Солнца как его искусственный спутник.

Время – понятие относительное

Задача определения того, сколько необходимо времени для полета на Марс, как известно из курса физики за 9-й класс, не может быть полностью и корректно решена без учета относительности времени.

Как следует из этой теории — время и пространство во Вселенной не линейны, т.е — чем дальше мы будем находиться от Земли, тем более искривленным будет и время, и пространство, и они будут иметь формы и значения далеко отличные, от привычных нам земных.

Если подойти с чисто математической точкой (линейной геометрии или планиметрии), то можно решить задачу определения времени полета на Марс по классической формуле — время в пути есть частное от деления расстояния на скорость – как мы это обычно применяем в земных условиях. Однако тут надо понимать, что скорость полета на всем пути не будет постоянной (с некоторым ускорением), так же как и то, что планеты будут находиться в движении. Т.е уже тут могут быть значительные отклонения при определении времени полета на Марс.

Но не это оказывается самое главное – в принципе рассчитать баллистическую траекторию полета с приемлемой для навигации погрешностью во времени полета, даже в несколько суток, не столь сложная задача. Дело совсем в другом.

Марсианские сутки, как известно, на 40 минут длятся дольше, чем земные, что связано с тем, что Марсу необходимо больше времени обойти вокруг Солнца по своей орбите. Если же брать марсианский год, то тут разница еще больше — он составляет 687 земных суток. Т.е человек, живущий или находящийся на Марсе, фактически живет в два раза дольше, чем его собрат по разуму на Земле.

Т.е такая дифракция или искажение времени может наложить существенный отпечаток на то, что будут представлять собой экспедиции на Марс и на то, сколько реальных земных суток будет необходимо для человека, чтобы долететь до него.

Если представить, что полет к Марсу с учетом последних технических достижений в ракетной технике позволит выводить корабли на орбиты, близкие параболическим (т.е время полета составит не более 100 суток), то можно сказать, что каждый день полета корабля (по бортовому времени) будет равен почти 2 земным суткам. Например, чтобы экспедиция долетела на Марс и вернулась с него, потребуется примерно 100 суток в одну сторону. 100 суток на дорогу обратно и 100 суток на Марсе. Итого 300 суток (почти год). Но в данном случае это будет неземной год, а марсианский. Таким образом, вся экспедиция протяженностью 300 марсианских суток (или бортового времени корабля) на Земле займет 2 года.

А если представить что экспедиция на Марс или создание там колонии займет несколько лет? То, например, марсианские колонисты, проведя там 10 лет по марсианскому времени, когда вернутся на Землю, то есть вероятность, что те, кто их отправлял в полет, будут уже на пенсии. Т.е отвечая на вопрос — за сколько времени можно долететь до Марса, следует сразу уточнить в каких сутках, по какой временной шкале следует это отсчитывать.

И естественно, что при более дальних полетах на другие планеты или за пределы солнечной системы, именно фактор относительности времени будет стоять на первом месте, так как улетевшие молодыми папы могут вернуться к своим детям, когда они будут старше своих родителей на десятки лет.

Как лучше всего долететь до Марса

На счет, того сколько лететь до Марса по времени, существует несколько мнений, теорий и предположений и даже технических обоснований. Но в основном приняты несколько рабочих вариантов.

Первый вариант связан с тем, что лететь на Марс нужно по баллистической кривой, т.е по траектории, которая непосредственно связана с гравитационными характеристиками (полями) планет, звезд – Земли, Солнца и Марса (астродинамика), а также — сколько километров до Марса будет в момент оптимального сближения планет.

По этому варианту — космический аппарат с будущими марсианскими поселенцами должен следовать по орбите вокруг Солнца. Вернее сказать — по отрезку такой орбиты, имеющей форму эллипса и максимально приближающую к нашей звезде.

При скорости на уровне 1 -2 — й космической (от 7.5 до 12 км/сек) полет к Марсу по такой орбите займет примерно 150 -250 дней (земных суток).

Здесь нужно отметь, что с чисто практической точки зрения и частоты запуска космических аппаратов, этот вариант более предпочтителен с той позиции, что такие периоды (окна) для полета на Марс происходят каждые 2 года.

К тому же, это самый экономичный способ запуска, так как ракетный носитель должен разогнать космический аппарат до самой минимальной космической скорости. Все это позволило запустить к Марсу, начиная с 1960 годов, более 50 спутников и исследовательских станций.

Однако этот вариант полета к Марсу имеет свои недостатки, которые несколько нивелируют скорость и продолжительность полета к этой планете. Во-первых, аппарат, двигаясь даже по такой траектории, имеет довольно большую скорость и при подлете к планете — она будет составлять примерно 8-9 км/сек. Т.е нужно будет произвести дополнительные затраты энергии (топлива) на то, чтобы осуществить торможение и просто не разбить корабль о поверхность планеты.

Во-вторых, следование по такой траектории полета, максимально приближает аппарат к Солнцу, что крайне губительно для всего живого, что будет на борту такого космического корабля, и придется усиливать защиту против космического излучения.

Другой вариант доставки первой экспедиции на Марс является использование параболической траектории полета, благодаря которой время полета на Марс составляет всего каких-то 70 суток (земных).

Но для того чтобы отправить аппарат на такую траекторию полета придется его разогнать до 3-й космической скорости (более 2 км/сек), что потребует создания довольно мощной ракеты — ускорителя. Именно в связи с этим рассматривается проект запуска марсианских экспедиций не с Земли, а с лунной поверхности, для чего будут уже к 2020-2023 году создавать лунные станции или порты отправки экспедиций на красную планету.

Основное преимущество такого варианта состоит в том, что несмотря на столь существенные энергетические затраты на запуск, они могут быть компенсированы тем, что космонавты не будут подвержены сильному риску радиационного излучения и соответственно не нужно будет на корабле строить усиленную защиту от жесткого космического (рентгеновского) излучения.

Третий вариант — это отправка экспедиционных марсианских кораблей и полет человека на Марс по гиперболической траектории, когда срок полета к нему может составить всего 10 земных суток. Но тут нужно решить чисто технологический вопрос создания очень мощного ракетного ускорителя (двигателя), который бы смог разогнать аппарат до скоростей в несколько раз превышающих 20 км/сек.

Таким образом, имеется, как минимум, три варианта маршрута полета человека на Марс и каждый из них имеет свое время полета на планету, которое непосредственно зависит от технических и баллистических условий запуска.

Допустимые траектории полета

В Солнечной системе много гравитационных точек, с которыми нельзя сталкиваться. Поэтому разработаны безопасные траектории полетов к Красной планете:

• эллиптическая (гомановская);
• параболическая;
• гиперболическая.

Траектория полёта рассчитывается так, чтобы космический аппарат направлялся не прямо к планете, а к точке, которой она достигнет через определённый период времени. Credit: mks-onlain.ru.

Гомановская траектория разработана Вальтером Гоманом, инженером из Германии. Корабль запускается против движения Земли. Применение этого метода характеризуется расходом большого количества топлива на торможение. Баллистический захват — метод запуска космических аппаратов навстречу Марсу по его орбите. Торможение происходит за счет сопротивления атмосферы.

Параболическая траектория является сложным, но коротким маршрутом. Преодолевается он за 80 дней при движении корабля на 3-й космической скорости (16,7 км/ч). Топлива на маневр требуется больше, экономию приносит сокращенный срок полета: уменьшаются расходы на питание и на работу систем жизнеобеспечения.

Гиперболическая траектория полета — самый короткий маршрут для космической экспедиции. При таком перелете уменьшается время воздействия космической радиации на космонавтов. Пока такие путешествия невозможны, т.к. космические корабли, передвигающиеся с гиперболической скоростью, находятся в разработке.

https://youtube.com/watch?v=DahikVxiG5Y