Траектория полета на марс

Содержание

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Марс всегда вызывал жгучий интерес у человечества. Например, в древнеримской мифологии Марс был богом войны, одним из трёх богов, возглавлявших древнеримский пантеон. Знания о Красной планете постепенно накапливались, человечество становилось всё ближе к первому шагу его представителя по марсианской поверхности.

Тема полётов на Марс представляет интерес в первую очередь для учёных. О возможном существовании жизни на этой планете говорят уже давно. В данном случае интерес к Марсу связан с ответом на один из основных вопросов, волнующих человечество. Это вопрос о том, одни ли мы во Вселенной или жизнь может существовать и в других её уголках.

Доказано, что на Красной планете давным-давно была вода и тёплый климат.

Если исследователям удастся обнаружить следы современной жизни на Марсе или неопровержимые доказательства её существования на этой планете в прошлом, то будет подтверждена теория о том, что процесс эволюционного развития от простых химических соединений к сложным характерен для Вселенной в целом.

В том же случае, когда на Марсе не удастся обнаружить свидетельства жизни, то, скорее всего, учёные придут к выводу о том, что для возникновения органической жизни необходим ещё и элемент случайности, невероятного стечения обстоятельств. И тогда можно с большой долей вероятности утверждать, что планета Земля является единственным обитаемым уголком в космосе.

Тема полётов на Марс периодически то возникала, занимая первые полосы газет 60-х годов прошлого века (когда всё, что было связано с космосом, вызывало жгучий интерес), то пропадала, когда о возможных полётах на Марс попросту забывали, отдавая приоритет другим задачам.

Вторым фактором, обуславливающим резко возросший интерес к полётам на Марс, является вызов человеческому обществу, которое может развиваться только в том случае, когда преодолевает препятствия и отвечает на вызовы. В противном случае начинается застой и прекращение развития.

Учёные мечтают стать пионерами новых миров. Полет на Марс поможет миллионам учёных, конструкторов, исследователей в различных областях получить невероятный интеллектуальный капитал, который станет достоянием человеческого общества.

Полёт на Марс — это открытия, новые технологии, большой толчок в технологическом развитии.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Третьим фактором можно считать необходимость полёта на Марс для будущего человечества. Рано или поздно человеческая цивилизация столкнётся с перенаселением планеты, исчерпанием природных ресурсов, запасов энергоносителей, дефицита продуктов питания.
[/attention][/attention][/attention]

Поэтому наиболее прозорливые учёные уверены в том, что уже сегодня надо приступать к освоению других планет.

Вначале это будет создание небольших колоний, но с развитием технологий и увеличением темпов заселения других планет, в частности, Марса начнётся строительство крупных поселений с развитой инфраструктурой и многочисленным населением.

Пилотируемый полёт на Марс может стать началом новой эры всего человечества

Сколько лететь до Марса от Земли

Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км. Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км.

Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты. Наименее энергозатратной считается гомановская траектория.

Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.

Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.

Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.

Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов

Что значит «перемещение со скоростью света»

Перемещение со скоростью света означает, что тело движется с колоссальной для человеческого понимания быстротой. Его скорость составляет 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч. Скорость света является фундаментальной физической постоянной.

Выражаясь простым языком, она означает то расстояние, которое проходит свет за определённый промежуток времени. В астрономии расстояния измеряются в световых годах. Световой год составляет 9 460 528 177 426,82 км (почти 9,5 триллиона километров).

На сегодняшний день достигнуть скорости света или даже близкой к ней не удалось ни одному творению рук человека. Предполагается, что рано или поздно технический прогресс позволить достигнуть этой своеобразной скоростной черты и даже преодолеть этот барьер, как это когда-то произошло со скоростью звука.

Но даже достижение скорости света не позволит человечеству посетить ближайшую из галактик — галактику Андромеды (NGC 224), только до окраины которой 2 млн 537 тыс. световых лет.

Как рассчитывается расстояние до красной планеты в километрах

Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).

Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом.

Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км. Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.

Как рассчитывается время полёта на Красную планету

Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.

При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.

В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю.
[/attention][/attention][/attention]

Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет. А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу.

А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.

Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.

Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт.

Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем.

Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.

Источник: https://ozakone.com/pravovye-voprosy-migratsii/immigratsiya-za-rubezh/skolko-letet-do-marsa-2.html

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

После длительного полета “по инерции”, в поле тяготения Солнца, наш космический корабль попадает в сферу действия притяжения Марса и пройдет возле него по пролетной траектории. Но, поскольку скорость корабля превышает значение второй космической скорости вблизи Марса (5,0 км/с), то планета не сможет “остановить” космический корабль и удержать его около себя.

Что же надо сделать, чтобы корабль не улетел на окраину солнечной системы, а вышел на орбиту Марса?

Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую совершается путем изменения скорости движения. Таким образом, скорость космического корабля нужно уменьшить примерно до значения первой космической скорости вблизи Марса, то есть до 3,55 км/с.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Это достигается путем кратковременного включения тормозного ракетного двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является активным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возникает каждый раз при выводе любого космического аппарата на орбиту любого космического объекта – хоть Марса, хоть Луны.
[/attention][/attention][/attention]

Как только скорость будет снижена до нужной величины и планета, наконец, сможет “поймать” аппарат своим притяжением, его полет снова войдет в пассивную фазу, только теперь не за счет сил Солнца, а за счет планетной гравитации.

Так разработчики видели этапы посадки спускаемого аппарата миссии «Скиапарелли» на поверхность Марса

Как происходит посадка на Марс?

Наконец, остается самый последний участок территории полета космического корабля — участок снижения спускаемого аппарата на поверхность планеты, то есть посадка.

Если атмосфера у планеты отсутствует, как, например, на Луне, или сильно разрежена, как на Меркурии или на Марсе, то для торможения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата следует применять специальные тормозные ракетные двигатели. Так осуществляются посадки на Луну советских и американских лунных станций.

Для обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится прибегать к услугам аэродинамического торможения (спуск на парашюте). Этим способом осуществлялись спуск и посадка советских автоматических межпланетных станций на поверхность Венеры или американских на Марс (в этом случае также использовались и тормозные двигатели).

К слову: полет полет в обратном направлении — к Земле — будет происходить таким же образом.

Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).

Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.

В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?

Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет.

Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
[/attention][/attention][/attention]

Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?

Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с.

Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.

Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте.

Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.

Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.

И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
[/attention][/attention][/attention]

Источник: https://starcatalog.ru/solnechnaya-sistema/skolko-letet-do-marsa-i-kak-tuda-dobratsya.html

Источник: https://kipmu.ru/skolko-letet-do-marsa/

Условия полета на Марс

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Условия полета на Марс

Траектория полета на марс

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Марс всегда вызывал жгучий интерес у человечества. Например, в древнеримской мифологии Марс был богом войны, одним из трёх богов, возглавлявших древнеримский пантеон. Знания о Красной планете постепенно накапливались, человечество становилось всё ближе к первому шагу его представителя по марсианской поверхности.

Тема полётов на Марс представляет интерес в первую очередь для учёных. О возможном существовании жизни на этой планете говорят уже давно. В данном случае интерес к Марсу связан с ответом на один из основных вопросов, волнующих человечество. Это вопрос о том, одни ли мы во Вселенной или жизнь может существовать и в других её уголках.

Доказано, что на Красной планете давным-давно была вода и тёплый климат.

Если исследователям удастся обнаружить следы современной жизни на Марсе или неопровержимые доказательства её существования на этой планете в прошлом, то будет подтверждена теория о том, что процесс эволюционного развития от простых химических соединений к сложным характерен для Вселенной в целом.

В том же случае, когда на Марсе не удастся обнаружить свидетельства жизни, то, скорее всего, учёные придут к выводу о том, что для возникновения органической жизни необходим ещё и элемент случайности, невероятного стечения обстоятельств. И тогда можно с большой долей вероятности утверждать, что планета Земля является единственным обитаемым уголком в космосе.

Тема полётов на Марс периодически то возникала, занимая первые полосы газет 60-х годов прошлого века (когда всё, что было связано с космосом, вызывало жгучий интерес), то пропадала, когда о возможных полётах на Марс попросту забывали, отдавая приоритет другим задачам.

Вторым фактором, обуславливающим резко возросший интерес к полётам на Марс, является вызов человеческому обществу, которое может развиваться только в том случае, когда преодолевает препятствия и отвечает на вызовы. В противном случае начинается застой и прекращение развития.

Учёные мечтают стать пионерами новых миров. Полет на Марс поможет миллионам учёных, конструкторов, исследователей в различных областях получить невероятный интеллектуальный капитал, который станет достоянием человеческого общества.

Полёт на Марс — это открытия, новые технологии, большой толчок в технологическом развитии.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Третьим фактором можно считать необходимость полёта на Марс для будущего человечества. Рано или поздно человеческая цивилизация столкнётся с перенаселением планеты, исчерпанием природных ресурсов, запасов энергоносителей, дефицита продуктов питания.
[/attention][/attention][/attention]

Поэтому наиболее прозорливые учёные уверены в том, что уже сегодня надо приступать к освоению других планет.

Вначале это будет создание небольших колоний, но с развитием технологий и увеличением темпов заселения других планет, в частности, Марса начнётся строительство крупных поселений с развитой инфраструктурой и многочисленным населением.

Пилотируемый полёт на Марс может стать началом новой эры всего человечества

Сколько лететь до Марса от Земли

Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км. Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км.

Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты. Наименее энергозатратной считается гомановская траектория.

Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.

Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.

Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.

Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов

Что значит «перемещение со скоростью света»

Перемещение со скоростью света означает, что тело движется с колоссальной для человеческого понимания быстротой. Его скорость составляет 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч. Скорость света является фундаментальной физической постоянной.

Выражаясь простым языком, она означает то расстояние, которое проходит свет за определённый промежуток времени. В астрономии расстояния измеряются в световых годах. Световой год составляет 9 460 528 177 426,82 км (почти 9,5 триллиона километров).

На сегодняшний день достигнуть скорости света или даже близкой к ней не удалось ни одному творению рук человека. Предполагается, что рано или поздно технический прогресс позволить достигнуть этой своеобразной скоростной черты и даже преодолеть этот барьер, как это когда-то произошло со скоростью звука.

Но даже достижение скорости света не позволит человечеству посетить ближайшую из галактик — галактику Андромеды (NGC 224), только до окраины которой 2 млн 537 тыс. световых лет.

: полёт на Марс и космические первопроходцы

Как рассчитывается расстояние до красной планеты в километрах

Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).

Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом.

Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км. Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.

Как рассчитывается время полёта на Красную планету

Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.

При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.

В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю.
[/attention][/attention][/attention]

Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет. А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу.

А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.

Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.

Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт.

Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем.

Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.

Источник: https://ozakone.com/pravovye-voprosy-migratsii/immigratsiya-za-rubezh/skolko-letet-do-marsa-2.html

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

После длительного полета “по инерции”, в поле тяготения Солнца, наш космический корабль попадает в сферу действия притяжения Марса и пройдет возле него по пролетной траектории. Но, поскольку скорость корабля превышает значение второй космической скорости вблизи Марса (5,0 км/с), то планета не сможет “остановить” космический корабль и удержать его около себя.

Что же надо сделать, чтобы корабль не улетел на окраину солнечной системы, а вышел на орбиту Марса?

Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую совершается путем изменения скорости движения. Таким образом, скорость космического корабля нужно уменьшить примерно до значения первой космической скорости вблизи Марса, то есть до 3,55 км/с.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Это достигается путем кратковременного включения тормозного ракетного двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является активным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возникает каждый раз при выводе любого космического аппарата на орбиту любого космического объекта – хоть Марса, хоть Луны.
[/attention][/attention][/attention]

Как только скорость будет снижена до нужной величины и планета, наконец, сможет “поймать” аппарат своим притяжением, его полет снова войдет в пассивную фазу, только теперь не за счет сил Солнца, а за счет планетной гравитации.

Так разработчики видели этапы посадки спускаемого аппарата миссии «Скиапарелли» на поверхность Марса

Как происходит посадка на Марс?

Наконец, остается самый последний участок территории полета космического корабля — участок снижения спускаемого аппарата на поверхность планеты, то есть посадка.

Если атмосфера у планеты отсутствует, как, например, на Луне, или сильно разрежена, как на Меркурии или на Марсе, то для торможения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата следует применять специальные тормозные ракетные двигатели. Так осуществляются посадки на Луну советских и американских лунных станций.

Для обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится прибегать к услугам аэродинамического торможения (спуск на парашюте). Этим способом осуществлялись спуск и посадка советских автоматических межпланетных станций на поверхность Венеры или американских на Марс (в этом случае также использовались и тормозные двигатели).

К слову: полет полет в обратном направлении — к Земле — будет происходить таким же образом.

Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).

Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.

В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?

Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет.

Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
[/attention][/attention][/attention]

Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?

Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с.

Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.

Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте.

Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.

Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.

И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
[/attention][/attention][/attention]

Источник: https://starcatalog.ru/solnechnaya-sistema/skolko-letet-do-marsa-i-kak-tuda-dobratsya.html

Источник: https://kipmu.ru/skolko-letet-do-marsa/

Условия полета на Марс

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Марс всегда вызывал жгучий интерес у человечества. Например, в древнеримской мифологии Марс был богом войны, одним из трёх богов, возглавлявших древнеримский пантеон. Знания о Красной планете постепенно накапливались, человечество становилось всё ближе к первому шагу его представителя по марсианской поверхности.

Тема полётов на Марс представляет интерес в первую очередь для учёных. О возможном существовании жизни на этой планете говорят уже давно. В данном случае интерес к Марсу связан с ответом на один из основных вопросов, волнующих человечество. Это вопрос о том, одни ли мы во Вселенной или жизнь может существовать и в других её уголках.

Доказано, что на Красной планете давным-давно была вода и тёплый климат.

Если исследователям удастся обнаружить следы современной жизни на Марсе или неопровержимые доказательства её существования на этой планете в прошлом, то будет подтверждена теория о том, что процесс эволюционного развития от простых химических соединений к сложным характерен для Вселенной в целом.

В том же случае, когда на Марсе не удастся обнаружить свидетельства жизни, то, скорее всего, учёные придут к выводу о том, что для возникновения органической жизни необходим ещё и элемент случайности, невероятного стечения обстоятельств. И тогда можно с большой долей вероятности утверждать, что планета Земля является единственным обитаемым уголком в космосе.

Тема полётов на Марс периодически то возникала, занимая первые полосы газет 60-х годов прошлого века (когда всё, что было связано с космосом, вызывало жгучий интерес), то пропадала, когда о возможных полётах на Марс попросту забывали, отдавая приоритет другим задачам.

Вторым фактором, обуславливающим резко возросший интерес к полётам на Марс, является вызов человеческому обществу, которое может развиваться только в том случае, когда преодолевает препятствия и отвечает на вызовы. В противном случае начинается застой и прекращение развития.

Учёные мечтают стать пионерами новых миров. Полет на Марс поможет миллионам учёных, конструкторов, исследователей в различных областях получить невероятный интеллектуальный капитал, который станет достоянием человеческого общества.

Полёт на Марс — это открытия, новые технологии, большой толчок в технологическом развитии.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Третьим фактором можно считать необходимость полёта на Марс для будущего человечества. Рано или поздно человеческая цивилизация столкнётся с перенаселением планеты, исчерпанием природных ресурсов, запасов энергоносителей, дефицита продуктов питания.
[/attention][/attention][/attention]

Поэтому наиболее прозорливые учёные уверены в том, что уже сегодня надо приступать к освоению других планет.

Вначале это будет создание небольших колоний, но с развитием технологий и увеличением темпов заселения других планет, в частности, Марса начнётся строительство крупных поселений с развитой инфраструктурой и многочисленным населением.

Пилотируемый полёт на Марс может стать началом новой эры всего человечества

Сколько лететь до Марса от Земли

Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км. Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км.

Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты. Наименее энергозатратной считается гомановская траектория.

Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.

Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.

Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.

Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов

Что значит «перемещение со скоростью света»

Перемещение со скоростью света означает, что тело движется с колоссальной для человеческого понимания быстротой. Его скорость составляет 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч. Скорость света является фундаментальной физической постоянной.

Выражаясь простым языком, она означает то расстояние, которое проходит свет за определённый промежуток времени. В астрономии расстояния измеряются в световых годах. Световой год составляет 9 460 528 177 426,82 км (почти 9,5 триллиона километров).

На сегодняшний день достигнуть скорости света или даже близкой к ней не удалось ни одному творению рук человека. Предполагается, что рано или поздно технический прогресс позволить достигнуть этой своеобразной скоростной черты и даже преодолеть этот барьер, как это когда-то произошло со скоростью звука.

Но даже достижение скорости света не позволит человечеству посетить ближайшую из галактик — галактику Андромеды (NGC 224), только до окраины которой 2 млн 537 тыс. световых лет.

: полёт на Марс и космические первопроходцы

Как рассчитывается расстояние до красной планеты в километрах

Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).

Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом.

Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км. Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.

Как рассчитывается время полёта на Красную планету

Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.

При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.

В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю.
[/attention][/attention][/attention]

Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет. А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу.

А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.

Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.

Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт.

Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем.

Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.

Источник: https://ozakone.com/pravovye-voprosy-migratsii/immigratsiya-za-rubezh/skolko-letet-do-marsa-2.html

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

После длительного полета “по инерции”, в поле тяготения Солнца, наш космический корабль попадает в сферу действия притяжения Марса и пройдет возле него по пролетной траектории. Но, поскольку скорость корабля превышает значение второй космической скорости вблизи Марса (5,0 км/с), то планета не сможет “остановить” космический корабль и удержать его около себя.

Что же надо сделать, чтобы корабль не улетел на окраину солнечной системы, а вышел на орбиту Марса?

Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую совершается путем изменения скорости движения. Таким образом, скорость космического корабля нужно уменьшить примерно до значения первой космической скорости вблизи Марса, то есть до 3,55 км/с.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Это достигается путем кратковременного включения тормозного ракетного двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является активным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возникает каждый раз при выводе любого космического аппарата на орбиту любого космического объекта – хоть Марса, хоть Луны.
[/attention][/attention][/attention]

Как только скорость будет снижена до нужной величины и планета, наконец, сможет “поймать” аппарат своим притяжением, его полет снова войдет в пассивную фазу, только теперь не за счет сил Солнца, а за счет планетной гравитации.

Так разработчики видели этапы посадки спускаемого аппарата миссии «Скиапарелли» на поверхность Марса

Как происходит посадка на Марс?

Наконец, остается самый последний участок территории полета космического корабля — участок снижения спускаемого аппарата на поверхность планеты, то есть посадка.

Если атмосфера у планеты отсутствует, как, например, на Луне, или сильно разрежена, как на Меркурии или на Марсе, то для торможения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата следует применять специальные тормозные ракетные двигатели. Так осуществляются посадки на Луну советских и американских лунных станций.

Для обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится прибегать к услугам аэродинамического торможения (спуск на парашюте). Этим способом осуществлялись спуск и посадка советских автоматических межпланетных станций на поверхность Венеры или американских на Марс (в этом случае также использовались и тормозные двигатели).

К слову: полет полет в обратном направлении — к Земле — будет происходить таким же образом.

Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).

Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.

В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?

Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет.

Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
[/attention][/attention][/attention]

Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?

Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с.

Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.

Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте.

Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.

Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.

И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
[/attention][/attention][/attention]

Источник: https://starcatalog.ru/solnechnaya-sistema/skolko-letet-do-marsa-i-kak-tuda-dobratsya.html

Источник: https://kipmu.ru/skolko-letet-do-marsa/

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Марс всегда вызывал жгучий интерес у человечества. Например, в древнеримской мифологии Марс был богом войны, одним из трёх богов, возглавлявших древнеримский пантеон. Знания о Красной планете постепенно накапливались, человечество становилось всё ближе к первому шагу его представителя по марсианской поверхности.

Тема полётов на Марс представляет интерес в первую очередь для учёных. О возможном существовании жизни на этой планете говорят уже давно. В данном случае интерес к Марсу связан с ответом на один из основных вопросов, волнующих человечество. Это вопрос о том, одни ли мы во Вселенной или жизнь может существовать и в других её уголках.

Доказано, что на Красной планете давным-давно была вода и тёплый климат.

Если исследователям удастся обнаружить следы современной жизни на Марсе или неопровержимые доказательства её существования на этой планете в прошлом, то будет подтверждена теория о том, что процесс эволюционного развития от простых химических соединений к сложным характерен для Вселенной в целом.

В том же случае, когда на Марсе не удастся обнаружить свидетельства жизни, то, скорее всего, учёные придут к выводу о том, что для возникновения органической жизни необходим ещё и элемент случайности, невероятного стечения обстоятельств. И тогда можно с большой долей вероятности утверждать, что планета Земля является единственным обитаемым уголком в космосе.

Тема полётов на Марс периодически то возникала, занимая первые полосы газет 60-х годов прошлого века (когда всё, что было связано с космосом, вызывало жгучий интерес), то пропадала, когда о возможных полётах на Марс попросту забывали, отдавая приоритет другим задачам.

Вторым фактором, обуславливающим резко возросший интерес к полётам на Марс, является вызов человеческому обществу, которое может развиваться только в том случае, когда преодолевает препятствия и отвечает на вызовы. В противном случае начинается застой и прекращение развития.

Учёные мечтают стать пионерами новых миров. Полет на Марс поможет миллионам учёных, конструкторов, исследователей в различных областях получить невероятный интеллектуальный капитал, который станет достоянием человеческого общества.

Полёт на Марс — это открытия, новые технологии, большой толчок в технологическом развитии.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Третьим фактором можно считать необходимость полёта на Марс для будущего человечества. Рано или поздно человеческая цивилизация столкнётся с перенаселением планеты, исчерпанием природных ресурсов, запасов энергоносителей, дефицита продуктов питания.
[/attention][/attention][/attention]

Поэтому наиболее прозорливые учёные уверены в том, что уже сегодня надо приступать к освоению других планет.

Вначале это будет создание небольших колоний, но с развитием технологий и увеличением темпов заселения других планет, в частности, Марса начнётся строительство крупных поселений с развитой инфраструктурой и многочисленным населением.

Пилотируемый полёт на Марс может стать началом новой эры всего человечества

Сколько лететь до Марса от Земли

Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км. Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км.

Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты. Наименее энергозатратной считается гомановская траектория.

Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.

Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.

Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.

Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов

Что значит «перемещение со скоростью света»

Перемещение со скоростью света означает, что тело движется с колоссальной для человеческого понимания быстротой. Его скорость составляет 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч. Скорость света является фундаментальной физической постоянной.

Выражаясь простым языком, она означает то расстояние, которое проходит свет за определённый промежуток времени. В астрономии расстояния измеряются в световых годах. Световой год составляет 9 460 528 177 426,82 км (почти 9,5 триллиона километров).

На сегодняшний день достигнуть скорости света или даже близкой к ней не удалось ни одному творению рук человека. Предполагается, что рано или поздно технический прогресс позволить достигнуть этой своеобразной скоростной черты и даже преодолеть этот барьер, как это когда-то произошло со скоростью звука.

Но даже достижение скорости света не позволит человечеству посетить ближайшую из галактик — галактику Андромеды (NGC 224), только до окраины которой 2 млн 537 тыс. световых лет.

: полёт на Марс и космические первопроходцы

Как рассчитывается расстояние до красной планеты в километрах

Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).

Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом.

Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км. Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.

Как рассчитывается время полёта на Красную планету

Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.

При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.

В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю.
[/attention][/attention][/attention]

Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет. А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу.

А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.

Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.

Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт.

Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем.

Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.

Источник: https://ozakone.com/pravovye-voprosy-migratsii/immigratsiya-za-rubezh/skolko-letet-do-marsa-2.html

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

После длительного полета “по инерции”, в поле тяготения Солнца, наш космический корабль попадает в сферу действия притяжения Марса и пройдет возле него по пролетной траектории. Но, поскольку скорость корабля превышает значение второй космической скорости вблизи Марса (5,0 км/с), то планета не сможет “остановить” космический корабль и удержать его около себя.

Что же надо сделать, чтобы корабль не улетел на окраину солнечной системы, а вышел на орбиту Марса?

Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую совершается путем изменения скорости движения. Таким образом, скорость космического корабля нужно уменьшить примерно до значения первой космической скорости вблизи Марса, то есть до 3,55 км/с.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Это достигается путем кратковременного включения тормозного ракетного двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является активным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возникает каждый раз при выводе любого космического аппарата на орбиту любого космического объекта – хоть Марса, хоть Луны.
[/attention][/attention][/attention]

Как только скорость будет снижена до нужной величины и планета, наконец, сможет “поймать” аппарат своим притяжением, его полет снова войдет в пассивную фазу, только теперь не за счет сил Солнца, а за счет планетной гравитации.

Так разработчики видели этапы посадки спускаемого аппарата миссии «Скиапарелли» на поверхность Марса

Как происходит посадка на Марс?

Наконец, остается самый последний участок территории полета космического корабля — участок снижения спускаемого аппарата на поверхность планеты, то есть посадка.

Если атмосфера у планеты отсутствует, как, например, на Луне, или сильно разрежена, как на Меркурии или на Марсе, то для торможения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата следует применять специальные тормозные ракетные двигатели. Так осуществляются посадки на Луну советских и американских лунных станций.

Для обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится прибегать к услугам аэродинамического торможения (спуск на парашюте). Этим способом осуществлялись спуск и посадка советских автоматических межпланетных станций на поверхность Венеры или американских на Марс (в этом случае также использовались и тормозные двигатели).

К слову: полет полет в обратном направлении — к Земле — будет происходить таким же образом.

Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).

Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.

В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?

Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет.

Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
[/attention][/attention][/attention]

Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?

Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с.

Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.

Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте.

Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.

Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.

И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
[/attention][/attention][/attention]

Источник: https://starcatalog.ru/solnechnaya-sistema/skolko-letet-do-marsa-i-kak-tuda-dobratsya.html

Источник: https://kipmu.ru/skolko-letet-do-marsa/

Условия полета на Марс

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Сколько лететь до Марса: теоретическое время полета и расстояние от Земли

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Интерес к освоению Красной планеты не угасает уже на протяжении многих лет. И причиной тому служит множество факторов. Марс — не только вызов для учёных, конструкторов, бизнесменов-энтузиастов. Вполне возможно, что именно с Марсом будет связано будущее человечества.

И поэтому Красная планета рассматривается сегодня не только в качестве объекта научных изысканий, но и с практической точки зрения, в частности, уже в ближайшем будущем планируется начало освоения нашего соседа по Солнечной системе.

Выясним, сколько же лететь до Марса на самом деле и сопутствующие особенности.

Основные причины растущего интереса к теме полётов на Марс

Марс всегда вызывал жгучий интерес у человечества. Например, в древнеримской мифологии Марс был богом войны, одним из трёх богов, возглавлявших древнеримский пантеон. Знания о Красной планете постепенно накапливались, человечество становилось всё ближе к первому шагу его представителя по марсианской поверхности.

Тема полётов на Марс представляет интерес в первую очередь для учёных. О возможном существовании жизни на этой планете говорят уже давно. В данном случае интерес к Марсу связан с ответом на один из основных вопросов, волнующих человечество. Это вопрос о том, одни ли мы во Вселенной или жизнь может существовать и в других её уголках.

Доказано, что на Красной планете давным-давно была вода и тёплый климат.

Если исследователям удастся обнаружить следы современной жизни на Марсе или неопровержимые доказательства её существования на этой планете в прошлом, то будет подтверждена теория о том, что процесс эволюционного развития от простых химических соединений к сложным характерен для Вселенной в целом.

В том же случае, когда на Марсе не удастся обнаружить свидетельства жизни, то, скорее всего, учёные придут к выводу о том, что для возникновения органической жизни необходим ещё и элемент случайности, невероятного стечения обстоятельств. И тогда можно с большой долей вероятности утверждать, что планета Земля является единственным обитаемым уголком в космосе.

Тема полётов на Марс периодически то возникала, занимая первые полосы газет 60-х годов прошлого века (когда всё, что было связано с космосом, вызывало жгучий интерес), то пропадала, когда о возможных полётах на Марс попросту забывали, отдавая приоритет другим задачам.

Вторым фактором, обуславливающим резко возросший интерес к полётам на Марс, является вызов человеческому обществу, которое может развиваться только в том случае, когда преодолевает препятствия и отвечает на вызовы. В противном случае начинается застой и прекращение развития.

Учёные мечтают стать пионерами новых миров. Полет на Марс поможет миллионам учёных, конструкторов, исследователей в различных областях получить невероятный интеллектуальный капитал, который станет достоянием человеческого общества.

Полёт на Марс — это открытия, новые технологии, большой толчок в технологическом развитии.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Третьим фактором можно считать необходимость полёта на Марс для будущего человечества. Рано или поздно человеческая цивилизация столкнётся с перенаселением планеты, исчерпанием природных ресурсов, запасов энергоносителей, дефицита продуктов питания.
[/attention][/attention][/attention]

Поэтому наиболее прозорливые учёные уверены в том, что уже сегодня надо приступать к освоению других планет.

Вначале это будет создание небольших колоний, но с развитием технологий и увеличением темпов заселения других планет, в частности, Марса начнётся строительство крупных поселений с развитой инфраструктурой и многочисленным населением.

Пилотируемый полёт на Марс может стать началом новой эры всего человечества

Сколько лететь до Марса от Земли

Вопрос о том, сколько времени займёт перелёт до Марса, далеко не праздный. Расстояние между нашей планетой и Марсом изменчиво. Когда Земля занимает позицию между солнцем и Марсом, то расстояние составит около 55 млн км. Когда же между Землёй и Марсом находится Солнце, то расстояние увеличивается до 410 млн км.

Поэтому точного ответа на вопрос о длительности полёта до Марса не существует, всё зависит от расположения наших планет относительно Солнца и, соответственно, расстояния от Земли до Красной планеты. Наименее энергозатратной считается гомановская траектория.

Если путешествовать на Марс по ней, то в этом случае время полёта займёт девять месяцев. Дополнительный разгон корабля с земной орбиты в этом случае будет составлять 2,9 км/с.

Но данная траектория наиболее приемлема для автоматических станций, поскольку для человека в данном случае был бы значительно превышен предел радиационного облучения за время полёта.

Большинство разработок пилотируемых полётов предполагает использование гиперболических траекторий, при которых время путешествия составит не более полугода и, соответственно, доза ионизирующего облучения не превысит допустимой нормы. Но в этом случае будет необходим дополнительный разгон с орбиты Земли уже в 6 км/с. Соответственно, потребуется в 4,5 раза больше топлива для пилотируемого космического корабля.

Схема полёта на Марс состоит из нескольких этапов

Что значит «перемещение со скоростью света»

Перемещение со скоростью света означает, что тело движется с колоссальной для человеческого понимания быстротой. Его скорость составляет 299 792 458 м/с или 1 079 252 848,8 км/ч. Скорость света является фундаментальной физической постоянной.

Выражаясь простым языком, она означает то расстояние, которое проходит свет за определённый промежуток времени. В астрономии расстояния измеряются в световых годах. Световой год составляет 9 460 528 177 426,82 км (почти 9,5 триллиона километров).

На сегодняшний день достигнуть скорости света или даже близкой к ней не удалось ни одному творению рук человека. Предполагается, что рано или поздно технический прогресс позволить достигнуть этой своеобразной скоростной черты и даже преодолеть этот барьер, как это когда-то произошло со скоростью звука.

Но даже достижение скорости света не позволит человечеству посетить ближайшую из галактик — галактику Андромеды (NGC 224), только до окраины которой 2 млн 537 тыс. световых лет.

: полёт на Марс и космические первопроходцы

Как рассчитывается расстояние до красной планеты в километрах

Минимальное расстояние от Земли до Марса (53 млн км) было в 2003 году (подобное сближение в следующий раз будет только через 50 тыс. лет).

Один раз в два года расстояние между планетами сокращается до 54,6 млн км. Это стандартное минимальное расстояние между Землёй и Марсом.

Максимально же возможным расстоянием учёные считают 401 млн км. Среднее расстояние между Землёй и Марсом составляет 225 млн км.

Как рассчитывается время полёта на Красную планету

Скорее всего, пилотируемый космический аппарат будет запущен на Марс именно при нахождении планет на минимальном расстоянии друг от друга.

При расчёте длительности полёта в данном случае будет приниматься старт космического корабля в период оптимального взаимного расположения планет и время его полёта до Марса.

В этом случае предполагается, что космонавты будут находиться в пути на Красную планету минимум шесть и максимум семь месяцев. Итого, дорога в одну сторону займёт от 180 до 210 дней.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
Но не всё так просто. Приведённые выше расчёты являются теоретическими, а время полёта — средним. Не следует забывать и о возвращении космонавтов на Землю.
[/attention][/attention][/attention]

Старт космического корабля с Земли на Марс, конечно, без особых проблем может быть осуществлён в оптимальный период взаимного расположения планет. А вот для возвращения на Землю придётся ждать следующего периода, когда Марс и Земля будут наиболее близки друг к другу.

А этот период составляет 18 месяцев. К этому времени следует добавить минимум полугодовой период возвращения с Марса на Землю. В итоге мы получаем два с половиной года.

Именно столько при благоприятном стечении обстоятельств займёт время полёта пилотируемого космического корабля на Марс от момента его старта до возвращения модуля с космонавтами на Землю.

Если рассматривать полёт на космическом аппарате с ядерным двигателем большой мощности, то теоретически это может вдвое уменьшить временные затраты на межпланетный перелёт.

Кроме того, использование ядерного двигателя позволяет иметь больше свободы при выборе момента не только старта космического корабля с Земли, но и начала его возвращения с Марса. В этом случае оптимальный период взаимного расположения Земли и Марса уже не будет иметь столь значимой роли, как при полёте корабля с обычным ракетным двигателем.

Но главной проблемой является то, что ядерного двигателя для подобного путешествия пока ещё нет, хотя его разработки уже давно ведутся американскими конструкторами.

Источник: https://ozakone.com/pravovye-voprosy-migratsii/immigratsiya-za-rubezh/skolko-letet-do-marsa-2.html

Сколько лететь до Марса и как туда добраться?

Траектория полета на марс

Активный и пассивный участок полета космического корабля – Как космический корабль приземлится на Марс? – Посадка на Марс? – Сложности полета на Марс

Планета Марс, наряду с Венерой – наш ближайший космический сосед, поэтому эта планета автоматически становится одной из первых в ряду космических тел, на которые рано или поздно высадится человек.

Впрочем, даже в качестве “испытательного полигона” для автоматических планетоходов, Марс также не уступит никому лидерских позиций: лететь до него сравнительно не долго, условия, хоть и намного более суровые, чем на Земле, но все же похожие.

И, думаю в этой связи, многих читателей волнуют простые с виду вопросы – как долететь до Марса, какие двигатели для этого использовать, сколько месяцев или даже лет будет длиться полет к красной планете?

Почему просто не долететь на ракете до Марса? Потому что наши современные космические корабли – это по сути «бочки с топливом», в которых горючее занимает 9 из 10 единиц объема. Для чисто «активного» полета к Марсу размер ракеты должен быть с вавилонскую башню!

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.

[attention type=yellow]
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.
[/attention]

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

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
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.
[/attention][/attention][/attention]

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.

[attention type=red]
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.
[/attention]

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.

Как космический корабль приземлится на Марс?

После длительного полета “по инерции”, в поле тяготения Солнца, наш космический корабль попадает в сферу действия притяжения Марса и пройдет возле него по пролетной траектории. Но, поскольку скорость корабля превышает значение второй космической скорости вблизи Марса (5,0 км/с), то планета не сможет “остановить” космический корабль и удержать его около себя.

Что же надо сделать, чтобы корабль не улетел на окраину солнечной системы, а вышел на орбиту Марса?

Как мы уже знаем, переход с одной орбиты на другую совершается путем изменения скорости движения. Таким образом, скорость космического корабля нужно уменьшить примерно до значения первой космической скорости вблизи Марса, то есть до 3,55 км/с.

[attention type=green][attention type=green][attention type=green]
Это достигается путем кратковременного включения тормозного ракетного двигателя. И пока двигатель работает, полет снова является активным. Заметим, что необходимость в подобном маневре возникает каждый раз при выводе любого космического аппарата на орбиту любого космического объекта – хоть Марса, хоть Луны.
[/attention][/attention][/attention]

Как только скорость будет снижена до нужной величины и планета, наконец, сможет “поймать” аппарат своим притяжением, его полет снова войдет в пассивную фазу, только теперь не за счет сил Солнца, а за счет планетной гравитации.

Так разработчики видели этапы посадки спускаемого аппарата миссии «Скиапарелли» на поверхность Марса

Как происходит посадка на Марс?

Наконец, остается самый последний участок территории полета космического корабля — участок снижения спускаемого аппарата на поверхность планеты, то есть посадка.

Если атмосфера у планеты отсутствует, как, например, на Луне, или сильно разрежена, как на Меркурии или на Марсе, то для торможения и обеспечения мягкой посадки спускаемого аппарата следует применять специальные тормозные ракетные двигатели. Так осуществляются посадки на Луну советских и американских лунных станций.

Для обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность планеты, обладающей плотной атмосферой, приходится прибегать к услугам аэродинамического торможения (спуск на парашюте). Этим способом осуществлялись спуск и посадка советских автоматических межпланетных станций на поверхность Венеры или американских на Марс (в этом случае также использовались и тормозные двигатели).

К слову: полет полет в обратном направлении — к Земле — будет происходить таким же образом.

Межпланетные полеты по эллиптическим орбитам, доступные нам в настоящее время и подробно описанные выше имеют очень существенное преимущество – они очень экономичны, так как всю работу делает солнечная и планетная гравитация, что позволяет очень ограниченно использовать двигатели (и тратить топливо).

Но полеты по эллиптические орбиты имеют и существенный недостаток: слишком велика продолжительность полета. Так, например, полет по полу эллипсу до Марса займет 259 суток, то есть более 8,5 месяца.

В случае полета на Марс корабля с экипажем возникает проблема обязательного возвращения людей па Землю. И пока эта проблема не будет решена, ни о каких полетах человека к планетам не может быть и речи. Сколько же времени понадобится на весь полет?

Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет.

Такие «стартовые окна» при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца.

[attention type=yellow][attention type=yellow][attention type=yellow]
А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит «стартовое окно» для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!
[/attention][/attention][/attention]

Вполне понятно, что такие сроки неприемлемы. Как же быть?

Для примера изображена схема полета межпланетной станции «Мессенджер» к Меркурию. Как видите аппарат совершил в общей сложности 6 гравитационных маневров, тормозя сперва «об Венеру» и только сбросив скорость до приемлемой, двинулся дальше к Меркурию

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю не вторую, а третью космическую скорость — 16,7 км/с.

Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и паши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а вес путешествие по трассе Земля—Марс—Земля продлится 152 дня.

Но чем дальше нужно лететь, тем большую скорость требуется сообщить межпланетному кораблю при старте.

Так, если для полета к ближайшим планетам — Венере и Марсу — минимальные начальные скорости относительно Земли составляют 11,5 и 11,6 км/с соответственно, то для полета к Юпитеру начальная скорость должна быть не меньше 14,2 км/с., а для достижения далекого Плутона — 16,3 км/с, то есть почти равна третьей космической скорости.

Последнее объясняется тем, что для полетов к окраинам Солнечной системы корабль должен располагать еще некоторым дополнительным запасом энергии, необходимой для преодоления силы тяготения Солнца.

И наконец, если отправиться в межпланетный полет со скоростью, превышающей значение третьей космической скорости, то наш корабль будет лететь уже не по параболе, а по самой скоростной — гиперболической трассе. Достижение гиперболических скоростей позволит максимально сократить сроки межпланетных полетом.

[attention type=red][attention type=red][attention type=red]
Но как получить такие большие скорости? Ученые и конструкторы новой космической техники видят решение этой проблемы в создании межпланетных кораблей с атомными и электрическими ракетными двигателями.
[/attention][/attention][/attention]

Источник: https://starcatalog.ru/solnechnaya-sistema/skolko-letet-do-marsa-i-kak-tuda-dobratsya.html

Источник: https://kipmu.ru/skolko-letet-do-marsa/

Условия полета на Марс

Траектория полета на марс
Траектория полета на марс

Движение планет определяет время, когда можно осуществить экспедицию и продолжительность самой экспедиции. Обычно рассматривают два сценария экспедиции на Марс.

Первый сценарий известен давно и основан на очевидных траекториях перелета между орбитами планет. Назовем его классическим  вариантом экспедиции [1].

Здесь перелеты Земля – Марс и Марс – Земля обычно симметричны, а экипаж ожидает на орбите Марса удобной конфигурации планет. Общая продолжительность экспедиции около 3 лет.

Другой вариант, назовем его скоростной вариант, предполагает полет к Марсу всего на 30 суток и возвращение по траектории, пересекающей орбиту Венеры [2] (рис.1).

Здесь экспедиция длится примерно на один год меньше чем в классическом варианте. Последний вариант часто выбирают исходя из соображений минимума пребывания экипажа в дальнем космосе.

Предполагается, что таким образом можно уменьшить негативное влияние радиации и невесомости.

Рис.1. Проект экспедиции по быстрому варианту от РКК «Энергия» [3].

Экспедиция продлится примерно 550 суток.

Продолжительность экспедиции и время старта зависит от энергетики и типа используемых двигателей.

Различают двигатели большой тяги, которые сообщают кораблю необходимую скорость так сказать за один прием и двигатели малой тяги которые работают долго и корабль постепенно набирает скорость.

Зато такие двигатели благодаря большому удельному импульсу позволяют брать меньше топлива или увеличить массу полезной нагрузки. Такая возможность была очень соблазнительной для конструкторов, и было предложено много проектов с использованием двигателей малой тяги.

К сожалению, для таких двигатели еще не завешен этап опытно-конструкторских работ. Из-за того, что ускорение создаваемое двигателями малой тяги очень мало корабль медленно набирает скорость. Это увеличивает продолжительность разгона вблизи Земли или Марса и в целом никак не уменьшает время перелета.

С другой стороны быстрый вариант экспедиции предполагает исследования, на орбите Марса включая посадку, всего в течение порядка 30 суток (рис.1). Сомнителен научный результат такой миссии. Поскольку научные исследования требуют скрупулезности, и последовательности, поспешность здесь неуместна.

Поэтому ниже обсуждается только классический вариант, которых хоть и более продолжителен, но позволяет провести серьезные исследования Марса.

По любому сценарию, где используются перелеты по экономичным траекториям и двигатели большой тяги старт к Марсу возможен в течение всего 20 суток в так называемое окно старта, которое начинается за 96 суток до очередного противостояния. Учитывая еще и энергетические соображения, окно для старта оказывается еще уже.

Рис.2. Орбиты планет и противостояния Марса.

Противостояния Марса случаются обычно летом или в начале осени и повторяются каждые два года. На рис. 2 показаны даты противостояний Марса и орбиты планет. Поэтому старт возможен примерно за три месяца до очередного противостояния. Хорошо лететь в год великих противостояний, которые повторяются каждые 15 или 17 лет. В год великого противостояния расстояние между Марсом и Землей минимально.

Ближайшее великое противостояние будет в июле 2018 г. Однако, в годы великих противостояний на Марсе часто бушуют сильные пылевые бури, которые могут затруднить исследования в первые месяцы экспедиции.

Однако изучение развития самой пыльной бури так же представляет научный интерес. Если главная цель иная, то следует проводить пилотируемую экспедицию либо на один двухлетний цикл раньше либо на один цикл позже.

Поскольку разница в расстоянии между планетами вблизи положения великого противостояния не слишком велика.

Само окно для старта открывается с интервалом в 780 суток. Поэтому запуск первого транспортного корабля следует осуществить за 2 года и примерно 50 дней до запуска второго корабля.

Минимальная скорость отлета при старте с орбиты высотой 200 км составляет 3.613 км/с. Траектория соответствует так называемой гомановской траектории. Она проходит по касательной к орбите Марса (I на рис.3) [4]. На рис.

3 показано положение Земли и Марса в момент старта для трех вариантов экономичных траекторий. Гомановская траектория наиболее экономична  с точки зрения расхода топлива, но она самая длительная по времени перелета.

В этом случае продолжительность перелета составит 258.9 суток.

Рис. 3. Экономичные траектории для полетов к Марсу

Существуют еще две траектории (II и III), которым соответствуют начальные скорости 3.846 км/с и 4.046 км/с. Время перелета по траектории II составляет уже 164.5 дня, а время перелета по траектории III составит 144.1 дня.

Видно, что между I и II траекторией есть существенная разница во времени перелета, которая достигает 3 месяцев. Разница же в необходимой скорости старта составляет всего 0.2 км/с.

Потребное приращение скорости между II и III траекторией составляет те же 0.2 км/с, но экономия времени составит всего 20 суток или 14% от времени перелета, что уже не является критической величиной.

Поэтому наиболее рациональной для пилотируемого перелета является траектория II и траектория I для грузового корабля.

Поскольку траектория II и III пересекают орбиту Марса, то возможно новая встреча с планетой, если в первый раз это не удается сделать. На рис. 3 эти точки встречи показаны цифрами со штрихами. Время перелета до нового сближения с планетой составить 419 суток и 497.6 суток соответственно для траекторий II и III.

Однако как видно точка 2’ совсем не удобна для выполнения каких-либо маневров, так как между Землей и Марсом будет находиться Солнце. Тем не менее, подобный вариант с двумя пролетами мимо Марса может быть полезным при отказе по техническим причинам от выхода на орбиту Марса.

Тогда можно дважды провести исследования планеты хотя бы с пролетных траекторий.

Поскольку плоскости орбит Земли  и Марса не совпадают, существует дополнительные трудности для перелетов в те или иные временные интервалы. Кроме того, следует учитывать большой эксцентриситет орбиты Марса. Из-за этого оптимальное время старта приходится на тот момент, когда Земля пересекает линию узлов Марса (рис.4).

Можно ожидать, что ситуация подобная великому противостоянию 1971 г. повторится 2018 г. Тогда противостояние должно наступить в начале июля. Соответственно прохождение Землей линии узлов будет происходить в начале мая.

Старт же следует осуществить за три месяца до противостояния или в начале апреля. Тогда мы получаем что, запустив корабль в начале мая, мы автоматически попадем в плоскость орбиты Марса, так как старт происходит вблизи линии узлов (рис.4).

Такой перелет позволит увеличить массу полезной нагрузки.

Если лететь по гомановской траектории с угловой дальность 180°, то прибытие к Марсу произойдет в январе 2019 года. Если лететь по более быстрой траектории II, то прибытие ожидается конце октября 2018 г.

Благоприятная конфигурация для обратного старта наступает, когда Марс немного опережает Землю. Для траектории II опережение должно составить 42,6°. Такая ситуация возникает в апреле 2020 г.

На рис. 4 отмечены одинаковыми цифрами положения планет в один и тот же момент времени.

Предположим, что окно для старта откроется в апреле 2018 г. Рассмотрим возможный сценарий пилотируемой экспедиции.

·        Старт 15-20 апреля 2018 г. (1)

·        Перелет к Марсу 162 суток (синяя кривая).

·        Прибытие в окрестности Марса в сентябре 2018 г. (2)

·        20-25 сентября 2018 г.-  выход на орбиту вокруг Марса (2).

·        Октябрь 2018 г. – стыковка с техническим модулем, начало исследовательского этапа экспедиции (2).

·        Примерно 1.5 года проводятся исследования с орбиты Марса. Высадка (3). Возможности для посадки на Марс рассмотрим дальше.

·        Март 2020 года завершение исследовательского этапа, подготовка к возвращению.

·        20 апреля 2020 г. – старт к Земле (4).

·        Перелет к Земле – 160 суток (оранжевая кривая)

·        Посадка – октябрь 2020 г. (5)

Общая продолжительность исследовательского этапа на орбите Марса 1 год и 6 месяцев.

Продолжительность экспедиции 2.5 – 2.7 года.

Однако перелеты могут быть совершены и за более длительный срок, например, за 250 суток, тогда соответственно уменьшится время работы на орбите Марса

Продолжительность экспедиции должна рассчитаться из выражения:

Тпол = Тс + 2×Тз, где  Тс = 780 суток (26 месяцев) или синодический период для Марса. И надо прибавить удвоенный интервал от момента старта до противостояния планет.

Если старт происходит за 90 дней до противостояния, то получим полную продолжительность 960 суток или 32 месяца, или 2 года и 8 месяцев.

Скорее всего, более точные расчеты для сценария пилотируемого этапа позволят сократить это срок на 1-2 месяца.

Данный вариант рассчитан при условии, что противостояние в 2018 г наступит 27 июля[5], а старт должен предшествовать противостоянию примерно на три месяца.  Однако сдвиг противостояния на несколько дней или недель приведет к сдвигу времени старта только лишь сдвинет сроки, но не изменит всей программы по сути.

Любопытно, что сокращение времени перелета мало влияет на общую длительность экспедиции. Для случая перелета по самой медленной траектории экспедиция продлится 972 суток против 964 суток для быстрой траектории.

Для посадки на Марс есть только два окна. Одно из них начинается вскоре после прилета на орбиту Марса. Но сразу после прилета высаживаться не рационально, так как следует провести детальное исследование и выбрать район посадки. Единственный более менее удобный момент может наступить через три месяца, когда уже можно успеть провести разведку.

Это может быть середина декабря 2018 года. Однако расстояние между Землей и Марсом в этот момент будет примерно 240 млн. км. Время прохождения сигнала в один конец достигнет почти 14 минут.

Если высадку запланировать на более поздний период, то условия для связи станут еще менее благоприятными, так как возрастет расстояние, да еще и между планетами будет располагаться Солнце.

Второе удобное окно откроется уже в конце экспедиции. В конце декабря 2019 г, за четыре месяца до старта домой расстояние будет 220 млн. км. В конце января 2020 г. за три месяца до старта домой расстояние между Марсом и Землей будет примерно таким же, как и первом случае (3-3, рис.4).

Дальше расстояние будет сокращаться. В момент старта к Земле расстояние между планетами составит 142 млн. км, с временем прохождения сигнала менее 8 минут (4-4. Рис.4).

Однако перед стартом домой трудно обеспечить надежную работу экипажа во время столь ответственной операции. Здесь может сработать эффект «чемоданного» настроения и общая усталость. Последний месяц будет занят подготовкой к обратному полету, поэтому март реально выпадет.

Возможно, посадку на Марс есть смысл планировать, начиная с конца ноября 2019 г. – конец февраля 2020 г. Например, перед Рождеством [6] (3-3 рис.4), хотя это и не самый оптимальный с точки зрения удобства телетрансляции период времени из-за сравнительно большого расстояния.

Во время экспедиции случится еще одно событие. Через 1 год и 53 дня (когда Земля пройдет 413°) после начала экспедиции наступит зона радиотени, когда между Землей и Марсом будет находиться Солнце.

Если предположить, что Солнце служит экраном диаметром от  ±2Rс  до ±10Rс то получим, что зона радиотени будет продолжаться от 4 до 20 суток.

В это период прямая связь с экспедицией либо будет вообще физически невозможна либо сильно затруднена из-за радио помех от Солнца.

Подобная ситуация повториться через 780 суток или через один синодический период обращения Марса. От момента начала экспедиции пройдет 1198 суток. Если экспедиция не останется на «зимовку», то зона радиотени будет только один раз за время экспедиции.

Поэтому вряд ли следует на случай кратковременной потери связи прилагать особые усилия. Возможно следует предусмотреть резервный канал связи через одну из автоматических станций видимую, как с Земли так и с Марса и которая так или иначе уже запущена с некой миссией в космос.

Например, к Венере.

За два года до начала основной экспедиции или весной 2016 года должен стартовать технический корабль, который прибудет к Марсу поздней осенью 2016 года, и до сентября 2018 года будет ожидать основную часть экспедиции.

Если в положенное окно старта с орбиты Марса по тем или иным причинам старт не может произойти, экипажу предстоит «зимовка» на орбите Марса. В качестве одной из мер безопасности будет подготовка к старту транспортного корабля-буксира.

В это момент есть возможность сразу отправить транспортный корабль-буксир по симметричной траектории подобной той, что двумя годами раньше летела экспедиция. На рис.4 взаимное положение планет в начале экспедиции 1-1 примерно такое же, как и в конце 4-4.

Спустя примерно 6 месяцев транспортный корабль достигнет орбиты Марса и экипаж получит техническую помощь. Дальнейшие действия экипажа уже зависят от конкретных энергетических возможностей буксира. В минимальном варианте им предстоит «зимовка» в течение еще 960 дней.

На этот случай им потребуются запасы, которые должны быть на борту первого технического корабля как НЗ.

Однако возможет и более быстрое возвращение, если корабль «нырнет» примерно до орбиты Венеры и таким образом догонит Землю по быстрому варианту, описанному выше.. Однако все подобные варианты должны быть проработаны заранее.

Из симметрии конфигураций следует и такая возможность как отправка в момент времени 4-4 корабля снабжения для следующей экспедиции, он прибудет спустя примерно полгода к Марсу, как раз когда экспедиция уже вернется на Землю. Но есть и возможность отправить следующую экспедицию в апреле 2020 г.

Получится, что одна экспедиция возвращается, а другая летит к Марсу. Где-то в середине пути корабли окажутся на минимальном расстоянии друг от друга. Гипотетически даже смогут пролететь один мимо другого. Пересечение оранжевой и синей кривой на рис.4. Хотя практически осуществить это будет сложно.

Да и зачем? Разве, чтобы помигать друг другу лазером и символически передать вахту?

Литература и сноски

1. В англоязычной литературе такой вариант называется «conjuction» – соединение, потому, что Марс находится с Землей в соединении.

2. В англоязычной литературе такой вариант называется «opposition» – противостояние, потому, что Марс находится с Землей в противостоянии.

3. Наука и жизнь. http://www.nkj.ru/archive/articles/11014/

4. В.И.Левантовский. Механика космического полета в элементарном изложении. М.: Наука 1980.

5. Насколько мне сейчас известно противостояние должно состояться 2 июля 2018 г.

Источник: http://marsmeta.narod.ru/mars/condition.htm

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.