Идея полёта человека на Марс волнует умы учёных и инженеров уже более семидесяти лет. Первый детальный технический анализ такой миссии провёл в 1948 году Вернер фон Браун — выдающийся учёный, стоявший у истоков современного ракетостроения. С тех пор этот амбициозный проект детально изучался как государственными космическими агентствами, так и частными компаниями, стремящимися открыть человечеству путь к другим мирам.
Какое расстояние нужно преодолеть до Марса?
Марс — четвёртая планета Солнечной системы и наш ближайший, после Венеры, сосед. Однако Венера, несмотря на близость, крайне негостеприимна для посещения из-за экстремальных условий: чудовищного атмосферного давления, кислотных дождей и температур, плавящих металл. В этом отношении Марс выглядит куда более привлекательной целью для исследования.
Хотя по космическим меркам Марс находится недалеко, реальное расстояние, которое предстоит преодолеть космическому кораблю, исчисляется десятками и сотнями миллионов километров. Оно не является постоянным и зависит от выбранной траектории полёта. Как правило, аппараты летят не по прямой, а по энергетически выгодной «большой дуге», которая значительно длиннее кратчайшего расстояния между планетами в конкретный момент времени.
Если же рассматривать именно прямое, минимальное расстояние, то картина выглядит так:
Планеты движутся по эллиптическим орбитам с разной скоростью, поэтому дистанция между ними постоянно меняется. Учёные выделяют три ключевых значения:
Максимальное расстояние (когда планеты по разные стороны от Солнца) — около 401 млн км.
Среднее расстояние — примерно 228 млн км.
Минимальное расстояние (в момент «противостояния») — около 55 млн км.
Именно это минимальное сближение, происходящее примерно раз в два года, создаёт идеальное «окно» для запуска миссий к Красной планете.
Почему нельзя лететь по прямой? Орбитальная механика и окна запуска
Прямолинейный полёт к точке, где Марс находится сейчас, обречён на провал. Пока корабль будет лететь, планета продолжит движение по своей орбите, и встреча не состоится. Современные технологии не позволяют космическому аппарату «догонять» планету. Поэтому используется иной принцип: корабль запускается по такой траектории, чтобы он и Марс прибыли в одну и ту же точку пространства одновременно.
Это означает, что старт возможен только в строго определённые периоды, когда взаимное расположение Земли и Марса становится оптимальным. Такие благоприятные «окна запуска» открываются каждые 26 месяцев. В это время можно использовать наиболее энергоэффективные траектории, например, орбиту Гомана-Ветчинкина, которая представляет собой эллипс, касающийся орбит обеих планет.
Расчёт реального пути — задача орбитальной механики. Орбиты планет — эллипсы, и они движутся с разной скоростью (Земля быстрее, Марс медленнее). Расстояние между ними варьируется от 55 до 400 миллионов километров. Для расчёта длины перелётной траектории, которая является половиной эллипса, лежащего между орбитами, используются астрономические единицы (1 а.е. ≈ 150 млн км).
Сколько времени займёт путешествие?
Ключевой фактор, определяющий длительность полёта, — скорость. Чтобы выйти на околоземную орбиту, нужна скорость около 7.9 км/с, а для полёта к другим планетам — более 11.2 км/с. Средняя скорость межпланетных перелётов составляет примерно 20 км/с.
Если теоретически представить полёт по кратчайшей прямой на самой высокой из достигнутых скоростей (как у зонда «Новые Горизонты» — около 16.26 км/с относительно Земли), то время в пути составило бы около 39 дней. Однако реальные миссии, следующие по энергоэффективным траекториям, требуют гораздо больше времени.
Для наглядности: если бы до Марса (по минимальному расстоянию) можно было долететь на пассажирском самолёте со скоростью 1000 км/ч, путешествие заняло бы более 60 лет. А по реальной эллиптической траектории — и вовсе несколько столетий.
Реальные сроки для пилотируемых и автоматических миссий
Сколько же времени реально потребуется человеку, чтобы долететь до Марса? Учёные сходятся во мнении, что путешествие в один конец займёт от 6 до 9 месяцев. Обратный путь, с учётом времени ожидания на поверхности Марса благоприятного расположения планет (18-20 месяцев), добавит ещё около полугода. Таким образом, вся миссия «туда и обратно» может растянуться на 2.5–3 года.
Исторические данные автоматических станций подтверждают эти расчёты: беспилотные зонды достигали Марса за период от 128 до 333 дней.
Частные компании, такие как SpaceX Илона Маска, ставят амбициозные цели — сократить время полёта до 80, а в перспективе и до 30 дней, используя новые двигательные технологии. Однако эти проекты пока находятся в стадии разработки.
Планы NASA и других космических агентств на ближайшие десятилетия более консервативны и основаны на существующих технологиях. Они предполагают шестимесячный перелёт к Марсу, длительную экспедицию на его поверхности и ещё шестимесячное возвращение.
Таким образом, ответ на вопрос «сколько лететь до Марса» лежит в плоскости орбитальной механики и уровня технологий. Сегодня это путешествие на многие месяцы, но будущие прорывы в ракетостроении могут сделать его гораздо короче, открыв человечеству дорогу к становлению межпланетным видом.
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Сколько по времени лететь человеку до Марса с Земли.