CIK ILGS LAIKS NEPIECIEŠAMS, LAI NOKĻŪTU MARSĀ?

Send

Šis raksts sākotnēji parādījās Space Magazine 2012. gada jūlijā, bet tas ir atjaunināts ar saistītu videoklipu.

Planēta Marss ir viens no spilgtākajiem objektiem nakts debesīs, viegli pamanāms ar neapbruņotu aci kā koši sarkana zvaigzne. Aptuveni reizi divos gados Marss un Zeme sasniedz savu tuvāko punktu, ko sauc par “opozīciju”, kad Marss var atrasties pat 55 000 000 km attālumā no Zemes. Un reizi divos gados kosmosa aģentūras izmanto šo orbitālo izlīdzināšanu, lai nosūtītu kosmosa kuģus uz Sarkano planētu. Cik ilgs laiks nepieciešams, lai nokļūtu Marsā?

Kopējais brauciena laiks no Zemes līdz Marsam ilgst no 150 līdz 300 dienām atkarībā no palaišanas ātruma, Zemes un Marsa izlīdzināšanas un tā ceļojuma ilguma, ko kosmosa kuģis veic, lai sasniegtu mērķi. Tas tiešām ir atkarīgs no tā, cik daudz degvielas jūs esat gatavs sadedzināt, lai tur nokļūtu. Vairāk degvielas, īsāks ceļojuma laiks.

Došanās uz Marsu vēsture:

Pirmais kosmosa kuģis, kas jebkad veica ceļojumu no Zemes uz Marsu, bija NASA Mariner 4, kas tika palaists 1964. gada 28. novembrī un ieradās Marsā 1965. gada 14. jūlijā, veiksmīgi uzņemot 21 fotogrāfiju sēriju. Mariner 4 kopējais lidojuma laiks bija 228 dienas.

Nākamā veiksmīgā misija uz Marsu bija Mariner 6, kas uzsprāga 1969. gada 25. februārī un sasniedza planētu 1969. gada 31. jūlijā; lidojuma laiks ir tikai 156 dienas. Veiksmīgajam jūrniekam 7 bija nepieciešamas tikai 131 dienas, lai veiktu braucienu.

Mariner 9, pirmais kosmosa kuģis, kurš veiksmīgi nonāca orbītā ap Marsu, tika palaists 1971. gada 30. maijā un ieradās 1971. gada 13. novembrī uz laiku 167 dienas. Šis ir tas pats modelis, kas izturējis vairāk nekā 50 Marsa izpētes gadus: apmēram 150-300 dienas.

Šeit ir vēl daži piemēri:

Viking 1 (1976) - 335 dienas
Vikings 2 (1976) - 360 dienas
Orbitera Mars Marss iepazīšanās (2006) - 210 dienas
Fēnikss Landers (2008) - 295 dienas
Curiosity Lander (2012) - 253 dienas

Kāpēc tas prasa tik ilgu laiku ?:

Ja ņem vērā faktu, ka Marss atrodas tikai 55 miljonu km attālumā un kosmosa kuģis pārvietojas vairāk nekā 20 000 km / stundā, jūs varētu gaidīt, ka kosmosa kuģis veiks braucienu apmēram 115 dienu laikā, taču tas prasa daudz ilgāku laiku. Tas notiek tāpēc, ka gan Zeme, gan Marss riņķo ap Sauli. Jūs nevarat norādīt tieši uz Marsu un sākt šaut savas raķetes, jo līdz tam laikam, kad esat tur nokļuvis, Marss jau būtu pārvietojies. Tā vietā no Zemes palaistais kosmosa kuģis ir jānorāda, kur Marss būs.

Otrs ierobežojums ir degviela. Atkal, ja jums būtu neierobežots daudzums degvielas, jūs novirzītu savu kosmosa kuģi uz Marsu, izšautu raķetes uz brauciena pusceļu, tad apgrieztos un palēninātos uz pēdējo brauciena pusi. Jūs varētu samazināt savu ceļojuma laiku līdz daļai no pašreizējā tarifa - taču jums būs nepieciešams neiespējams degvielas daudzums.

Kā nokļūt Marsā ar vismazāko degvielas daudzumu:

Inženieru galvenās rūpes ir par to, kā nokļūt kosmosa kuģim uz Marsu ar vismazāko degvielas daudzumu. Roboti patiesībā nerūpējas par kosmosa naidīgo vidi, tāpēc ir lietderīgi pēc iespējas samazināt raķetes palaišanas izmaksas.

NASA inženieri izmanto pārvietošanās metodi, ko sauc par Hohmann Transfer Orbit - vai Minimum Energy Transfer Orbit - lai kosmosa kuģi no Zemes uz Marsu nosūtītu ar iespējami mazāku degvielas daudzumu. Pirmoreiz šo paņēmienu ieteica Valters Hohmans, kurš 1925. gadā publicēja pirmo manevra aprakstu.

Tā vietā, lai norādītu raķeti tieši uz Marsu, jūs paceļat sava kosmosa kuģa orbītu tā, lai tā sekotu lielākai orbītā ap Sauli nekā Zeme. Galu galā šī orbīta šķērsos Marsa orbītu - precīzi brīdī, kad tur atrodas arī Marss.

Ja jums ir nepieciešams sākt ar mazāk degvielas, jums tikai nepieciešams ilgāks laiks, lai paceltu savu orbītu un palielinātu braucienu uz Marsu.

Citas idejas, kā samazināt ceļojuma laiku uz Marsu:

Lai arī ir vajadzīga neliela pacietība, gaidot kosmosa kuģa ceļojumu 250 dienu laikā, lai sasniegtu Marsu, mēs varētu vēlēties pilnīgi atšķirīgu vilces metodi, ja mēs sūtām cilvēkus. Kosmoss ir naidīga vieta, un starpplanētu starojums var radīt ilglaicīgu risku cilvēku astronautiem veselībai. Fona kosmiskie stari rada pastāvīgu vēzi izraisošā starojuma aizsprostu, taču pastāv lielāks masīvu saules vētru risks, kas dažu stundu laikā varētu nogalināt neaizsargātus astronautus. Ja jūs varat samazināt ceļojuma laiku, jūs saīsināt laiku, ko astronauti iegremdē ar radiāciju, un līdz minimumam samazinat to daudzumu, kas viņiem nepieciešams, lai veiktu atgriešanos.

Iet kodolieročus:
Viena ideja ir kodolraķetes, kas darba šķidrumu - piemēram, ūdeņradi - sasilda līdz intensīvai temperatūrai kodolreaktorā, un pēc tam ar lielu ātrumu to izpūt ar raķetes sprauslu, lai radītu vilci. Tā kā kodoldegviela ir daudz blīvāka nekā ķīmiskās raķetes, ar mazāku degvielu jūs varētu iegūt lielāku vilces ātrumu. Tiek ierosināts, ka kodolraķete varētu samazināt ceļojuma laiku līdz aptuveni 7 mēnešiem

Ejiet magnētiski:
Vēl viens priekšlikums ir tehnoloģija, kuras nosaukums ir Maināma specifiskā impulsa magnetoplasmas raķete (vai VASIMR). Tas ir elektromagnētiskais dzineklis, kas izmanto radioviļņus, lai jonizētu un sildītu degvielu. Tas rada jonizētu gāzi, ko sauc par plazmu un kuru lielā ātrumā magnētiski var izstumt kosmosa kuģa aizmugurē. Bijušais astronauts Franklins Čan-Diazs ir šīs tehnoloģijas attīstības pionieris, un ir paredzēts, ka Starptautiskajā kosmosa stacijā tiks uzstādīts prototips, lai palīdzētu tai saglabāt savu augstumu virs Zemes. Misijā uz Marsu VASIMR raķete varētu samazināt ceļojuma laiku līdz 5 mēnešiem.

Iet antimatērija:
Varbūt viens no ekstrēmākajiem priekšlikumiem būtu izmantot antimatērijas raķete. Antimateriāls, kas izveidots daļiņu paātrinātājos, ir visblīvākā degviela, ko jūs varētu izmantot. Kad matērijas atomi satiekas ar antimateriāla atomiem, tie pārvēršas tīrā enerģijā, kā paredz Alberta Einšteina slavenais vienādojums: E = mc². Cilvēka misijas virzīšanai uz Marsu 45 dienu laikā būtu nepieciešami tikai 10 miligrami antimateriāla. Bet tad pat tāda niecīga antimateriāla daudzuma izgatavošana izmaksātu apmēram 250 miljonus dolāru.

Nākamās misijas uz Marsu:

Kaut arī ir ierosinātas dažas neticamas tehnoloģijas, lai saīsinātu ceļojuma laiku uz Marsu, inženieri izmantos izmēģinātas un patiesas metodes, kā sekot minimālajām enerģijas pārneses orbītām, izmantojot ķīmiskās raķetes. NASA misija MAVEN sāksies 2013. gadā, izmantojot šo paņēmienu, kā arī ESA ExoMars misijas. Varētu paiet dažas desmitgades, pirms citas metodes kļūst par izplatītām metodēm.

Pētījums tālāk:
Informācija par starpplanētu orbītām - NASA
Terora 7 minūtes - piezemēšanās izaicinājums uz Marsa
NASA priekšlikums par kodolraķešu dzinēju
Hohmann Transfer Orbits - Aiovas Valsts universitāte
Minimālais pārsūtījumu skaits un starpplanētu orbītas
Jauns un uzlabots Antimatērijas kosmosa kuģis Marsa misijām - NASA
Astronomijas cast epizode 84: Pārvietošanās ap Saules sistēmu

Saistītie stāsti no kosmosa žurnāla:
Ceļojiet uz Marsu tikai 39 dienu laikā
Viena ceļa, vienas personas misija uz Marsu
Vai cilvēku misiju uz Marsu varētu finansēt komerciāli?
Kā MSL naviģēs uz Marsu? Ļoti uzmanīgi
Lēts risinājums nokļūšanai uz Marsa?
Kāpēc tik daudz misiju uz Marsu nav izdevušās?

Šis raksts sākotnēji parādījās Space Magazine 2012. gada jūlijā, bet tas ir atjaunināts ar saistītu videoklipu.