KUI KAUA KULUB MARSILE JõUDMISEKS?

Send

See artikkel ilmus algselt ajakirjas Space Magazine juulis 2012, kuid seda on täiendatud vastava videoga.

Planeet Mars on üks öise taeva eredamaid objekte, ereda punase tähena palja silmaga hõlpsasti nähtav. Umbes iga kahe aasta tagant jõuavad Marss ja Maa oma lähimasse punkti, mida nimetatakse opositsiooniks, kui Marss võib olla Maast 55 000 000 km kaugusel. Ja iga kahe aasta tagant kasutavad kosmoseagentuurid seda orbiidi joondumist ära, et saata kosmoselaevad Punasele Planeedile. Kui kaua võtab aega Marsile jõudmine?

Kogu teekonna kestus Maast Marsi võtab vahemikus 150-300 päeva, sõltuvalt stardi kiirusest, Maa ja Marsi joondamisest ning teekonna pikkusest, mida kosmoselaev oma eesmärgi saavutamiseks võtab. See sõltub lihtsalt sellest, kui palju kütust olete sinna jõudmiseks nõus põletama. Rohkem kütust, lühem sõiduaeg.

Marsile mineku ajalugu:

Esimene kosmosesõiduk, mis kunagi teekonna Maalt Marsile tegi, oli NASA Mariner 4, mis startis 28. novembril 1964 ja jõudis Marsile 14. juulil 1965, tehes edukalt 21 fotoseeria. Mariner 4 lennuaeg oli kokku 228 päeva.

Järgmine edukas missioon Marsile oli Mariner 6, mis plahvatas maha 25. veebruaril 1969 ja jõudis planeedile 31. juulil 1969; lennuaeg ainult 156 päeva. Edukale Mariner 7-le kulus teekonna läbimiseks vaid 131 päeva.

Mariner 9, esimene kosmoselaev, mis läks edukalt Marsi ümbruse orbiidile, startis 30. mail 1971 ja jõudis kohale 13. novembril 1971 kestusega 167 päeva. See on sama muster, mis on vastu pidanud enam kui 50 aastat Marsi uurimist: umbes 150-300 päeva.

Siin on veel mõned näited:

Viking 1 (1976) - 335 päeva
Viking 2 (1976) - 360 päeva
Marssi tutvumisobjekt (2006) - 210 päeva
Phoenix Lander (2008) - 295 päeva
Curiosity Lander (2012) - 253 päeva

Miks see nii kaua aega võtab ?:

Kui arvestada tõsiasjaga, et Marss on vaid 55 miljoni km kaugusel ja kosmoselaevade kiirus ületab 20 000 km / tunnis, võiks arvata, et kosmoselaev teeb teekonna umbes 115 päevaga, kuid see võtab palju kauem aega. Seda seetõttu, et nii Maa kui ka Marss tiirlevad ümber Päikese. Te ei saa otse Marsile osutada ja rakette tulistama hakata, sest selleks ajaks, kui sinna jõudsite, oleks Mars juba liikunud. Selle asemel tuleb Maalt starditud kosmoselaevad osutada kuhu Marss saab olema.

Teine piirang on kütus. Jällegi, kui teil oleks piiramatus koguses kütust, suunaksite oma kosmoselaeva Marsile, tulistaksite oma raketid teekonna keskpunkti, siis pööraksite ringi ja aeglustaks reisi viimast poolt. Võite oma sõiduaja lühendada murdosani praegusest tariifist - kuid vajaksite võimatut kütusekogust.

Kuidas saada Marsile väikseima kütusekogusega:

Inseneride peamine mure on see, kuidas saada kosmoselaev Marsile võimalikult väikese kütusekogusega. Robotid ei hooli tegelikult ruumi vaenulikust keskkonnast, seetõttu on mõistlik raketi stardikulusid võimalikult palju vähendada.

NASA insenerid kasutavad kosmoselaeva Maalt Marsile saatmiseks võimalikult vähese kütusekogusega reisimeetodit, mida nimetatakse Hohmanni siirdeorbiidiks - või minimaalse energiasiirde orbiidiks. Selle tehnika pakkus esmakordselt välja Walter Hohmann, kes avaldas manöövri esimese kirjelduse 1925. aastal.

Selle asemel, et suunata oma rakett otse Marsile, suurendate oma kosmoselaeva orbiiti nii, et see järgib Päikese ümber suuremat orbiiti kui Maa. Lõpuks lõikub see orbiit Marsi orbiidil - täpselt sel hetkel, kui ka Marss on seal.

Kui teil on vaja startida vähem kütust, kulub ainult rohkem aega, et oma orbiiti tõsta ja teekonda Marsile suurendada.

Muud ideed marsruudi vähendamiseks:

Ehkki kosmoselaeva 250 päevaga Marsile jõudmiseks on vaja pisut kannatlikkust, võiksime inimeste saatmise korral soovida hoopis teistsugust tõukemeetodit. Kosmos on vaenulik koht ja planeetidevahelise kosmose kiirgus võib põhjustada pikaajalist ohtu inimeste astronautidele. Kosmilised taustkiired põhjustavad pidevat vähki tekitavat kiirgust, kuid on suurem oht massiivsete päikesetormide tekkeks, mis võivad mõne tunni jooksul tappa kaitsmata astronaudid. Kui saate reisiaega lühendada, vähendate aega, mille jooksul astronaudid kiirgavad, ja vähendate tagasitee jaoks vajalike varude hulka.

Mine tuumaenergiasse:
Üks idee on tuumaraketid, mis soojendavad töövedelikku - näiteks vesinikku - tuumareaktoris intensiivse temperatuurini ja puhub seejärel suure kiirusega raketiotsiku välja, et tekitada tõukejõud. Kuna tuumakütused on palju tihedamad kui keemilised raketid, võiksite väiksema kütusekuluga saavutada suurema tõukekiiruse. On tehtud ettepanek, et tuumarakett võiks lühendada reisimise aega umbes 7 kuuni

Mine magnetiliselt:
Teine ettepanek on tehnoloogia nimega Muutuva spetsiifilise impulsi magnetoplasma rakett (või VASIMR). See on elektromagnetiline tõukur, mis kasutab raketikütuse ioniseerimiseks ja kuumutamiseks raadiolaineid. See tekitab ioniseeritud gaasi, mida nimetatakse plasmaks ja mida saab suure kiirusega magnetiliselt kosmoselaeva tagant välja tõmmata. Endine astronaut Franklin Chang-Diaz on selle tehnoloogia arendamise teerajaja ning rahvusvahelise kosmosejaama paigaldamiseks loodetakse paigaldada prototüüp, mis aitab tal säilitada oma kõrgust Maa kohal. Missioonil Marsil võiks rakett VASIMR lühendada reisi aega 5 kuuni.

Mine Antimaterjal:
Võib-olla oleks üks äärmuslikumaid ettepanekuid kasutada antimaterjalide rakett. Osakekiirendites loodud antimaterjal on kõige tihedam kütus, mida te võiksite kasutada. Kui mateeria aatomid kohtuvad antimaterjali aatomitega, muunduvad nad puhtaks energiaks, nagu ennustas Albert Einsteini kuulus võrrand: E = mc². Inimese Marsile suunamise vaid 45 päeva jooksul oleks vaja vaid 10 milligrammi antimaterjali. Kuid siis maksaks isegi selle vähese hulga antimaterjali tootmine umbes 250 miljonit dollarit.

Tulevased missioonid Marsile:

Isegi kui on pakutud välja mõned uskumatud tehnoloogiad, et lühendada marsruuti Marsil, kasutavad insenerid proovitud ja tõelisi meetodeid minimaalsete energiaülekande orbiitide jälgimiseks keemiliste rakettide abil. NASA missioon MAVEN käivitub 2013. aastal seda tehnikat kasutades, samuti ESA ExoMarsi missioonid. Võib juhtuda, et muudest meetoditest saavad tavalised tehnikad paarkümmend aastat.

Uurige edasi:
Teave planeetidevaheliste orbiitide kohta - NASA
7 minutit terrorit - maandumise väljakutse Marsil
NASA ettepanek tuumaraketimootori kohta
Hohmanni siirde orbiidid - Iowa State University
Minimaalsed ülekanded ja planeetidevahelised orbiidid
Uus ja täiustatud antimaterjalide kosmoselaev Marsi missioonide jaoks - NASA
Astronoomialavastus Episood 84: Päikesesüsteemis ringi liikumine

Seotud lood ajakirjast Space:
Reis Marsile vaid 39 päevaga
Üks tee, ühe inimese missioon Marsile
Kas inimmissiooni Marsile saaks rahastada äriliselt?
Kuidas MSL Marsile navigeerib? Väga ettevaatlikult
Odav lahendus Marsile pääsemiseks?
Miks on nii paljud Marsile saadetud missioonid läbi kukkunud?

See artikkel ilmus algselt ajakirjas Space Magazine juulis 2012, kuid seda on täiendatud vastava videoga.