Сколько лететь до марса: теоретическое время полета и расстояние от земли
Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Сколько лететь до марса: теоретическое время полета и расстояние от земли». Если у Вас нет времени на чтение или статья не полностью решает Вашу проблему, можете получить онлайн консультацию квалифицированного юриста в форме ниже.
Перелет к Марсу является одним из самых сложных и длительных космических путешествий. Опасность и длительность полета определяются условиями марсианской окружающей среды, а также расстоянием между Землей и Марсом.
Сколько свет летит до Марса?
Среднее расстояние от Земли до Марса составляет около 225 миллионов километров. Если учесть, что скорость света составляет примерно 300 000 километров в секунду, то становится понятно, что лететь до Марса свету потребуется около 13 минут.
Однако для космических аппаратов, которые отправляются к Марсу, время полета значительно больше. Средняя продолжительность путешествия составляет около 7-9 месяцев. Длительность полета зависит от допустимых траекторий и скорости космического корабля.
Сколько километров нужно лететь до Марса?
Расстояние между Землей и Марсом не постоянно, так как орбиты планет вокруг Солнца являются эллиптическими. В среднем, расстояние составляет около 225 миллионов километров. Однако, во время перелета к Марсу, расстояние может достигать 400 миллионов километров. Это значительное расстояние, и для его преодоления нужно много времени и топлива.
Перелет к Марсу длится от 6 до 9 месяцев, в зависимости от выбранной траектории и условий полета. При этом, космический корабль должен взять с собой достаточное количество топлива, чтобы преодолеть такое большое расстояние. Также важно учесть опасность радиации и других факторов, которые могут повлиять на здоровье экипажа.
Первая марсианская миссия, в ходе которой люди летели на Марс, планируется в ближайшие десятилетия. В настоящее время исследование Марса проводится с помощью марсоходов и автоматических космических аппаратов. Они дают нам возможность получить информацию о планете и создать представление о ее условиях ими.
Почему лететь так долго
Почему мы не можем добраться сейчас быстрее:
Первая причина – это огромные расстояния. Минимальная дистанция исчисляется даже не миллионами, а десятками миллионов километров. Напомню, что максимальное расстояние до планеты 401330000 км.
Вторая причина – технологическая. Самый распространённый вид двигателей, применяемый для полётов в космос – химический ракетный реактивный двигатель. Он способен разогнать космический аппарат до очень больших скоростей. Но работают такие двигатели не более нескольких минут, причиной тому – слишком большой расход топлива. Почти весь его запас ракета тратит на то, чтобы оторваться от поверхности и преодолеть силу притяжения планеты. Брать в полёт дополнительный запас горючего на сегодня не представляется возможным по техническим причинам.
Сейчас ведущие ученые и конструкторы НАСА работают над вопросами ускорения полетов на Марс, да и вообще полетов в пределах нашей Солнечной системы. Впрочем, и 250 дневное путешествие к Марсу могло бы быть приемлемым, ведь в свое время Колумб открывший Америку, и другие отважные мореплаватели эпохи великих географических открытий плавали не меньше, так что астронавты, отправляющиеся к другим планетам, были бы им под стать. Но дело не только в этом, а в том, что для отправки первых людей на Марс на космическом корабле потребуется использовать кардинально другой вид топлива. К тому же космос далеко не самое приветливое место для людей, и необходимо подумать, как защитить астронавтов от действия космической радиации, которая будет откладываться во всех частях тела и впоследствии останется с человеком на всю жизнь. Уменьшение времени полета уменьшит риск человеку быть облученным этой радиацией.
Расстояние до Марса от Земли и время полета
Если ночью присмотреться к звездному небу, то можно увидеть красную звездочку – Марс. С Земли она кажется такой маленькой… Расстояние между ним и Землей неодинаково в разное время. Наиболее благоприятное время полета тогда, когда обе они максимально приблизятся к друг другу. Это бывает раз в два года примерно. В этот момент их расстояние равно – 55,76 млн км. Скорость космического корабля – 20 000 км/ч, а значит до Красной планеты можно добраться за 115 дней. Ну это по теории. В реальности, все иначе, ведь за это время она уйдет на приличное расстояние по своей орбите. Итог: делать рассчетаты надо на опережение.
Орбиты планет имеют круглую форму, поэтому удается срезать путь
Если летать на ракете, то важно учесть солнечное притяжение. Чтобы как то сэкономить топливо, космические корабли передвигаются на максимальном расстоянии от звезды
В общем, если удаленность средняя, то космическая станция может долететь можно за 162 дня, при максимуме – 289 дней, минимум – 39 дней.
Лететь к тому же, затратно. Чтобы экономить топливо, рассматриваются варианты: путешествовать от одной планеты к другой, совершать гравитационные маневры. По оценкам SpaceX, с помощью Starship можно прибыть на «огненную» планету за 6 месяцев, но путь будет намного труден.
Оптимальное время запуска корабля к Марсу
Находясь в постоянном движении вокруг звезды, планета Земля способна проходить Марс с космической скоростью один раз в 26 месяцев. С одной стороны, казалось бы, особых расчетов строить не надо, но не все так просто. В такой ситуации, если запуск будет произведен в период наибольшего приближения планеты к Земле, ничего из этого не выйдет. Во-первых, расстояние в 55,76 миллиона км от Земли не так уж и мало, хотя и самое маленькое, и ракете приходится преодолевать межпланетный разрыв практически мгновенно. Во-вторых, космический корабль, идущий по прямому пути к Марсу, тратит на полет гораздо больше топливных ресурсов.
Если рассматривать дело с экономической точки зрения, лучше всего запускать запуск на орбиту, постепенно приближая космический корабль к планете. Гравитационное поле Солнца собирает самолет и дает импульс, необходимый для преодоления долгого пути. Этот метод, использующий гравитационные характеристики космических объектов, называется гравитационным маневром или, другими словами, эффектом пращи. В заранее рассчитанный момент самолет выйдет из следа гравитационного поля и легко выйдет на орбиту красной планеты.
Зная минимальное расстояние между планетами и скорость космического корабля (она равна 20 000 км / ч), можно предположить, что время в пути составит около 115 дней. Расчеты не могут быть точными, потому что планеты находятся в постоянном движении. Перед запуском корабля в космос производятся расчеты: в какое время планета будет в нужной точке.
Общий период времени, в течение которого ракета достигнет Марса, будет составлять от 150 до 300 дней (от 5 до 10 месяцев). Эти показатели зависят от скорости запуска космического корабля, положения планет и весовой категории ракеты.
Орбита Марса и удаленность в разных точках
Поскольку однозначно рассчитать точное расстояние между Землей и Марсом невозможно, в астрономии принято говорить о максимальных, минимальных и средних значениях.
Минимальное расстояние двух планет Солнечной системы друг от друга составляет 54,55 миллиона км. Конвергенция происходит, когда Земля находится в самой дальней точке от Солнца, а Марс — в самой близкой точке к этой звезде. Однако за последние 50 000 лет Марс приблизился (на 56 миллионов км) к Земле в 2003 году.
Среднее расстояние между двумя астрономическими объектами составляет 225 миллионов км. Это число получается путем вычисления большего и меньшего расстояний от Земли до Марса.
Максимальное расстояние между Землей и Марсом образуется, когда оба небесных тела находятся по разные стороны от Солнца (значение 401,3 млн км).
Гиперболическая траектория полета к Марсу
Человечество уже освоило возможность разгона космических аппаратов до гиперболических скоростей. За 60 лет космической эры осуществлены 5 запусков космических зондов в межзвездное пространство (“Пионер-10“, “Пионер-11“, “Вояджер-1”, “Вояджер-2” и “Новые Горизонты”). Так “Новым Горизонтам“ потребовалось всего 78 суток для полета с Земли до марсианской орбиты. Недавно открытый первый межзвездный объект “Oumuamua” обладает ещё большей гиперболической скоростью: пространство между земной и марсианской орбитой он пролетел всего за 2 недели.
В настоящее время разрабатываются проекты полетов к Марсу по гиперболическим траекториям. Здесь большие надежды возлагаются на электрические (ионные) ракетные двигатели, у которых скорость истечения может достигать 100 км в секунду (для сравнения у химических двигателей этот показатель ограничен 5 км в секунду). В настоящее время это направление быстро развивается. Так ионные двигатели зонда Dawn смогли обеспечить приращение скорости больше 10 километров в секунду, используя лишь полтонны ксенона за 10 лет миссии, что является рекордом для любой межпланетной станции. Главным минусом таких двигателей является небольшая мощность, вызванная использованием маломощных источников энергии (солнечных батарей). Так европейской станции SMART-1 для перелета с геопереходной орбиты к Луне потребовался целый год. Для сравнения обычные лунные станции осуществляли перелет к Луне всего за несколько суток. В связи с этим оснащение межпланетных кораблей ионными двигателями будет тесно связано с развитием космических ядерных энергетических установок. Так ожидается, что двигатель VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) мощностью в 200 мегаватт и работающий на аргоне сможет осуществлять 40-суточные полеты человека к Марсу. Для сравнения подводные лодки класса “Сифульф“ используют 34-мегаваттный ядерный реактор, а авианосец класса “Джеральд Форд” 300-мегаватнный ядерный реактор.
Время – понятие относительное
Задача определения того, сколько необходимо времени для полета на Марс, как известно из курса физики за 9-й класс, не может быть полностью и корректно решена без учета относительности времени.
Как следует из этой теории — время и пространство во Вселенной не линейны, т.е — чем дальше мы будем находиться от Земли, тем более искривленным будет и время, и пространство, и они будут иметь формы и значения далеко отличные, от привычных нам земных.
Если подойти с чисто математической точкой (линейной геометрии или планиметрии), то можно решить задачу определения времени полета на Марс по классической формуле — время в пути есть частное от деления расстояния на скорость – как мы это обычно применяем в земных условиях. Однако тут надо понимать, что скорость полета на всем пути не будет постоянной (с некоторым ускорением), так же как и то, что планеты будут находиться в движении. Т.е уже тут могут быть значительные отклонения при определении времени полета на Марс.
Но не это оказывается самое главное – в принципе рассчитать баллистическую траекторию полета с приемлемой для навигации погрешностью во времени полета, даже в несколько суток, не столь сложная задача. Дело совсем в другом.
Марсианские сутки, как известно, на 40 минут длятся дольше, чем земные, что связано с тем, что Марсу необходимо больше времени обойти вокруг Солнца по своей орбите. Если же брать марсианский год, то тут разница еще больше — он составляет 687 земных суток. Т.е человек, живущий или находящийся на Марсе, фактически живет в два раза дольше, чем его собрат по разуму на Земле.
Т.е такая дифракция или искажение времени может наложить существенный отпечаток на то, что будут представлять собой экспедиции на Марс и на то, сколько реальных земных суток будет необходимо для человека, чтобы долететь до него.
Как лучше всего долететь до Марса
На счет, того сколько лететь до Марса по времени, существует несколько мнений, теорий и предположений и даже технических обоснований. Но в основном приняты несколько рабочих вариантов.
Первый вариант связан с тем, что лететь на Марс нужно по баллистической кривой, т.е по траектории, которая непосредственно связана с гравитационными характеристиками (полями) планет, звезд – Земли, Солнца и Марса (астродинамика), а также — сколько километров до Марса будет в момент оптимального сближения планет.
По этому варианту — космический аппарат с будущими марсианскими поселенцами должен следовать по орбите вокруг Солнца. Вернее сказать — по отрезку такой орбиты, имеющей форму эллипса и максимально приближающую к нашей звезде.
При скорости на уровне 1 -2 — й космической (от 7.5 до 12 км/сек) полет к Марсу по такой орбите займет примерно 150 -250 дней (земных суток).
Здесь нужно отметь, что с чисто практической точки зрения и частоты запуска космических аппаратов, этот вариант более предпочтителен с той позиции, что такие периоды (окна) для полета на Марс происходят каждые 2 года.
К тому же, это самый экономичный способ запуска, так как ракетный носитель должен разогнать космический аппарат до самой минимальной космической скорости. Все это позволило запустить к Марсу, начиная с 1960 годов, более 50 спутников и исследовательских станций.
Однако этот вариант полета к Марсу имеет свои недостатки, которые несколько нивелируют скорость и продолжительность полета к этой планете. Во-первых, аппарат, двигаясь даже по такой траектории, имеет довольно большую скорость и при подлете к планете — она будет составлять примерно 8-9 км/сек. Т.е нужно будет произвести дополнительные затраты энергии (топлива) на то, чтобы осуществить торможение и просто не разбить корабль о поверхность планеты.
Во-вторых, следование по такой траектории полета, максимально приближает аппарат к Солнцу, что крайне губительно для всего живого, что будет на борту такого космического корабля, и придется усиливать защиту против космического излучения.
Другой вариант доставки первой экспедиции на Марс является использование параболической траектории полета, благодаря которой время полета на Марс составляет всего каких-то 70 суток (земных).
Но для того чтобы отправить аппарат на такую траекторию полета придется его разогнать до 3-й космической скорости (более 2 км/сек), что потребует создания довольно мощной ракеты — ускорителя. Именно в связи с этим рассматривается проект запуска марсианских экспедиций не с Земли, а с лунной поверхности, для чего будут уже к 2020-2023 году создавать лунные станции или порты отправки экспедиций на красную планету.
Основное преимущество такого варианта состоит в том, что несмотря на столь существенные энергетические затраты на запуск, они могут быть компенсированы тем, что космонавты не будут подвержены сильному риску радиационного излучения и соответственно не нужно будет на корабле строить усиленную защиту от жесткого космического (рентгеновского) излучения.
Третий вариант — это отправка экспедиционных марсианских кораблей и полет человека на Марс по гиперболической траектории, когда срок полета к нему может составить всего 10 земных суток. Но тут нужно решить чисто технологический вопрос создания очень мощного ракетного ускорителя (двигателя), который бы смог разогнать аппарат до скоростей в несколько раз превышающих 20 км/сек.
Таким образом, имеется, как минимум, три варианта маршрута полета человека на Марс и каждый из них имеет свое время полета на планету, которое непосредственно зависит от технических и баллистических условий запуска.
Сколько лететь до Марса?
Солнечная система > Система Марс > Планета Марс > Сколько лететь до Марса
Красную планету можно легко отыскать без использования приборов. В окуляр телескопа она напоминает красную звезду. С перерывом в два года Марс и Земля максимально сближаются.
В это время расстояние между планетами составляет «всего» составляет 55 000 000 км. Именно этот момент используют ученые, чтобы отправить космический аппарат на Марс.
Но возникает вопрос: сколько лететь до Марса?
При учете выравнивания, стартовой скорости и маршрута на полет до Марса требуется от 150 до 300 дней. Влияет также объем потраченного топлива: чем больше, тем выше скорость.
Почему нельзя осуществить космический полет на Марс за 500 суток
Среди прочих задач, которые придется решить человеку при подготовке экспедии на Марс, одной из главных является расчёт времени полета. Это очень существенно, так как необходимо создать такую автономную систему жизнеобеспечения, которая гарантировала бы успех всего труднейшего предприятия.
Оговоримся сразу, что современная ракетно-космическая техника, использующая принципы реактивного движения сумела достичь только первой (7,9 км/с) и второй (11,2 км/с) космических скоростей, необходимых для выхода космического корабля на околоземную орбиту и полетов к другим планетам.
Третья космическая скорость была достигнута американскими станциями «Пионер» не за счет силы тяги двигателей, а за счет ускорения в гравитационном поле планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна) при пролете мимо них. Вот и все наши успехи.
Тем не менее второй космической скорости вполне достаточно для полета на Марс и возвращения обратно.
Земля и Марс вращаются вокруг Солнца с разными скоростями (30 км/с и 24 км/с- соответсвенно), поэтому Земля при движении по своей орбите всегда «догоняет» Марс. Когда планеты находятся по одну сторону относительно Солнца, и расстояние между их орбитами минимально, происходит противостояние. Такое положение Земли и Марса наступает примерно каждые 780 суток (т.е.
26 месяцев) смотри рисунок №1. В периоды противостояний лететь к Марсу наиболее выгодно, но в связи с тем, что орбита Марса сильно вытянута, а орбита Земли почти круговая, расстояние между ними колеблется от 55 до 100 млн. км.
В других же случаях расстояние между планетами может достигать, если они находятся, например, в противоположных, наиболее удаленных от Солнца, точках орбиты-400 млн. км.
Для полета на Марс предполагается использовать время наибольшего сближения планет, так называемое Великое противостояние. Оно наступает раз в 15-17 лет, когда расстояние между Марсом и Землей минимально, примерно, 55-57 млн. км. В последних числах августа 2003 г. происходило противостояние, которое даже назвали Величайшим. Планеты находились именно в тех точках своих орбит, когда расстояние между ними являлось минимальным за последние 56 тыс. лет. Такое положение Земли относительно Марса было использовано, и к красной планете отправились несколько автоматических станций.
Сделав необходимые оговорки, можно приступить к расчётам. Если разделить расстоние между планетами в период Bеликого противостояния на приращение скорости для достижения второй космической 3,3 км/с (11,2- 7,9 ), получим время полёта к Марсу- примерно 7 месяцев.
Однако, по прямой в космосе летать невозможно. Космический корабль увлекается силой инерции вращения Земли вокруг Солнца, и поэтому он летит по сильно вытянутой дуге от орбиты Земли к орбите Марса.
Поскольку Земля «догоняет» Марс, вылетать нужно заранее, чтобы подлет к нему приходился на период противостояния. Смотри рисунок №2
Полёт в обратном направлении будет происходить по той же схеме, только заранее нужно улетать с Марса. Поскольку следущее противостояние произойдет на более значительном удалении планет друг от друга (около 70 млн. км), то и лететь нужно будет дольше ( примерно 9 месяцев).Смотри рисунок №3
Таким образом дорога туда и обратно займет 16 месяцев, что составляет около 500 суток, о которых так много говорят в последнее время.
Но улететь с Марса сразу, к сожалению, нельзя, потому что после Великого противостояния планет Земля стремительно «уходит» вперед за счет разности орбитальных скоростей, а через 3 месяца можно вообще говорить о «разбегании» планет (за счет быстрого изменения вектора орбитальной скорости у Земли). У космического корабля просто нет шансов попасть обратно на Землю. Можно даже рассчитать скорость, с которой нужно уходить с орбиты вокруг Марса, чтобы вернуться домой.Смотри рисунок №4
Приращение скорости, согласно полученному результату должно составить 18(!) км/с, что современным космическим кораблям не под силу. Поэтому необходимо ждать наступления слудующего противостояния планет (26 месяцев). В этот срок входит полет обратно к Земле (9 месяцев) и , увы, нахождение корабля на орбите вокруг Марса (17 месяцев).
Таким образом, общая продолжительность полета экспедиции на Марс займет (7+9+17)=33 месяца.Справедливости ради, нужно отметить, что реальный полет будет несколько отличаться от представленного выше, и у времени полёта, возможно, удастся «отвоевать» 2- 3 месяца. Но и тогда полет на Марс займет 2,5 года. Вот так!..
Расстояние до Марса от Земли и время полета
Если ночью присмотреться к звездному небу, то можно увидеть красную звездочку – Марс. С Земли она кажется такой маленькой… Расстояние между ним и Землей неодинаково в разное время. Наиболее благоприятное время полета тогда, когда обе они максимально приблизятся к друг другу. Это бывает раз в два года примерно. В этот момент их расстояние равно – 55,76 млн км. Скорость космического корабля – 20 000 км/ч, а значит до Красной планеты можно добраться за 115 дней. Ну это по теории. В реальности, все иначе, ведь за это время она уйдет на приличное расстояние по своей орбите. Итог: делать рассчетаты надо на опережение.
Орбиты планет имеют круглую форму, поэтому удается срезать путь. Если летать на ракете, то важно учесть солнечное притяжение. Чтобы как то сэкономить топливо, космические корабли передвигаются на максимальном расстоянии от звезды. В общем, если удаленность средняя, то космическая станция может долететь можно за 162 дня, при максимуме – 289 дней, минимум – 39 дней.
Лететь к тому же, затратно. Чтобы экономить топливо, рассматриваются варианты: путешествовать от одной планеты к другой, совершать гравитационные маневры. По оценкам SpaceX, с помощью Starship можно прибыть на «огненную» планету за 6 месяцев, но путь будет намного труден.
Сколько свет летит до Марса
Сколько времени займет полет на Марс можно взять в расчет, зная скорости космических кораблей. Теоретически, путешествие до Марса займет около 9 месяцев при обратной посадке на Землю.
Когда мы летели на Марс для посадки на Марсе, мы использовали лазерный массив околосветовых двигателей для получения необходимого количества энергии и топлива. В этом случае, путь до красной планеты приравнивается к пути, который свет преодолевает за 9 месяцев.
Однако, на Марсе существует множество опасностей, с которыми нужно столкнуться во время полета и пребывания на планете. Космическое путешествие является очень опасным предприятием, и даже в пределах солнечной системы можно столкнуться с такими опасностями, как радиация, низкая гравитация и другие факторы, которые затрудняют полет и пребывание на Марсе.
Кроме того, полет на Марс требует огромного количества топлива, из-за массы космического корабля и планеты. Но у нас есть некоторые новые технологии и идеи, которые могут помочь решить эту проблему, такие как использование электромагнитного катапультирования или направления энергии через лазерный луч.