Сколько по времени лететь человеку до Марса с Земли

Первым, кто непросто задумался о том сколько лететь человеку на Марс, а провёл технический анализ этой возможности, ещё в 1948 году стал Вернер фон Браун, учёный, один из основоположников современного ракетостроения. После него идея такого перелёта рассматривалась как первыми космическими державами, так и частными компаниями.

Сколько лететь до Марса с Земли километров

Марс является четвёртой планетой от Солнца и ближайшей к Земле, после Венеры. Миссия на Венеру сложна из-за её климатических условий:

• огромное атмосферное давление;
• кислотные дожди;
• высокая температура.

У нас там нет шансов!

Климатические условия Марса наиболее пригодны для посещения. Дистанция между планетами по космическим меркам микроскопическая. Но лететь до Марса человеку придётся очень много, десятки, а то и сотни миллионов километров.

Суть, сколько лететь от Земли километров во многом зависит от конкретной траектории — маршрута пути. Обычно он имеет форму «большой дуги», которая изящно связывает время запуска на Земле с точкой назначения. Эти дуги во много раз длиннее, чем прямолинейное расстояние между двумя небесными объектами в определённый момент времени.

Давайте зададимся вопросом: — Сколько лететь до Марса?

Предположим, что для наших расчётов мы используем простой маршрут по прямой, где расстояние минимальное.

Исходя из того, что планеты в солнечной системе вращаются вокруг Солнца, каждая по своей эллиптической орбите, со своей уникальной скоростью, а удалённость между двумя планетарными объектами будет постоянно меняться. Учёным удалось выяснить дистанцию, сколько лететь километров по линейной траектории от Земли до Марса:

• Максимальное расстояние составит 401 330 000 км.
• Средняя длина пути – 227 943 000 км.
• Минимальное, которое нам нужно будет преодолеть – всего, то 54 556 000 км.

Планеты достигают это минимальное расстояние друг к другу примерно каждые два года. И это идеальное время для запуска миссий.

Где должен быть Марс во время запуска?

Лететь в пункт назначения по прямой линии не получится. Ранее было сказано, что планеты постоянно движутся. В этом случае космический корабль просто не встретит на своём пути красную планету, и нужно будет её догонять в теории. На практике это невозможно у нас пока нет таких технологий чтобы преследовать планетарный объект.

Поэтому для полёта нужно выбирать запуск, когда прибытие на орбиту совпадает с прибытием самого Марса в том же месте или прийти раньше и позволить ему догнать нас.

Практически — это означает, что вы можете начать своё путешествие только тогда, когда планеты займут правильное расположение. Такое окно запуска открывается каждые 26 месяцев. В это время космический корабль может использовать то что считается наиболее энергоэффективным путём перелёта известному как траектория Гомана но об этом поговорим позже.

Орбитальная механика или сколько километров нужно преодолеть

Поскольку эллиптические орбиты Земли и Марса удалены от Солнца на разное расстояние, а планеты движутся по ним с разной скоростью, расстояние между ними значительно варьируются. Как отмечалось ранее примерно каждые два года и два месяца планеты достигают своей ближайшей точки друг к другу. Эта точка называется «оппозицией», когда Марс может находиться на минимальном расстоянии от Земли, от 55,68 до 101,39 миллиона километров, в зависимости от того, какой это год.

Через тринадцать месяцев после противостояния он достигает соединения. Что означает, красная и голубая планета находятся на противоположных сторонах Солнца и как можно дальше друг от друга. Очевидно, если мы хотим добраться к цели быстрее, лучше всего запланировать вылет в точке противостояния. Но не всё так просто!

Быстрое путешествие было бы возможным если межпланетный корабль следовал по прямому пути. К сожалению, космические путешествия намного сложнее чем прямая линия. Орбитальная механика каждой из планет уникальна. Все планетарные тела солнечной системы находится в постоянном движении и это делает путешествие действительно сложным.

Так сколько нужно пролететь километров путешествуя к Марсу с Земли? Давайте попробуем разобраться. Если вы всё ещё думаете, что лучший способ добраться до цели – подождать, пока две планеты будут находиться ближе всего друг к другу, затем направить ракету на цель и совершить перелёт. То знайте, это не будет работать по нескольким причинам:

• Во-первых, гравитация Земли будет изгибать траекторию любого запущенного аппарата. Чтобы устранить этот фактор, предположим, ракета размещена на далёкой орбите вокруг Земли, где гравитация слабая, а орбитальное движение медленное, что позволяет пренебречь обоими фактами. Даже тогда эта ракета всё ещё вращается вокруг Солнца вместе с Землёй, и движется со скоростью около 30 км/с. Так что, если ракета продолжит лететь к намеченной цели она сохранит скорость Земли и начнёт своё вращение вокруг Солнца одновременно двигаясь в контрольную точку полёта.
• Во-вторых, если мы вылетим, когда Марс находится ближе всего к Земле, за то время пока космический корабль движется в направлении к цели, планета уйдёт по своей орбитальной траектории задолго до того, как корабль преодолеет расстояние.
• В-третьих, вся система доминировала под действием силы тяжести Солнца. Все объекты движутся по орбитам или траекториям, которые по законам Кеплера являются частями конических сечений, в данном случае — эллипсов. В общем, они изогнуты.

Отправляясь к заветной цели во время противостояния, на деле ближайшее расстояние окажется куда более значительное. Чтобы преодолеть его необходимо использовать большое количество топлива. К сожалению, мы технически не можем увеличить объёмы баков. Поэтому для полёта к Марсу астрофизики разгоняют корабль, а дальше он летит по инерции неспособный сопротивляться гравитации небесных тел, что значительно увеличивает расстояние так, как аппарат летит по большой дуге. Такой маршрут представляет половинный отрезок гелиоцентрической орбиты вокруг Солнца между Марсом и Землёй.

Напомним: гелиоцентрическая орбита — эллиптическая траектория движения небесного тела вокруг Солнца.

Давайте подсчитаем, длина половины орбиты Земли 3.14 а.е. у Марса 4.77 а.е. Нам нужна средняя орбита между планетами, половина её длины 3.95 а.е. умножим на расстояние 1 а.е. и округлим.

Напомним: одна астрономическая единица (1 а.е.) равна 149597868 км.

Выходит, приблизительное расстояние которое придётся преодолеть будет равным около 600 миллионов километров. Для более точного вычисления сколько лететь километров используют более сложные алгоритмы.

Сколько по времени лететь на Марс

На вопрос, сколько нужно лететь по времени до Марса нельзя ответить однозначно.
Время перелёта зависит от ряда факторов:

1. скорости аппарата;
2. маршрута пути;
3. взаимное расположение планет;
4. количества груза на борту (полезная нагрузка);
5. количество топлива.

Если взять за основу первые два фактора, то можно теоретически рассчитать сколько лететь до Марса от Земли по времени. Чтобы аппарату отправится в космическое путешествие ему нужно взлететь с Земли и преодолеть её притяжение.

Научные факты: Для того чтобы попасть на околоземную орбиту скорость ракеты должна равняться не менее 7,9 км/с (29 тыс. км/ч). Чтобы отправить корабль в межпланетное путешествие нужно чуть больше 11,2 км/с (40 тыс. км/ч).

В среднем путешественники совершают межпланетный перелёт на скорости около 20 км/с. Но есть и рекордсмены.

Самым быстрым аппаратом, запущенным человеком в космос, является зонд «Новые Горизонты». Ни до, ни после New Horizons, межпланетные аппараты не улетали с Земли, со скоростью 16,26 км/с. Но если мы будем говорить о скорости на гелиоцентрической орбите, то к 16,26 км/с нужно добавить скорость Земли — это 30 км/с, и мы получаем приблизительно 46 км/c относительно Солнца. Это впечатляюще – 58536 км/ч.

Учитывая эти данные время продолжительности полёта до Марса по самой короткой, прямой траектории займёт 941 час или 39 земных дней. Лететь по маршруту, соответствующей среднему расстоянию между нашими планетами, человеку придётся уже 3879 часов, или 162 дня. Длительность перелёта при максимальном удаление составит 289 дней.

Давайте помечтаем и представим, что мы отправились к Марсу на самолёте по прямой. Если лететь на самолёте 54,556 миллиона километров, а средняя скорость современных пассажирских самолётов составляет около 1 тыс. км/ч, то понадобится 545560 часов, или 22731 день и 16 часов. А ещё впечатляющи это выглядит в годах почти 63 года. А если мы полетим по эллипсу, то этот показатель увеличится 8–10 раза это в среднем 560 лет.

Сколько земных лет дней часов лететь человеку до Марса

Сколько времени нужно, чтобы долететь человеку до Марса от Земли? Если вы мечтаете когда-нибудь стать космонавтом в первом пилотируемом перелёте, будьте готовы к длительному путешествию. Учёные предполагают, что поездка туда и обратно займёт около 450 земных дней в среднем 10800 часов или 1.2 лет.

Прогнозы: сколько лететь по времени

Самая важная переменная о том, сколько времени потребуется человеку, чтобы добраться до Марса, очевидна — как быстро вы едете? Скорость определяющий фактор. Чем быстрее мы сможем разогнать корабль, тем быстрее прибудем к месту назначения. Время полёта на самой быстрой ракете по маршруту с самым коротким линейным расстоянием между планетами составит не более 42 земных дней.

Учёные запустили целую кучу межпланетных модулей, поэтому у нас есть приблизительное представление о том, сколько времени это займёт при использовании современных технологий.

Так в среднем космическим зондам удаётся добраться до Марса от 128 до 333 дней.

Если мы попытаемся отправить человека сегодня, лучшее, что мы могли бы реально сделать — особенно учитывая, что мы будем отправлять большой пилотируемый корабль, а не просто зонд размером с внедорожник. Собрать межпланетный корабль на орбите Земли, заправить его топливом и отправить в полёт.

Технический магнат Илон Маск, возглавляющий SpaceX, говорит, что его Межпланетная транспортная система сможет справиться с поездкой всего за 80 дней, а в итоге сможет путешествовать всего за 30 дней.

Страны всего мира проводят исследования сколько займёт полёт человека до Марса. Исследование в 90-х годах в теории предполагали отправить человека в 2000-х. Минимальный путь занял бы 134 дня в одну сторону, максимальный 350. Предполагалось, что полёт состоится с экипажем от 2 до 12 человек.

По расчётам учёных компании Mars One, время в путешествии займёт около 210 дней или 7–8 месяцев

Согласно NASA, на межпланетное путешествие с людьми потребуется около шести месяцев, чтобы добраться до Марса, и ещё шесть месяцев, на возвращение. Кроме того, астронавтам придётся провести на поверхности 18–20 месяцев, прежде чем планеты снова выровняются для обратной поездки.

Теперь о том, как на самом деле добраться до нашей соседней планеты и сколько это займёт времени.

Сколько лететь до Марса считается довольно просто: около Земли даём импульс на разгон и переходим на эллипс, который касается обеих орбит. Долетев до Марса снова даём импульс на разгон и переходим на его орбиту. Время полёта можно посчитать по третьему закону Кеплера.

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.

Как добраться до Марса с наименьшим количеством топлива

Сколько понадобится топлива, чтобы долететь до Марса? Важнейшим аспектом межпланетных перелётов является запас топлива на ракете. При использовании химических ракетных двигателей, а реальных альтернатив им пока что нет, топлива нужно очень много.

• Во-первых, это связано с необходимостью преодолеть силу притяжения Земли. И чем больше масса корабля – тем больше нужно энергии на взлёт, а соответственно и топлива.
• Во-вторых, даже если выбрать наиболее экономичный маршрут полёта, ракете необходимо набрать не меньше 11,59 км/с. В пересчёте на привычные единицы измерения, это 41724 км/ч.

Кроме набора скорости, при приближении к Марсу космическому аппарату необходимо её сбросить, а добиться этого можно только, если запустить двигатели, и соответственно потратить топливо. Нельзя забывать и о работе систем жизнеобеспечения, ведь перелёт предполагается с участием людей.

Можно долететь до Марса потратив меньше времени, но и топлива нужно будет израсходовать больше. Это связано с необходимостью увеличения темпа полёта. В этом случае и на торможение расход топлива увеличится.

Основная задача инженеров — как добраться на Марс с наименьшим количеством топлива была решена ещё в 1925 году Вальтер Гоманном. Суть его метода — вместо того, чтобы направлять ракету прямо к планете, нужно увеличить её орбиту, как результат она будет следовать по большей орбите вокруг Солнца, чем Земля. В конце концов ракета пересечёт орбиту Марса — в тот самый момент, когда он тоже будет там.

Такой метод перемещения, инженеры называют орбитой передачи минимальной энергии — используя его для отправки космических кораблей с Земли на Марс с наименьшим количеством топлива.

Как быстрее долететь — возможные маршруты

Есть несколько путей, которыми можно добраться до пункта назначения. Всего их три, все они отличаются только по двум параметрам – скорости движения в космическом пространстве и временем в полёте.

Эллиптическая траектория

Самым экономичным, но и самым долгим вариантом является эллиптическая траектория полёта. А также её называют «Гомановской», в честь немецкого учёного Вальтера Гомана. В таком случае космический аппарат пройдёт по касательной к орбите Марса, двигаясь по эллипсу. Для перелёта по такому маршруту потребуется разогнать ракету до 11,59 км/с. Время в пути составит 259 суток, так как необходимо преодолеть большее расстояние, чем при движении по двум другим траекториям. Для перехода на простейшую «Гомановскую» траекторию потребуется увеличить темп движения околоземного спутника на 2.9 км в секунду.

За время освоения космоса учёные отправили несколько спутников для изучения именно по Гомановской траектории. Это были как советские аппараты, так и американские.

Параболическая траектория

Вторым вариантом является параболическая траектория полёта. Для выхода на неё потребуется разогнать корабль до 16,6 км/с. Время в пути составит всего 70 суток. В этом случае сильно возрастает расход топлива для разгона ракеты, а также для торможения перед приземлением. Учёные оценивают рост энергетических затрат при полёте по параболическому маршруту в 4,3 раза, если сравнивать её с эллиптическим.

Параболическая траектория подразумевает движение аппарата по линии в форме параболы.

Несмотря на повышающиеся затраты за топливо, полёт по параболическому маршруту очень привлекательны для учёных. В первую очередь за счёт снижения затрат на защиту экипажа от радиации, а также на запасы провизии, кислорода и других средств жизнеобеспечения.

Гиперболическая траектория

Последняя из возможных траекторий – гиперболическая. Для полёта по такой траектории аппарат необходимо разогнать до скоростей, превышающих третью космическую (16,7 км/с). При движении по гиперболической траектории, ракета должна как бы пролететь мимо Марса, изменив направление движения, попав в его гравитационное поле. Линия полёта в таком случае похожа на гиперболу. Приземление становится возможным, если вовремя запустить двигатели для торможения рядом с планетой.

Идеи чтобы уменьшить время полёта

В зависимости от начальной скорости полёта с Земли (от 11.6 км в секунду до 12 км в секунду) продолжительность полёта к Марсу изменяется от 260 до 150 суток. Чтобы уменьшить время межпланетного перелёта нужно увеличить скорость, что повлияет на уменьшение длины дуги эллипса маршрута пути. Но при этом увеличивается встреча с Марсом: c 5.7 до 8.7 км в секунду, что усложняет полёт необходимостью безопасного снижения для выхода на марсианскую орбиту или с целью посадки на поверхность. В таком случае если мы хотим быстрее добраться нам нужны новые двигатели чтобы разогнать корабль и успеть затормозить.

Чтобы ускорить время перелёта нужно использовать другие виды ракетных двигателей, например, электрические реактивные ракетные двигатели и даже ядерный.

Плюсом электрических двигателей является возможность длительной работы, вплоть до нескольких лет. Но тягу такие устройства развивают очень слабую. Даже оторваться от Земли на такой ракете пока что невозможно. В космическом пространстве электрические двигатели могут развить очень высокую скорость. Выше чем существующие химические двигатели. Правда времени у него на это уйдёт до нескольких месяцев. Для межзвёздных перелётов такая разработка ещё подходит, но на Марс лететь с таким двигателем нецелесообразно.

Если ионные двигатели нам не подходят, то тогда какие технологии будущего могут сократить время в пути до нескольких дней?

Есть следующие идеи о том, как ускорить полёт на Марс:

1. Использование ядерных ракет, основой которых является нагревание сжиженного топлива, а затем выбрасывание его из форсунки на очень высокой скорости. Предполагается, что ядерная ракета может сократить время перелёта на Марс примерно до 7 месяцев. Некоторые учёные считают, что современные двигатели, работающие на ядерной энергии, смогут сократить поездку до 39 дней. Вы можете представить, как быстро будет летать этот космический корабль? Ядерные ракетные реактивные двигатели ещё не зашли дальше наземных прототипов, но учёные постоянно трудятся над реализацией такого проекта.
2. Использование магнетизма. Технология магнетизма основана на использовании специального электромагнитного устройства, которое будет ионизировать и нагревать ракетное топливо, превращая его в ионизированный газ или в плазму, что ускорит космический корабль. С помощью этого метода полёт может быть сокращён до 5 месяцев.
3. Использование антивещества. Это самая странная из идей, хотя она может оказаться самой успешной. Частицы антивещества могут быть получены только в ускорителе частиц. Огромное количество энергии выделяется при столкновении частиц и античастиц. Это может быть использовано во многих полезных вещах. По предварительным расчётам, чтобы корабль достиг цели, потребуется всего 10 миллиграмм антивещества. Тем не менее, необходимо будет потратить не менее 250 миллионов долларов на производство 10 мг антиматерии. Перелёт на Марс с использованием антивещества займёт всего 45 дней!

Сколько будет стоить путешествие?

Помимо того, что лететь очень долго, это ещё и недешёвое мероприятие, возникают вопросы сколько стоит лететь до Марса.

Одна оценка затрат, связанных с отправкой людей, была сделана при администрации Джорджа Буша-старшего. Диапазон варьировался от 80 до 100 миллиардов долларов. Более поздние исследования, сузили это до 20-40 миллиардов долларов.

По словам миллиардера Илона Маска, перелёт будет стоить менее 500 000 долларов в конце концов, это не так уж много. Он говорит, что цена может со временем снизиться до 100 тысяч долларов. И не стоит беспокоиться об обратной поездки, потому что, по словам Илона, она будет бесплатной.

Зачем лететь на Марс

Причин для организации такой миссии достаточно много.

Первая – исследовательская. Марс по многим признакам похож на Землю, и по мнению учёных, раньше на планетах была одинаковая атмосфера, и вероятно – жизнь. Масштабные исследования должны дать ответ на вопрос, присутствует ли жизнь сейчас, действительно ли планеты так похожи, и по какой причине он стал пустынным миром. Фотографии показывают множество интересных и необъяснимых явлений на поверхности, которые человечество также рвётся изучить.

Вторая причина – колонизаторская. Существуют теории, по которым можно искусственно воссоздать атмосферу. Следовательно, развить экосистему. Это означает, что в будущем там смогут расти земные растения, жить животные и конечно же люди.

Третья причина – человеческое любопытство. Это та сила, которая позволила пройти путь от древних людей с примитивными орудиями труда до цивилизации, способной запускать исследовательские спутники в отдалённые уголки вселенной. Одним из примеров такой миссии стала посадка автоматического аппарата на поверхность кометы!

Сколько существует нерешённых проблем перелёта

Помимо долгой поездки, пилотируемая миссия представляет много других трудностей:

Учёные беспокоятся о том, что космонавты будут подвергаться воздействию космических лучей и других излучений во время долгого путешествия. Они также обеспокоены физическими эффектами, которые космонавты испытывают при длительном воздействии среды с низкой гравитацией и слабой освещённостью.

Возможно, самый трудный для прогнозирования фактор — это психологический эффект, который космонавты могут испытать в результате изоляции. Никто точно не уверен, какой психический стресс будет вызван из-за отсутствия контакта с друзьями и семьёй, которых космонавты оставляют позади.

Другие препятствия такой пилотируемой миссии включают в себя: топливо, кислород, воду и пищу для космонавтов.

Вывод

Полёт на Марс – это технически очень сложная и дорогостоящая идея. Те, кто первыми ступят на поверхность Красной планеты, разгоняться до невероятных скоростей, и преодолеют миллионы километров. Чтобы они в целости и сохранности добрались до пункта назначения, учёным необходимо придумать средства защиты от космической радиации, а также потрудиться над созданием и совершенствованием систем жизнеобеспечения. Необходимо точно просчитать массу корабля и полезной нагрузки, выбрать оптимальный маршрут полёта.

Переоценить значение пилотируемой миссии очень сложно. Возможность полёта прямо зависит от уровня развития технологий, который непрерывно растёт. Лучшие умы работают над проектами реализации такой миссии. А исследовательская работа, проведённая на поверхности, позволит ответить на множество вопросов, которые с давних времён будоражат человечество.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

• Перелет человека от Луны до Марса - фантастика или ближайшее будущее
• Космический скафандр для визита на Марс
• Планы и даты когда люди полетят на Марс