MENNYI IDEIG TART ELJUTNI A MARSRA?

Send

Ez a cikk eredetileg 2012 júliusában jelent meg a Space Magazine-ban, de egy kapcsolódó videóval frissítve lett.

A Mars bolygó az éjszakai égbolt egyik legfényesebb tárgya, amely szabad szemmel, fényes vörös csillagként könnyen látható. Körülbelül kétévente a Mars és a Föld eléri a legközelebbi pontját, az úgynevezett „ellenzéket”, amikor a Mars 55 000 000 km-re lehet a Földtől. És kétévente az űrügynökségek kihasználják ezt a pályát, hogy űrhajókat küldjenek a Vörös Bolygóra. Mennyi ideig tart eljutni a Marsra?

A Földtől a Marsig tartó teljes utazási idő 150-300 nap között van, az indulás sebességétől, a Föld és a Mars összehangolásától és az űrhajó által a cél eléréséhez szükséges utazás hosszától függően. Ez tényleg csak attól függ, hogy mennyi üzemanyagot hajlandó elégetni, hogy odajuthasson. Több üzemanyag, rövidebb utazási idő.

A Marsra történelem:

Az első űrhajó, amely valaha a Földről a Marsra utazott, a NASA Mariner 4 volt, amely 1964. november 28-án indult el és 1965 július 14-én érkezett Marsba, és sikeresen készített 21 fénykép sorozatot. A Mariner 4 teljes repülési ideje 228 nap volt.

A következő sikeres Mars-küldetés a Mariner 6 volt, amely 1969. február 25-én robbant fel és 1969. július 31-én érte el a bolygót; mindössze 156 napos repülési idő. A sikeres Mariner 7-nek csak 131 napra volt szüksége az utazáshoz.

A Mariner 9, az első űrhajó, amely sikeresen ment a pályára a Mars körül, 1971. május 30-án indult el, és 1971. november 13-án érkezett 167 napra. Ugyanez a mintázat állt fenn a Mars felfedezésének majdnem ötven éve: körülbelül 150-300 nap.

Itt van még néhány példa:

Viking 1 (1976) - 335 nap
Viking 2 (1976) - 360 nap
A Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 nap
Phoenix Lander (2008) - 295 nap
Curiosity Lander (2012) - 253 nap

Miért tart ilyen sokáig ?:

Ha figyelembe vesszük azt a tényt, hogy a Mars csak 55 millió km-re van, és az űrhajó meghaladja a 20 000 km / órát, akkor arra számíthat, hogy az űrhajó kb. 115 nap alatt megteszi az utat, de ez sokkal tovább tart. Ennek oka az, hogy mind a Föld, mind a Mars kering a Nap körül. Nem mutathat közvetlenül a Mars felé, és nem kezdheti el lőni a rakétáit, mert amire odaértél, a Mars már elmozdult volna. Ehelyett a Földről indított űrhajókat oda kell mutatni Mars lesz.

A másik kényszer az üzemanyag. Ismét, ha korlátlan mennyiségű üzemanyag lenne, akkor az űrhajóját a Mars felé mutatná, a rakétákat az út félútjába lőne, majd forduljon és lassuljon az utazás utolsó felére. Lehet csökkenteni az utazási időt a jelenlegi ár töredékéig - de lehetetlen üzemanyag-mennyiségre lenne szüksége.

Hogyan juthat el a Marsra a legkevesebb üzemanyagmennyiséggel:

A mérnökök elsődleges problémája az, hogy hogyan lehet űrhajót eljuttatni a Marsra a lehető legkevesebb üzemanyaggal. A robotok nem igazán törődnek az űr ellenséges környezetével, ezért érdemes a rakéta indítási költségeit a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni.

A NASA mérnökei egy Hohmann Transfer Orbit - vagy Minimum Energy Transfer Orbit - ún. Utazási módszert használnak, hogy egy űrhajót a Földről a Marsba szállítsanak a lehető legkevesebb üzemanyaggal. A technikát először Walter Hohmann javasolta, aki 1925-ben tette közzé a manőver első leírását.

Ahelyett, hogy a rakétát közvetlenül a Marsra mutatná, akkor megnövelheti űrhajójának pályáját, hogy az nagyobb körüli pályán haladjon a Nap körül, mint a Föld. Végül ez a pálya keresztezi a Mars pályáját - abban a pillanatban, amikor a Mars is ott van.

Ha kevesebb üzemanyaggal kell indulnia, akkor csak hosszabb időre van szüksége, hogy megemelje a pályáját, és megnövelje a Mars felé vezető utat.

Egyéb ötletek a Mars felé utazási idő csökkentésére:

Annak ellenére, hogy bizonyos türelmet igényel, hogy várjon egy űrhajót, hogy 250 nap alatt elhaladjon a Mars eléréséig, érdemes lehet egy teljesen más meghajtási módszer, ha embereket küldenek. Az űr ellenséges hely, és a bolygóközi tér sugárzása hosszú távú egészségügyi kockázatot jelenthet az emberi űrhajósok számára. A háttér-kozmikus sugarak folyamatosan akadályozzák a rákot kiváltó sugárzást, de nagyobb a hatalmas napenergia-viharok veszélye, amelyek néhány órán belül elpusztíthatják a nem védett űrhajósokat. Ha csökkentheti az utazási időt, csökkenti azt az időt, amelyet az űrhajósok a sugárzásnak vetik alá, és minimalizálja a visszatéréshez szükséges készletek mennyiségét.

Go Nuclear:
Az egyik ötlet az nukleáris rakéták, amelyek felmelegítik a működő folyadékot - például a hidrogént - a nukleáris reaktorban lévő intenzív hőmérsékletre, majd nagy sebességgel robbantják ki egy rakéta fúvókát, hogy tolóerőt hozzon létre. Mivel a nukleáris üzemanyagok sokkal energiatakarékosabbak, mint a vegyi rakéták, kevesebb üzemanyaggal nagyobb nyomósebesség érhető el. Javasolták, hogy egy nukleáris rakéta csökkentheti az utazási időt körülbelül 7 hónapra

Go Magnetic:
Egy másik javaslat a Változó fajlagos impulzusos magnetoplazma rakéta (vagy VASIMR). Ez egy elektromágneses tolóerő, amely rádióhullámokat használ a hajtóanyag ionizálásához és melegítéséhez. Ez egy plazmának nevezett ionizált gázt hoz létre, amely nagy sebességgel mágnesesen kiszoríthatja az űrhajó hátulját. Franklin Chang-Diaz volt űrhajós úttörője volt ennek a technológiának a fejlesztésében, és várhatóan prototípust telepítenek a Nemzetközi Űrállomásra, hogy megőrizze a Föld feletti magasságot. A Mars felé tartó misszió során a VASIMR rakéta 5 hónapra csökkentheti az utazási időt.

Go Antimatter:
Az egyik legszélsőségesebb javaslat az lenne, ha egy antianyag rakéta. A részecskegyorsítókban létrehozott antianyag a lehető legszegényebb üzemanyag. Amikor az anyag atomjai megfelelnek az antianyag atomjainak, tiszta energiává alakulnak, amint azt Albert Einstein híres egyenlete megjósolja: E = mc². Mindössze 10 milligramm antianyag szükséges ahhoz, hogy az emberi út Marsba induljon mindössze 45 nap alatt. De akkor még a csekély mennyiségű antianyag előállítása mintegy 250 millió dollárba kerülne.

A Mars jövőbeli küldetései:

Annak ellenére, hogy néhány hihetetlen technológiát javasoltak a Mars felé tartó utazás lerövidítésére, a mérnökök kipróbált és valós módszereket fognak használni, hogy a minimális energiaátadási pályákat kémiai rakéták felhasználásával kövessék. A NASA MAVEN missziója 2013-ban indul ezzel a technikával, valamint az ESA ExoMars küldetéseivel. Előfordulhat, hogy néhány évtizeddel később más módszerek válnak szokásos technikákká.

További kutatás:
Információ a bolygóközi pályajáról - NASA
Terror 7 perc - A leszállás kihívása a Marson
A NASA javaslata nukleáris rakétamotorról
Hohmann Transfer Orbits - Iowa Állami Egyetem
Minimális transzferek és bolygóközi pályák
Új és továbbfejlesztett antianyag-űrhajó a Mars missziói számára - NASA
Csillagászat átadta a 84. epizódot: Megkerülni a Naprendszert

Kapcsolódó történetek a Space Magazine-ból:
Utazzon Marsra mindössze 39 nap alatt
Egy út, egy személy küldetése a Marsra
Lehet-e finanszírozni egy emberi Mars-küldetést kereskedelmi szempontból?
Hogyan fog az MSL navigálni a Marsra? Nagyon óvatosan
Olcsó megoldás a Marsra jutáshoz?
Miért buktak el annyi Marsba irányuló misszió?

Ez a cikk eredetileg 2012 júliusában jelent meg a Space Magazine-ban, de egy kapcsolódó videóval frissítve lett.