Jak długo trwa lot na Marsa?

Błażej Faliszek

10

Dodane: 7 lat temu
fot. NASA

Coraz częściej słyszymy o planach misji na Czerwoną Planetę. Pojawiają się daty: 2024 albo 2026 rok. Jeśli chcemy dokładnie określić czas lotu z Ziemi na Marsa okazuje się, że to nie jest taka łatwa sprawa. Musimy wziąć pod uwagę wiele czynników m.in położenie obu planet w danej chwili oraz jakie silniki zostaną użyte w naszym pojeździe. Trzeba też pamiętać, że obie planety poruszają się z różną prędkością, więc nasz cel będzie się przemieszczał w czasie naszej podróży.

Zacznijmy od podstaw. Jaka odległość dzieli obie planety? Teoretycznie pytanie jest proste, ale w rzeczywistości ta odległość ciągle się zmienia, bo orbity po których poruszają się obie planety się różnią. Teoretycznie najmniejsza odległość pomiędzy Ziemią i Marsem powinna występować w momencie, gdy Ziemia jest najdalej od Słońca¹, a Mars najbliżej² i wynosić 54,6 miliona kilometrów. Jednak od czasu, kiedy zaczęliśmy zbierać takie informacje, takie położeniu obu planet nie miało miejsca. W 2003 roku Ziemia i Mars znajdowały się bardzo blisko siebie, bo zaledwie w odległości 56 mln km. Największa odległość występująca pomiędzy Ziemią a Marsem ma miejsce w czasie, gdy obie planety są po przeciwnych stronach Słońca i są od niego najdalej oddalone. Wynosi ona wtedy 401 mln km. Średnia odległość to około 225 mln km.

Najszybszym pojazdem, który wystrzeliliśmy z Ziemi, jest sonda New Horizons. Rozpoczęła swoją misję w 2006 roku i jej celem było zbadanie Plutona. Jeśli wysłalibyśmy statek na Marsa z taką samą prędkością w linii prostej, to doleciałby tam w zależności od położenia planet, w 39 dni w czasie najbliższego położenia Ziemi i Marsa, w czasie 289 dni w czasie największego oddalenia obu planet. Średni czas przelotu wyniósłby 162 dni, czyli jakieś pięć i pół miesiąca. Trochę długo.

Oczywiście powyższe wyliczenia nie mają większego sensu, bo zakładają, że droga, którą musimy pokonać, jest stała. Tak w przypadku dwóch poruszających się planet nigdy nie będzie. Nie wspominając o przypadku przy największym oddaleniu od siebie obu planet. W czasie którego w prostej lini pomiędzy Ziemią i Marsem znajduje się Słońce, przez które raczej ciężko byłoby nam przelecieć. Aby wyznaczyć optymalną trasę lotu na Marsa musimy wziąć jeszcze pod uwagę jeszcze masę naszego pojazdu ³. Wszystko to przypomina rzucanie lotkami do ruchomego celu. Nie rzucamy w miejsce, gdzie znajduje się nasz cel, tylko w miejsce, gdzie pojawi się za chwilę.

Idealne okienko startowe na Marsa otwiera się co mniej więcej 26 miesięcy. To właśnie wtedy, można wystrzelić nasz statek po orbicie transferowej Hohmanna. Jest to eliptyczna orbita, większa od ziemskiej, lecz mniejsza od marsjańskiej. Orbita ta pozwala na najbardziej ekonomiczną podróż pomiędzy różnymi ciałami niebieskimi. Teoretycznie przelot na Marsa po takiej orbicie trwałby 9 miesięcy, ale jeśli spalenie większej ilości paliwa nie jest problemem, to możemy tę trasę pokonać w znacznie krótszym czasie. SpaceX planuje, że lot na Marsa potrwa 3–4 miesiące. Podobne założenia ma samo NASA w czasie planowania misji swojej przyszłej rakiety – Space Launch System.

Badany przez NASA napęd fotonowy, mógłby w przyszłości pozwolić na rozpędzenie pojazdy kosmicznego do prędkości bliskich prędkości światła i pozwolić na wysłanie 100 kg ładunku na Marsa w zaledwie 3 dni. Duże nadzieje w ten napęd pokłada Stephen Hawking, który pod koniec 2016 roku przedstawił projekt wysłania niewielkich sond kosmicznych z takim napędem do pobliskiego⁴ układu planetarnego – alfa Centauri. W projekt włączył się nawet Mark Zuckerberg, twórca Facebooka.

Błażej Faliszek

Użytkownik sprzętu Apple od ponad 10 lat. Najcześciej piszę o kosmosie (SpaceX) ale również o elektronice i DIY (Raspberry Pi, Arduino). Działam w stowarzyszeniu Hackerspace Silesia a ostatnio mocno wkręciłem się w temat filtrów powietrza.