Jak długo leci się na Marsa?

Jeśli chciałbyś złożyć wizytę Czerwonej Planecie, ile czasu zajęłaby ci podróż na jej powierzchnię? Odpowiedź jest skomplikowana i zależy od czynników takich jak położenie planet względem siebie w danej chwili, czy wykorzystanie różnej technologii napędu statku kosmicznego. Spróbujmy jednak znaleźć odpowiedź na to pytanie.

Po pierwsze, musimy ustalić jaka odległość dzieli obie planety. Mars jest czwartą planetą od Słońca i drugą najbliższą Ziemi (najbliższą planetą Ziemi jest Wenus), lecz odległość pomiędzy naszą planetą a Marsem nieustannie się zmienia wraz z obiegiem obu planet dookoła naszej gwiazdy. W teorii, największe zbliżenie tych ciał niebieskich miałoby miejsce w czasie, gdy Mars znalazłby w swoim peryhelium (najmniejszej odległości od Słońca), a Ziemia w tej samej chwili znalazłaby się w aphelium (największej odległości od Słońca). Obie planety dzieliłaby wtedy odległość “zaledwie” 54,6 miliona kilometrów. Niestety, w notowanej historii taka sytuacja nigdy nie miała miejsca. W 2003 roku Mars i Ziemia zbliżyły się na dystans 56 milionów kilometrów, co jest największym odnotowanym zbliżeniem w historii. Największa odległość dzieli je w momencie gdy obie znajdują się w swoim aphelium i są w stosunku do siebie po przeciwnych stronach gwiazdy. W takiej sytuacji są one oddalone od siebie aż o 401 milionów kilometrów. Średnio więc dzieli je 225 milionów kilometrów. Sporo.

Średnia odległość obu planet od Słońca

Prędkość światła

Światło podróżuje z prędkością 299 792 km/s. Z tego względu światło odbite od powierzchni Marsa potrzebowałoby na dotarcie do Ziemi (lub w odwrotną stronę) podaną niżej długość czasu:

  • W chwili największego możliwego zbliżenia: 3 minuty i 3 sekundy
  • W chwili największego zanotowanego zbliżenia: 3 minuty i 11 sekund
  • W chwili największego oddalenia: 22 minuty
  • Średnio: 12 minut i 30 sekund

Najszybsze pojazdy kosmiczne

Najszybszym pojazdem kosmicznym, który opuścił Ziemię, jest sonda New Horizons, która została wystrzelona przez NASA w kierunku Plutona w styczniu 2006 roku. Pojazd rozwinął prędkość 58 000 km/h. Jeśli wysłalibyśmy z taką prędkością obiekt w kierunku Marsa w linii prostej, to jej dotarcie tam zajęłoby odpowiednio:

  • W chwili największego możliwego zbliżenia: 39 dni
  • W chwili największego zanotowanego zbliżenia: 41 dni
  • W chwili największego oddalenia: 289 dni
  • Średnio: 162 dni

Rzeczy zaczynają się jednak komplikować

Problem z wyliczeniami powyżej jest taki, że zakładają one, iż droga potrzebna do przebycia jest linią prostą. W takiej sytuacji podróż w trakcie największego oddalenia wymagałaby wycieczki prosto przez Słońce, czego wolelibyśmy uniknąć. Pojazd musi z konieczności poruszać się po orbicie okołosłonecznej.

Aczkolwiek nie jest to problemem, gdy chcemy przedostać się na Czerwoną Planetę w trakcie największego zbliżenia, kiedy to oba ciała niebieskie znajdują się po tej samej stronie Słońca. Liczby powyżej zakładają również, że odległość pomiędzy obiema planetami pozostaje niezmieniona. W rzeczywistości znajdują się one w nieustannym ruchu. Inżynierowie muszą wziąć w trakcie planowania misji nie tylko odległość dzielącą obie planety, lecz również ilość i rodzaj paliwa potrzebnego do osiągnięcia Marsa. Można to porównać do rzucania lotki w ruchomy cel. Naukowcy muszą dokładnie obliczyć gdzie znajdzie się Mars w momencie dotarcia pojazdu, a nie w chwili startu z Ziemi. Jak dużo czasu zajmie podróż zależy więc od położenia dwóch planet w momencie startu misji i wykorzystanej w trakcie misji technologii napędu.

Idealne okienko startowe na Marsa otwiera się co mniej więcej 26 miesięcy. Na wykonanie pełnej orbity dookoła Słońca, Ziemia potrzebuje jednego roku. To samo zajmuje Czerwonej Planecie 1 rok i 9 miesięcy. Eliptyczna orbita, po jakiej pojazd porusza się w trakcie lotu z Ziemi na Marsa, jest dłuższa od ziemskiej, lecz krótsza od marsjańskiej orbity. Na pokonanie tej całej eliptycznej orbity potrzebowalibyśmy około półtora ziemskiego roku. Według NASA idealny czas trwania lotu na Czerwoną Planetę to 9 miesięcy. Czas ten można skrócić poprzez spalenie większej ilości paliwa i przyspieszenie pojazdu. Warto tutaj dodać, że SpaceX planuje podczas pierwszych lotów skrócić ten okres do 3-4 miesięcy, a w przyszłości jeszcze bardziej.

Trajektoria lotu na Marsa w uproszczeniu 

Co prawda NASA pracuje nad różnymi rodzajami napędów, które mogłyby znacząco zmniejszyć czas podróży na Czerwoną Planetę i nie tylko. Badany przez Agencję napęd fotonowy mógłby rozpędzić pojazd do prędkości bliskiej prędkości światła, co pozwoliłoby na dotarcie 100 kilogramowej sondy na Marsa w zaledwie 3 dni. Oczywiście jest to na tę chwilę jedynie poddawana badaniom koncepcja.

Mars znajduje się w naszym kosmicznym sąsiedztwie, a mimo to na dostanie się na jego powierzchnię będziemy potrzebować kilku miesięcy. To pokazuje jak niewiele do tej pory osiągnęliśmy w kwestii podboju kosmosu. Dobrze, że niektóre osoby starają się to zmienić.

 

Jeśli chcesz być na bieżąco to zapraszam do obserwowania mojego profilu OCISLY na wykopie.

 

Źródło: Space.com

Popularyzator sektora kosmicznego w Polsce. Udzielam się głównie na tematy załogowej eksploracji kosmosu, kolonizacji Marsa oraz nowinek astrofizycznych. Prowadzę Kosmiczną Propagandnę oraz piszę artykuły dla kilku innych stron.
17