Сколько времени лететь до Марса от Земли на ракете

Отправить ракету с Земли на Марс по прямой невозможно. Объясняем, в чем причина, сколько лететь до Марса, какая траектория больше подходит и что на это влияет.

Сколько лететь до Марса по времени
По расчетам профессора физики Крейга Паттена из Калифорнийского университета в Сан-Диего, путь до Марса займет около 270 дней (или девяти месяцев) в период оппозиции Марса. Столько же времени нужно, чтобы вернуться обратно.
Сложности вычисления
Марс и Земля постоянно движутся по своим орбитам, поэтому отправить ракету или корабль по прямой невозможно. Главную роль в вычислении оптимального времени для старта космического аппарата играет выбранная траектория полета.
Как рассказал научный сотрудник отдела физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН Александр Трохимовский, в современных миссиях используется эллиптическая траектория: ракета с Земли как бы догоняет Марс. Эллиптическая (гомановская) траектория названа в честь немецкого ученого Вальтера Гомана, в 1925 году описавшего ее. При этом варианте полет к Марсу длится от 150 до 260 дней. Аппарат запускается со второй космической скоростью, от 11,2 до 12 км/с, в период, когда Земля догоняет Марс и планеты выстраиваются в одну линию — раз в 26 месяцев.
Существуют и другие траектории: параболическая и гиперболическая. При параболической траектории космический аппарат стартует с Земли с третьей космической скоростью — 16,65 км/с. При гиперболической корабль отправится на Красную планету со скоростью выше третьей космической. По словам Александра Трохимовского, эти траектории позволяют добраться быстрее, но требуется намного больше топлива как при взлете, так и для торможения — выхода на орбиту вокруг Марса.
Ученый Ноам Изенберг из Университета Джонса Хопкинса в 2020 году предложил альтернативу классическому сценарию полета на Марс — использовать гравитацию другого массивного небесного тела. По пути к Красной планете или обратно космическому кораблю предлагается пройти рядом с Венерой. Пролетая мимо, экипаж сможет использовать гравитацию Венеры для ускорения или изменения курса корабля. Такой гравитационный маневр позволит не только сократить время миссии, но и уменьшить ее стоимость. Технология гравитационного маневра существует не первый год. К примеру, аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2» совершали гравитационные маневры у Юпитера и Сатурна.
Траектория полета на Марс Ноама Изенберга (слева), гомановская траектория (справа) (Фото: Izenberg, et. al./(JHUAPL))
Сокращение времени полета
Космос — враждебная среда для человека. Поэтому ученые ищут способы сократить время полета на Марс. Например, в NASA планируют построить ракету с ядерным двигателем, которая сможет доставить человека на Марс всего за 45 дней при эллиптической траектории.
В современной космонавтике используются химические ракетные двигатели. Из них наибольшим удельным импульсом обладают жидкостные. Такая двигательная установка состоит из раздельных баков с жидкими окислителем и горючим, камеры сгорания и центробежных насосов для подачи в нее горючего.
Ядерные же ракетные двигатели будут создавать тягу благодаря ядерной энергии. Тепло, полученное после распада радиоактивных веществ, планируется использовать для нагрева жидкого водорода. А чтобы избежать риска аварии при запуске, реактор будут включать только после выхода на орбиту. Появление ядерных ракет позволит решить ряд ключевых проблем. Во-первых, они смогут развивать высокие скорости, что позволит сократить время путешествия на Марс с девяти месяцев до шести недель. Во-вторых, конструкция нуждается в меньшем объеме топлива. Освобожденное место можно использовать для загрузки дополнительного оборудования. В-третьих, по прибытии на Красную планету космонавты смогут применять реактор в качестве источника энергии.
Чтобы реализовать эту идею, NASA объединило усилия с Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, военно-промышленной корпорацией Lockheed Martin и компанией BWX Technologies. Рабочий прототип должен быть готов уже к 2025 году.
Сколько лететь до Марса со скоростью света
Чтобы измерять астрономическое расстояние за пределами Земли, ученые создали термин «световой год». Световой год — расстояние, которое свет преодолевает за один год. Свет движется со скоростью 299 792 458 м/с. При такой скорости он преодолевает 9,46 трлн км в год.
Александр Трохимовский:
«Со скоростью света можно добраться до Марса за время чуть больше трех минут, однако это время описывает лишь передачу сигналов. Для настоящего путешествия нужно еще как минимум время для разгона и торможения».
Подробнее на РБК