KUINKA KAUAN KESTää PääSY MARSIIN?

Send

Tämä artikkeli ilmestyi alun perin Space Magazine -lehdessä heinäkuussa 2012, mutta se on päivitetty siihen liittyvällä videolla.

Mars-planeetta on yksi yötaivaan kirkkaimmista esineistä, näkyvä helposti paljain silmin kirkkaana punaisena tähtenä. Kahden vuoden välein, Mars ja Maa saavuttavat lähimmän pisteen, nimeltään ”oppositio”, kun Mars voi olla niin lähellä kuin 55 000 000 km päässä Maasta. Ja joka toinen vuosi, avaruusjärjestöt hyödyntävät tätä kiertoradan suuntausta lähettääkseen avaruusaluksia Punaiselle planeetalle. Kuinka kauan kestää pääsy Marsiin?

Kokonaismatka-aika maapallosta Marsiin kestää 150-300 päivää riippuen laukaisun nopeudesta, Maan ja Marsin kohdistuksesta ja matkan pituudesta, jonka avaruusalus kulkee tavoitteensa saavuttamiseen. Se todella riippuu vain siitä, kuinka paljon polttoainetta olet valmis polttamaan päästäksesi sinne. Lisää polttoainetta, lyhyempi matka-aika.

Marsille käymisen historia:

Ensimmäinen avaruusalus, joka on koskaan matkalla maapallosta Marsiin, oli NASA: n Mariner 4, joka laukaistiin 28. marraskuuta 1964 ja saapui Marsiin 14. heinäkuuta 1965 ottamalla onnistuneesti sarjan 21 valokuvaa. Mariner 4: n kokonaislentoaika oli 228 päivää.

Seuraava onnistunut matka Marsiin oli Mariner 6, joka räjähti 25. helmikuuta 1969 ja saavutti planeetalle 31. heinäkuuta 1969; lentoaika vain 156 päivää. Menestyvä Mariner 7 vaati vain 131 päivää matkan tekemiseen.

Mariner 9, ensimmäinen avaruusalus, joka meni menestyksekkäästi kiertoradalle Marsin ympäri, laukaistiin 30. toukokuuta 1971 ja saapui 13. marraskuuta 1971 kestää 167 päivää. Tämä on sama malli, joka on kestänyt melkein 50 vuotta Marsin etsintää: noin 150-300 päivää.

Tässä muutama esimerkki:

Viking 1 (1976) - 335 päivää
Viking 2 (1976) - 360 päivää
Marsin tiedustelupalvelin (2006) - 210 päivää
Phoenix Lander (2008) - 295 päivää
Curiosity Lander (2012) - 253 päivää

Miksi se vie niin kauan ?:

Kun ajatellaan sitä tosiseikkaa, että Mars on vain 55 miljoonan kilometrin päässä ja avaruusalukset kulkevat yli 20 000 km / tunnissa, odotat, että avaruusalus suorittaa matkan noin 115 päivässä, mutta se vie paljon kauemmin. Tämä johtuu siitä, että sekä Maa että Mars kiertävät Auringon ympäri. Et voi osoittaa suoraan Marsiin ja alkaa ampua raketteja, koska sinne saavuttuaan Mars olisi jo siirtynyt. Sen sijaan maapallolta nousevat avaruusalukset on osoitettava mihin Mars tulee olemaan.

Toinen rajoitus on polttoaine. Jälleen, jos sinulla olisi rajoittamaton määrä polttoainetta, osoitat avaruusaluksesi Marsiin, ampu raketit matkan puoliväliin, käänny sitten ympäri ja hidasta matkan viimeistä puolta. Voit lyhentää matka-ajasta murto-osaan nykyisestä hinnasta - mutta tarvitset mahdotonta määrää polttoainetta.

Kuinka päästä Marsiin vähiten polttoainemäärällä:

Suunnittelijoiden ensisijainen huolenaihe on kuinka saada avaruusalus Marsiin vähiten polttoainemäärällä. Robotit eivät todellakaan välitä avaruuden vihamielisestä ympäristöstä, joten on järkevää vähentää raketin laukaisukustannuksia niin paljon kuin mahdollista.

NASA: n insinöörit käyttävät Hohmann Transfer Orbit -nimistä matkustusmenetelmää - tai Minimum Energy Transfer Orbit - lähettääkseen avaruusaluksen maapallosta Marsiin vähiten polttoainemäärällä. Tekniikan ehdotti ensimmäisen kerran Walter Hohmann, joka julkaisi ensimmäisen liikkeen kuvauksen vuonna 1925.

Sen sijaan, että osoitat rakettisi suoraan Marsiin, lisäät avaruusaluksen kiertorataa siten, että se seuraa suurempaa kiertorataa auringon ympärillä kuin maa. Lopulta kyseinen kiertorata leikkaa Marsin kiertoradan - juuri sillä hetkellä, kun Mars on myös siellä.

Jos sinun täytyy aloittaa vähemmän polttoainetta, kestää vain kauemmin nostaaksesi kiertoradallasi ja lisäämällä matkaa Marsiin.

Muut ideat vähentää matka-aikaa Marsiin:

Vaikka se vaatii jonkin verran kärsivällisyyttä odottaa avaruusaluksen matkaa 250 päivän päästä Marsiin, saatamme ehkä haluta täysin toisenlaisen työntömenetelmän, jos lähetämme ihmisiä. Avaruus on vihamielinen paikka, ja planeettojenvälisen avaruuden säteily voi aiheuttaa pitkäaikaisen terveysriskin ihmisten astronauteille. Taustakosmisäteet aiheuttavat jatkuvan syövän aiheuttaman säteilyn, mutta on suurempi massiivisten aurinko myrskyjen vaara, joka voi tappaa suojaamattomat astronautit muutamassa tunnissa. Jos pystyt vähentämään matka-aikaa, vähennät sitä aikaa, jolla astronautit lepäävät säteilyllä, ja minimoit tarvikkeiden määrän, joka heidän on kuljetettava paluumatkalle.

Go Nuclear:
Yksi idea on ydinaseet, jotka kuumentavat työskentelevän nesteen - kuten vedyn - voimakkaisiin lämpötiloihin ydinreaktorissa, ja räjäyttävät sen sitten rakettisuuttimesta suurilla nopeuksilla työntövoiman aikaansaamiseksi. Koska ydinpolttoaineet ovat paljon tiheämpiä kuin kemialliset raketit, voisit saada suuremman työntövoimanopeuden pienemmällä polttoaineella. Ehdotetaan, että ydinase voi vähentää matka-aikaa noin seitsemään kuukauteen

Mene magneettiseksi:
Toinen ehdotus on tekniikka nimeltään Muuttuva spesifinen impulssi-magnetoplasmaraketa (tai VASIMR). Tämä on sähkömagneettinen ohjain, joka käyttää radioaaltoja ionisoimaan ja lämmittämään ponneainetta. Tämä muodostaa ionisoidun kaasun, jota kutsutaan plasmaksi ja joka voidaan magneettisesti ajaa ulos avaruusaluksen takaosaan suurilla nopeuksilla. Entinen astronautti Franklin Chang-Diaz on edelläkävijä tämän tekniikan kehittämisessä, ja kansainväliselle avaruusasemalle odotetaan asennettavan prototyyppi auttamaan sitä ylläpitämään korkeuttaan maan yläpuolella. Marssi-matkalla VASIMR-raketti voisi lyhentää matka-aikaa viiteen kuukauteen.

Go Antimatter:
Ehkä yksi äärimmäisistä ehdotuksista olisi käyttää antimateria raketti. Hiukkaskiihdyttimissä luotu antimateria on tiiviimpi polttoaine, jota voit mahdollisesti käyttää. Kun aineatomit kohtaavat antimateriaalin atomit, ne muuttuvat puhtaaseksi energiaksi, kuten Albert Einsteinin kuuluisa yhtälö ennustaa: E = mc². Vain 10 milligrammaa antimateriaa tarvittaisiin kuljettamaan ihmismatka Marsiin vain 45 päivässä. Mutta silloin pienen määrän antimaterian tuottaminen maksaa noin 250 miljoonaa dollaria.

Tulevat tehtävät Marsiin:

Vaikka joitain uskomattomia tekniikoita on ehdotettu lyhentämään matka-aikaa Marsiin, insinöörit käyttävät kokeiltuja ja todenmukaisia menetelmiä seuratakseen energiansiirtovälin vähimmäisratoja kemiallisilla raketeilla. NASA: n MAVEN-operaatio käynnistyy vuonna 2013 tätä tekniikkaa käyttämällä, samoin kuin ESAn ExoMars-operaatiot. Voi kulua muutama vuosikymmen ennen kuin muista menetelmistä tulee yleisiä tekniikoita.

Tutkimus:
Tietoja planeettojenvälisistä kiertoraduista - NASA
7 minuuttia kauhua - laskeutumisen haaste Marsilla
NASA-ehdotus ydinasemoottoriksi
Hohmann Transfer Orbits - Iowan osavaltion yliopisto
Vähimmäissiirrot ja planeettaväliset kiertoradat
Uusi ja parannettu maapallonvastainen avaruusalus Mars-operaatioille - NASA
Astronomy Cast Episode 84: Liikkuminen aurinkojärjestelmään

Aiheeseen liittyviä tarinoita Space Magazine: lta:
Matka Marsiin vain 39 päivässä
Yksi tapa, yhden henkilön tehtävä Marsiin
Voisiko ihmislähetystö Marsiin rahoittaa kaupallisesti?
Kuinka MSL navigoi Marsiin? Erittäin huolellisesti
Halpa ratkaisu päästä Marsiin?
Miksi niin monet Marsiin tehtävät epäonnistuivat?

Tämä artikkeli ilmestyi alun perin Space Magazine -lehdessä heinäkuussa 2012, mutta se on päivitetty siihen liittyvällä videolla.