Mars jest jednym z najbliższych planetarnych sąsiadów Ziemi, ale dotarcie do niego nadal wymaga wielu miesięcy podróży. Nie wystarczy podzielić odległości między planetami przez maksymalną prędkość rakiety. Ziemia i Mars bez przerwy przemieszczają się wokół Słońca, dlatego statek kosmiczny musi wystartować w odpowiednim momencie i poruszać się po starannie zaplanowanej trajektorii. Ile czasu leci się z Ziemi na Marsa? Dotychczasowe misje potrzebowały zazwyczaj około 6-9 miesięcy.
Ile czasu leci się z Ziemi na Marsa?
Typowy lot sondy lub statku kosmicznego z Ziemi na Marsa trwa mniej więcej od sześciu do dziewięciu miesięcy. Nie jest to jednak stała wartość. Czas podróży zależy od położenia obu planet, wybranej trajektorii, możliwości rakiety oraz tego, z jaką prędkością sonda ma dotrzeć do celu.
Ziemia znajduje się średnio około 150 milionów kilometrów od Słońca, natomiast Mars około 228 milionów kilometrów. Nie oznacza to jednak, że planety dzieli zawsze około 78 milionów kilometrów. Obie krążą po własnych orbitach i mogą znajdować się po tej samej albo po przeciwnych stronach Słońca.
W sprzyjających warunkach Mars może znaleźć się około 55 milionów kilometrów od Ziemi. Z kolei gdy planety znajdują się po przeciwnych stronach Słońca, odległość może przekraczać 400 milionów kilometrów. W praktyce często podawana średnia odległość pomiędzy Ziemią i Marsem wynosi około 225 milionów kilometrów.
Statek kosmiczny nie leci jednak prostą linią do miejsca, w którym Mars znajduje się w momencie startu. Musi zostać skierowany tam, gdzie planeta znajdzie się kilka miesięcy później. Jest to trochę podobne do rzucania piłki do biegnącej osoby: trzeba celować przed nią, a nie dokładnie w miejsce, w którym znajduje się podczas rzutu.
Dlaczego podróż na Marsa trwa kilka miesięcy?
Największe znaczenie ma mechanika orbitalna. Statek po opuszczeniu Ziemi porusza się wokół Słońca, przechodząc z orbity zbliżonej do ziemskiej na orbitę przecinającą orbitę Marsa. Cała podróż jest więc czymś więcej niż zwykłym przelotem między dwoma nieruchomymi punktami.
Jednym z klasycznych sposobów planowania międzyplanetarnych lotów jest tzw. transfer Hohmanna. Polega on na wykorzystaniu eliptycznej orbity transferowej pomiędzy orbitą Ziemi i Marsa. Taki ekonomiczny pod względem zużycia paliwa przelot trwa teoretycznie około 8,5 miesiąca.
Nie każda rzeczywista misja wykorzystuje dokładnie taką samą trajektorię. Inżynierowie mogą zdecydować się na szybszy przelot kosztem większej ilości energii albo wybrać trasę dostosowaną do parametrów konkretnej sondy i rakiety.
Do tego dochodzi konieczność odpowiedniego wejścia w atmosferę Marsa albo na jego orbitę. Sonda nie może po prostu rozpędzić się do największej możliwej prędkości, jeśli później nie będzie w stanie bezpiecznie wyhamować.
Ile czasu rakieta leci na Marsa?
Mówiąc potocznie o rakiecie lecącej na Marsa, zwykle mamy na myśli cały statek międzyplanetarny. Sama rakieta nośna pracuje przede wszystkim podczas początkowej części lotu. Jej zadaniem jest wyniesienie sondy z Ziemi i nadanie jej odpowiedniej prędkości oraz kierunku.
Po oddzieleniu ostatniego stopnia rakiety statek kontynuuje podróż samodzielnie. Większość czasu nie przyspiesza bez przerwy za pomocą głównego silnika. Porusza się po swojej orbicie wokół Słońca, a niewielkie silniki są wykorzystywane między innymi do korekt trajektorii i orientacji.
Z tego względu pytanie, ile czasu rakieta leci na Marsa, najlepiej rozumieć jako pytanie o czas całej misji międzyplanetarnej. W takim przypadku można przyjąć, że obecnie jest to zazwyczaj około 6-9 miesięcy.
Niektóre koncepcje przyszłych załogowych wypraw przewidują skrócenie podróży. Wymagałoby to jednak większych możliwości napędowych i odpowiedniego zarządzania zapasem paliwa. Każde skrócenie czasu lotu jest szczególnie atrakcyjne w misjach z ludźmi, ponieważ ogranicza okres przebywania astronautów w mikrograwitacji i ekspozycję na promieniowanie kosmiczne.
Dlaczego na Marsa nie można wystartować w dowolnym momencie?
Najkorzystniejsze możliwości lotu na Marsa pojawiają się mniej więcej co 26 miesięcy. Wynika to z różnicy okresów orbitalnych Ziemi i Marsa. Ziemia obiega Słońce w około 365 dni, natomiast rok marsjański trwa około 687 ziemskich dni.
Przed startem obie planety powinny znajdować się we właściwym położeniu względem siebie. Dzięki temu statek może dotrzeć do orbity Marsa dokładnie wtedy, gdy będzie znajdowała się tam planeta.
Takie okresy nazywa się oknami startowymi. Właśnie dlatego kilka różnych misji marsjańskich często wyrusza z Ziemi w podobnym czasie. Jeżeli sonda nie wystartuje podczas odpowiedniego okna, kolejna dobra okazja może pojawić się dopiero po ponad dwóch latach.
Wybór terminu ma ogromne znaczenie dla zużycia paliwa, długości podróży i masy możliwej do wysłania w stronę Marsa. Nie chodzi więc wyłącznie o to, żeby Mars znajdował się możliwie blisko Ziemi.
Ile czasu leciał łazik na Marsa?
Nie istnieje jedna odpowiedź, ponieważ na Marsa wysłano kilka łazików i każda misja miała nieco inną trajektorię. Dobrym przykładem jest Perseverance. Łazik został wystrzelony 30 lipca 2020 roku, a na powierzchni Marsa wylądował 18 lutego 2021 roku. Podróż trwała więc około 203 dni, czyli niespełna siedem miesięcy.
Curiosity potrzebował więcej czasu. Wystartował 26 listopada 2011 roku, a wylądował na Marsie 6 sierpnia 2012 roku. Jego lot trwał około 254 dni, a więc trochę ponad osiem miesięcy.
Łazik Spirit został wystrzelony w czerwcu 2003 roku i dotarł do celu na początku stycznia 2004 roku. W jego przypadku podróż zajęła około siedmiu miesięcy. Opportunity, wysłany kilka tygodni później, także potrzebował około pół roku.
Różnice nie świadczą o tym, że jedna rakieta była po prostu znacznie szybsza od drugiej. Na długość lotu wpływały terminy startów, trajektorie, masa sond, właściwości rakiet nośnych oraz zaplanowany sposób wejścia w atmosferę Marsa.
Jak szybko leci statek kosmiczny na Marsa?
Prędkość statku podczas międzyplanetarnej podróży nie jest stała. Po starcie sonda otrzymuje bardzo dużą prędkość względem Ziemi, ale później porusza się przede wszystkim pod wpływem grawitacji Słońca.
Nie ma więc jednej wartości opisującej prędkość wszystkich pojazdów lecących na Marsa. W zależności od punktu trajektorii i przyjętego układu odniesienia można otrzymać zupełnie różne wyniki.
To także powód, dla którego proste obliczenie odległość podzielona przez prędkość nie daje wiarygodnego czasu podróży między planetami. W szkolnym przykładzie samochód jedzie po prostej drodze do nieruchomego celu. Statek kosmiczny musi spotkać planetę przemieszczającą się po orbicie z prędkością kilkudziesięciu tysięcy kilometrów na godzinę.
Mars porusza się wokół Słońca ze średnią prędkością około 24 km/s, a Ziemia około 30 km/s. Nawigacja międzyplanetarna wymaga więc bardzo precyzyjnego przewidzenia położenia obu planet wiele miesięcy naprzód.
Ile trwa 1 doba na Marsie?
Doba marsjańska jest bardzo podobna do ziemskiej, ale nieco dłuższa. Pełny marsjański dzień słoneczny, określany jako sol, trwa około 24 godzin, 39 minut i 35 sekund.
Oznacza to, że jedna doba na Marsie jest dłuższa od ziemskiej o niespełna 40 minut. W codziennym życiu człowieka nie wydaje się to wielką różnicą, ale w przypadku zespołów sterujących łazikami ma ona znaczenie.
Podczas niektórych misji pracownicy zespołów operacyjnych dostosowywali rytm dnia do czasu marsjańskiego. Każdego kolejnego ziemskiego dnia ich godziny pracy przesuwały się o około 40 minut. Dzięki temu mogli wykonywać działania wtedy, gdy na Marsie rozpoczynał się odpowiedni etap doby.
Mars potrzebuje natomiast znacznie więcej czasu niż Ziemia na pełne okrążenie Słońca. Rok na Czerwonej Planecie trwa około 687 ziemskich dni, czyli prawie dwa ziemskie lata.
Ile trwa przesłanie informacji z Marsa na Ziemię?
Nawet po dotarciu statku do Marsa pozostaje jeszcze problem komunikacji. Sygnały radiowe poruszają się z prędkością światła, ale odległość pomiędzy planetami jest tak duża, że nie można prowadzić rozmowy w czasie rzeczywistym.
W zależności od aktualnego położenia planet sygnał potrzebuje w przybliżeniu od nieco ponad 3 do ponad 20 minut na pokonanie drogi w jedną stronę. Oznacza to, że odpowiedź na polecenie wysłane z Ziemi może powrócić dopiero po kilkudziesięciu minutach.
Łazikami marsjańskimi nie steruje się tak jak zdalnie sterowanym samochodem. Nie można oglądać obrazu z kamery i natychmiast skręcać kierownicą. Zespoły przygotowują zestawy poleceń, a pojazdy posiadają systemy pozwalające im wykonywać część czynności autonomicznie.
Opóźnienie komunikacji byłoby również jednym z ważniejszych wyzwań podczas przyszłej wyprawy człowieka. Astronauci znajdujący się na Marsie musieliby podejmować wiele decyzji bez możliwości natychmiastowego skonsultowania się z kontrolą misji na Ziemi.
Czy człowiek może polecieć na Marsa w sześć miesięcy?
Technicznie czas podróży zbliżony do sześciu lub siedmiu miesięcy mieści się w zakresie osiąganym już przez bezzałogowe misje. Wysłanie ludzi jest jednak znacznie bardziej skomplikowane niż wysłanie kilkutonowego łazika.
Statek załogowy musi zabrać systemy podtrzymywania życia, wodę, zapasy żywności, urządzenia awaryjne oraz osłony chroniące astronautów. Trzeba także rozwiązać problem powrotu, pobytu na powierzchni i długotrwałego wpływu nieważkości oraz promieniowania.
Cała wyprawa trwałaby więc znacznie dłużej niż sam przelot w jedną stronę. Przy wykorzystaniu korzystnych układów orbitalnych załoga może być zmuszona do pozostania na Marsie przez wiele miesięcy przed rozpoczęciem podróży powrotnej.
Gdy więc pytamy, ile czasu leci się z Ziemi na Marsa, dla współczesnej technologii najrozsądniej przyjąć około 6-9 miesięcy w jedną stronę. Perseverance pokonał tę trasę w około 203 dni, a Curiosity potrzebował około 254 dni. Sam Mars ma natomiast dobę tylko nieznacznie dłuższą od ziemskiej, trwającą około 24 godzin i 40 minut.
Źródło: www.force.org.pl
