ΠΌΣΟΣ ΧΡΌΝΟΣ ΧΡΕΙΆΖΕΤΑΙ ΓΙΑ ΝΑ ΦΤΆΣΕΤΕ ΣΤΟΝ ΆΡΗ;

Send

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε αρχικά στο Space Magazine τον Ιούλιο του 2012, αλλά ενημερώθηκε με ένα σχετικό βίντεο.

Ο πλανήτης Άρης είναι ένα από τα λαμπρότερα αντικείμενα του νυχτερινού ουρανού, εύκολα ορατό με το γυμνό μάτι ως ένα φωτεινό κόκκινο αστέρι. Κάθε δύο χρόνια περίπου, ο Άρης και η Γη φτάνουν στο πλησιέστερο σημείο τους, που ονομάζεται «αντιπολίτευση», όταν ο Άρης μπορεί να βρίσκεται σε απόσταση μόλις 55.000.000 χλμ. Από τη Γη. Και κάθε δύο χρόνια, οι διαστημικές υπηρεσίες εκμεταλλεύονται αυτήν την τροχιακή ευθυγράμμιση για να στείλουν διαστημόπλοια στον Κόκκινο Πλανήτη. Πόσος χρόνος χρειάζεται για να πάω στο προορισμό Mars;

Ο συνολικός χρόνος ταξιδιού από τη Γη στον Άρη διαρκεί μεταξύ 150-300 ημερών, ανάλογα με την ταχύτητα της εκτόξευσης, την ευθυγράμμιση της Γης και του Άρη και τη διάρκεια της διαδρομής που κάνει το διαστημικό σκάφος για να φτάσει στον στόχο του. Απλώς εξαρτάται από το πόσο καύσιμο προτίθεστε να κάψετε για να φτάσετε εκεί. Περισσότερο καύσιμο, μικρότερος χρόνος ταξιδιού.

Ιστορία της μετάβασης στον Άρη:

Το πρώτο διαστημικό σκάφος που έκανε ποτέ το ταξίδι από τη Γη στον Άρη ήταν το Mariner 4 της NASA, το οποίο ξεκίνησε στις 28 Νοεμβρίου 1964 και έφτασε στον Άρη στις 14 Ιουλίου 1965, λαμβάνοντας με επιτυχία μια σειρά από 21 φωτογραφίες. Ο συνολικός χρόνος πτήσης του Mariner 4 ήταν 228 ημέρες.

Η επόμενη επιτυχημένη αποστολή στον Άρη ήταν ο Mariner 6, ο οποίος ξέσπασε στις 25 Φεβρουαρίου 1969 και έφτασε στον πλανήτη στις 31 Ιουλίου 1969. χρόνος πτήσης μόνο 156 ημερών. Ο επιτυχημένος Mariner 7 χρειάστηκε μόνο 131 ημέρες για να κάνει το ταξίδι.

Το Mariner 9, το πρώτο διαστημικό σκάφος που πέτυχε με επιτυχία σε τροχιά γύρω από τον Άρη ξεκίνησε στις 30 Μαΐου 1971 και έφτασε στις 13 Νοεμβρίου 1971 για διάρκεια 167 ημερών. Αυτό είναι το ίδιο μοτίβο που έχει κρατήσει για περισσότερα από 50 χρόνια εξερεύνησης του Άρη: περίπου 150-300 ημέρες.

Ακολουθούν μερικά ακόμη παραδείγματα:

Βίκινγκ 1 (1976) - 335 ημέρες
Βίκινγκ 2 (1976) - 360 ημέρες
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 ημέρες
Phoenix Lander (2008) - 295 ημέρες
Curiosity Lander (2012) - 253 ημέρες

Γιατί χρειάζεται τόσο πολύ ;:

Όταν σκεφτείτε το γεγονός ότι ο Άρης απέχει μόλις 55 εκατομμύρια χλμ. Και το διαστημικό σκάφος ταξιδεύει πάνω από 20.000 χλμ / ώρα, θα περιμένατε το διαστημικό σκάφος να κάνει το ταξίδι σε περίπου 115 ημέρες, αλλά διαρκεί πολύ περισσότερο. Αυτό συμβαίνει επειδή τόσο η Γη όσο και ο Άρης περιστρέφονται γύρω από τον Ήλιο. Δεν μπορείτε να κατευθυνθείτε απευθείας στον Άρη και να ξεκινήσετε να πυροβολείτε τους ρουκέτες σας, γιατί όταν φτάσετε εκεί, ο Άρης θα είχε ήδη μετακινηθεί. Αντ 'αυτού, το διαστημικό σκάφος που εκτοξεύεται από τη Γη πρέπει να δείχνει πού Ο Άρης θα είναι.

Ο άλλος περιορισμός είναι το καύσιμο. Και πάλι, εάν είχατε απεριόριστη ποσότητα καυσίμου, θα δείξατε το διαστημικό σκάφος σας στον Άρη, πυροβολήστε τους ρουκέτες σας στο μισό σημείο του ταξιδιού και, στη συνέχεια, γυρίστε και επιβραδύνετε για το τελευταίο μισό του ταξιδιού. Θα μπορούσατε να μειώσετε το χρόνο ταξιδιού σας σε ένα κλάσμα της τρέχουσας τιμής - αλλά θα χρειαστείτε μια αδύνατη ποσότητα καυσίμου.

Πώς να φτάσετε στον Άρη με το λιγότερο ποσό καυσίμου:

Το πρωταρχικό μέλημα των μηχανικών είναι πώς να μεταφέρουν ένα διαστημικό σκάφος στον Άρη, με τη λιγότερη ποσότητα καυσίμου. Τα ρομπότ δεν ενδιαφέρονται πραγματικά για το εχθρικό περιβάλλον του διαστήματος, οπότε είναι λογικό να μειώσουμε όσο το δυνατόν περισσότερο το κόστος εκτόξευσης του πυραύλου.

Οι μηχανικοί της NASA χρησιμοποιούν μια μέθοδο ταξιδιού που ονομάζεται Hohmann Transfer Orbit - ή μια ελάχιστη ενέργεια μεταφοράς τροχιάς - για να στείλουν ένα διαστημικό σκάφος από τη Γη στον Άρη με την ελάχιστη δυνατή ποσότητα καυσίμου. Η τεχνική προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Walter Hohmann ο οποίος δημοσίευσε την πρώτη περιγραφή του ελιγμού το 1925.

Αντί να κατευθύνετε τον πύραυλό σας απευθείας στον Άρη, ενισχύετε την τροχιά του διαστημικού σκάφους σας, έτσι ώστε να ακολουθεί μια μεγαλύτερη τροχιά γύρω από τον Ήλιο από τη Γη. Τελικά αυτή η τροχιά θα τέμνει την τροχιά του Άρη - την ακριβή στιγμή που ο Άρης είναι και εκεί.

Εάν πρέπει να ξεκινήσετε με λιγότερα καύσιμα, χρειάζεστε περισσότερο χρόνο για να ανεβάσετε την τροχιά σας και να αυξήσετε το ταξίδι στον Άρη.

Άλλες ιδέες για μείωση του χρόνου ταξιδιού στον Άρη:

Παρόλο που απαιτεί λίγη υπομονή για να περιμένει ένα διαστημικό σκάφος να ταξιδέψει 250 ημέρες για να φτάσει στον Άρη, ίσως θέλουμε μια εντελώς διαφορετική μέθοδο πρόωσης αν στέλνουμε ανθρώπους. Το διάστημα είναι ένα εχθρικό μέρος και η ακτινοβολία του διαπλανητικού χώρου μπορεί να δημιουργήσει μακροπρόθεσμο κίνδυνο για την υγεία των ανθρώπινων αστροναυτών. Οι κοσμικές ακτίνες του φόντου προκαλούν ένα συνεχές φάσμα ακτινοβολίας που προκαλεί καρκίνο, αλλά υπάρχει μεγαλύτερος κίνδυνος μαζικών ηλιακών καταιγίδων, οι οποίες θα μπορούσαν να σκοτώσουν μη προστατευμένους αστροναύτες σε λίγες ώρες. Εάν μπορείτε να μειώσετε τον χρόνο ταξιδιού, μειώστε το χρόνο που οι αστροναύτες δέχονται ακτινοβολία και ελαχιστοποιήσετε τον αριθμό των προμηθειών που χρειάζονται για να ταξιδέψουν με επιστροφή.

Πυρηνικός:
Μια ιδέα είναι πυρηνικοί πύραυλοι, το οποίο θερμαίνει ένα λειτουργικό ρευστό - όπως το υδρογόνο - σε έντονες θερμοκρασίες σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα και στη συνέχεια εκτοξεύει ένα ακροφύσιο πυραύλων σε υψηλές ταχύτητες για να δημιουργήσει ώθηση. Επειδή τα πυρηνικά καύσιμα είναι πολύ πιο πυκνά από τα χημικά πυραύλους, θα μπορούσατε να έχετε υψηλότερη ταχύτητα ώθησης με λιγότερα καύσιμα. Προτείνεται ένας πυρηνικός πύραυλος να μειώσει τον χρόνο ταξιδιού σε περίπου 7 μήνες

Πηγαίνετε μαγνητικός:
Μια άλλη πρόταση είναι μια τεχνολογία που ονομάζεται Πυραύλος μεταβλητού ειδικού παλμού Magnetoplasma (ή VASIMR). Πρόκειται για μια ηλεκτρομαγνητική ώθηση που χρησιμοποιεί ραδιοκύματα για ιονισμό και θέρμανση ενός προωθητικού. Αυτό δημιουργεί ένα ιονισμένο αέριο που ονομάζεται πλάσμα το οποίο μπορεί να εκτοξευθεί μαγνητικά από το πίσω μέρος του διαστημικού σκάφους σε υψηλές ταχύτητες. Ο πρώην αστροναύτης Franklin Chang-Diaz πρωτοπορεί στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας και ένα πρωτότυπο αναμένεται να εγκατασταθεί στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για να τον βοηθήσει να διατηρήσει το υψόμετρο του πάνω από τη Γη. Σε μια αποστολή στον Άρη, ένας πύραυλος VASIMR θα μπορούσε να μειώσει τον χρόνο ταξιδιού σε 5 μήνες.

Go Antimatter:
Ίσως μια από τις πιο ακραίες προτάσεις θα ήταν να χρησιμοποιήσετε ένα αντιύλη πυραύλων. Δημιουργήθηκε σε επιταχυντές σωματιδίων, η αντιύλη είναι το πιο πυκνό καύσιμο που θα μπορούσατε ενδεχομένως να χρησιμοποιήσετε. Όταν τα άτομα της ύλης συναντούν άτομα της αντιύλης, μετατρέπονται σε καθαρή ενέργεια, όπως προβλέπεται από τη διάσημη εξίσωση του Albert Einstein: E = mc². Μόνο 10 χιλιοστόγραμμα αντιύλης θα χρειαζόταν για την προώθηση μιας ανθρώπινης αποστολής στον Άρη σε μόλις 45 ημέρες. Αλλά τότε, η παραγωγή ακόμη και αυτής της μικρής ποσότητας αντιύλης θα κόστιζε περίπου 250 εκατομμύρια δολάρια.

Μελλοντικές αποστολές στον Άρη:

Παρόλο που έχουν προταθεί ορισμένες απίστευτες τεχνολογίες για να μειωθεί ο χρόνος ταξιδιού στον Άρη, οι μηχανικοί θα χρησιμοποιούν τις δοκιμασμένες και αληθινές μεθόδους παρακολούθησης ελάχιστων τροχιών μεταφοράς ενέργειας με χρήση χημικών πυραύλων. Η αποστολή MAVEN της NASA θα ξεκινήσει το 2013 χρησιμοποιώντας αυτήν την τεχνική, καθώς και τις αποστολές ExoMars της ESA. Μπορεί να είναι μερικές δεκαετίες πριν από άλλες μεθόδους γίνουν κοινές τεχνικές.

Περαιτέρω έρευνα:
Πληροφορίες για Διαπλανητικές τροχιές - NASA
7 λεπτά του τρόμου - Η πρόκληση της προσγείωσης στον Άρη
Πρόταση της NASA για πυρηνική μηχανή πυραύλων
Hohmann Transfer Orbit - Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αϊόβα
Ελάχιστες μεταφορές και διαπλανητικές τροχιές
Νέο και βελτιωμένο διαστημικό πλοίο αντιύλης για αποστολές Άρη - NASA
Astronomy Cast Episode 84: Περιήγηση στο Ηλιακό Σύστημα

Σχετικές ιστορίες από το περιοδικό Space:
Ταξιδέψτε στον Άρη σε μόλις 39 ημέρες
Ένας τρόπος, αποστολή ενός ατόμου στον Άρη
Θα μπορούσε μια ανθρώπινη αποστολή στον Άρη να χρηματοδοτηθεί εμπορικά;
Πώς θα πλοηγηθεί το MSL στον Άρη; Πολύ προσεκτικά
Μια φτηνή λύση για να φτάσετε στον Άρη;
Γιατί απέτυχαν τόσες πολλές αποστολές στον Άρη;

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε αρχικά στο Space Magazine τον Ιούλιο του 2012, αλλά ενημερώθηκε με ένα σχετικό βίντεο.