Скільки до Марса летіти: вираховуємо час і паливо [2020]

Останнім часом питання про те, скільки до Марса летіти все більше цікавить як людей, причетних до науки, так і звичайних користувачів. По телевізору все більш активно педалюють тему подвигів Ілона Маска, на федеральних каналах України докладають великих зусиль, щоб виставити його дурнем. А ми постараємося розібратися в тому, скільки дійсно може зайняти шлях до найближчої до Землі планети.

Буде цікаво!

Скільки летіти до Марса за часом

Варто відразу уточнити, що якогось єдиного відстані від Землі до Марса не існує! Причина в тому, що у них різні орбіти.

Орбіта – це шлях руху планети, в нашому випадку навколо Сонця.

Всі планети сонячної системи обертаються навколо зірки, але, якщо намалювати їх шлях, це не буде ідеальний коло, швидше за еліпс. До речі, ось цей шлях обертання планети навколо зірки називають роком. У певний час планета знаходиться ближче до Сонця, в інший час – далі. Що стосується Марса, то він може досить сильно віддалятися від зірки, у Землі орбіта більше нагадує коло. Саме завдяки цьому на нашій планеті немає сильних перепадів температур.

Так ось, на малюнку нижче ви можете бачити орбіти Землі і Марса. Як ви могли б зрозуміти, в певний момент ці дві планети знаходяться на мінімальній відстані один від одного, як це і показано на малюнку.

орбіти планет

Цей момент (коли Земля і Марс знаходяться на мінімальній відстані один від одного) вчені називають «опозицією».

У момент опозиції відстань між планетами складає 55 млн. Кілометрів.

Скільки це світлових років і скільки світло летить від Землі до Марса і навпаки?

За офіційними даними, один світловий рік дорівнює +9460730472580,800781 км. Ділимо 55 млн. На це число. Так ми дізнаємося, скільки це світлових років.

55000000 / +9460730472580,800781 = 0.0000058135

Це 5 мільйонних часток світлового року. Як ми знаємо, 1 світловий рік – це відстань (ті самі +9460730472580,800781 км), яке світло долає за рік. Тому, щоб з’ясувати, скільки світло летить від Марса до Землі в момент опозиції, помножимо рік (переведений в секунди) на число, яке вийшло в результаті попереднього дії.

1 рік = 3,154e + 7 секунд

(3,154e + 7) х 0.0000058135 = 183357.79

Тобто у нас вийшло 183 секунди. Це 183/60 = 3.05 хвилин.

Таким чином до Марса можна долетіти за 3 хвилини. Але це якщо летіти на швидкості світла, яка дорівнює 300 тис. Км в секунду.

На жаль, людство поки навіть близько не підійшов до того, що винайти космічний корабель, який може рухатися зі швидкістю світла. У нашій історії найшвидшим космічним кораблем є «Вояджер-1», який летить вже за кордоном сонячної системи зі швидкістю 62140 км на годину.

Розрахуємо, скільки це від швидкості світла. Для цього швидкість світла поділимо на швидкість польоту Вояджера:

300000/62140 = 4.83

Тобто це майже п’ята частина від швидкості світла. На ній до Марса потрібно буде летіти 3.05 х 4.83 = 14.73 хвилини.

Тобто якщо сісти на «Вояджер-1», ми долетимо до Марса за 15 хвилин. Але проблема в тому, що це не пасажирський космічний корабель.

Вояджер являє собою невеликий диск з додатковими пристосуваннями.

Вояджер-1

вага Вояджера становить 721.9 кг. Що стосується суден пасажира, які здатні пересуватися в космосі, то інформації про найшвидше з них немає. Для порівняння можна взяти ракету Falcon 9, яка здійснила понад 60 запусків і доставляє вантажі на МКС (Міжнародна космічна станція). Вона може бути пристосована і для пасажирів. Так ось, вона важить 26.2 тонн!

І це ще небагато. Завдяки Ілону Маску і компанії SpaceX, про яку ми ще будемо говорити, вага вдалося максимально зменшити. Для порівняння візьмемо ракету-носій Антарес, яка раніше теж доставляла вантаж на МКС. вона важить 240 тонн, а вага вантажу у Антареса і Falcon 9 приблизно однаковий.

Ці цифри допомагають нам зрозуміти, що розвинути швидкість Вояджера на сьогоднішній день просто нереально! максимальна швидкість Falcon 9 становить 8350 км / год. Але такого показника ця ракета досягає дуже рідко, для цього потрібно використовувати всі її ресурси. До того ж, поки що навіть ця передова ракета здатна пережити переліт між планетами.

І все ж, якщо припустити, що Маск або ще хтось зможе зробити так, щоб ракета могла летіти зі швидкістю 8350 км / год, до Марса потрібно буде летіти 6586 годин або 274 дня.

Щоб це розрахувати, ми поділили 55 млн. Км (відстань від Марса до Землі при опозиції) на швидкість ракети, а потім на 24 (кількість годин у добі).

55000000/8350/24 = 274.45

Нагадаємо, в році 365 днів. До Марсу ми будемо летіти 3/4 року! Щоб зрозуміти це, ми поділили 274 на 365.

274/365 = 0.75 або 3/4

Дуже важливий момент полягає в тому, що момент «опозиції» настає один раз в 2 роки.

Тобто полетіти на Марс і назад можна раз в 2 роки. Можна, звичайно, спробувати полетіти і не в момент «опозиції», коли планети знаходяться на більшій відстані один від одного. Максимальна відстань від Землі до Марса становить 401 млн. Км.

Так як вище ми порахували, що 55 млн. Км ми будемо летіти 274 дня, то щоб зрозуміти, скільки нам буде потрібно для подолання 401 млн. Км, потрібно поділити 401 на 55 і помножити на 274.

401/55 х 274 = 1997.7

Тепер порахуємо, скільки це років.

1997.7 / 365 = 5.47

З усього вищесказаного можна зробити один висновок: до Марсу нам потрібно летіти від 274 днів до 5.47 років. І це якщо корабель буде летіти на швидкості 8350 км / год. І це тільки в одну сторону.

При цьому щоб полетіти назад, потрібно чекати нової «опозиції».

Так, пишуть, що ми можемо летіти на швидкості 20 тис. Км / год, але не уточнюється, який корабель на сьогоднішній день може розвивати таку швидкість. Ми спиралися на ті дані, які маємо на сьогоднішній день.

умови перельоту

Відстань і час – не єдина проблема настільки амбіційного проекту. Ось основні незручності, на які звертають увагу астрономи:

  • Як ми говорили раніше, планети не стоять на місці, а рухаються по своїх орбітах. Тому корабель потрібно надсилати не туди, де Марс знаходиться на даний момент, а туди, де він тільки буде. Дуже важливо провести точні розрахунки. Але сучасна наука на це здатна. Все-таки на «червону планету» вже відправляли кораблі, тільки без пасажирів. Розрахунки будуть практично такими ж, як і раніше.

  • Необхідно розуміти, що для польоту на відстань 55 млн. Км буде потрібно величезна кількість палива, якщо говорити про пілотованих польотах. Знову ж, якихось певних розрахунків з цього приводу не існує, є лише проекти. Наприклад, проект Роберта Зубіна передбачає, що для польоту і повернення необхідно 100 тонн палива.
  • Техніка може зламатися і тоді починають багато поломки буде неможливо. На землі або навіть на МКС можна швидко доставити якісь запчастини чи інші засоби для лагодження. А в далекому космосі все може піти не за планом.
  • На астронавтів буде впливати тривала відсутність повноцінного сну, у них може порушитися психічний стан через усвідомлення віддаленості від дому та часу в польоті. Організм може перестати працювати так, як ми звикли. Тому доведеться розробляти такі кораблі, які могли б повністю імітувати земні умови.

Говорячи про останній пункт, також варто уточнити, що до середини шляху корабель буде летіти вперед на максимальній швидкості, а потім заверне сопла, щоб поступово сповільнюватися. Це дозволити не врізатися в «червону планету», а спокійно сісти на неї. Для таких маневрів теж потрібно величезна кількість ресурсів. На даний момент у людства такі ресурси є лише в теорії.

В інтернеті ви також можете зустріти прихильників теорії змови, які говорять, що польоти в космос в принципі неможливі через радіацію, інопланетян і іншого. Не варто довіряти цим невігласам. Люди були в космосі і повернулися звідти, а деякі знаходяться там і зараз (на МКС). Радіаційний пояс навколо Землі дійсно існує, але він не навколо всієї її поверхні. Він має форму, схожу на вуха і, якщо летіти між цими «вухами», цілком можна потрапити в космос. Таким чином люди летіли на Місяць, таким же чином вони полетять і до Марсу.

Радіаційний пояс навколо Землі

На цьому прикладі ми хотіли б показати, що невігластво і дурість – одна з найбільших проблем розвитку людства і польотів на Марс зокрема. Є проекти і є люди, які готові їх впроваджувати. Про це ми і поговоримо.

Mars One і інші проекти

Є 5 основних проектів польоту людини на Марс:

  • SpaceX. Це дітище того самого Ілона Маска, про який ми говорили вище. За повідомленнями власника компанії, людина ступить на «червону планету» вже в 2024 році! До тих пір планується поступова доставка вантажів і навіть установка деяких елементів бази, де в подальшому будуть жити люди. Дуже хочеться вірити, що у Маска все вийде! Принаймні автомобіль Tesla вже запустили до орбіти Марс.

  • Mars One. Не менш відомий проект, керівником якого є Бас Лансдорп. А однією з відомих особистостей, яка підтримувала цю задумку, був Герард Хоофт, дуже шанований вчений, володар Нобелівської премії. Вони планували побудувати на Марсі колонію, поселити туди людей і показувати і життя по телевізору. Це було б найбільш рейтинговим телешоу в історії людства! Але на початку 2019 року проект був закритий через банкрутство Mars One Ventures, компанії, яка займалася ним. Можливо, в майбутньому вона ще відродиться.

Колонія Mars One, яка так і не була побудована

  • Inspiration Mars Foundation. Ще один цікавий проект, який може відбутися вже дуже скоро. Денніс Тіто планує відправити пілотовану експедицію на Марс, яка не буде сідати на планету, а просто облетить навколо неї. Все це повинно статися в січні 2020 року – якраз, коли буде наступна «опозиція».
  • Це досить секретний проект, про який в інтернеті дається трохи інформації. Відомо, що зараз створюється марсохід і свій супутник зв’язку. Також пишуть, що спочатку хочуть відправити на «червону планету» робота, який проведе певні дослідницькі роботи. Коли відправлять людини, невідомо.
  • Hundred-Year Starship. Нарешті, проект і від NASA. Згідно з умовами проекту, компанія планує відправити на Марс людей на безповоротній основі. Вони будуть колонізувати найближчу до нас планету. Люди з НАСА планують зробити свій перший політ в 2030 році.

Також про свої плани свого часу заявляли Китай, Україна і деякі інші країни. Але ніякої конкретики у них не було. Виходить, на даний момент Ілон Маск і його SpaceX – це найбільш реальний претендент на те, щоб першим посадити людину на Марс. Згодом до них підтягнуться й інші компанії, зокрема NASA. А представники Inspiration Mars Foundation можуть першими побачити «червону планету» на власні очі!

Скільки палива потрібно для польоту на Марс

Повернемося до питання про паливо. Все-таки він є основним. На даний момент є кілька перспективних його видів, які можуть допомогти людині дістатися до найближчої до нас планети:

  • ядерні ракети. Тут використовується, в основному, спалювання водню або іншого скрапленого типу палива. Це досить відомий людству тип палива, який і зараз використовується в ракетах. Принцип полягає в тому, що при спалюванні паливо викидається з сопла і рухає корабель вперед.

ядерна ракета

  • магнетизм. Досить цікава ідея, яка вже була випробувана – за допомогою радіохвилі паливо розігрівається і іонізується. Завдяки цьому виробляється плазма, яка рухає корабель вперед. На даний момент прилад, в якому відбувається така реакція, збираються встановити на Міжнародній Космічній Станції. Це не означає, що МКС буде кудись летіти – вона просто буде підтримуватися на своїй орбіті. Така технологія дешевше, ніж ядерне паливо.
  • антиматерія. Це найбільш амбітний і незвичайний вид палива. Суть в тому, що при з’єднанні частинок звичайної матерії і антиматерії відбувається викид величезної кількості енергії. Її і можна використовувати для того, щоб рухати корабель.

Антиматерію, на думку деяких вчених, можна використовувати не просто для польотів на Марс, а для міжзоряних польотів! Саме цей вид палива може дозволити людству розвинути швидкість, близьку до швидкості світла. Якщо далі займатися розвитком даної технології, з часом до Марсу ми зможемо добиратися за 3-4 хвилини.

Для польоту на «червону планету» знадобиться 10 мг антиматерії, що коштує 250 млн. Доларів. Це порівняно небагато. Зате які перспективи відкриваються перед людством. На інших планетах ми зможе знаходити і використовувати нові ресурси. Наприклад, якщо зібрати всього лише ложку вуглеводнів на Титані (супутник Сатурна), цього вистачить для забезпечення всієї техніки на Землі протягом кількох років. І ці ресурси там знаходяться у вигляді озер, випадають як дощ. Не потрібно навіть будувати шахти – просто взяв і зібрав!

Але це поки що тільки ліричний відступ. Повернемося до Марса і розглянемо, з чим зіткнуться астронавти, коли все-таки доберуться туди.

марсіанська реальність

Реальність на Марсі буде досить жорсткою – про це потрібно сказати відразу. Ось основні проблеми, з якими зіткнутися перші поселенці:

  • Атмосфера. 96% атмосфери на «червоній планеті» становить вуглекислий газ, тому людина там дихати не може. Потрібно постійно ходити в захисних костюмах і, швидше за все, навчитися добувати кисень прямо на Марсі, з місцевих ресурсів.
  • Піщані бурі. Таке відбувається дуже часто і одна така буря може зруйнувати все обладнання, пошкодити костюми і в кінці кінців вбити астронавта. Сховатися від піску не вийде, адже буря може поширитися на всю планету, а тривати такий жах може кілька днів. Доведеться не йти далеко від притулків. Можливо, придумають якісь швидко складаються будинку або марсоходи, яким будуть нестрашні бурі.
  • Радіація. Згідно з даними легендарного Curiosity, на «червоній планеті» 662 мЗв. На Землі цей показник дорівнює 2.4 мЗв. Також варто враховувати, що під час польоту космонавти отримають по 1 Зв, просто перебуваючи в космосі і точно потраплять під сонячну спалах. Уникнути цього не вийде з-за тривалості польоту. Тут може допомогти ідея Резерфорда і Еплтона, які розрахували, що для ефективного захисту на кораблі можна організувати магнітне поле розміром в кілька сотень метрів.
  • Хвороби фізичні. На такій відстані від будинку і лікарень неможливо отримати адекватну медичну допомогу. Крім того, на чужій планеті будуть розвиватися нові хвороби, досі невідомі людству. Лікарям доведеться дуже добре готуватися до експедицій на Марс, проводити більше досліджень і ретельно стежити за тим, щоб бактерії з Землі були перенесені на місце висадки.

Втім, саме по собі перебування в космосі буде чинити негативний вплив. В ході досліджень вчені з’ясували, що у людини як мінімум почне гірше працювати шлунково-кишковий тракт і будуть розвиватися пухлини – як злоякісні, так і доброякісні. Тому в список вантажу необхідно буде внести і засоби для видалення пухлин, можливо, фізичного впливу на них. Тобто потрібно придумати засіб, яке буде вбивати пухлини. Такі розробки вже є. Наприклад, недавно канадські вчені з’ясували, що на поширення ракових клітин впливає високий рівень білка AXL в клітинах HER2-позитивного раку. Тому щоб побороти його, потрібно приймати препарати, націлені на AXL.

  • Хвороби психічні. Довга відсутність на рідній планеті, замкнутий простір, одні і ті ж люди і багато іншого буде вкрай згубно впливати на космонавтів. Різні експерименти виявили, що люди в таких умовах дуже сильно схильні до депресивних станів. Вони не здатні тверезо мислити і приймати обдумані рішення. На Марс потрібно буде послати дуже міцних психічно людей, яких до того ж слід добре натренувати перед польотом. Вони повинні видалити від себе страх замкнутого простору і позбутися відчуття віддаленості від будинку.
  • Слабка гравітація. Це створює проблеми з фізичною формою людей. Якщо на Землі можна залишатися худим і без фізичних вправ, в космосі це буде неможливо. Але рішення тут досить просте – потрібно буде дуже багато займатися спортом. Власне, що ще робити космонавтам?
  • обмежений раціон. Космонавти будуть харчуватися тільки тим, що може рости в космосі, а це шпинат, боби, салат і ще кілька видів овочів. Тому з’їсти соковитий стейк або щось подібне в космосі неможливо. Але до цього можна звикнути. Власне, деякі і на нашій планеті харчуються чимось подібним.

Варто пам’ятати про непередбачені обставини, які можуть виникнути далеко від дому. А раптом інопланетяни все-таки існують? Чи означає це, що нам доведеться просити у них дозволу пройти на «червону планету». Втім, з цим теж можуть впоратися міцні морально люди. Таких і відбиратимуть для польоту на Марс.

висновки

Як бачите, сучасні технології і деякі передові розробки дозволяють вирішити більшість проблем, з якими людина може зіткнутися при польоті на Марс і безпосередньо під час життя на «червоній планеті». Так, знайдуться люди, які будуть говорити, що все це неможливо і політ на сусідню планету – не більше, ніж фантастика.

Власне, вчені з NASA і зараз сміються над планами маска по колонізації Марса. Їх аргументація проста – поки що у людства немає відповідних технологій. Але наш огляд вище показує, що, в цілому, вони є. Просто потрібно, щоб цим проектом займався хтось дійсно розумний і той, хто не слухатиме інших. Це повинен бути цілеспрямована людина, що користується повагою і фінансовими ресурсами. Хочеться вірити, що це і є Ілон Маск!

В цілому, політ на Марс – це більш ніж реально! Не варто вірити брехунам і скептикам, які говорять про теорії космічного змови. У них немає ніякої аргументації і логіки. Наприклад, вони кажуть, що є той же радіаційний пояс Ван-Алена, але чомусь у них не вистачає розуму прочитати про те, що ж він собою являє, як його можна обійти і який там рівень цієї самої радіації. Те ж саме відноситься до польотів на Марс. Вони десь колись чули, що це неможливо тому що радіація, хвороби тощо. Але ніхто не спромігся почитати про те, як все це можна побороти.

Якщо взяти до уваги всі проекти по колонізації Марса, то можна зробити висновок, що людина ступить на «червону планету» не пізніше 2035 года! А якщо у Маска все вийде, це станеться максимум в 2024.

Ссылка на основную публикацию