Mennyi időbe telik eljutni a Marsra?

A végtelen űr mindig is mozgatta az emberiség kíváncsiságát. A csillagok között rejlő titkok felfedezése, az új világok meghódítása – ezek az álmok már évszázadok óta foglalkoztatják az emberiséget. És most, a technológia fejlődésével közelebb vagyunk, mint valaha, hogy elérjük a következő nagy mérföldkövet: a Mars meghódítását.

De vajon milyen messze van ez a vörös bolygó? Mennyi időbe telik odajutni? És ami még fontosabb, milyen kihívásokkal kell szembenéznünk az út során? Csatlakozz hozzánk, és merüljünk el együtt a Mars-utazás izgalmas világában, miközben feltárjuk bolygóközi utazás rejtélyeit.

Hány kilométert kell repülni a Földről a Marsra?

A két égitest közötti távolság folyamatosan változik, nem állandó. Mivel a Föld és a Mars különböző pályákon kering a Nap körül, amelyek mindegyike ellipszis alakú, csak néhány évente sikerül a lehető legjobban csökkenteni a köztük lévő távolságot. Az ilyen közelség pillanatát oppozíciónak (szembenállás) nevezik.

A Mars pályája és a távolság különböző pontokon

A szokásos oppozíció során körülbelül 100 millió km a távolság köztünk és a Vörös Bolygó között. Van azonban egy nagy oppozíció (GO) is, amikor a távolság köztünk és a Mars között minimálisra csökken. Ez 15-17 évente fordul elő. 2018-ban, egy GO során a Föld és a Mars 57,77 millió km-re csökkentette a távolságot, 2003-ban pedig a távolság mindössze 55,8 millió km volt. Ez nem sok, tekintve, hogy a két bolygó maximálisan 401 millió km-re is eltávolodhat egymástól.

Hol kell lennie a Marsnak az űrhajó indításakor?

A legjobb időpont egy űrhajó Marsra küldésére a nagy szembenállás ideje. Ez 2-3 hónapig tart. Ha sürgősen kell repülnöd, érdemes legalább a szokásos szembenállásig várni, ami 780 naponta történik.

De ez persze ideális körülmények között van, amikor nem vesszük figyelembe az űrhajó és a bolygók mozgásának sebességét. A valóságban minden sokkal bonyolultabb – nem lehet egyenes vonalban eljutni A pontból B pontba.

Orbitális mechanika, azaz hány kilométert kell megtenned

Az elliptikus pályák, a Föld és a Vörös Bolygó eltérő mozgási sebessége, a rakéta alacsony sebessége (az űrben), az üzemanyag-erőforrások korlátozottsága stb. azt jelentik, hogy a repülés hosszú és nagyon sok kilométer lesz. Az 55-60 millió km szóba sem jöhet, és magát a repülést is előre meg kell tervezni.

Figyelem: figyelembe véve az összes emberi lehetőséget, a „hány kilométert kell megtenni a Marsig” kérdésre a válasz körülbelül 600 millió km lesz.

Hány földi év, nap, óra alatt repülhet egy ember a Marsra?

Ahhoz, hogy pontosan kiszámítsuk a bolygónktól a Marsig tartó utat, figyelembe kell vennünk az olyan adatokat, mint a távolság, a rakéta sebessége és tömege, a röppálya, a bolygók helyzete.

Elméletileg a leggyorsabb űrhajóval a legrövidebb úton 941 óra (40 nap) alatt lehet eljutni a Marsra. Az átlagos távolságot tekintve a rakéta repülési ideje a Marsra 3879 óra (162 nap) lesz. Ha a két bolygó a lehető legtávolabb van egymástól, az út 289 napig tart.

Mi okozza a számítások nehézségét?

A számítási képleteknek figyelembe kell venniük, hogy mindkét bolygó folyamatosan mozog a saját tengelye és a Nap körül. A mérnököknek ki kell számítaniuk a két bolygó ideális helyzetét az űrhajó indításához, hogy a rakéta és a Mars a megadott időpontban ugyanazon a ponton találkozzon.

Ez azért fontos, mert a repülési idő befolyásolja az üzemanyag, az oxigén, az élelmiszer és minden más mennyiségét, ami nélkülözhetetlen minden utazáshoz, különösen az űrutazásokhoz.

Becslések a repülési időről

Craig C. Patten professzor szerint ideális indítás esetén 9 hónap alatt lehet eljutni a Földről a Marsra. Ez azt jelenti, hogy a rakéta indításának akkor kell történnie, amikor a két bolygó pályája szinkronizálódik – ez 26 havonta történik meg.

Miért tart ilyen sokáig a repülés?

Először is, a Föld és a Mars keringési helyzetét figyelembe véve az űrhajó egy görbe vonal mentén fog haladni.

Másodszor, a repülés időtartama a két bolygó indításkori helyzetétől függ. Emlékezzünk a 26 hónapra.

Harmadszor, az űrtechnológia fejlődése miatt. A Föld gravitációjának leküzdésére és a rakéta pályára állítására egy nagy teljesítményű motort használnak, amely hatalmas mennyiségű üzemanyagot fogyaszt. Ugyanakkor a működési ideje percekben mérhető. A hajó ismételt gyorsításához további üzemanyagot tankolni pedig technikailag még nem lehetséges.

Hogyan juthatunk el gyorsabban a Marsra (útvonalak)?

Nem lehet egyenes vonalban utat törni a Vörös Bolygóhoz (a Nap gravitációs tere megakadályozza), így a repülési pálya mindig egy görbe vonal marad. A tudósok három lehetőséget javasolnak: elliptikus, parabolikus, hiperbolikus.

Elliptikus (Hohmann) pálya – a legkevesebb üzemanyaggal eljutni a Marsra

Ez a Walter Hohmann tudós által 1925-ben kitalált repülési pálya. Különlegessége: az útvonal minimális üzemanyag-mennyiséget igényel, ami gazdaságilag vonzó. A megfelelő időpont az űrhajó indítására 2 év és 50 naponta van. A Vörös Bolygóra való repülés időtartama 150 és 260 nap között változik, a rakéta sebessége 12 km/s, illetve 11,6 km/s.

Ezt az elliptikus pályát használják leggyakrabban a Marsra irányuló űrmissziókhoz.

Parabolikus pálya – gyorsabb, de drágább

Ez a változat jelentősen lerövidíti a bolygóközi térben való tartózkodás idejét: az űrhajó és a legénység kevesebb kozmikus sugárzásnak van kitéve. Ezért csökkennek a sugárvédelemmel, az oxigén- és élelmiszerkészlettel szemben támasztott követelmények.

Egy parabolikus pályán az űrhajónak a harmadik kozmikus sebességgel – 16,65 km/s – kellene startolnia. A Földről a Marsra tartó repülés időtartama ebben az esetben akár 70 napra is csökkenthető. Hátrányok: a költségek. Az üzemanyag-fogyasztás a Hohmann-pályához képest 4,3-szorosára nő.

Hiperbolikus pálya – optimális, de még nehezen megvalósítható

A tudósok ezt tartják a legígéretesebbnek. Az útvonal lényege: az űrhajó a harmadik kozmikus sebességnél nagyobb sebességgel indul a Mars felé. Ez jelentősen csökkentené a repülési időt, de erősebb motorokat igényelne. A szakértők az új elektronikus (ion) motorokban reménykednek.

Például az „Oumuamua” nevű űrobjektum, amely a hiperbolikus aszteroidák közé tartozik, mindössze 14 nap alatt tette meg a földi és a marsi pálya közötti utat.

A repülési idő csökkentésének módjai

Az első, hogy a fent említetteken kívül a lehető legoptimálisabb repülési pályát dolgozzuk ki. A második, hogy erősebb motorokat kell használni: nukleáris, elektromágneses, antianyag.

2022-ben a tudósok bemutattak egy módszert a Marsra való repülési idő csökkentésére – egy infravörös lézerekkel működő eszközt.

Mennyibe fog kerülni az utazás?

A számok eltérőek. Az amerikai tanulmányokban 220-400 milliárd dolláros beruházási költségvetés szerepel (az űrhajó Marsra szállítása a legénységgel együtt).

Elon Musk egy 2022-es interjúban azt mondta, hogy a Vörös Bolygóra tartó űrrepülőgépe jegyének ára körülbelül 100 000 dollár lesz. Három évvel ezelőtt még 500 000 dollárt emlegetett egy oda-vissza útra szóló jegyért.

A Mars-utazások céljai

Természetesen a legfőbb a tudományos kutatás. Ezt a bolygót nem véletlenül választották. A Naprendszer más objektumaihoz képest alkalmasabb a lehetséges jövőbeli gyarmatosításra. Vannak más célok is:

• az élet jeleinek keresése;
• hasznos ásványok keresése;
• az emberre gyakorolt földönkívüli körülmények tanulmányozása;
• az űrhajózás fejlesztése.

A repülés megoldatlan problémái

A fő probléma a repülés időtartama. A tudósok nem tudják megjósolni, hogy milyen előre nem látható helyzetek történhetnek az űrhajóval és a legénységgel az űrben. Senki sem zárhatja ki a berendezés meghibásodását, a meteorzáport, a napszél és a napkitöréseket, a sugárzást, a klausztrofóbiát, a pszichés és fizikai betegségeket, az élelmiszer-, oxigén- és üzemanyagkészletek kimerülését.

Sikertelen repülések

Az első Mars-szondák a 20. század 60-as éveiben indultak útnak. Azóta több mint 50 űrhajót indítottak, de még a felük sem érte el a Vörös Bolygó felszínét. Ennek oka a repülés, az indítás vagy a leszállás során bekövetkezett vészhelyzetek, a kapcsolat elvesztése, a sikertelen leszállás stb. volt.

Mennyi üzemanyagra van szükség a Marsra repüléshez?

Minden a választott pályától függ. Ha a Marsra tartó repüléshez kémiai motorokat használnak, akkor több ezer tonna üzemanyagra lesz szükség. A legtöbb fogyasztás az űrhajó indításakor és leszállásakor történik. Emellett üzemanyagra van szükség a legénység létfenntartásához is.

Távolság a Földtől a Marsig

A minimális távolság 56 millió km. A modern űrhajók könnyedén leküzdhetik ezt a távolságot. De nem minden ilyen egyszerű. A bolygók eltérő pályái és mozgási sebessége miatt a köztük lévő távolság elérheti a 401 millió km-t is, ami legalább 8-szorosára növeli a projekt költségét.

Következtetés

Sok a nehézség, de a Vörös Bolygóra való leszállás pillanata egyre közelebb van – ez biztos. A NASA szerint ez a grandiózus esemény 2030-2040-ben történhet meg. Elon Musk ezzel szemben azt jósolja, hogy a SpaceX űrrepülőgép már valószínűleg 2029-ben meglátogatja majd a Marsot, utasokkal a fedélzetén. Kíváncsian várjuk!