HUR LåNG TID TAR DET ATT KOMMA TILL MARS?

Send

Den här artikeln publicerades ursprungligen i Space Magazine i juli 2012, men den har uppdaterats med en relaterad video.

Planeten Mars är en av de ljusaste föremålen på natthimlen, lätt synlig med det blotta ögat som en ljusröd stjärna. Varannan år når Mars och Jorden sin närmaste punkt, kallad ”opposition”, när Mars kan vara så nära som 55.000.000 km från jorden. Och vartannat år utnyttjar rymdbyråerna denna omloppsriktning för att skicka rymdskepp till Röda planeten. Hur lång tid tar det att komma till Mars?

Den totala resetiden från Jorden till Mars tar mellan 150-300 dagar beroende på hastigheten på lanseringen, Jorden och Marsens inriktning och längden på resan som rymdskeppet tar för att nå sitt mål. Det beror egentligen bara på hur mycket bränsle du är villig att bränna för att komma dit. Mer bränsle, kortare restid.

Historien om att åka till Mars:

Det första rymdskeppet som någonsin genomförde resan från Jorden till Mars var NASAs Mariner 4, som sjösattes den 28 november 1964 och anlände till Mars 14 juli 1965, med framgång med en serie med 21 fotografier. Mariner 4: s totala flygtid var 228 dagar.

Nästa framgångsrika uppdrag till Mars var Mariner 6, som sprängdes den 25 februari 1969 och nådde planeten den 31 juli 1969; en flygtid på bara 156 dagar. Den framgångsrika Mariner 7 krävde bara 131 dagar för att resa.

Mariner 9, det första rymdskeppet som lyckades gå in i omloppsbana runt Mars sjösattes den 30 maj 1971 och anlände den 13 november 1971 under en längd av 167 dagar. Detta är samma mönster som har hållit i mer nästan 50 år av Mars-utforskning: cirka 150-300 dagar.

Här är några fler exempel:

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

Varför tar det så lång tid ?:

När du tänker på det faktum att Mars bara är 55 miljoner km bort och rymdfarkosten reser över 20 000 km / timme, kan du räkna med att rymdskeppet kommer att resa på cirka 115 dagar, men det tar mycket längre tid. Detta beror på att både Jorden och Mars kretsar runt solen. Du kan inte peka direkt på Mars och börja skjuta dina raketer, för när du kom dit skulle Mars redan ha flyttat. I stället måste rymdskepp som sjösätts från jorden pekas på var Mars kommer att bli det.

Den andra begränsningen är bränsle. Återigen, om du hade en obegränsad mängd bränsle, skulle du peka ditt rymdskepp mot Mars, skjuta dina raketer till resvägen halvvägs, vänd dig sedan och retardera för den sista halvan av resan. Du kan minska din restid till en bråkdel av den nuvarande räntan - men du skulle behöva en omöjlig mängd bränsle.

Hur man kommer till Mars med den minsta mängden bränsle:

Ingenjörernas främsta problem är hur man får ett rymdskepp till Mars, på den minsta mängden bränsle. Roboter bryr sig inte riktigt om den fientliga miljön i rymden, så det är vettigt att sänka raketens lanseringskostnader så mycket som möjligt.

NASA-ingenjörer använder en resemetod som kallas en Hohmann Transfer Orbit - eller en Energy Energy Orbit - för att skicka ett rymdskepp från Jorden till Mars med minst möjliga bränsle. Tekniken föreslogs först av Walter Hohmann som publicerade den första beskrivningen av manövern 1925.

Istället för att rikta din raket direkt mot Mars, ökar du ditt rymdskepps bana så att det följer en större bana runt solen än jorden. Så småningom kommer den bana korsar Mars omloppsbana - just nu som Mars är där.

Om du behöver starta med mindre bränsle tar du bara längre tid att höja din bana och öka resan till Mars.

Andra idéer för att minska restiden till Mars:

Även om det kräver lite tålamod att vänta på att ett rymdskepp ska resa 250 dagar för att nå Mars, kanske vi vill ha en helt annan framdrivningsmetod om vi skickar människor. Rymden är en fientlig plats, och strålningen av det interplanetära rymden kan utgöra en långsiktig hälsorisk för mänskliga astronauter. De kosmiska strålarna i bakgrunden orsakar en ständig spärr av cancerinducerande strålning, men det finns en större risk för massiva solstormar som kan döda oskyddade astronauter på några timmar. Om du kan minska restiden reducerar du den tid astronauterna får strålning och minimerar mängden leveranser de behöver för en återresa.

Go Nuclear:
En idé är det kärnvapen, som värmer upp en arbetsvätska - som väte - till intensiva temperaturer i en kärnreaktor, och sedan spränger den ut ett raketmunstycke med höga hastigheter för att skapa drivkraft. Eftersom kärnbränslen är mycket mer energitäta än kemiska raketer, kan du få en högre drivhastighet med mindre bränsle. Det föreslås att en kärnvapen skulle minska restiden ner till cirka sju månader

Go Magnetic:
Ett annat förslag är en teknik som kallas Variabel specifik impuls Magnetoplasma raket (eller VASIMR). Detta är en elektromagnetisk thruster som använder radiovågor för att jonisera och värma ett drivmedel. Detta skapar en joniserad gas kallad plasma som magnetiskt kan pressas ut rymdskeppets baksida med hög hastighet. Tidigare astronaut Franklin Chang-Diaz är banbrytande för utvecklingen av denna teknik, och en prototyp förväntas installeras på den internationella rymdstationen för att hjälpa den att hålla sin höjd över jorden. I ett uppdrag till Mars skulle en VASIMR-raket kunna reducera restiden ner till 5 månader.

Go Antimatter:
Kanske ett av de mest extrema förslagen skulle vara att använda en antimateriell raket. Skapad i partikelacceleratorer är antimateria det tätaste bränslet du kan använda. När materialatomer möter atomer av antimateria förvandlas de till ren energi, som förutses av Albert Einsteins berömda ekvation: E = mc². Bara 10 mg antimateria skulle behövas för att driva ett mänskligt uppdrag till Mars på bara 45 dagar. Men då skulle det att producera till och med den minsta mängden antimateria kosta cirka 250 miljoner dollar.

Framtida uppdrag till Mars:

Även om det har föreslagits en del otroliga tekniker för att förkorta restiden till Mars kommer ingenjörerna att använda de beprövade metoderna för att följa minsta energiöverföringsbanor med kemiska raketer. NASA: s MAVEN-uppdrag kommer att lanseras 2013 med denna teknik, liksom ESA: s ExoMars-uppdrag. Det kan vara några decennier innan andra metoder blir vanliga tekniker.

Forska vidare:
Information om Interplanetary Orbits - NASA
7 Minutes of Terror - The Challenge of Landing at Mars
NASA-förslag till en kärnraketmotor
Hohmann Transfer Orbits - Iowa State University
Minsta överföringar och interplanetära banor
Nytt och förbättrat rymdskepp för antimateria för marsuppdrag - NASA
Astronomy Cast avsnitt 84: Getting Around the Solar System

Relaterade berättelser från Space Magazine:
Res till Mars på bara 39 dagar
Ett enda sätt, en personuppdrag till Mars
Kan ett mänskligt uppdrag till Mars finansieras kommersiellt?
Hur kommer MSL att navigera till Mars? Väldigt försiktigt
En billig lösning för att komma till Mars?
Varför har så många uppdrag till Mars misslyckats?

Den här artikeln publicerades ursprungligen i Space Magazine i juli 2012, men den har uppdaterats med en relaterad video.