Красная планета манит людей. Путешествие туда — не похоже на перелет на самолете. Дистанция между Землей и Марсом постоянно меняется, ведь обе планеты движутся по своим орбитам. Они как две машины на гоночном треке, едущие по разным полосам с разной скоростью. Чтобы отправить корабль, нужно дождаться "окна запуска". Это момент, когда Земля "догоняет" Марс, и траектория для старта самая выгодная. Такое "окно" появляется примерно раз в 26 месяцев.
Поэтому вопрос, сколько лететь человеку до Марса, не имеет одного ответа. Длительность зависит от того, сколько топлива мы готовы потратить, по какой траектории лететь и какие двигатели использовать. Давайте разберемся в сегодняшних оценках и посмотрим на проекты будущего.
Сколько времени займет полет человека на Марс?
Длительность перелета на Красную планету зависит от выбранной траектории и мощности двигателей. Нельзя просто "взять курс" на Марс, как капитан корабля на маяк. Планеты движутся. Космический аппарат стартует с Земли и летит по вытянутой дуге, как бы "догоняя" Марс в той точке, где он окажется через много месяцев. Эта дуга называется гомановской траекторией — она требует минимального расхода топлива.
Если лететь "напрямую", постоянно прожигая топливо, было бы быстрее, но ни одна современная ракета не поднимет столько горючего. Поэтому приходится экономить и лететь по дуге, используя гравитацию и инерцию. Это как бросить мяч с одной едущей карусели на другую — нужно рассчитать момент броска и упреждение.
Оценки NASA для пилотируемой миссии
Специалисты NASA, планируя экспедиции с экипажем, обычно закладывают на дорогу в один конец от 7 до 9 месяцев. Это расчетное время для полета по экономичной траектории, о которой говорилось выше. То есть чтобы долететь до Марса от Земли по времени человеку на космическом корабле потребуется больше полугода.
Сама экспедиция при этом растянется надолго. После прибытия астронавтам придется ждать на Марсе следующего "окна" для возвращения — а это больше года, пока планеты снова не займут удачное положение. Суммарно вся миссия (дорога туда, пребывание, дорога обратно) займет около 2.5-3 лет. Это долгое и серьезное испытание для техники и для людей.
Отличие от полета автоматической станции
Роботы и марсоходы, которых мы отправляем, летают примерно столько же. Например, "Perseverance" добирался до цели около 7 месяцев. Но есть нюанс: для автоматической станции не нужны запасы воздуха, воды и еды на борту. Это сильно облегчает аппарат. Теоретически, можно разогнать легкий зонд сильнее и сократить время.
Например, станция "New Horizons", летевшая к Плутону, миновала орбиту Марса всего за 78 дней. Но она не тормозила. А пилотируемому кораблю нужно не просто пролететь мимо, а аккуратно "затормозить" у планеты и выйти на ее орбиту. Это требует дополнительного топлива и времени. Легкий зонд можно запустить как пулю, а тяжелый корабль с людьми — это скорее грузовой состав, которому нужно плавно стартовать и плавно останавливаться.
Сколько Starship Илона Маска будет лететь до Марса?
Илон Маск со своим проектом Starship хочет изменить правила игры. Главная идея — дозаправка корабля на орбите Земли. Обычная ракета тратит большую часть горючего только на то, чтобы вырваться из гравитации. Starship же сможет стартовать, выйти на орбиту, там его дозаправят несколько танкеров (такие же Starship), и только потом он с полными баками рванет к Марсу.
Эта схема позволяет лететь быстрее. Имея много топлива, Starship может выбрать более "прямую" и энергичную траекторию, сокращая длительность. Сам Илон Маск озвучивал разные цифры, но часто упоминает о 6 месяцах, а в перспективе — даже о 3-4 месяцах. Так что ответ на вопрос, сколько Starship будет лететь до Марса, — от 3 до 6 месяцев, согласно планам SpaceX. Это почти вдвое быстрее, чем текущие расчеты NASA для их систем. К вопросу о том, сколько лететь до Марса, Илон Маск подходит за счет кардинально иной архитектуры полета.
Будущие технологии: как сократить время полета?
Провести полгода в невесомости и под космическим излучением — серьезное испытание для организма. Чтобы колонизация Красной планеты стала реальностью, время в пути нужно сокращать. Ученые и инженеры работают над новыми типами двигателей. Сегодняшние химические ракеты (где горит керосин или водород) почти достигли своего предела. Нужны новые идеи.
Ядерные термодвигатели (ЯРД)
Ядерный ракетный двигатель (ЯРД) — это не то, что в фильмах. Он не "взрывается" для тяги. Внутри стоит компактный ядерный реактор. Он раскаляет добела рабочее тело, например, жидкий водород. Водород, превращаясь в раскаленный газ, с огромной скоростью вырывается из сопла, толкая корабль.
Такой двигатель может работать дольше и создавать тягу, используя топливо гораздо экономнее, чем химический. Расчеты показывают, что полет до Марса на ядерном двигателе займет 3-4 месяца. Это уже намного приемлемее. NASA и DARPA работали над проектом DRACO с таким типом силовой установки, однако эта программа была отменена.
Плазменные двигатели (VASIMR)
Это еще один кандидат — электромагнитный плазменный двигатель. Если ЯРД — это "спринтер", то VASIMR — "марафонец". Он использует электричество (от больших солнечных панелей или того же ядерного реактора) для ионизации газа (например, аргона) и превращения его в плазму. Магнитные поля разгоняют эту плазму до невероятных скоростей.
Тяга у такого двигателя очень слабая, как дуновение ветра. Но он может работать непрерывно месяцами. Постоянно потихоньку разгоняя корабль, он в итоге может достичь скоростей, недоступных "химическим" ракетам. По некоторым оценкам, корабль с VASIMR сможет долететь до Марса всего за 39 дней. Это уже больше похоже на межпланетное путешествие обозримого будущего.
Заключение
Как мы видим, однозначной цифры нет. Сегодняшний полет человека до Марса занял бы 7-9 месяцев. Проекты вроде Starship Илона Маска нацелены на 3-6 месяцев. А технологии будущего, такие как ядерные и плазменные двигатели, обещают сократить это время до нескольких недель. Путь к Красной планете остается долгим, но с каждым годом он становится короче.
Если вам понравился этот разбор, почитайте и другие наши заметки в «Толковке». А ещё если вы хотите предложить тему, поделиться идеей или сообщить об ошибке — напишите нам. Мы читаем всё, что приходит в редакцию, и всегда реагируем.