Сколько лететь до Марса: время, расстояние и траектории

Марс манит человечество уже тысячи лет — от наблюдений древних египтян до современных планов Илона Маска отправить туда миллион человек.

Задумывались, сколько времени займёт полёт на Красную планету и какие преграды ждут на пути? По данным учёных, с нынешними технологиями путешествие занимает 6–9 месяцев, но новые разработки могут сократить его до 45 дней. Рассказываем, сколько лететь до Марса, какие факторы влияют на время пути, и что нас ждёт в будущем.

Почему Марс так важен

Марс — ближайшая планета, на которой учёные ищут следы жизни. На поверхности есть лёд, тонкая атмосфера и органические вещества, что делает Марс удачным кандидатом для освоения и колонизации. Однако долететь туда — задача не из простых, и ключевую роль здесь играют расстояние, траектория полёта и используемые технологии.

Зачем лететь на Марс:

• Искать признаки прошлой или текущей жизни;
• Изучить условия для будущих поселений;
• Развивать космические технологии.

Как далеко находится Марс

Земля и Марс движутся по эллиптическим орбитам вокруг Солнца, поэтому расстояние между ними постоянно меняется:

• Минимальное: около 56 млн км во время великого противостояния (расположения планет, при котором расстояние между ними становится минимальным, у Марса и Земли происходит один раз в 15–17 лет. — Прим. ред.).
• Максимальное: до 401 млн км, когда планеты находятся по разные стороны от Солнца.
• Среднее: примерно 225 млн км.

Важно: лучшее время для запуска кораблей — противостояние планет, когда Марс и Земля находятся очень близко (случается чаще, чем великое противостояние: каждые 26 месяцев. — Прим. ред.). В следующий раз противостояние произойдёт в феврале 2027 года — Марс и Земля будут в 96 млн км друг от друга.

Долго ли лететь до Марса

Время полёта зависит от траектории, скорости корабля и положения планет.

• Среднее время: 4–9 месяцев. Например, марсоход Perseverance долетел за 204 дня, а межпланетная станция Mariner 7 — за 128 дней.
• Минимальное время: теоретически возможно сократить до 45 дней с помощью ядерных двигателей.
• Максимальное время: до 289 дней при самом дальнем положении планет.

Почему полёт такой долгий:

• Земля и Марс постоянно движутся, и корабль вынужден «догонять» цель;
• Прямой путь невозможен из-за гравитации Солнца;
• Современные ракеты ограничены в скорости и запасе топлива.

Какие траектории полёта используют

Полёт на Марс требует криволинейной траектории, чтобы обойти гравитационное поле Солнца. Есть три основных варианта:

1. Эллиптическая (Гомановская) траектория

• Время: 150–260 дней;
• Скорость: 11,2–12 км/с (вторая космическая);
• Плюсы: экономит топливо, используется в большинстве миссий;
• Минусы: длительное время в пути → длительное радиоактивное воздействие на экипаж;
• Пример: ровер Curiosity летел по этой траектории 254 дня.

2. Параболическая траектория

• Время: до 70 дней;
• Скорость: 16,65 км/с (третья космическая);
• Плюсы: быстрее, чем эллиптическая;
• Минусы: требует в 4,3 раза больше топлива;
• Нюанс: пока не используется из-за высокой стоимости.

3. Гиперболическая траектория

• Время: теоретически менее 45 дней;
• Скорость: выше третьей космической;
• Плюсы: самая быстрая;
• Минусы: нужны сверхмощные двигатели, которых пока нет;
• Пример: астероид Oumuamua преодолел расстояние между орбитами Земли и Марса за 14 дней.

Вывод: для экономии оптимально выбирать эллиптическую траекторию, но для пилотируемых миссий параболическая и гиперболическая могут стать приоритетнее, поскольку они сокращают время полёта и воздействие радиации на экипаж.

Что мешает полёту

Полёт на Марс сложен из-за ряда серьёзных проблем:

• Радиация: в космосе уровень радиации равен годовому облучению на Земле за один день. Нужны защитные костюмы и экраны.
• Длительность: 6–9 месяцев в замкнутом пространстве вредят организму и психике.
• Топливо: химические двигатели требуют тысяч тонн горючего, что увеличивает стоимость.
• Жизнеобеспечение: запасы еды, воды и кислорода должны быть рассчитаны на весь полёт.

Потенциально эти проблемы можно решить так:

• Разработать ядерные или ионные двигатели;
• Использовать гравитационные манёвры (например, через Венеру);
• Создать системы искусственной гравитации.

Как ускорить путешествие на Марс

Учёные ищут способы сократить время полёта, чтобы уменьшить риски для экипажа:

• Ядерные двигатели: NASA и SpaceX работают над ракетами, которые могут долететь до Марса за 45 дней. Таким образом можно будет сэкономить топливо, а освободившееся на корабле место использовать для оборудования.

• Ионные двигатели: более эффективны, но пока не подходят для пилотируемых миссий.

• Гравитационные манёвры: пролёт мимо Венеры ускоряет корабль и экономит топливо.

• Лазерные технологии: инфракрасные лазеры для разгона —идея, предложенная в 2022 году. В теории, позволит долететь до Марса за 45 дней.

Полёт туда и обратно

Пилотируемая миссия на Марс и обратно займёт 15–24 месяца:

• 6–9 месяцев на полёт до Марса;
• 3–6 месяцев ожидания нового противостояния Марса и Земли;
• 6–9 месяцев на обратный путь.

Вывод: Про туристические поездки на Марс пока стоит забыть — сейчас полёт на Красную планету очень долгий и сложный.

История и планы

С 1960-х годов к Марсу отправили более 50 аппаратов, но многие миссии провалились из-за аварий или потери связи. Среди успешных миссий:

• Mariner 9 (США, 1971): первый спутник Марса, долетел до планеты за 168 дней.

• Марс-3 (СССР, 1971): первая мягкая посадка, долетел до Марса за 188 дней.

• Perseverance (США, 2020): долетел за 204 дня. Сейчас он исследует Марс, берёт пробы и передаёт информацию в NASA.

Интерес к изучению и освоению Марса только растёт, поэтому в будущем ожидается:

• Высадка ядерных кораблей NASA на поверхности Марса, 2040 год.
• Миссия SpaceX на Марс, 2029 год. Полёт планируется на корабле Starship, а билет на него будет стоить около от $100 000.
• Запуск российских и китайских космических кораблей — обе страны заявляли о своих планах на изучение Красной планеты, но сроки реализации пока неизвестны.

Полёт со скоростью света — возможно ли?

Солнечный свет достигает Марса за 3–4 минуты. Однако корабль не сможет лететь с такой скоростью — ему нужно время для разгона и торможения. Поэтому пока что мечты о сверхскоростных полётах остаются мечтами, и даже ядерные двигатели не дадут людям такой возможности.

Советы для неравнодушных к исследованию Марса

• Следите за противостояниями Земли и Марса — событиями, когда планеты находятся на минимальном расстоянии друг от друга. Ближайшее ожидается в феврале 2027 года.

• Читайте новости Роскосмоса, NASA, SpaceX, чтобы быть в курсе последних событий в мире космоса.

• Изучайте информацию самостоятельно. Планеты, гравитация, радиация, истории полётов и всё, что вам хочется знать о галактике.

• Купите телескоп. Лететь до Марса, может быть, и далековато, но вы всегда можете понаблюдать за ним издалека.

Заключение

Путь до Марса — это не просто 400 млн км. Это сложные траектории, высокий уровень радиации, огромный расход топлива и сохранение здоровья экипажа в жёстких условиях.

Тем не менее, человечество всё ближе к высадке на Красную планету, и, возможно, скоро мы станем свидетелями этого события.