Пізнавальне

Чому політ до марса можливий тільки раз на два роки?

Один з читачів надіслав нам наступне питання: Доброго часу доби. Чи Правда, що політ до Марса можливий тільки раз на два роки? Якщо так, то чому?Якщо коротко-ні, це не правда, проте в залежності від взаємного положення Землі і Марса кількість палива необхідне для польоту може відрізнятися в рази. Приблизно раз на півтора року виникають найбільш оптимальні умови для польоту до Марса, причому ці оптимальні умови настільки краще за всіх інших, що будь-який інший час для відправки космічних апаратів до Марса просто не розглядається.

Існує кілька можливих траєкторій для польоту за маршрутом Земля-Марс і не кожна з цих траєкторій має на увазі старт з землі, коли Земля і Марс знаходяться відносно близько один до одного, наприклад в деяких траєкторіях польотів за маршрутом Земля-Марс – Земля використовується гравітаційний маневр навколо Венери, тому на дати стартового вікна в не меншій мірі впливає позиція Венери.Траєкторія польоту космічного апарату, який в 2018-му році доставив зонд InSight на Марс.Однак повертаються місії на Марс-справа майбутнього.

Зараз зонди і марсоходи відправляють на Марс в один кінець і для такого польоту дійсно запуск повинен відбутися коли Марс і Земля знаходяться досить близько.Взаємне положення Землі і Марса під час протистоянь. Марс і Земля досягають найбільшого зближення в моменти, які називаються протистояннями або опозиціями.

Однак Космічні апарати не запускають точно в моменти протистоянь. Космічний апарат намагаються відправити по траєкторії вимагає найменшого можливої кількості палива. Найкраще для цього підходить Т.

зв. гомановская орбіта. Дана орбіта працює наступним чином: космічний апарат стартує з орбіти Землі в перицентрі — відбувається перший імпульс роботи двигуна.

Мета цього імпульсу збільшити афелій орбіти таким чином, щоб він знаходився в точці на орбіті Марса з іншого боку від сонця по відношенню до стартової точки.Гомановська траєкторія для польоту на Марс. Всі орбіти спрямовані проти годинникової стрілки.

Таким чином наша мета полягає в тому, щоб Марс опинився в тій же точці, що і наш космічний апарат. Період гомановської орбіти становить 520 днів, але так як космічний апарат долає тільки половину орбіти, це означає, що шлях до Марса повинен буде зайняти 260 днів. Орбітальний період Марса-687 днів, тобто.

за 260 днів Марс пройде кутову відстань в 136 градусів, в той час як наш апарат — 180 градусів. Це означає, що для того, щоб космічний апарат і Марс зустрілися запуск повинен відбутися, коли Марс буде на 44 градуси попереду Землі (180-136=44). На практиці це означає, що ми повинні запустити ракету з космічним апаратом приблизно за 3 місяці до того, як Марс і Земля опиняться в опозиції.

Дати запуску різних космічних апаратів до Марса. Четверта колонка показує кількість днів до опозиції землі і Марсарозсудження наведені вище відносяться до ідеальних умов, які виникають далеко не завжди. По-перше космічний апарат рідко рухається по чистій гомановской траєкторії, так як орбітальні площини землі і Марса нахилені під кутом 1.

85 градусів, що вимагає додаткових маневрів. Тому на практиці час старту і тривалість польоту можуть відрізнятися від гомановських.Крім того існує трьохімпульсна схема запуску апаратів до інших планет Сонячної системи отримав назву MEGA (Moon and Earth Gravity Assist).

Суть цієї схеми в тому, що апарат запускається на геостаціонарну орбіту, де двигуни здійснюють імпульс, який збільшує апогей орбіти апарату і відправляє його в точку за місяцем. В апогеї знову відбувається імпульс направляючий апарат назад до землі таким чином, щоб на своєму шляху він зробив гравітаційні маневри біля місяця і Землі і набрав додаткову швидкість. Нарешті в перигеї орбіти двигуни здійснюють третій імпульс направляючий апарат на перехідну траєкторію до Марса або іншої планети.

Цей підхід був використаний під час запуску до Марса японського зонда Нодзомі. На жаль гравітаційний маневр біля землі пішов не так, як розраховували японські вчені і в результаті зонд мало не був втрачений.Джерело.

Miele, T. Wang. Optimal trajectories for Earth-Mars flightBasics of Space FlightM.

Okutsu, J. M. Longuski.

Mars Free Returns via Gravity Assist from VenusJ. Kawaguchi, I. Naktani, T.

Uesugi, K. Tsurida. Synthesis of an alternative flight trajectory for Mars explorer, Nozomiавтори: К.

т. н. Петров А.

В., астрофізик Карасенко Ф. в.
Підписуйтесь на наш канал тут, а також на наш канал на youtube. Щотижня там виходять відео, де ми відповідаємо на питання про космос, фізику, футурологію та багато іншого!

Related posts

Leave a Comment