Czas lotu na Czerwoną Planetę jest teraz równy okresowi urodzenia dziecka. Jednak, jak długo lecieć na Marsa, nie jest bezczynnym pytaniem. Im dłużej, tym droższe i bardziej niebezpieczne. Dlatego SpaceX zamierza skrócić czas lotu o połowę.
Odległość między Marsem a Ziemią stale się zmienia. Kiedy Ziemia znajduje się między Słońcem a Czerwoną Planetą, jest to około 55 milionów kilometrów, a kiedy Słońce leży między nami a Marsem, jest to ponad 350 milionów kilometrów. To właśnie określa, jak długo leci na Marsa. Aby dostać się na Czerwoną Planetę, najłatwiej jest zaczekać na minimalny dystans, który zdarza się co 26 miesięcy. Najmniej energochłonna trajektoria Gomana zabierze nas tam za 9 miesięcy. Dodatkowe przyspieszenie wymagane od orbity Ziemi wynosi 2,9 kilometra na sekundę. To najlepsza opcja dla automatów, a ich czas lotu jest teraz zbliżony do Gomana. Na przykład „Curiosity” latał tam od 26 listopada 2011 do 6 sierpnia 2012.
Trajektoria Homana - w zasadzie leci po spirali, a nie w linii prostej.
To, co dobre dla karabinu maszynowego, to śmierć dla człowieka. Podczas lotu Curiosity przyrządy rejestrowały promieniowanie jonizujące (promieniowanie), które dla człowieka dawałoby 0,66 siwerta rocznie (0,5 siwerta przez 9 miesięcy "Homana"). Norma dla kosmonautów to dokładnie 0,5 siwerta rocznie. Ekonomiczna trajektoria nie jest odpowiednia, ponieważ po „przechwyceniu” 0,5 siwerta w kosmos, osoba będzie musiała otrzymywać kolejne 0,23 siwerta rocznie na powierzchni Marsa. Dlatego większość projektów oferuje różne wersje trajektorii hiperbolicznej, w których czas podróży wynosi sześć miesięcy. Wtedy wyprawa tam da tylko 0,33 siwerta, kolejne 0,23 - rok na Marsie (czekanie na „okienko” na powrót), kolejne 0,33 - drogę powrotną. W sumie - ok. 0,45 siwerta rocznie - „co zlecił lekarz”.
Ścieżka hiperboliczna jest pokazana na niebiesko.
Jak dotąd tego typu projekty na całym świecie nie wykraczają poza deklaracje intencji. Nikt nie testuje silników ani innych elementów rakiet do takich lotów. Nikt - oprócz oczywiście jednego gracza. SpaceX przetestował już silnik tlenowo-metanowy Raptor dla rakiety Big Falcon Rocket (BFR) do wielokrotnego użytku, a także zbiornik paliwa. Trajektoria BFR to najkrótsza prawie prosta linia, jaką kiedykolwiek zaoferowano. Wymaga jednak, aby drugi stopień BFR - statek kosmiczny dla kilkudziesięciu astronautów był w nim zintegrowany - po wejściu na orbitę powinien dodatkowo przyspieszyć o 6 kilometrów na sekundę. Energia jest proporcjonalna do kwadratu prędkości. Dlatego zużycie paliwa w tej wersji jest 4,3 razy większe niż w przypadku drogi na Marsa, jak w Curiosity. Ale czas podróży to około 115 dni.
Opcja SpaceX może wydawać się zbyt kosztowna, ale tak naprawdę nie jest. Do przyspieszenia z orbity ziemskiej paliwo do BFR będzie dostarczane tankowcem. Ale gdyby BFR wybrał dłuższą trasę 180 dni, musiałby zabrać więcej zapasów żywności i mieć więcej kabin. Człowiek, choć dziesięciokrotnie lżejszy od łazika (ciekawość waży prawie 900 kilogramów), potrzebuje pożywienia i wolnej przestrzeni do ćwiczeń. Bez nich po wylądowaniu nie będzie mógł poruszać się po planecie. Mięso jest trudne do uprawy w szklarni na statku, więc potrzebne są zapasy. Żywność i woda to główne ładunki dostarczane na ISS. A jeśli paliwo na szybką trajektorię BFR można pobrać z tankowca, to przewóz żywności oddzielną ciężarówką na Marsa jest zbyt drogi.
Schemat lotów SpaceX ma największe szanse na realizację w latach 2020. Niedawno wiceprezydent Stanów Zjednoczonych ogłosił, że Stany planują wylądować na Księżycu i Marsie, opierając się w szczególności na prywatnych astronautach. Z wyjątkiem SpaceX, żaden z prywatnych handlowców nie testuje technologii umożliwiającej dotarcie do tak odległych ciał niebieskich.
Film promocyjny:
Teoretycznie istnieje inny najszybszy sposób dotarcia na Marsa. Został zaproponowany w ZSRR w latach sześćdziesiątych i nadal jest rozwijany w Rosji w trybie półzamrożonym. To jest tak zwany holownik jądrowy. Reaktor jądrowy o mocy do 15 megawatów napędzałby elektryczne silniki rakietowe, które wyrzucają gaz z prędkością do kilkudziesięciu kilometrów na sekundę - dziesięć razy szybciej niż rakiety wyrzucające paliwo chemiczne.
Dzięki temu lot na Marsa odbyłby się nie tylko po najkrótszej trajektorii, ale także szybciej niż na jakiejkolwiek rakiecie - w zaledwie 45 dni. Jest jednak niuans - opracowanie holownika wymaga kilku miliardów dolarów, tylko kilka razy mniej niż na igrzyska olimpijskie w 2014 roku. Fundusze na przestrzeń domową są zbyt małe, więc na razie nie ma szans na realizację projektu.
Rząd USA nie rozwija holownika jądrowego. Ostatnio pojawiły się doniesienia, że SpaceX próbuje pozyskać materiały jądrowe do podobnych celów. Jednak nawet tutaj sukces jest wątpliwy. Zasoby małej prywatnej firmy są zbyt małe, aby obsłużyć zarówno BFR, jak i holownik jądrowy. Chociaż pociski Elona Muska podbiły już światowy rynek komercyjnych startów, doświadczenie firmy w dziedzinie jądrowej wciąż jest zerowe.
ALEXANDER BEREZIN