Kiek laiko užtrunka kelionė į Marsą: kas iš tikrųjų lemia trukmę ir ar kada nors skrisime kaip į kitą miestą

Kelionė į Marsą skamba kaip tolima svajonė, tačiau kosmoso agentūros ir privatūs operatoriai vis rimčiau planuoja realias misijas. Vienas iš dažniausiai užduodamų klausimų paprastas: kiek iš tikrųjų truktų skrydis į šią planetą.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad atsakymas turėtų būti aiškus, tačiau kelionės laikas priklauso nuo daugybės veiksnių: nuo planetų padėties ir raketos galios iki kuro kiekio bei pasirinkto maršruto. Todėl vietoj vieno skaičiaus tenka aiškintis visą kelionių į Marsą „virtuvę“.

Ne tiesi linija, o sudėtinga orbita

Žmonės dažnai įsivaizduoja kelionę į Marsą kaip tiesų šūvį iš Žemės į raudonąją planetą. Iš tikrųjų kosminiai aparatai skrieja aplink Saulę, tad trajektorija primena išlenktą kreivę, o ne brūkšnį tarp dviejų taškų žemėlapyje.

Žemė ir Marsas sukasi skirtingais atstumais ir greičiais, todėl tarp jų nuolat kinta ne tik atstumas, bet ir tarpusavio padėtis. Dėl to raketa turi būti paleidžiama taip, kad po mėnesių kelionės atsidurtų ten, kur tuo metu bus Marsas, o ne ten, kur jis buvo starto akimirką.

Palankus momentas: paleidimo langai kas kelerius metus

Kelionės laiką labiausiai lemia vadinamasis palankus paleidimo langas. Tai laikotarpis, kai Marsas ir Žemė dangaus mechanikos požiūriu yra patogioje padėtyje, kad būtų galima išnaudoti palyginti ekonomišką trajektoriją.

Toks langas pasitaiko maždaug kas 26 mėnesius. Tada raketos startuoja trajektorija, kuri vadinama Hohmano perėjimo orbita: ji leidžia, palyginti taupiai naudojant kurą, per kelis mėnesius pasiekti kitą planetą. Bet jeigu būtų bandoma skristi kitu metu, kelionė būtų arba ilgesnė, arba reikalautų gerokai daugiau energijos.

Kodėl kalbama apie kelis mėnesius, o ne dienas

Net ir per palankiausius langus kelionė į Marsą skaičiuojama mėnesiais. Tai susiję su fizikos apribojimais: kuo stipriau stumiame raketą, tuo daugiau kuro reikia, o kiekvienas papildomas kilogramas kuro reiškia didesnę ir sudėtingesnę raketą.

Dabartinėmis cheminėmis raketomis, kokios naudojamos ir misijoms į Tarptautinę kosminę stotį, ir zondams link kitų planetų, į Marsą dažniausiai keliaujama maždaug nuo pusmečio iki beveik metų. Trumpesnės kelionės teoriškai įmanomos, bet jos reikalautų itin galingų variklių ir didžiulio kuro kiekio, o tai brangintų ir apsunkintų misiją.

Ankstesnių zondų patirtis: nuo keliasdešimties iki kelių šimtų dienų

Robotinės misijos į Marsą suteikė nemažai praktinės informacijos apie tai, kiek trunka tokia kelionė. Skirtingi maršrutai ir raketos lėmė labai įvairų kelionės laiką, nors atstumas iki planetos yra tas pats.

Europiniai, amerikietiški ar kitų šalių zondai į Marsą paprastai keliavo kelis mėnesius. Vieni skriejo truputį greičiau, bet atsisakydami dalies naudingosios apkrovos, kiti rinkosi ekonomiškesnę trajektoriją ir užtruko ilgiau. Todėl, žvelgiant į istorinius pavyzdžius, kelionės laikas svyruoja gana plačiu intervalu.

Žmogaus skrydžiai: viskas sudėtingiau nei robotams

Žmonėms keliauti į Marsą reikėtų spręsti ne tik skrydžio trukmės, bet ir saugumo, sveikatos bei gyvenimo sąlygų klausimus. Kuo ilgesnė kelionė, tuo daugiau maisto, vandens, oro ir atsarginių dalių reikia vežtis kartu, o kiekvienas papildomas kilogramas reiškia sudėtingesnį startą.

Be to, ilgalaikė nesvarumo būsena veikia kaulus, raumenis ir širdies bei kraujagyslių sistemą, o kosminė radiacija kelia papildomą riziką. Todėl planuojant pilotuojamas misijas į Marsą svarstoma, kaip subalansuoti kelionės trukmę ir realias technologines, finansines bei medicinines galimybes.

Grįžimas nebus trumpesnis: laukti teks pačiame Marse

Net jei būtų įveiktas kelias į Marsą, grįžimas į Žemę nėra toks paprastas, kaip paprasčiausias apsisukimas atgal. Grįžtančiai misijai irgi reikia palankaus paleidimo lango, tik šį kartą iš raudonosios planetos atgal į Žemę.

Praktiniai misijų planai dažnai numato, kad astronautai Marse turėtų praleisti kelis mėnesius ar net daugiau, kol planetos vėl atsidurs tokioje padėtyje, kuri leis ekonomiškai grįžti. Tai reiškia, kad visas ciklas nuo starto Žemėje iki sugrįžimo gali trukti kelerius metus.

Naujos varomosios sistemos: ar galima „paspartinti“ kosmosą

Siekiant sutrumpinti kelionės laiką dažnai minimos pažangesnės varomosios sistemos. Pavyzdžiui, elektriniai arba joniniai varikliai gali veikti ilgiau ir efektyviau naudoja kurą, nors jų trauka mažesnė už klasikinių raketų.

Tokios sistemos teoriškai leistų pasiekti didesnį greitį palaipsniui, per ilgesnį laikotarpį, taip trumpinant visos kelionės trukmę. Tačiau reikia išspręsti elektros energijos tiekimo, patikimumo ir saugumo klausimus, ypač jei kalbėtume apie skrydžius su žmonėmis.

Ar kada nors skrisime taip dažnai, kaip šiandien į kitus žemynus

Vizijos, kad kelionė į Marsą taps beveik tokia pat įprasta kaip skrydis iš vieno žemyno į kitą, kol kas išlieka labiau ilgalaikėje perspektyvoje. Dabartinėmis technologijomis tokia kelionė vis tiek truktų kelis mėnesius, o tam reikėtų daug išteklių ir pasiruošimo.

Vis dėlto, kiekviena nauja misija prideda žinių apie trajektorijas, resursų valdymą ir žmonių išgyvenimą erdvėje. Net jei kelionė į Marsą niekada neprilygs skrydžiui į kitą miestą pagal trukmę, ji gali tapti labiau prognozuojama, saugesnė ir technologiškai paprastesnė nei atrodo šiandien.

Ką mums sako šie skaičiavimai kasdienio gyvenimo masteliu

Nors daugeliui Marsas atrodo be galo tolimas, skrydžio trukmės analizė leidžia suprasti, kaip stipriai mūsų kasdienybė priklauso nuo fizikos dėsnių. Nuo raketos kuro kiekio iki planetų padėties, viskas čia primena planavimą, kuris pažįstamas ir iš žemiškų kelionių.

Skirtumas tik tas, kad kosmose nėra galimybės „išlipti“ pusiaukelėje ar lengvai pakeisti planus. Būtent todėl kelionės į Marsą klausimas tampa ne vien egzotiška tema, bet ir pamoka apie kruopštų pasiruošimą, ribotus išteklius ir ilgalaikį mąstymą.