كم من الوقت يستغرق الوصول إلى المريخ؟

Send

ظهرت هذه المقالة في الأصل في مجلة الفضاء في يوليو 2012 ، ولكن تم تحديثها بفيديو ذي صلة.

كوكب المريخ هو أحد أكثر الأشياء سطوعًا في سماء الليل ، ويمكن رؤيته بسهولة بالعين المجردة كنجمة حمراء زاهية. كل عامين أو نحو ذلك ، يصل المريخ والأرض إلى أقرب نقطة ، تسمى "المعارضة" ، عندما يمكن أن يكون المريخ قريبًا من مسافة 55.000.000 كيلومتر من الأرض. وكل عامين ، تستفيد وكالات الفضاء من هذا الاصطفاف المداري لإرسال المركبات الفضائية إلى الكوكب الأحمر. كم من الوقت يستغرق الوصول إلى المريخ؟

تستغرق الرحلة الإجمالية من الأرض إلى المريخ ما بين 150-300 يومًا اعتمادًا على سرعة الإطلاق ، ومحاذاة الأرض والمريخ ، وطول الرحلة التي تستغرقها المركبة الفضائية للوصول إلى هدفها. يعتمد الأمر حقًا على مقدار الوقود الذي ترغب في حرقه للوصول إلى هناك. المزيد من الوقود ووقت سفر أقصر.

تاريخ الذهاب إلى المريخ:

كانت أول مركبة فضائية على الإطلاق تقوم برحلة من الأرض إلى المريخ هي Mariner 4 التابعة لناسا ، والتي تم إطلاقها في 28 نوفمبر 1964 ووصلت إلى المريخ في 14 يوليو 1965 ، والتقطت بنجاح سلسلة من 21 صورة. كان إجمالي وقت رحلة Mariner 4 228 يومًا.

كانت المهمة الناجحة التالية إلى المريخ Mariner 6 ، التي انطلقت في 25 فبراير 1969 ووصلت إلى الكوكب في 31 يوليو 1969 ؛ زمن الرحلة 156 يوما فقط. لم يتطلب Mariner 7 الناجح سوى 131 يومًا للقيام بالرحلة.

مارينر 9 ، أول مركبة فضائية دخلت بنجاح إلى مدار حول المريخ أطلقت في 30 مايو 1971 ، ووصلت في 13 نوفمبر 1971 لمدة 167 يومًا. هذا هو النمط نفسه الذي صمد لأكثر من 50 عامًا تقريبًا من استكشاف المريخ: ما يقرب من 150-300 يومًا.

وفيما يلي بعض الأمثلة أكثر:

فايكنج 1 (1976) - 335 يومًا
فايكنج 2 (1976) - 360 يومًا
مدار استكشاف المريخ (2006) - 210 يومًا
فينيكس لاندير (2008) - 295 يومًا
كيريوسيتي لاندير (2012) - 253 يومًا

لماذا يستغرق وقتا طويلا ؟:

عندما تفكر في حقيقة أن المريخ على بعد 55 مليون كيلومتر فقط ، وأن المركبة الفضائية تسير بسرعة تزيد عن 20000 كم / ساعة ، تتوقع أن تقوم المركبة الفضائية بالرحلة في حوالي 115 يومًا ، لكنها تستغرق وقتًا أطول. هذا لأن الأرض والمريخ يدوران حول الشمس. لا يمكنك الإشارة مباشرة إلى كوكب المريخ والبدء في إطلاق الصواريخ الخاصة بك ، لأنه عندما وصلت إلى هناك ، كان المريخ قد تحرك بالفعل. وبدلاً من ذلك ، يجب الإشارة إلى المكان الذي تطلق فيه المركبة الفضائية من الأرض المريخ سيكون.

القيد الآخر هو الوقود. مرة أخرى ، إذا كان لديك كمية غير محدودة من الوقود ، فسوف توجه مركبة الفضاء الخاصة بك إلى كوكب المريخ ، وتطلق صواريخك إلى منتصف الطريق من الرحلة ، ثم تستدير وتتباطأ في النصف الأخير من الرحلة. يمكنك تقليل وقت السفر إلى جزء صغير من المعدل الحالي - ولكنك ستحتاج إلى كمية مستحيلة من الوقود.

كيفية الوصول إلى المريخ بأقل قدر من الوقود:

الشاغل الأساسي للمهندسين هو كيفية نقل مركبة فضائية إلى المريخ ، بأقل كمية من الوقود. الروبوتات لا تهتم حقًا بالبيئة المعادية للفضاء ، لذلك من المنطقي تقليل تكاليف إطلاق الصاروخ قدر الإمكان.

يستخدم مهندسو وكالة ناسا طريقة سفر تسمى مدار نقل هوهمان - أو الحد الأدنى من مدار نقل الطاقة - لإرسال مركبة فضائية من الأرض إلى المريخ بأقل قدر ممكن من الوقود. تم اقتراح هذه التقنية لأول مرة من قبل والتر Hohmann الذي نشر الوصف الأول للمناورة في عام 1925.

بدلاً من توجيه صاروخك مباشرة إلى كوكب المريخ ، فإنك تعزز مدار المركبة الفضائية بحيث تتبع مدارًا أكبر حول الشمس من الأرض. في النهاية سيتقاطع هذا المدار مع مدار المريخ - في اللحظة التي يوجد فيها المريخ أيضًا.

إذا كنت بحاجة إلى الإطلاق بوقود أقل ، فأنت تستغرق وقتًا أطول لرفع مدارك وزيادة الرحلة إلى المريخ.

أفكار أخرى لتقليل وقت السفر إلى المريخ:

على الرغم من أن الأمر يتطلب بعض الصبر لانتظار مركبة فضائية للسفر لمدة 250 يومًا للوصول إلى المريخ ، فقد نرغب في طريقة دفع مختلفة تمامًا إذا أرسلنا البشر. الفضاء مكان معاد ، وقد يشكل إشعاع الفضاء بين الكواكب خطرًا صحيًا طويل المدى على رواد الفضاء البشريين. تسبب الأشعة الكونية الخلفية وابلًا مستمرًا من الإشعاع المحفز للسرطان ، ولكن هناك خطر أكبر من العواصف الشمسية الضخمة ، التي يمكن أن تقتل رواد الفضاء غير المحميين في غضون ساعات قليلة. إذا تمكنت من تقليل وقت السفر ، فإنك تقلل من مقدار الوقت الذي يتعرض فيه رواد الفضاء للإجهاد بالإشعاع ، وتقليل كمية الإمدادات التي يحتاجون إليها في رحلة العودة.

اذهب النووية:
فكرة واحدة الصواريخ النووية، الذي يسخن سائلًا شائعًا - مثل الهيدروجين - إلى درجات حرارة شديدة في مفاعل نووي ، ثم ينفخه فوهة صاروخية بسرعات عالية لخلق قوة دفع. نظرًا لأن الوقود النووي أكثر كثافة في الطاقة من الصواريخ الكيميائية ، يمكنك الحصول على سرعة دفع أعلى بوقود أقل. يقترح أن الصاروخ النووي يمكن أن يقلل من وقت السفر إلى حوالي 7 أشهر

اذهب المغناطيسي:
اقتراح آخر هو تقنية تسمى صاروخ Magnetoplasma الدافع المتغير المحدد (أو VASIMR). هذا دافع كهرومغناطيسي يستخدم الموجات الراديوية لتأين وتسخين الوقود. وهذا يخلق غازًا مؤينًا يسمى البلازما والذي يمكن طرده مغناطيسيًا من الجزء الخلفي من المركبة الفضائية بسرعات عالية. رائد الفضاء السابق فرانكلين تشانج دياز هو رائد في تطوير هذه التكنولوجيا ، ومن المتوقع أن يتم تركيب نموذج أولي في محطة الفضاء الدولية لمساعدتها في الحفاظ على ارتفاعها فوق الأرض. في مهمة إلى المريخ ، يمكن أن يقلل صاروخ VASIMR من وقت السفر إلى 5 أشهر.

اذهب المادة المضادة:
ربما يكون أحد أكثر المقترحات تطرفًا هو استخدام صاروخ مضاد للمادة. المادة المضادة التي تم إنشاؤها في مسرعات الجسيمات ، هي الوقود الأكثر كثافة الذي يمكنك استخدامه. عندما تلتقي ذرات المادة بذرات المادة المضادة ، فإنها تتحول إلى طاقة نقية ، كما تنبأت بها معادلة ألبرت أينشتاين الشهيرة: E = mc². ستكون هناك حاجة إلى 10 ملليجرام فقط من المادة المضادة لدفع مهمة بشرية إلى المريخ في 45 يومًا فقط. لكن إنتاج تلك الكمية الضئيلة من المادة المضادة سيكلف حوالي 250 مليون دولار.

البعثات المستقبلية إلى المريخ:

على الرغم من أن بعض التقنيات المدهشة قد تم اقتراحها لتقصير وقت السفر إلى المريخ ، فإن المهندسين سيستخدمون الطرق المجربة والحقيقية لمتابعة الحد الأدنى من مدارات نقل الطاقة باستخدام الصواريخ الكيميائية. سيتم إطلاق مهمة MAVEN التابعة لناسا في عام 2013 باستخدام هذه التقنية ، بالإضافة إلى بعثات ExoMars التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. قد يستغرق الأمر بضعة عقود قبل أن تصبح الأساليب الأخرى تقنيات شائعة.

مزيد من البحث:
معلومات حول المدارات بين الكواكب - وكالة ناسا
7 دقائق من الإرهاب - تحدي الهبوط في المريخ
اقتراح ناسا لمحرك الصواريخ النووية
Hohmann Transfer Orbits - جامعة ولاية أيوا
الحد الأدنى من التحويلات والمدارات بين الكواكب
سفينة فضائية جديدة ومحسنة لمهمات المريخ - وكالة ناسا
يلقي علم الفلك الحلقة 84: التجول في النظام الشمسي

قصص ذات صلة من مجلة الفضاء:
سافر إلى المريخ في 39 يومًا فقط
طريقة واحدة ، مهمة شخص واحد إلى المريخ
هل يمكن تمويل بعثة بشرية إلى المريخ تجاريًا؟
كيف ستنتقل MSL إلى المريخ؟ حذر جدا
حل رخيص للوصول إلى المريخ؟
لماذا فشلت العديد من المهام إلى المريخ؟

ظهرت هذه المقالة في الأصل في مجلة الفضاء في يوليو 2012 ، ولكن تم تحديثها بفيديو ذي صلة.