Три зонда из трех разных стран прибывают на Красную планету всего за девять дней
Это напряженный февраль для Марса: три зонда из трех разных стран прибывают на Красную планету всего за девять дней. Но эта марсианская вечеринка произошла не случайно – она связана с механикой орбиты Земли и Марса.
Первая межпланетная миссия Объединенных Арабских Эмиратов, зонд “Хоуп”, вышел на орбиту Марса во вторник (9 февраля), как сообщил сайт-партнер Live Science Space.com. Первая межпланетная миссия Китая, Tianwen-1, должна выйти на собственную марсианскую орбиту в среду (10 февраля). Китайский зонд включает в себя как орбитальный аппарат, так и посадочный модуль с марсоходом на борту. ожидается попытка высадки на поверхность в мае. А 18 февраля первый в своем роде спускаемый аппарат НАСА достигнет Марса и пролетит прямо сквозь его атмосферу. Если все пойдет по плану, машина сбросит внешнюю оболочку и в последний момент воспользуется ракетами, чтобы остановить снижение. Затем он будет парить над поверхностью, чтобы с помощью небесного крана спустить в грязь марсоход Perseverance стоимостью 2,7 миллиарда долларов, размером с носорога.
По словам Джонатана Макдауэлла, астрофизика и эксперта по космическим полетам из Гарвардского университета, все эти роботы появляются почти в одно и то же время.
Марс и Земля похожи на «бегунов на круговой ипподроме», – сказал он. “И действительно быстрый бегун [Earth] регулярно объезжает бегуна только снаружи [Mars]. Так что иногда они находятся рядом друг с другом, а иногда на противоположных сторонах пути ». Этот цикл Земля-Марс, то есть Земля полностью пересекает Марс, занимает около двух лет.
Макдауэлл сообщил Live Science, что потребуется огромная ракета, тонны топлива и гораздо больше времени, чтобы добраться до Марса с Земли, пока планеты находятся далеко друг от друга. Но запуск, когда планеты находятся на самом близком расстоянии – когда они в среднем находятся на расстоянии 38,6 миллиона миль (62,1 миллиона километров) друг от друга – тоже не самый эффективный способ добраться до Марса.
В двухлетнем цикле планет есть более ранняя точка, когда путешествие занимает меньше времени и требует меньше топлива. В этой точке, которая происходит один раз в течение двухлетнего цикла, Земля немного отстает от Марса, но продолжает двигаться быстрее своего соседа. Такое позиционирование позволяет космическому кораблю выйти на так называемую “переходную орбиту Хомана”, названную в честь немецкого инженера Вальтера Хомана, который разработал математические основы в 1925 году.
Вот как это работает:
Ни одна ракета не несет достаточно топлива, чтобы сгореть на всем пути от Земли до Марса, расстояние между десятками и сотнями миллионов миль.
Это означает, что любое межпланетное приключение начинается с короткого, интенсивного периода ускорения, за которым следует длительный отрезок движения по инерции. Задача ракетных двигателей во время этого начального периода разгона – вывести космический корабль на орбиту вокруг Солнца, которая как можно скорее пересечется с Марсом. Таким образом, наиболее эффективным путем между планетами является солнечная орбита, пересекающаяся с Марсом, которая может быть достигнута с наименьшими затратами топлива, и эта орбита становится доступной раз в два года.
Но космическим агентствам необязательно прибивать именно этот день. Если они запускаются в течение окна в пару недель до даты, они могут вывести свой космический корабль на переходные орбиты Хомана. Однако задержитесь дольше, чем на пару недель, и поездка очень быстро станет намного сложнее.
Орбитальный аппарат Hope запущен 19 июля 2020 года, Tianwen-1 – 23 июля, а Perseverance – 30 июля. Промежутки между прибытием космических аппаратов точно не совпадают с датами их запуска из-за незначительных различий в их ракетных технологиях и траекториях полета в космосе. и направления, сказал Макдауэлл. (Например, для прямого погружения в атмосферу планеты требуется другой угол подхода, чем для выхода на высокую орбиту, как это сделала Хоуп.)
Макдауэлл отметил, что это не первый раз, когда орбитальное пространство Марса было столь переполнено. Советский Союз запустил к Марсу четыре космических корабля в 1973 году, хотя один не смог выйти на орбиту, и ни один из трех не работал должным образом по прибытии. Два советских космических корабля и один американский космический корабль были запущены на Марс в 1971 году, и все они, по крайней мере, частично успешно провели миссии. (Обе страны запланировали дополнительные исследования в этом году, но американский зонд Mariner 8 потерпел неудачу во время запуска, а советский Космос 419 так и не покинул околоземную орбиту.)
По теме: Здесь каждый космический корабль, который когда-либо выводил космонавта на орбиту
По словам Макдауэлла, в этом году изменилось огромное количество космических аппаратов, достигающих Марса, и тот факт, что вокруг планеты уже работают несколько дополнительных зондов. У НАСА есть три активных орбитальных аппарата на марсианской орбите, у Европейского космического агентства (ЕКА) есть один собственный и один орбитальный аппарат, который является совместным проектом с российским Роскосмосом, и Индийская организация космических исследований также имеет активный орбитальный аппарат. Марсоход НАСА Curiosity и посадочный модуль InSight также все еще активны на поверхности Марса.
Несмотря на эту относительно многолюдную ситуацию, Макдауэлл сказал, что сомневается, что какие-либо зонды даже приблизятся к десяткам тысяч миль друг от друга, даже если ни одна из стран не проверила свои траектории заранее.
«Пространство велико», – сказал он.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
