Grandiózní studie naznačuje, že astronauti someday budou schopni dokončit misi kolem světa k Marsu za méně než šest měsíců — což je doba, která zkrátí současnou dobu trvání misí téměř o polovinu. Tento potenciální průlom na meziplanetárních cestách nesouvisí s pokročilými teoriemi propulsion (motorů), ale s náhodným objevem provedeným při analýze raných, nepřesných orbitálních dat blízkozemních asteroidů.
Výsledky publikované v časopise * Acta Astronomautica * zpochybňují dlouhodobý názor, že mise na Marsu vyžadují dlouhá očekávání a pomalé lety. Pomocí geometrických vodítek z trajektorií asteroidů vědci identifikovali konkrétní časová okna, když je rychlá cesta matematicky možná, a navrhli nový plán pro budoucí výzkum.
Problém současných misí na Mars
V rámci stávajících architektur misí je cesta k Marsu pomalý a logisticky náročný proces. Vzhledem k tomu, že Mars je dále od Slunce než země, musí kosmické lodě čekat, až se planety seřadí do konfigurace účinné paliva známé jako “přenosové okno”. Tato okna se otevírají pouze jednou za 26 měsíců.
Typický profil mise tedy vypadá takto:
– Cesta tam: * * 7-10 měsíců.
– Pobyt na povrchu: * * proměnné, často měsíce na čekání na další okno návratu.
– *Cesta zpět: * * 7-10 měsíců.
** Celková doba mise: * * * asi dva až tři roky.
Tato dlouhá expedice vystavuje astronauty značným rizikům, včetně dlouhodobého vystavení záření, svalové atrofii a psychického napětí. Zkrácení této doby je zásadní pro zajištění bezpečnosti a udržitelnosti lidských misí na Marsu.
Náhodný objev
Myšlenka rychlejší cesty vznikla díky výzkumu Marcelu di Oliveira Souzy, kosmologa ze státní univerzity Severního Rio de Janeira v Brazílii. V roce 2015 Souza studoval oběžné dráhy blízkozemních asteroidů, aby vyhodnotil rizika kolizí. Zaměřil se na objekt 2001 CA21, který rané odhady naznačovaly vzácnou trajektorii, která protíná orbitální zóny Země a Marsu.
“Nehledal jsem to,” řekl Cuza deníku Live Science. “Možná jsem byl na správném místě ve správný čas.”
Zatímco později pozorování zpřesnila skutečnou dráhu asteroidu a odmítla původní údaje jako nepřesné, Souza si uvědomil, že rané, nepřesné geometrické odhady obsahovaly cenné informace. Tyto počáteční výpočty naznačovaly” ultra krátké ” trasy mezi planetami, které standardní orbitální mechanika často ignoruje.
Od teorie k životaschopnosti
Původní výpočty z října 2020 pro opozici k Marsu ukázaly teoretickou dobu cesty celkem *34 dní. Taková extrémní rychlost však vyžadovala rychlost odjezdu 32,5 km/s a rychlost příjezdu kolem 108 000 km/h (64 800 mph). Takové rychlosti jsou nyní mimo stávající technologii raket a znemožní bezpečné přistání s moderními systémy.
S vědomím těchto omezení přizpůsobil svůj model tak, aby našel trajektorie životaschopné pro technologie blízké budoucnosti. Aplikoval * * * lambertovu analýzu * * — standardní metodu pro výpočet drah mezi dvěma body v prostoru-na budoucí opozici Marsu v letech 2027, 2029 a 2031. Omezil cesty tak, aby zůstaly v 5 stupních sklonu oběžné dráhy asteroidu, což zajišťuje zachování geometrie podobné slibným raným odhadům.
Analýza ukázala, že * * zarovnání roku 2031 * * nabízí nejživotaschopnější příležitost pro rychlé cestování pomocí nadcházejících schopností motorů.
Profil mise 2031
Podle studie by mise kolem světa, která byla zahájena v dubnu 2031, mohla být dokončena za pouhých 153 dní (přibližně pět měsíců). Takto by se tento graf odvíjel:
- ** Odjezd: * * start ze Země 20. Dubna 2031 rychlostí asi 27 km/s.
- ** Let:* * příjezd na Mars 23. května po 33denní cestě.
- ** Práce na povrchu: * * * 30 dní pobytu na Marsu.
- ** Návrat: * * odlet z Marsu 22. června, návrat na Zemi do 20. září.
V témže okně se navíc objevila alternativa s menší energií. Tato varianta by vyžadovala nižší rychlost startu 16,5 km / s, ale zvýšila by misi na 226 dní (asi 7,5 měsíce). I tato pomalejší varianta představuje výrazné snížení oproti tradičním víceletým misím.
Technologické důsledky
Ačkoli trajektorie roku 2031 je teoreticky opodstatněná, její praktická realizace silně závisí na pokroku v designu kosmických lodí a motorů. Požadované rychlosti jsou srovnatelné s těmi, kterých dosáhla sonda NASA New Horizons vypuštěná v roce 2006 rychlostí 16,26 km/s — Nejrychlejší start ze země v té době.
New Horizons však byla lehká, jednoúčelová sonda. Přeprava lidí, systémů podpory života a paliva k návratu vyžaduje výrazně větší hmotnost a energii.
Studie naznačuje, že těžké rakety nové generace, jako je Starship SpaceX nebo New Glenn Blue Origin, mohou mít potřebnou sílu k dosažení těchto rychlostí. Pokud budou tyto stroje schopny dodat užitečné zatížení k rychlosti odtržení s požadovanou přesností, budou schopny otevřít tyto rychlé tranzitní koridory.
Proč je to důležité
Tato studie mění konverzaci z otázky “můžeme letět rychleji”na” jak můžeme vytvořit systémy, abychom to udělali”. Identifikací konkrétních geometrických možností mohou vědci zúžit hledání životaschopných trajektorií a umožnit inženýrům vytvářet motory a konstrukce kosmických lodí přizpůsobené těmto vysokorychlostním požadavkům.
Na závěr, ačkoli lidské mise na Mars v roce 2031 zůstávají teoretické, tento náhodný objev poskytuje konkrétní matematickou cestu k radikálnímu zkrácení cestovní doby, čímž se letitý problém stane otázkou měsíců.
