HOE LANG DUURT HET OM OP MARS TE KOMEN?

Send

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in Space Magazine in juli 2012, maar is bijgewerkt met een gerelateerde video.

De planeet Mars is een van de helderste objecten aan de nachtelijke hemel, goed zichtbaar met het blote oog als een heldere rode ster. Om de twee jaar bereiken Mars en de aarde hun dichtstbijzijnde punt, de zogenaamde 'oppositie', wanneer Mars zo dicht mogelijk bij 55.000.000 km van de aarde kan zijn. En om de twee jaar profiteren ruimteagentschappen van deze orbitale uitlijning om ruimtevaartuigen naar de Rode Planeet te sturen. Hoe lang duurt het om op Mars te komen?

De totale reistijd van de aarde naar Mars duurt tussen de 150 en 300 dagen, afhankelijk van de snelheid van de lancering, de uitlijning van de aarde en Mars en de lengte van de reis die het ruimtevaartuig aflegt om zijn doel te bereiken. Het hangt er echt van af hoeveel brandstof je wilt verbranden om daar te komen. Meer brandstof, kortere reistijd.

Geschiedenis van Going to Mars:

Het eerste ruimtevaartuig ooit dat de reis van de aarde naar Mars maakte, was NASA's Mariner 4, die op 28 november 1964 werd gelanceerd en op 14 juli 1965 op Mars aankwam en met succes een reeks van 21 foto's nam. De totale vliegtijd van Mariner 4 was 228 dagen.

De volgende succesvolle missie naar Mars was Mariner 6, die op 25 februari 1969 ontplofte en op 31 juli 1969 de planeet bereikte; een vliegtijd van slechts 156 dagen. De succesvolle Mariner 7 had slechts 131 dagen nodig om de reis te maken.

Mariner 9, het eerste ruimtevaartuig dat met succes in een baan om Mars ging, werd gelanceerd op 30 mei 1971 en arriveerde op 13 november 1971 voor een periode van 167 dagen. Dit is hetzelfde patroon dat al meer dan 50 jaar Mars-verkenning volhoudt: ongeveer 150-300 dagen.

Hier zijn nog enkele voorbeelden:

Viking 1 (1976) - 335 dagen
Viking 2 (1976) - 360 dagen
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 dagen
Phoenix Lander (2008) - 295 dagen
Curiosity Lander (2012) - 253 dagen

Waarom duurt het zo lang?:

Als je bedenkt dat Mars slechts 55 miljoen km verwijderd is en het ruimtevaartuig meer dan 20.000 km / uur reist, zou je verwachten dat het ruimtevaartuig de reis in ongeveer 115 dagen zal maken, maar het duurt veel langer. Dit komt omdat zowel de aarde als Mars in een baan om de zon draaien. Je kunt niet rechtstreeks op Mars wijzen en je raketten afvuren, want tegen de tijd dat je daar aankwam, zou Mars al zijn verhuisd. In plaats daarvan moet vanaf de aarde gelanceerde ruimtevaartuigen worden aangegeven waar Mars wordt.

De andere beperking is brandstof. Nogmaals, als je een onbeperkte hoeveelheid brandstof had, zou je je ruimtevaartuig op Mars richten, je raketten tot halverwege de reis afvuren, dan omdraaien en vertragen voor de laatste helft van de reis. U kunt uw reistijd terugbrengen tot een fractie van het huidige tarief, maar u heeft een onmogelijke hoeveelheid brandstof nodig.

Hoe kom je op Mars met de minste hoeveelheid brandstof:

De belangrijkste zorg van ingenieurs is hoe ze een ruimtevaartuig naar Mars kunnen brengen, met de minste hoeveelheid brandstof. Robots geven niet echt om de vijandige omgeving van de ruimte, dus is het logisch om de lanceerkosten van de raket zoveel mogelijk te verlagen.

NASA-ingenieurs gebruiken een reismethode genaamd een Hohmann Transfer Orbit - of een Minimum Energy Transfer Orbit - om een ruimtevaartuig van de aarde naar Mars te sturen met zo min mogelijk brandstof. De techniek werd voor het eerst voorgesteld door Walter Hohmann, die in 1925 de eerste beschrijving van de manoeuvre publiceerde.

In plaats van je raket rechtstreeks op Mars te richten, vergroot je de baan van je ruimtevaartuig zodat deze een grotere baan om de zon volgt dan de aarde. Uiteindelijk zal die baan de baan van Mars snijden - precies op het moment dat Mars er ook is.

Als je met minder brandstof moet starten, duurt het gewoon langer om je baan te verhogen en de reis naar Mars te verlengen.

Andere ideeën om de reistijd naar Mars te verminderen:

Hoewel het enige geduld vereist om te wachten tot een ruimtevaartuig 250 dagen reist om Mars te bereiken, willen we misschien een compleet andere voortstuwingsmethode als we mensen sturen. De ruimte is een vijandige plek en de straling van de interplanetaire ruimte kan een langetermijnrisico voor de gezondheid van menselijke astronauten opleveren. De kosmische straling op de achtergrond veroorzaakt een constant spervuur van kankeropwekkende straling, maar er is een groter risico op enorme zonnestormen, die binnen enkele uren onbeschermde astronauten kunnen doden. Als u de reistijd kunt verkorten, vermindert u de tijd dat astronauten bekogeld worden met straling en minimaliseert u de hoeveelheid benodigdheden die ze moeten meenemen voor een terugreis.

Ga nucleair:
Een idee is nucleaire raketten, die een werkvloeistof - zoals waterstof - opwarmen tot intense temperaturen in een kernreactor en vervolgens met hoge snelheden uit een raketmondstuk blazen om stuwkracht te creëren. Omdat splijtstoffen veel energierijker zijn dan chemische raketten, zou je met minder brandstof een hogere stuwsnelheid kunnen krijgen. Er wordt voorgesteld dat een nucleaire raket de reistijd zou kunnen verkorten tot ongeveer 7 maanden

Ga magnetisch:
Een ander voorstel is een technologie genaamd de Variabele specifieke impuls Magnetoplasma-raket (of VASIMR). Dit is een elektromagnetische boegschroef die radiogolven gebruikt om een drijfgas te ioniseren en te verwarmen. Hierdoor ontstaat een geïoniseerd gas, plasma genaamd, dat met hoge snelheden magnetisch uit de achterkant van het ruimtevaartuig kan worden geduwd. Voormalig astronaut Franklin Chang-Diaz is een pionier in de ontwikkeling van deze technologie en er wordt verwacht dat een prototype op het internationale ruimtestation wordt geïnstalleerd om het te helpen zijn hoogte boven de aarde te behouden. Tijdens een missie naar Mars kan een VASIMR-raket de reistijd tot 5 maanden verkorten.

Ga antimaterie:
Misschien is een van de meest extreme voorstellen het gebruik van een antimaterie raket. Antimaterie, gemaakt in deeltjesversnellers, is de meest dichte brandstof die je zou kunnen gebruiken. Wanneer atomen van materie atomen van antimaterie ontmoeten, transformeren ze in pure energie, zoals voorspeld door de beroemde vergelijking van Albert Einstein: E = mc². Slechts 10 milligram antimaterie zou nodig zijn om een menselijke missie in slechts 45 dagen naar Mars te stuwen. Maar dan zou het produceren van zelfs die minuscule hoeveelheid antimaterie ongeveer $ 250 miljoen kosten.

Toekomstige missies naar Mars:

Hoewel er een aantal ongelooflijke technologieën zijn voorgesteld om de reistijd naar Mars te verkorten, zullen ingenieurs de beproefde methoden gebruiken om minimale banen voor energieoverdracht te volgen met behulp van chemische raketten. De MAVEN-missie van NASA start in 2013 met deze techniek, evenals ESA's ExoMars-missies. Het kan een paar decennia duren voordat andere methoden veelgebruikte technieken worden.

Verder onderzoek:
Informatie over interplanetaire banen - NASA
7 Minutes of Terror - The Challenge of Landing at Mars
NASA-voorstel voor een nucleaire raketmotor
Hohmann Transfer Orbits - Iowa State University
Minimale transfers en interplanetaire banen
Nieuw en verbeterd antimaterie ruimteschip voor Mars-missies - NASA
Astronomy Cast Aflevering 84: Het zonnestelsel verkennen

Verwante verhalen van Space Magazine:
Reis naar Mars in slechts 39 dagen
Een enkele reis, een persoons missie naar Mars
Kan een menselijke missie naar Mars commercieel worden gefinancierd?
Hoe navigeert MSL naar Mars? Heel voorzichtig
Een goedkope oplossing om naar Mars te gaan?
Waarom zijn zoveel missies naar Mars mislukt?

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in Space Magazine in juli 2012, maar is bijgewerkt met een gerelateerde video.