Астронавты в перспективе смогут совершать полный полёт к Марсу и обратно меньше чем за год, что сократит нынешние сроки подобных миссий примерно вдвое. К такому выводу пришло новое исследование, основанное на анализе траекторий астероидов и опубликованное в в журнале Acta Astronautica.
При действующих схемах перелётов дорога до Марса, который удалён от Солнца примерно на 50% дальше, чем Земля, занимает от семи до десяти месяцев. Земля и Марс выстраиваются в выгодную для экономии топлива конфигурацию лишь раз в 26 месяцев, так что астронавтам придётся ждать обратного окна – а вся миссия растягивается почти до трёх лет.
Космический симулятор In The Black стартовал в раннем доступе после 10 лет разработки
Марсоход Curiosity несколько дней пытался освободиться от застрявшего камня на Марсе
Однако новые расчёты показывают, что ранние, ещё неточные оценки орбит околоземных астероидов содержат полезные геометрические подсказки для построения более быстрых межпланетных маршрутов. Прежде такие данные использовались для оценки рисков столкновения с Землёй, после чего отбрасывались в пользу уточнённых наблюдений.
Автор работы Марселу де Оливейра Соуза, космолог из Государственного университета Северного Рио-де-Жанейро в Бразилии, рассказал изданию Live Science:
Возможно, это поменяет представление о том, что для полёта на Марс и обратно нужно более двух лет.
К идее Соуза пришёл ещё в 2015 году, изучая околоземные астероиды. Его внимание привлёк объект 2001 CA21, ранние оценки траектории которого указывали на редкий маршрут, пересекающий орбитальные зоны и Земли, и Марса.
Последующие измерения уточнили реальный путь астероида, но его исходная геометрия в момент противостояния в октябре 2020 года, когда Земля и Марс выстроились по одну сторону от Солнца на минимальном расстоянии, намекала на возможность "ультракоротких" маршрутов между планетами.
Это стало для меня сюрпризом, я не искал ничего подобного.
По мере появления новых наблюдений орбиты астероидов уточняются, и более поздний исследователь уже не увидел бы той же траектории.
Возможно, я просто оказался в нужное время в нужном месте.
Расчёты показали, что для противостояния октября 2020 года перелёт от Земли до Марса всего за 34 дня геометрически возможен, если корабль пойдёт по маршруту, близкому к ранней орбитальной плоскости астероида. Однако такая траектория требует скорости отправления около 32,5 километра в секунду – далеко за пределами возможностей нынешних ракет, а у Марса корабль оказался бы на скорости около 108 000 км/ч, что слишком быстро для существующих систем торможения и посадки.
Поэтому Соуза применил полученную геометрию к будущим противостояниям Марса в 2027, 2029 и 2031 годах. С помощью стандартного метода расчёта траекторий между двумя точками в пространстве (анализ Ламберта) и ограничения наклонения в пределах около 5 градусов от орбиты астероида он выяснил, что лишь окно 2031 года даёт реальную возможность быстрого полёта на технологиях ближайшего будущего.
В этом сценарии полная миссия "туда-обратно" между Землёй и Марсом займёт всего 153 дня, или около пяти месяцев. Корабль стартует с Земли 20 апреля 2031 года на скорости около 27 километров в секунду, доберётся до Марса к 23 мая после 33-дневного пути, проведёт на поверхности около 30 дней, отправится обратно 22 июня и вернётся к Земле 20 сентября, затратив на возвращение около 90 дней.
В том же окне Соуза нашёл и менее энергозатратный вариант, требующий запуска на скорости около 16,5 километра в секунду и рассчитанный примерно на 226 дней, или 7,5 месяца, что всё равно значительно короче нынешних сроков. Концепция остаётся в основном теоретической и сильно зависит от конкретики миссии, включая конструкцию корабля, массу полезной нагрузки и характеристики двигателей.
Телескоп Джеймс Уэбб снял два протопланетных диска ребром – внутри уже могут формироваться планеты
Метод при этом полезен как способ сузить поиск пригодных траекторий. Требуемые скорости сопоставимы с теми, что показал зонд NASA New Horizons, запущенный в 2006 году к Плутону на скорости 16,26 километра в секунду и ставший самым быстрым искусственным объектом, когда-либо отправленным с Земли.
Такие высокоскоростные траектории могут оказаться по силам ракетам нового поколения вроде SpaceX Starship или Blue Origin New Glenn, но все еще требует проверки на практике.
