MẤT BAO LâU ĐỂ LêN SAO HỎA?

Send

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Tạp chí Vũ trụ vào tháng 7 năm 2012, nhưng nó đã được cập nhật với một video liên quan.

Hành tinh sao Hỏa là một trong những vật thể sáng nhất trên bầu trời đêm, có thể dễ dàng nhìn thấy với đôi mắt không bị che khuất như một ngôi sao đỏ rực. Cứ sau hai năm, Sao Hỏa và Trái Đất đạt đến điểm gần nhất của họ, được gọi là phe đối lập Hồi giáo, khi Sao Hỏa có thể ở gần Trái đất 55.000.000 km. Và cứ sau hai năm, các cơ quan vũ trụ lại tận dụng sự liên kết quỹ đạo này để gửi tàu vũ trụ đến Hành tinh Đỏ. Mất bao lâu để đến sao Hỏa?

Tổng thời gian hành trình từ Trái đất đến Sao Hỏa mất từ 150-300 ngày tùy thuộc vào tốc độ phóng, sự liên kết của Trái đất và Sao Hỏa và thời gian hành trình mà tàu vũ trụ thực hiện để tiếp cận mục tiêu. Nó thực sự chỉ phụ thuộc vào lượng nhiên liệu mà bạn sẵn sàng đốt để đạt được điều đó. Nhiều nhiên liệu hơn, thời gian di chuyển ngắn hơn.

Lịch sử đi lên sao Hỏa:

Tàu vũ trụ đầu tiên từng thực hiện hành trình từ Trái đất tới Sao Hỏa là NASA, Mariner 4, được phóng vào ngày 28/11/1964 và đến Sao Hỏa ngày 14/7/1965, chụp thành công một loạt 21 bức ảnh. Tổng thời gian bay của Mariner 4 là 228 ngày.

Nhiệm vụ thành công tiếp theo lên Sao Hỏa là Mariner 6, đã nổ ra vào ngày 25 tháng 2 năm 1969 và đến hành tinh này vào ngày 31 tháng 7 năm 1969; thời gian bay chỉ 156 ngày. Mariner 7 thành công chỉ cần 131 ngày để thực hiện hành trình.

Mariner 9, tàu vũ trụ đầu tiên đi vào quỹ đạo quanh Sao Hỏa thành công vào ngày 30 tháng 5 năm 1971 và đến ngày 13 tháng 11 năm 1971 trong thời gian là 167 ngày. Đây là mô hình tương tự đã diễn ra trong gần 50 năm thám hiểm sao Hỏa: khoảng 150-300 ngày.

Dưới đây là một số ví dụ:

Viking 1 (1976) - 335 ngày
Viking 2 (1976) - 360 ngày
Tàu quỹ đạo trinh sát sao Hỏa (2006) - 210 ngày
Phoenix Lander (2008) - 295 ngày
Curiosity Lander (2012) - 253 ngày

Tại sao phải mất quá lâu?:

Khi bạn xem xét thực tế rằng Sao Hỏa chỉ cách 55 triệu km và tàu vũ trụ đang di chuyển vượt quá 20.000 km / giờ, bạn sẽ mong đợi tàu vũ trụ thực hiện hành trình trong khoảng 115 ngày, nhưng mất nhiều thời gian hơn. Điều này là do cả Trái đất và Sao Hỏa đều quay quanh Mặt trời. Bạn có thể chỉ điểm trực tiếp vào Sao Hỏa và bắt đầu bắn tên lửa của mình, bởi vì khi bạn đến đó, Sao Hỏa đã di chuyển. Thay vào đó, tàu vũ trụ phóng từ Trái đất cần phải được chỉ vào nơi Sao Hỏa sẽ.

Các hạn chế khác là nhiên liệu. Một lần nữa, nếu bạn có một lượng nhiên liệu không giới hạn, bạn sẽ hướng tàu vũ trụ của mình lên Sao Hỏa, bắn tên lửa của bạn đến điểm giữa của hành trình, sau đó quay lại và giảm tốc cho nửa cuối của hành trình. Bạn có thể cắt giảm thời gian đi xuống một phần của tỷ lệ hiện tại - nhưng bạn sẽ cần một lượng nhiên liệu không thể.

Cách lên sao Hỏa với lượng nhiên liệu ít nhất:

Mối quan tâm hàng đầu của các kỹ sư là làm thế nào để đưa tàu vũ trụ lên Sao Hỏa, với lượng nhiên liệu ít nhất. Rô bốt don lồng thực sự quan tâm đến môi trường thù địch của không gian, do đó, việc giảm chi phí phóng tên lửa càng nhiều càng tốt.

Các kỹ sư của NASA sử dụng một phương pháp di chuyển gọi là Quỹ đạo chuyển Hohmann - hay Quỹ đạo truyền năng lượng tối thiểu - để gửi tàu vũ trụ từ Trái đất lên sao Hỏa với lượng nhiên liệu ít nhất có thể. Kỹ thuật này lần đầu tiên được đề xuất bởi Walter Hohmann, người đã công bố mô tả đầu tiên về cuộc diễn tập năm 1925.

Thay vì hướng tên lửa của bạn trực tiếp vào Sao Hỏa, bạn tăng quỹ đạo của tàu vũ trụ để nó đi theo quỹ đạo lớn hơn quanh Mặt trời so với Trái đất. Cuối cùng, quỹ đạo đó sẽ giao với quỹ đạo của Sao Hỏa - tại thời điểm chính xác mà sao Hỏa cũng ở đó.

Nếu bạn cần phóng với ít nhiên liệu hơn, bạn chỉ mất nhiều thời gian hơn để nâng quỹ đạo của mình và tăng hành trình lên Sao Hỏa.

Các ý tưởng khác để giảm thời gian di chuyển lên sao Hỏa:

Mặc dù nó đòi hỏi một chút kiên nhẫn để chờ tàu vũ trụ di chuyển 250 ngày để tới Sao Hỏa, chúng ta có thể muốn một phương pháp đẩy hoàn toàn khác nếu chúng ta gửi con người. Không gian là một nơi thù địch và bức xạ của không gian liên hành tinh có thể gây nguy cơ sức khỏe lâu dài cho các phi hành gia của con người. Các tia vũ trụ nền gây ra một loạt các bức xạ gây ung thư liên tục, nhưng có một nguy cơ lớn hơn của các cơn bão mặt trời lớn, có thể giết chết các phi hành gia không được bảo vệ trong vài giờ. Nếu bạn có thể giảm thời gian di chuyển, bạn sẽ giảm lượng thời gian các phi hành gia bị dồn bức xạ và giảm thiểu lượng vật tư họ cần mang theo cho hành trình trở về.

Đi hạt nhân:
Một ý tưởng là tên lửa hạt nhân, làm nóng một chất lỏng làm việc - như hydro - đến nhiệt độ cao trong lò phản ứng hạt nhân, và sau đó bắn nó ra một vòi tên lửa với vận tốc cao để tạo lực đẩy. Vì nhiên liệu hạt nhân đậm đặc năng lượng hơn nhiều so với tên lửa hóa học, bạn có thể có tốc độ lực đẩy cao hơn với ít nhiên liệu hơn. Nó đã đề xuất rằng một tên lửa hạt nhân có thể giảm thời gian di chuyển xuống còn khoảng 7 tháng

Đi từ tính:
Một đề xuất khác là một công nghệ được gọi là Biến thể cụ thể Impulse Magnetoplasma Rocket (hoặc VASIMR). Đây là một máy đẩy điện từ sử dụng sóng vô tuyến để ion hóa và đốt nóng chất đẩy. Điều này tạo ra một loại khí ion hóa gọi là plasma có thể đẩy từ tính ra phía sau tàu vũ trụ với vận tốc cao. Cựu phi hành gia Franklin Chang-Diaz đang tiên phong phát triển công nghệ này và một nguyên mẫu dự kiến sẽ được lắp đặt trên Trạm vũ trụ quốc tế để giúp nó duy trì độ cao trên Trái đất. Trong một nhiệm vụ tới Sao Hỏa, một tên lửa VASIMR có thể giảm thời gian di chuyển xuống còn 5 tháng.

Đi phản vật chất:
Có lẽ một trong những đề xuất cực đoan nhất là sử dụng một tên lửa phản vật chất. Được tạo ra trong các máy gia tốc hạt, phản vật chất là nhiên liệu đậm đặc nhất mà bạn có thể sử dụng. Khi các nguyên tử vật chất gặp nguyên tử phản vật chất, chúng biến đổi thành năng lượng tinh khiết, theo dự đoán của phương trình nổi tiếng Albert Einstein Hồi: E = mc². Chỉ cần 10 miligam phản vật chất là cần thiết để đẩy sứ mệnh của con người lên sao Hỏa chỉ trong 45 ngày. Nhưng sau đó, sản xuất số lượng phản vật chất cực nhỏ đó sẽ tiêu tốn khoảng 250 triệu đô la.

Nhiệm vụ trong tương lai tới sao Hỏa:

Mặc dù một số công nghệ đáng kinh ngạc đã được đề xuất để rút ngắn thời gian di chuyển lên Sao Hỏa, các kỹ sư sẽ sử dụng các phương pháp thử và thực sự theo các quỹ đạo truyền năng lượng tối thiểu bằng tên lửa hóa học. Nhiệm vụ MAVEN của NASA sẽ ra mắt vào năm 2013 bằng cách sử dụng kỹ thuật này, cũng như các nhiệm vụ ESA NGO ExoMars. Nó có thể là một vài thập kỷ trước khi các phương pháp khác trở thành kỹ thuật phổ biến.

Nghiên cứu thêm:
Thông tin về các quỹ đạo liên hành tinh - NASA
7 phút kinh hoàng - Thử thách hạ cánh trên sao Hỏa
Đề xuất của NASA cho một động cơ tên lửa hạt nhân
Quỹ chuyển nhượng Hohmann - Đại học bang Iowa
Chuyển tối thiểu và quỹ đạo liên hành tinh
Tàu không gian phản vật chất mới và được cải tiến cho nhiệm vụ trên sao Hỏa - NASA
Diễn viên thiên văn học tập 84: Đi vòng quanh hệ mặt trời

Câu chuyện liên quan từ Tạp chí Vũ trụ:
Du lịch tới sao Hỏa chỉ trong 39 ngày
Sứ mệnh một chiều, một người lên sao Hỏa
Một sứ mệnh của con người lên sao Hỏa có thể được tài trợ thương mại không?
MSL sẽ điều hướng đến sao Hỏa như thế nào? Rất cẩn thận
Một giải pháp giá rẻ để lên sao Hỏa?
Tại sao có quá nhiều nhiệm vụ lên sao Hỏa thất bại?

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Tạp chí Vũ trụ vào tháng 7 năm 2012, nhưng nó đã được cập nhật với một video liên quan.