เดิมบทความนี้ปรากฏในนิตยสาร Space ในเดือนกรกฎาคม 2012 แต่ได้รับการอัปเดตด้วยวิดีโอที่เกี่ยวข้อง
ดาวอังคารเป็นหนึ่งในวัตถุที่สว่างที่สุดในท้องฟ้ายามค่ำคืนสามารถมองเห็นได้ง่ายด้วยตาเปล่าในฐานะดาวสีแดงสด ทุก ๆ สองปีหรืออย่างนั้นดาวอังคารและโลกมาถึงจุดที่ใกล้ที่สุดเรียกว่า "การต่อต้าน" เมื่อดาวอังคารอยู่ใกล้กับโลกได้ถึง 55,000,000 กิโลเมตร และทุก ๆ สองปีหน่วยงานอวกาศใช้ประโยชน์จากการจัดแนววงโคจรนี้เพื่อส่งยานอวกาศไปยังดาวเคราะห์แดง การเดินทางไปดาวอังคารใช้เวลานานเท่าใด
เวลาเดินทางทั้งหมดจากโลกถึงดาวอังคารใช้เวลาประมาณ 150-300 วันขึ้นอยู่กับความเร็วของการเปิดตัวการจัดตำแหน่งของโลกและดาวอังคารและความยาวของการเดินทางที่ยานอวกาศใช้เพื่อไปถึงเป้าหมาย ขึ้นอยู่กับปริมาณเชื้อเพลิงที่คุณต้องการเผาเพื่อไปที่นั่น เชื้อเพลิงมากขึ้นใช้เวลาเดินทางน้อยลง
ประวัติความเป็นมาของการไปดาวอังคาร:
ยานอวกาศแรกที่เดินทางจากโลกถึงดาวอังคารคือยานมาริเนอร์ 4 ของนาซ่าซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 28 พฤศจิกายน 2507 และมาถึงที่ดาวอังคาร 14 กรกฎาคม 2508 ประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพจำนวน 21 ชุด เวลาเดินทางทั้งหมดของ Mariner 4 คือ 228 วัน
ภารกิจต่อไปที่ประสบความสำเร็จคือดาวอังคาร 6 ซึ่งถูกทำลายในวันที่ 25 กุมภาพันธ์ 2512 และมาถึงโลกในวันที่ 31 กรกฎาคม 2512; เวลาบินเพียง 156 วัน นักเดินเรือที่ประสบความสำเร็จเพียง 7 วันต้องใช้เวลา 131 วันในการเดินทาง
นาวิน 9 ยานอวกาศลำแรกที่ประสบความสำเร็จในการโคจรรอบดาวอังคารเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 2514 และมาถึง 13 พฤศจิกายน 2514 เป็นระยะเวลา 167 วัน นี่เป็นรูปแบบเดียวกับที่มีมานานกว่า 50 ปีในการสำรวจดาวอังคาร: ประมาณ 150-300 วัน
นี่คือตัวอย่างเพิ่มเติม:
- ไวกิ้ง 1 (1976) - 335 วัน
- ไวกิ้ง 2 (1976) - 360 วัน
- ยานสำรวจดาวอังคาร (2006) - 210 วัน
- Phoenix Lander (2008) - 295 วัน
- Curiosity Lander (2012) - 253 วัน
ทำไมมันใช้เวลานานมาก:
เมื่อคุณพิจารณาข้อเท็จจริงที่ว่าดาวอังคารอยู่ห่างออกไปเพียง 55 ล้านกม. และยานอวกาศกำลังเดินทางเกิน 20,000 กม. / ชม. คุณคาดว่ายานอวกาศจะเดินทางในเวลาประมาณ 115 วัน แต่ใช้เวลานานกว่านั้นมาก นี่เป็นเพราะทั้งโลกและดาวอังคารกำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์ คุณไม่สามารถชี้ไปที่ดาวอังคารได้โดยตรงและเริ่มยิงจรวดของคุณเพราะเมื่อถึงเวลานั้นดาวอังคารก็จะขยับไปแล้ว ยานอวกาศที่ถูกปล่อยออกมาจากโลกจะต้องชี้ไปที่อื่นแทน ดาวอังคารจะเป็นอย่างไร.
ข้อ จำกัด อื่น ๆ คือเชื้อเพลิง อีกครั้งหากคุณมีเชื้อเพลิงไม่ จำกัด จำนวนคุณจะต้องชี้ยานอวกาศของคุณไปที่ Mars ยิงจรวดไปยังจุดกึ่งกลางของการเดินทางจากนั้นหมุนไปรอบ ๆ และชะลอความเร็วลงในช่วงครึ่งหลังของการเดินทาง คุณสามารถลดเวลาในการเดินทางของคุณให้เหลือเพียงเศษเสี้ยวของอัตราปัจจุบัน - แต่คุณจะต้องใช้เชื้อเพลิงในปริมาณที่เป็นไปไม่ได้
วิธีเดินทางสู่ดาวอังคารด้วยปริมาณเชื้อเพลิงน้อยที่สุด:
ความกังวลหลักของวิศวกรคือวิธีการส่งยานอวกาศไปยังดาวอังคารโดยใช้เชื้อเพลิงน้อยที่สุด หุ่นยนต์ไม่สนใจสภาพแวดล้อมที่เป็นศัตรูของอวกาศดังนั้นจึงเหมาะสมที่จะลดต้นทุนการเปิดตัวจรวดให้มากที่สุด
วิศวกรของนาซ่าใช้วิธีการเดินทางที่เรียกว่า Hohmann Transfer Orbit - หรือ Round Energy Transfer Orbit เพื่อส่งยานอวกาศจากโลกถึงดาวอังคารโดยมีเชื้อเพลิงน้อยที่สุด เทคนิคนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดย Walter Hohmann ผู้เผยแพร่คำอธิบายแรกของการซ้อมรบในปี 1925
แทนที่จะชี้จรวดของคุณไปที่ดาวอังคารโดยตรงคุณเพิ่มวงโคจรของยานอวกาศของคุณเพื่อให้มันติดตามวงโคจรขนาดใหญ่รอบดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ในที่สุดวงโคจรนั้นก็จะตัดกันวงโคจรของดาวอังคาร - ในช่วงเวลาที่แน่นอนที่ดาวอังคารก็มีเช่นกัน.
หากคุณต้องการที่จะเปิดตัวด้วยเชื้อเพลิงน้อยลงคุณเพียงใช้เวลานานขึ้นในการเพิ่มวงโคจรของคุณและเพิ่มการเดินทางสู่ดาวอังคาร
แนวคิดอื่น ๆ ในการลดเวลาเดินทางสู่ดาวอังคาร:
แม้ว่าจะต้องใช้ความอดทนในการรอยานอวกาศเดินทาง 250 วันเพื่อไปถึงดาวอังคาร แต่เราอาจต้องการวิธีการขับเคลื่อนที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงหากเราส่งมนุษย์ อวกาศเป็นสถานที่ที่เป็นศัตรูและการแผ่รังสีของพื้นที่ดาวเคราะห์อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพในระยะยาวต่อมนุษย์อวกาศของมนุษย์ รังสีคอสมิกพื้นหลังก่อให้เกิดการระเบิดอย่างต่อเนื่องของรังสีที่ก่อให้เกิดมะเร็ง แต่มีความเสี่ยงมากขึ้นจากพายุสุริยะขนาดใหญ่ซึ่งสามารถฆ่านักบินอวกาศที่ไม่มีการป้องกันในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หากคุณสามารถลดเวลาเดินทางคุณจะลดระยะเวลาที่นักบินอวกาศได้รับการแผ่รังสีและลดปริมาณเสบียงที่จำเป็นสำหรับการเดินทางกลับ
ไปนิวเคลียร์:
แนวคิดหนึ่งคือ จรวดนิวเคลียร์ซึ่งให้ความร้อนกับของเหลวที่ใช้งานได้เช่นไฮโดรเจนจนถึงอุณหภูมิสูงในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จากนั้นระเบิดหัวฉีดจรวดที่ความเร็วสูงเพื่อสร้างแรงขับ เนื่องจากเชื้อเพลิงนิวเคลียร์มีพลังงานหนาแน่นมากกว่าจรวดเคมีคุณจึงสามารถรับความเร็วแรงขับที่สูงกว่าด้วยเชื้อเพลิงน้อยกว่า มีการเสนอว่าจรวดนิวเคลียร์สามารถลดเวลาเดินทางลงได้ประมาณ 7 เดือน
ไปแม่เหล็ก:
อีกข้อเสนอคือเทคโนโลยีที่เรียกว่า ตัวแปร Magnetoplasma Impulse เฉพาะตัวแปร (หรือ VASIMR) นี่คือทรัสเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งใช้คลื่นวิทยุในการทำให้เป็นไอออนและขับเคลื่อนความร้อน สิ่งนี้ทำให้เกิดก๊าซไอออไนซ์ที่เรียกว่าพลาสมาซึ่งสามารถผลักแม่เหล็กออกด้านหลังของยานอวกาศด้วยความเร็วสูง อดีตนักบินอวกาศ Franklin Chang-Diaz เป็นผู้บุกเบิกการพัฒนาเทคโนโลยีนี้และคาดว่าจะมีการติดตั้งต้นแบบบนสถานีอวกาศนานาชาติเพื่อช่วยรักษาระดับความสูงเหนือพื้นโลก ในภารกิจสู่ดาวอังคารจรวด VASIMR สามารถลดเวลาเดินทางลงได้ถึง 5 เดือน
ปฏิสสารไป:
บางทีหนึ่งในข้อเสนอที่รุนแรงที่สุดก็คือการใช้ ปฏิสสารจรวด. ปฏิสสารที่สร้างขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคนั้นเป็นเชื้อเพลิงที่หนาแน่นที่สุดที่คุณสามารถใช้ได้ เมื่ออะตอมสสารพบอะตอมของปฏิสสารพวกมันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานบริสุทธิ์ตามที่สมการที่มีชื่อเสียงของ Albert Einstein: E = mc2. ปฏิสสารจะมีเพียง 10 มิลลิกรัมเพื่อขับเคลื่อนภารกิจมนุษย์สู่ดาวอังคารในเวลาเพียง 45 วัน แต่การผลิตแอนทายแมทเทอร์ในปริมาณที่น้อยแม้จะมีราคาประมาณ 250 ล้านดอลลาร์
ภารกิจในอนาคตสู่ดาวอังคาร:
แม้ว่าจะมีการเสนอเทคโนโลยีที่น่าทึ่งบางอย่างเพื่อลดระยะเวลาในการเดินทางสู่ดาวอังคาร แต่วิศวกรก็จะใช้วิธีการทดลองและวิธีการที่แท้จริงในการติดตามการถ่ายโอนพลังงานขั้นต่ำโดยใช้จรวดเคมี ภารกิจ MAVEN ของ NASA จะเปิดตัวในปี 2556 โดยใช้เทคนิคนี้รวมถึงภารกิจ ExoMars ของ ESA อาจเป็นไม่กี่ทศวรรษก่อนวิธีอื่นกลายเป็นเทคนิคทั่วไป
วิจัยเพิ่มเติม:
ข้อมูลเกี่ยวกับการโคจรของดาวเคราะห์ - NASA
7 นาทีแห่งความหวาดกลัว - ความท้าทายของการลงจอดที่ดาวอังคาร
ข้อเสนอของนาซ่าสำหรับเครื่องยนต์จรวดนิวเคลียร์
Hohmann Transfer Orbits - มหาวิทยาลัยรัฐไอโอวา
การถ่ายโอนขั้นต่ำและวงโคจรของดาวเคราะห์
ใหม่และปรับปรุง Antimatter Space Ship สำหรับภารกิจบนดาวอังคาร - NASA
ดาราศาสตร์ตอนที่ 84: การเดินทางรอบระบบสุริยะ
เรื่องที่เกี่ยวข้องจากนิตยสารอวกาศ:
เดินทางสู่ดาวอังคารในเวลาเพียง 39 วัน
One Way, One Person Mission to Mars
ภารกิจมนุษย์สู่ดาวอังคารจะได้รับทุนในเชิงพาณิชย์หรือไม่?
MSL จะนำทางไปยังดาวอังคารได้อย่างไร อย่างระมัดระวัง
ทางเลือกที่ประหยัดในการเดินทางสู่ดาวอังคาร?
เหตุใดภารกิจมากมายถึงดาวอังคารจึงล้มเหลว
เดิมบทความนี้ปรากฏในนิตยสาร Space ในเดือนกรกฎาคม 2012 แต่ได้รับการอัปเดตด้วยวิดีโอที่เกี่ยวข้อง
พอดคาสต์ (เสียง): ดาวน์โหลด (ระยะเวลา: 3:17 - 3.0MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
พอดคาสต์ (วิดีโอ): ดาวน์โหลด (75.6MB)
สมัครสมาชิก: Apple Podcasts | Android | RSS
