Сколько длится полет до Марса?

Траектория полета на Марс может быть эллиптической, параболической или гиперболической. От траектории зависит, сколько топлива нужно для полета на Марс и сколько придется потратить времени в пути.

Самая экономная по топливу — эллиптическая траектория, предложенная в 1925 году немецким инженером Вальтером Гоманом. Полет по ней к Марсу занимает примерно 260 суток. Именно по эллиптическим траекториям происходили все полеты космических аппаратов к Марсу до сих пор. Корабль разгоняют до второй космической скорости (около 11,6 км/с), и он летит по инерции, по эллипсу, касающемуся орбит Земли и Марса. Вся траектория имеет вид большой дуги, что сильно удлиняет маршрут.

Параболическая траектория позволяет добраться до Марса за 70-80 суток, но разогнать корабль нужно до третьей космической скорости — 16,7 км/с. Это означает, что при запуске и при торможении у Марса горючего потребуется примерно в 4 раза больше, чем при полете по эллиптической траектории.

Гиперболические траектории, при скоростях свыше 16,7 км/с, — самые короткие, но еще более энергоемкие.

Хотя параболическая и тем более гиперболическая траектория требуют больших затрат топлива, сейчас планы пилотируемых экспедиций на Марс связаны именно с такими траекториями. Сколько человеку лететь до Марса — этот вопрос важен в контексте сильной радиации в межпланетном пространстве. Полет с экипажем должен быть как можно короче,  это позволит снизить требования к радиационной защите корабля. Кроме того, так можно сэкономить воду, пищу и кислород.

Как бы быстро ни добралась предстоящая экспедиция на Красную планету, астронавтам придется ждать нового «окна», когда долететь от Марса до Земли можно будет за приемлемое время. С учетом этого, путешествие на Марс займет примерно 2,5 года независимо от выбора траектории: чем меньше времени в полете — тем дольше придется пробыть на Марсе.

Скорость существующих космических аппаратов

На сегодня самый быстрый космический аппарат — автоматическая межпланетная станция New Horizons, запущенная NASA в 2006 году.  Станция направляется к Плутону со скоростью почти 16,7 км/c (третья космическая скорость, необходимая для того, чтобы аппарат мог покинуть пределы Солнечной системы). New Horizons пересекла орбиту Марса в том же 2006 году, всего через 78 дней после запуска с мыса Канаверал. А при максимальном теоретически возможном сближении планет могла бы долететь туда за 39 дней.

Аппараты, прицельно отправленные к Красной планете, разгонялись только до второй космической скорости, достаточной, чтобы преодолеть тяготение Земли и уйти с ее орбиты. Сколько им понадобилось времени, чтобы достичь Марса?

В 1964 году американский космический аппарат «Маринер-4» совершил первый успешный облет Марса. Время в пути к Красной планете – 228 дней.  В 1971 году «Маринер-9», ставший искусственным спутником Марса, совершил свой путь от Земли до места назначения за 168 дней. 18 февраля 2021 года ракета Atlas V доставила на Марс марсоход Perseverance; время в пути — 203 дня.

Рекордсменом по скорости перелета стал небольшой (412 кг) аппарат “Маринер-6“, который в 1969 году достиг Марса через 131 сутки после взлета.