Jak długo leci się na Marsa? Od 7 miesięcy do kilku lat

Krótka odpowiedź: współczesne sondy lecą na Marsa zwykle od ok. 6 do 9 miesięcy. Dłuższa odpowiedź zależy od tego, kiedy startujemy, jaką trasą lecimy i ile mamy paliwa.

Odległość Ziemia–Mars zmienia się cały czas

Obie planety krążą wokół Słońca po różnych orbitach i z różną prędkością. W najbliższym położeniu dzieli je ok. 55 mln km, w najdalszym – ponad 400 mln km, gdy znajdują się po przeciwnych stronach Słońca. Sygnał radiowy potrzebuje od ok. 3 do 22 minut, by pokonać tę drogę, dlatego łazikami nie da się sterować „na żywo”.

Okna startowe co 26 miesięcy

Statek nie leci do Marsa po prostej. Najtańsza energetycznie trasa to orbita transferowa Hohmanna – połowa elipsy, która stycznie łączy orbitę Ziemi i orbitę Marsa. Żeby na końcu tej drogi spotkać planetę, trzeba wystartować w odpowiednim momencie. Takie dogodne ustawienie powtarza się średnio co ok. 26 miesięcy. Dlatego misje marsjańskie startują „falami” – w latach 2020, 2022, 2024, 2026 itd.

Klasyczny transfer Hohmanna trwa ok. 8,5 miesiąca. W praktyce inżynierowie wybierają trajektorie nieco szybsze lub wolniejsze, w zależności od masy statku i warunków lądowania.

Przykłady misji

Czy da się szybciej?

Szybszy lot wymaga więcej energii – większej rakiety albo innego napędu. Koncepcje napędu jądrowo-termicznego zakładają skrócenie podróży do kilku miesięcy, a długoterminowe projekty z napędem elektrycznym dużej mocy – nawet bardziej. Na razie to plany: wszystkie misje, które dotarły do Marsa, korzystały z napędu chemicznego i trajektorii zbliżonych do Hohmanna.

A powrót?

Dla załogowej wyprawy liczy się cała podróż w obie strony. Po przylocie trzeba czekać na kolejne dogodne ustawienie planet, co oznacza ok. 1,5 roku na powierzchni. Cała misja trwałaby więc ok. 2,5–3 lata. Alternatywą są krótsze pobyty z przelotem obok Wenus, ale wydłużają one lot powrotny.

Co dzieje się z załogą podczas lotu

Najpoważniejsze wyzwania to promieniowanie kosmiczne, długotrwała nieważkość (utrata masy kostnej i mięśniowej) oraz izolacja. Doświadczenia z wielomiesięcznych pobytów na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej są podstawą planowania takich wypraw.

Jak wygląda sam lot krok po kroku

1. Start i wejście na orbitę okołoziemską – rakieta wynosi sondę wraz z górnym stopniem.
2. Odpalenie w kierunku Marsa – górny stopień nadaje prędkość potrzebną do opuszczenia ziemskiej grawitacji; od tej chwili sonda krąży wokół Słońca po orbicie transferowej.
3. Przelot międzyplanetarny – kilka korekt trajektorii, testy instrumentów, większość czasu w uśpieniu.
4. Przylot – orbiter hamuje silnikami, by wejść na orbitę Marsa; lądownik wchodzi bezpośrednio w atmosferę.
5. Wejście, opadanie i lądowanie – osłona termiczna, spadochron i silniki hamujące lub dźwig podniebny; trwa to ok. 7 minut, zwanych przez inżynierów „siedmioma minutami grozy”, bo z powodu opóźnienia sygnału wszystko dzieje się automatycznie.

Dlaczego nie lecimy „najkrótszą drogą”?

W kosmosie o koszcie lotu decyduje nie odległość, ale zmiana prędkości, którą musi wykonać statek (tzw. delta-v). Lecąc prosto „w stronę” Marsa, trzeba by najpierw wytracić dużą część prędkości orbitalnej Ziemi, a potem gwałtownie hamować u celu – to wymagałoby wielokrotnie więcej paliwa. Orbita transferowa wykorzystuje ruch, który sonda już ma dzięki Ziemi, i jest kompromisem między czasem lotu a masą paliwa.

Porównanie z innymi celami

Dla skali: lot na Księżyc w misjach Apollo trwał ok. 3 dni, sonda New Horizons leciała do Plutona ponad 9 lat, a Voyager 2 potrzebował 12 lat, by dotrzeć do Neptuna. Mars jest więc „blisko”, ale wciąż wymaga planowania na lata – od budowy statku po czekanie na okno startowe, którego przegapienie przesuwa misję o ponad dwa lata.

Przeczytaj też: Jaka temperatura panuje na Marsie · Historia rakiet wielokrotnego użytku

Najczęściej zadawane pytania

Ile trwa lot na Marsa?

Zwykle 6–9 miesięcy; Perseverance leciał ok. 203 dni.

Dlaczego misje na Marsa startują co dwa lata?

Dogodne ustawienie Ziemi i Marsa dla oszczędnej trajektorii powtarza się średnio co ok. 26 miesięcy.

Ile trwałaby załogowa wyprawa na Marsa?

Z oczekiwaniem na okno powrotne – ok. 2,5–3 lat.

Źródło: NASA – Mars 2020 Perseverance

Zdjęcie główne: Start rakiety Atlas V z łazikiem Perseverance w lipcu 2020 r.. Fot. Joel Kowsky, Wikimedia Commons, domena publiczna.

Tekst został utworzony przy pomocy sztucznej inteligencji (modeli językowych).