چقدر طول می‌کشد به مریخ برسیم؟

به گفته ناسا، یک سفر یک طرفه به سیاره سرخ حدود ۹ ماه طول می‌کشد و اگر بخواهید یک سفر رفت و برگشت انجام دهید، در مجموع حدود ۲۱ ماه طول می‌کشد، زیرا باید حدود سه ماه در مریخ صبر کنید تا مطمئن شوید که زمین و مریخ در موقعیت مناسبی برای بازگشت به خانه هستند.

اکنون نگاهی می‌اندازیم به مدت زمان سفر به سیاره سرخ با استفاده از فناوری‌های موجود و بررسی برخی از عواملی که بر زمان این سفر میان‌سیاره‌ای تأثیر می‌گذارند.

مریخ چقدر دور است؟

برای تعیین مدت زمان رسیدن به مریخ، ابتدا باید فاصله میان سیاره‌های زمین و مریخ را بدانیم.

مریخ چهارمین سیاره نزدیک به خورشید و دومین سیاره نزدیک به زمین است(زهره نزدیکترین سیاره است). اما فاصله زمین و مریخ همزمان با حرکت آنها به دور خورشید دائما در حال تغییر است.

از لحاظ نظری، نزدیک‌ترین فاصله زمین و مریخ به یکدیگر زمانی است که مریخ در نزدیکترین نقطه خود به خورشید(حضیض) و زمین در دورترین نقطه خود(اوج) باشد. این باعث می‌شود که این دو سیاره تنها ۵۴.۶ میلیون کیلومتر از هم فاصله داشته باشند.

با این حال چنین نزدیکی هرگز در تاریخ مکتوب رخ نداده و نزدیکترین فاصله ثبت شده میان این دو سیاره تاکنون در سال ۲۰۰۳ رخ داده است، زمانی که آنها تنها ۵۶ میلیون کیلومتر از هم فاصله داشتند.

این دو سیاره زمانی از هم دورتر هستند که هر دو در دورترین فاصله خود از خورشید و در طرف مقابل این ستاره قرار گیرند. در این نقطه، آنها می‌توانند ۴۰۱ میلیون کیلومتر از هم فاصله داشته باشند.

در مجموع، میانگین فاصله بین زمین و مریخ ۲۲۵ میلیون کیلومتر است.

چقدر طول می‌کشد تا نور از زمین به مریخ برسد؟

نور تقریباً با سرعت ۲۹۹ هزار و ۷۹۲ کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کند. بنابراین، نوری که از سطح مریخ می‌تابد، مدت زمان‌های زیر را برای رسیدن به زمین(یا برعکس) نیاز دارد:

کمترین زمان ممکن: ۱۸۲ ثانیه معادل ۳.۰۳ دقیقه

کمترین زمان ثبت شده: ۱۸۷ ثانیه معادل ۳.۱۱ دقیقه

بیشترین زمان: ۱۳۴۲ ثانیه معادل ۲۲.۴ دقیقه

زمان متوسط: ۷۵۱ ثانیه معادل حدود ۱۲.۵ دقیقه

سریع‌ترین فضاپیمای تاریخ

سریع‌ترین فضاپیمای ساخته دست بشر تاکنون، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا است و با نزدیک‌تر شدن به خورشید، همواره رکوردشکنی می‌کند.

این کاوشگر در ۲۱ نوامبر ۲۰۲۱ طی دهمین پرواز نزدیک خود از کنار خورشید به حداکثر سرعت ۱۶۳ کیلومتر در ثانیه رسید که معادل سرعت خارق‌العاده ۵۸۶ هزار کیلومتر در ساعت است.

طبق بیانیه ناسا زمانی که کاوشگر خورشیدی پارکر در دسامبر ۲۰۲۴ به فاصله ۶.۲ میلیون کیلومتری از سطح خورشید برسد، سرعت این فضاپیما به سرعت باورنکردنی ۶۹۲ هزار کیلومتر در ساعت خواهد رسید.

بنابراین اگر از لحاظ نظری قادر بودیم سوار بر کاوشگر خورشیدی پارکر شویم و آن را در مسیری قرار دهیم که در یک خط مستقیم از زمین به مریخ سفر کند، با سرعتی که این کاوشگر در طول دهمین پرواز خود به آن رسیده(۱۶۲.۵ کیلومتر در ثانیه)، مدت زمانی که برای رسیدن به مریخ لازم است، به شرح زیر بود:

کمترین زمان ممکن: ۹۳ ساعت

کمترین زمان قابل دسترس: ۹۵ ساعت

بیشترین زمان: ۶۸۶ ساعت(۲۸.۵ روز)

زمان متوسط: ۳۸۴ ساعت(۱۶ روز)

مشکلات محاسبه زمان سفر به مریخ

مشکل محاسبات قبلی این است که فاصله بین دو سیاره را به صورت یک خط مستقیم اندازه‌گیری کرده‌اند. سفر از دورترین مسیر زمین و مریخ مستلزم یک سفر مستقیم از طریق خورشید است و فضاپیماها باید در مداری به دور ستاره منظومه شمسی حرکت کنند.

اگرچه این مشکلی برای نزدیکترین سفر ممکن نیست، اما وقتی زمین و مریخ در یک سمت خورشید قرار دارند، مشکل دیگری وجود دارد. در محاسبات فرض می‌شود که دو سیاره در یک فاصله ثابت باقی می‌مانند. یعنی زمانی که دو سیاره در نزدیک‌ترین فاصله هستند و یک کاوشگر از زمین پرتاب می‌شود، فرض بر این است که مریخ در این مدت در همان فاصله باقی می‌ماند.

اما در واقعیت، سیارات در طول گردش خود به دور خورشید با سرعت‌های متفاوتی در حال حرکت هستند. بنابراین مهندسان باید مدارهای ایده‌آل برای ارسال فضاپیما از زمین به مریخ را محاسبه کنند. این کار مانند پرتاب دارت به سمت یک هدف متحرک از یک وسیله نقلیه در حال حرکت است و آنها باید محاسبه کنند که سیاره هنگام رسیدن فضاپیما دقیقا کجا خواهد بود، نه اینکه فقط این را در نظر بگیرند که وقتی فضاپیما زمین را ترک می‌کند، مریخ کجاست.

همچنین اگر هدف شما این باشد که در نهایت به دور سیاره مورد نظر خود بچرخید، امکان سفر با بیشترین سرعتی که می‌توانید، وجود ندارد. فضاپیماها باید به قدری آهسته وارد جو سیاره مقصد شوند که بتوانند مانورهای مداری لازم را انجام دهند و طوری نشود که از مقصد مورد نظر خود عبور کنند.

وابستگی زمان سفر به مریخ به پیشرفت سیستم‌های پیشران

طبق اعلام وبسایت مرکز پرواز فضایی گادِرد ناسا، ترکیب ایده‌آل برای پرتاب به مریخ می‌تواند شما را در عرض ۹ ماه به این سیاره برساند.

این پایگاه به نقل از یک استاد فیزیک به نام «کریگ سی‌. پتن» از دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو نوشته است: یک سال طول می‌کشد تا زمین به دور خورشید بچرخد و مریخ حدود ۱.۹ سال(مثلاً ۲ سال برای محاسبه آسان) طول می‌کشد تا به دور خورشید بچرخد. بر این اساس می‌توانیم با میانگین‌گیری طول مدار زمین و مریخ، مدت زمانی را که برای تکمیل این مدار طول می‌کشد، تخمین بزنیم. بنابراین تکمیل مدار بیضوی حدود یک سال و نیم طول می‌کشد.

در ادامه آمده است: در ۹ ماهی که طول می‌کشد تا به مریخ برسید، سیاره سرخ مسافت قابل توجهی را در مدار خود(حدود سه هشتم مسیر به دور خورشید) طی می‌کند. شما باید طوری برنامه‌ریزی کنید که مطمئن شوید زمانی که به مریخ می‌رسید، مریخ آنجا باشد. عملاً این بدان معنی است که شما فقط زمانی می‌توانید سفر خود را شروع کنید که زمین و مریخ به درستی در یک راستا قرار گیرند که این اتفاق فقط هر ۲۶ ماه یک‌ بار اتفاق می‌افتد. یعنی هر ۲۶ ماه فقط یک پنجره پرتاب وجود دارد.

پتن می‌گوید: این سفر می‌تواند با سوزاندن سوخت بیشتر کوتاه شود، اما این فرآیندی است که با فناوری‌های امروزی ممکن نیست.

پیشرفت و تکامل فناوری می‌تواند به کوتاه کردن این پرواز فضایی کمک کند. موشک سیستم پرتاب فضایی(SLS) متعلق به ناسا ابرموشک جدیدی برای حمل ماموریت‌های آینده و احتمالاً انسان‌ها به سیاره سرخ خواهد بود. این موشک سال گذشته در ماه نوامبر ماموریت «آرتمیس ۱» را در اولین پرواز خود به فضا برد.

یک فضاپیمای رباتیک روزی می‌تواند این سفر را تنها در سه روز انجام دهد. یک پیشرانه فوتونی وابسته به یک لیزر قدرتمند برای شتاب دادن به فضاپیما تا سرعتی نزدیک به سرعت نور می‌تواند به امکان‌پذیر شدن این سفر کمک کند.

فیلیپ لوبین استاد فیزیک در دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا و گروهش در حال کار بر روی پیشرانی جهت اکتشاف میان ستاره‌ای موسوم به DEEP-IN هستند. این روش می‌تواند یک فضاپیمای رباتیک ۱۰۰ کیلوگرمی را تنها ظرف سه روز به مریخ برساند.

لوبین در سمپوزیوم پاییزی ۲۰۱۵ مفاهیم پیشرفته خلاقانه ناسا(NIAC) گفت: پیشرفت‌های جدیدی وجود دارد که این موضوع را از یک داستان علمی-تخیلی به یک واقعیت علمی تبدیل کند. هیچ دلیل شناخته شده‌ای وجود ندارد که ما نتوانیم این کار را انجام دهیم.

چقدر طول کشیده است تا ماموریت‌های گذشته به مریخ برسند؟

در اینجا یک اینفوگرافیک آمده است که نشان می‌دهد چند ماموریت تاریخی برای رسیدن به سیاره سرخ چقدر طول کشیده است. حال چه آنهایی که به دور مریخ چرخیده‌اند و چه آنهایی که بر سطح آن فرود آمده‌اند.