Najbardziej pracowite dwa tygodnie na Marsie od 47 lat.
Mars i Ziemia ustawiły się w jednej linii zeszłego lata, a trzy różne agencje kosmiczne wykorzystały swoją szansę.
To pracowity luty dla Marsa, z trzema sondami z trzech różnych krajów przybywającymi na Czerwoną Planetę w ciągu zaledwie dziewięciu dni.
Ta marsjańska impreza nie wydarzyła się przez przypadek – ma to związek z mechaniką orbit Ziemi i Marsa.
Pierwsza misja międzyplanetarna Zjednoczonych Emiratów Arabskich, sonda Hope, osiągnęła orbitę Marsa we wtorek (9 lutego). Pierwsza misja międzyplanetarna Chin, Tianwen-1 weszła na orbitę marsjańską w środę (10 lutego). Chińska sonda zawiera zarówno orbiter, jak i lądownik z łazikiem na pokładzie, który ma spróbować wylądować na powierzchni w maju.
A 18 lutego pierwszy w swoim rodzaju pojazd od NASA dotrze do Marsa i przebije się bezpośrednio przez jego atmosferę.
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pojazd zrzuci swoją zewnętrzną powłokę i użyje rakiet, aby zatrzymać opadanie w ostatnim momencie. Następnie zawiśnie nad powierzchnią, by za pomocą podniebnego dźwigu opuścić na ziemię łazik Perseverance o rozmiarach samochodu – zasilany energią jądrową i wart 2,7 miliarda dolarów.
Pojawienie się niemal wszystkich dokładnie w tym samym czasie nie jest przypadkowe, powiedział Jonathan McDowell, astrofizyk z Uniwersytetu Harvarda i ekspert od lotów kosmicznych.
Mars i Ziemia są jak „biegacze na okrągłym torze wyścigowym”. „I naprawdę szybki biegacz [Ziemia] regularnie okrąża biegacza znajdującego się na zewnątrz [Marsa]. Więc czasami są tuż obok siebie, a czasami są po przeciwnych stronach toru.”
Ten cykl Ziemia-Mars, czyli Ziemia całkowicie okrąża Marsa, zajmuje około dwóch lat.
Potrzeba by ogromnej rakiety, wielu ton paliwa i znacznie więcej czasu, aby dotrzeć do Marsa z Ziemi, podczas gdy planety są daleko od siebie. Jednak start, gdy planety są w ich absolutnej bliskości – 62,1 milionów kilometrów od siebie średnio – nie jest najbardziej efektywnym sposobem dotarcia na Marsa.
Istnieje wcześniejszy punkt w dwuletnim cyklu planet, w którym podróż zajmuje mniej czasu i wymaga mniej paliwa.
W tym momencie, który występuje raz w ciągu dwuletniego cyklu, Ziemia jest nieco za Marsem, ale nadal porusza się szybciej niż jej sąsiad. Takie ustawienie pozwala statkowi kosmicznemu wejść na tak zwaną „orbitę transferową Hohmanna”, nazwaną tak na cześć niemieckiego inżyniera Waltera Hohmanna, który opracował podstawową matematykę w 1925 roku.
Jak to działa?
Żadna rakieta nie przewozi wystarczająco dużo paliwa, by spalić je na całej trasie między Ziemią a Marsem, która to odległość waha się od dziesiątek do setek milionów mil.
Oznacza to, że każda międzyplanetarna przygoda zaczyna się od krótkiego, intensywnego okresu przyspieszenia, po którym następuje długi odcinek postoju. Zadaniem silników rakietowych podczas tego początkowego okresu przyspieszenia jest wprowadzenie statku kosmicznego na orbitę wokółsłoneczną, która przetnie się z Marsem tak szybko, jak to możliwe. Najbardziej efektywną ścieżką między planetami jest zatem orbita wokółsłoneczna przecinająca się z Marsem, którą można osiągnąć przy najmniejszym zużyciu paliwa, a taka orbita staje się dostępna raz na dwa lata.
Jednak agencje kosmiczne nie muszą dokładnie trafić w ten dzień. Tak długo jak wystrzeliwują podczas kilkutygodniowego okna wokół tej daty, mogą umieścić swoje statki kosmiczne na orbitach transferowych Hofmanna. Jeśli jednak zwlekają dłużej niż kilka tygodni, podróż bardzo szybko staje się trudniejsza.
Orbiter Hope wystartował 19 lipca 2020 roku, Tian wen-1 23 lipca, a Perseverance 30 lipca. Luki pomiędzy przylotami statków kosmicznych nie są dokładnie zgodne z datami ich startu z powodu drobnych różnic w ich technologii rakietowej, trajektorii w przestrzeni kosmicznej i miejsc docelowych, powiedział McDowell. (Potrzeba innego kąta podejścia, na przykład, aby zanurzyć się bezpośrednio w atmosferze planety, niż aby wejść na wysoką orbitę, jak zrobił to Hope).
To nie pierwszy raz, kiedy marsjańska przestrzeń orbitalna jest tak zatłoczona, zauważył McDowell. Związek Radziecki wystrzelił cztery statki kosmiczne na Marsa w 1973 roku, choć jeden nie osiągnął orbity, a żaden z pozostałych trzech nie działał zgodnie z przeznaczeniem po dotarciu na miejsce. Dwa radzieckie statki kosmiczne i jeden amerykański wystartowały na Marsa w 1971 roku, i wszystkie miały przynajmniej częściowo udane misje. (Oba narody planowały w tym samym roku dodatkowe sondy, lecz amerykańska sonda Mariner 8 zawiodła podczas startu, a radziecki Kosmos 419 nigdy nie opuścił niskiej orbity okołoziemskiej).
Co jest inne w tym roku, powiedział McDowell, to sama różnorodność statków kosmicznych docierających na Marsa, oraz fakt, że kilka dodatkowych sond jest już aktywnych wokół planety. NASA ma trzy orbitery aktywne na orbicie marsjańskiej, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) ma jeden swój własny i jeden orbiter, który jest wspólnym projektem z rosyjskim Roscosmosem, a Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych ma również aktywny orbiter. Na powierzchni Marsa wciąż aktywne są także łazik Curiosity i lądownik InSight NASA.
Pomimo tej stosunkowo zatłoczonej sytuacji, McDowell powiedział, że wątpi, aby którakolwiek z sond nawet zbliżyła się do siebie na odległość kilkudziesięciu tysięcy mil, nawet jeśli żaden z krajów nie sprawdziłby wcześniej swoich trajektorii ze sobą.
„Przestrzeń kosmiczna jest duża,” powiedział.
_________________________________________________________________________________
Podobało się? Zostaw plusa.
Nie chcesz przegapić ciekawych znalezisk? Kliknij TUTAJ.
Sprawdź, czy nic Cię nie ominęło: kliknij TU.
Zapraszam do również pod kosmiczny tag #ntdc – o astronomii, astrofizyce, eksploracji kosmosu.
#kosmos #astronomia #gruparatowaniapoziomu #ciekawostki #swiatnauki #nasa #esa #mars
_________________________________________________________________________________
Na zdjęciu:
Animacja pokazuje drogę lądownika InSight NASA z Ziemi na Marsa, przykład orbity transferowej Hohmanna. (Image credit: Phoenix7777 – Praca własna Źródło danych: HORIZONS System, JPL, NASA/Wikimedia Commons