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地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)

2023-12-05 本站作者 【 字体:

人类完成登月后,下一步就是登陆火星。与登陆月球相比,登陆火星需要跨越2.25亿公里,近距离探访火星需要很长的旅程。

火星是距离地球第二近的行星(金星最近)。理论上火星到地球的最近距离是5460万公里,但这在历史上从未发生过。火星离地球最近的记录是5600万公里,发生在2003年。这是6万年来火星距离地球最近的一次。

火星和地球之间的平均距离约为2.25亿公里。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图1)

地球去火星需要多长时间?知道了地球和火星之间的距离,我们只需要知道速度就可以计算出时间。

我们来看看宇宙中最快的速度——光速。光速是每秒299792公里。当地球与火星的距离最近时,光到达火星大约需要3分钟。最长距离需要22分钟,平均距离需要12分钟。

让我们来看看人类最快的航天器——新视野号探测器。时速约为58000公里。当地球与火星的距离最近时,到达火星需要39天。最长距离需要289天,平均距离需要162天。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图2)

随着飞船技术的升级,如果宇航员真的去火星,只需要五个月左右?

事实并非如此。以前的计算是基于地球和火星之间的直线距离。然而,实际上飞船必须在环绕行星的轨道上运行,这无形中大大延长了地球与火星之间的距离。

另外,火星和地球不是家和学校,但都是固定建筑。在几个月的旅程中,地球和火星的位置在变化。工程师需要计算宇航员到达时火星的位置,而不是他们离开时的位置。

在飞行过程中,飞船不可能一直保持最大速度。接近轨道时,需要减速进入轨道,避免直接跳过目标。根据美国国家航空航天局的计算,从地球到达火星大约需要9个月的时间(这仍然是理想状态)。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图3)

火星的发射窗口是什么?地球绕太阳一周需要一年,火星绕太阳一周需要1.9个地球年。

从地球到火星,飞船需要经过一个椭圆形的轨道路径,进入火星轨道,这样可以最大限度地利用行星引力的轨道,可以使整个飞行过程更快,节省燃料。毕竟飞船不可能无限量携带燃料。在发射窗口期间,航天器可以依靠重力飞行,只需要两次加速就可以到达火星轨道。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图4)

虽然两点之间的直线最短,但人类的飞船技术还不足以携带足够的燃料;即使可以携带更多的燃料,航天器也不是为了无限加速而设计的。

椭圆轨道是最经济实用的飞行轨道,虽然它增加了去火星的旅程。这样的机会大约每26个月出现一次。2020年夏季是火星发射的窗口期,将持续到8月中旬,下一次火星发射的窗口期是2022年秋季。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图5)

火星探测器飞了多长时间?尽管人类没有亲身经历火星之旅,但许多探测器已经在火星上着陆:

水手4号:第一艘飞越火星的宇宙飞船,花了大约228天才到达火星。

水手9号:第一个进入火星轨道的宇宙飞船,用了大约168天到达火星。

海盗1号:第一艘登陆火星的飞船,用了大约304天登陆火星。

火星探路者:第一个登陆火星的火星车。登陆火星大约花了212天。

火星好奇号:登陆火星大约需要250天。

想要登陆火星的宇航员需要在太空生活大约270天(单程),他们需要在太空生活至少一年才能往返于火星和地球之间。

人类光是去火星上拜访邻居就要来回一年。在这一年中,宇航员在太空中可能会遇到各种情况,太空辐射也会长期影响宇航员的身体。寻找新的推进能源是未来太空探索的必由之路。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图6)

核能和太阳帆将成为太空探索的新能源。由于其敏感性,核能一直不是航天器的驱动力之一。然而,随着航天技术的发展和需求,一些国家开始投资核火箭。

与核能相比,太阳帆是一种更经济* * *的资源。目前太阳帆已经在国际空间站进行了测试,证明太阳帆确实可以正常工作。虽然太阳帆需要用在有恒星的地方,但光是一种几乎无限的能源,总能提供加速度。携带大型太阳帆的航天器时速可达24万公里,是目前航天器的6倍。

如果使用成型的太阳帆,重达100公斤的设备只需三天就能到达火星。

地球到火星要飞多久(地球探测器飞到火星需要多长时间)(图7)

新能源看起来不错,但是技术局限性很大。

核能虽然已经用在发电和潜艇上,但是要放到飞船上还是比较困难的,宇航员也会和反应堆近距离接触,反应堆除了受到太空辐射之外,还会受到核辐射的影响。

虽然太阳帆总能通过光压产生加速度,但这种加速度非常小,需要几个月的加速时间才能正式开始一次太空之旅。而且为了更好的接受光压,太阳帆通常面积很大,将巨大的太阳帆发射到太空中,然后展开,是一个很大的挑战。

相比核能,太阳帆更有可能是星际旅行的希望。毕竟,只要有光,太阳帆就能获得动力飞行。如果未来所有的航天器都使用太阳帆作为动力,将会节省大量的燃料,航天器也可以携带更多的其他设备。太阳帆可能会给太空旅行带来巨大的革命性进步。

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