На Марс за 153 дня – Физик из Бразилии нашёл способ сократить полёт в два раза

Слетать на Марс и вернуться можно меньше чем за год. Учёные выяснили, сократить время в пути вдвое помогут данные о ранних траекториях астероидов. Свежее исследование способно в корне изменить подходы к планированию межпланетных экспедиций.

Проблема длительных экспедиций

Сейчас полёт к Красной планете занимает от 7 до 10 месяцев — она всё-таки в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля. Дальше начинаются сложности.

Идеальное расположение планет, позволяющее сэкономить топливо, выпадает лишь раз в 26 месяцев. Космонавтам в этом случае придётся сидеть на марсианской базе и ждать «стартового окна» домой. Итог: вся экспедиция растягивается на долгие 3 года.

Но есть лазейка. Исследование, вышедшее в апреле, в журнале Acta Astronautica, показало интересную деталь. Оказывается, самые ранние и грубые расчёты орбит околоземных астероидов таят в себе геометрические подсказки для прокладки скоростных маршрутов.

Раньше на эти данные смотрели только с одной целью: оценить риски столкновения с Землёй. Как только появлялись более точные цифры, старые черновые вычисления просто отправляли в архив.

«Похоже, нам пора пересмотреть привычный стереотип о том, что дорога до Марса и обратно занимает больше двух лет», — интригует космолог Марсело де Оливейра Соуза, автор исследования из бразильского Государственного университета Северного Флуминенсе.

Случайное открытие

Идея родилась случайно. Ещё в 2015 году, изучая околоземные объекты, Соуза обратил внимание на астероид 2001 CA21.

Первые прикидки показывали, что он летит по крайне редкой траектории, аккурат пересекающей орбиты Земли и Марса. Позже астрономы уточнили орбиту, но первоначальная геометрическая модель зацепила учёного.

Особенно показательна она стала в октябре 2020 года, в период противостояния, когда Земля и Марс выстроились по одну сторону от Солнца и максимально сблизились. Эта математическая случайность подсказала: ультракороткие маршруты действительно существуют.

Обычно свежие данные вытесняют старые, и черновые траектории, бесследно стираются из астрономических баз. «Наверное, я просто оказался в нужном месте в нужное время», — признаётся господин Соуза.

Окно возможностей в 2031 году

Для противостояния 2020 года расчёты бразильского физика выдали фантастический результат: до Марса можно было долететь всего за 34 дня.

Нужно было лишь двигаться по траектории, близкой к той самой ранней орбитальной плоскости астероида. Правда, в этой бочке мёда нашлась серьёзная ложка дёгтя. Для такого рывка стартовая скорость корабля должна составлять 32,5 км/с, а это пока непосильная задача для современных ракет.

К тому же к Марсу аппарат подлетел бы на скорости около 108 000 км/ч. При таком разгоне ни одна существующая тормозная система не обеспечит экипажу безопасную посадку.

Чтобы найти рабочий компромисс, Соуза применил «астероидную геометрию» к грядущим марсианским противостояниям 2027, 2029 и 2031 годов. Он использовал метод Ламберта и ограничил отклонение от орбиты астероида пятью градусами.

Вывод оказался чётким: лишь сближение 2031 года даёт реальный шанс на скоростной перелёт с использованием технологий, которые вот-вот появятся. Именно в это окно вся марсианская миссия, включая обратную дорогу, займёт неслыханные 153 дня — всего около 5 месяцев.

Сценарий выглядит так. Корабль стартует 20 апреля 2031 года, развивая скорость около 27 км/с. Уже 23 мая, спустя 33 дня пути, экипаж высаживается на Красной планете. Космонавты проводят на поверхности месяц и 22 июня стартуют домой.

Обратная дорога займёт 90 дней, и 20 сентября капсула с астронавтами мягко приземлится на Земле.

Технологические вызовы и перспективы

Есть и более щадящий вариант. В том же стартовом окне исследователь рассчитал менее энергозатратную альтернативу, требующую начального разгона до 16,5 км/с.

В этом случае миссия продлится 226 дней (примерно семь с половиной месяцев). Это всё равно в несколько раз быстрее, чем могут предложить классические схемы.

Пока вся эта концепция существует лишь на бумаге и экранах мониторов. Превратится ли она в реальный полёт, зависит от сотен технических нюансов: от конструкции самого корабля и массы груза до мощности новых двигателей.

При этом метод Соузы позволяет колоссально сузить поиск оптимальных маршрутов в космосе. К тому же требуемые скорости уже не кажутся фантастикой.4

Вспомним зонд NASA New Horizons: в 2006 году он отправился к Плутону на скорости 16,26 км/с и до сих пор удерживает титул самого быстрого объекта, когда-либо запущенного человеком с Земли.