火星距离地球2.25亿公里,宇航员到火星去,需要多长时间?

火星距离地球2.25亿公里,宇航员到火星去,需要多长时间?

“冲点航行”的优点是可以大幅地节省燃料,但其缺点也是显而易见的,那就是这种路线会使飞船航行的时间变得很漫长,通常都需要1年多的时间才能抵达火星,而宇航员到火星去,当然是越快越好,所以这并不是一个好的选择。

实际上,我们的最佳选择其实是第二种路线,这被称为“地火转移轨道”,顾名思义,这种路线就是直接从地球到火星,但需要指出的是,“地火转移轨道”并不是想象中的那样走直线,为什么呢?

这是因为地球的公转速度高达每秒钟大约29.8公里,而从地球发射的飞船,也会具备这样的速度,如果要走直线的话,飞船就必须消除这个速度,而在消除了这个速度之后,飞船又需要凭借自身的动力来与太阳的引力抗衡,这些都需要大量的能量,而以人类目前的科技水平来讲,根本就无法给飞船提供如此多的能量。

所以人类目前采用的方法是,在地球公转速度的基础上,给飞船一个速度增量,使飞船运行轨道“升高”到火星的公转轨道上,如此一来,只需要事先精确计算好飞船的运动轨迹,就可以让飞船在运行到火星公转轨道上时,刚好与火星相遇。

根据速度增量的不同,“地火转移轨道”也会有很多种,其中最节约燃料的路线被称为“霍曼转移轨道”(Hohmann transfer orbit),只需要每秒钟3.3公里,就可以抵达火星,所以人类此前发射的探测器,很多都是走的这种路线,其需要的时间大约为259天。

当然了,送宇航员到火星去,首先考虑的应该是如何节省时间,所以我们可以在条件允许的情况下,尽量提升飞船的速度增量,毕竟速度增量越大,飞船运行轨道“升高”得越快,通常来讲,我们将这种比“霍曼转移轨道”更快的路线称为“快速合点航行”(Fast conjunction mission)。

(上图标示的轨道A、B、C,分别是“霍曼转移轨道”、“快速合点航行”和“冲点航行”)

飞船的速度增量取决于它的推进系统,尽管人类已经开发出了比冲量相对很高的空间电推进系统(如离子推进器),但它们的推力却相对很小,无法满足载人飞船的需求,所以目前载人飞船的推进系统,都是化学火箭。

化学火箭的优点是它们可以产生很大的推力,足以让飞船脱离地球的引力,但其缺点是比冲量相对很低,就目前的实际情况来看,在选择“快速合点航行”时,化学火箭能够给飞船提供的最大速度增量大约为每秒钟6公里,抵达火星需要大约180天。

也就是说,从理论上来讲,以人类现有的科技水平来看,宇航员到火星去,至少需要180天的时间,但由于载人飞船需要携带宇航员所需的食物、水、氧气以及太空维生系统等等,其有效载荷会比无人飞船更大,所以这个时间还要长一点,根据科学家的乐观估算,至少需要200天的时间。返回搜狐,查看更多

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