화성에 도착하는 데 얼마나 걸립니까?

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이 기사는 원래 2012 년 7 월 Space Magazine에 실 렸지만 관련 동영상으로 업데이트되었습니다.

행성 화성은 밤하늘에서 가장 밝은 물체 중 하나이며 육안으로 쉽게 볼 수 있습니다. 2 년마다, 화성과 지구는 화성에서 지구까지 55,000,000km에 근접 할 수있는“반대”라고 불리는 가장 가까운 지점에 도달합니다. 그리고 2 년마다 우주 기관들은이 궤도 정렬을 이용하여 우주선을 붉은 행성으로 보냅니다. 화성에 도착하는데 얼마나 걸립니까?

지구에서 화성까지 총 소요 시간은 발사 속도, 지구와 화성의 정렬, 우주선이 목표에 도달하는 데 걸리는 시간에 따라 150-300 일이 소요됩니다. 그것은 실제로 당신이 거기에 도착하기 위해 얼마나 많은 연료를 태우고 있는지에 달려 있습니다. 더 많은 연료, 더 짧은 여행 시간.

화성에가는 역사 :

지구에서 화성으로 여행 한 최초의 우주선은 NASA의 마리너 4 호로 1964 년 11 월 28 일에 발사되어 1965 년 7 월 14 일 화성에 도착하여 21 장의 사진을 성공적으로 촬영했습니다. 마리너 4의 총 비행 시간은 228 일입니다.

화성에 대한 다음 성공적인 임무는 1969 년 2 월 25 일에 폭발하여 1969 년 7 월 31 일에 행성에 도달 한 마리너 6 호였습니다. 단 156 일의 비행 시간. 성공적인 마리너 7은 여행에 131 일밖에 걸리지 않았습니다.

1971 년 5 월 30 일 발사 된 화성 주위를 공전 한 최초의 우주선 인 마리너 9 호는 167 일 동안 1971 년 11 월 13 일에 도착했습니다. 이것은 약 50 년의 화성 탐사에서 약 150-300 일 동안 유지 된 것과 동일한 패턴입니다.

다음은 몇 가지 예입니다.

바이킹 1 (1976) – 335 일
바이킹 2 (1976) – 360 일
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) – 210 일
피닉스 랜더 (2008) – 295 일
호기심 착륙선 (2012) – 253 일

왜 그렇게 오래 걸립니까? :

화성이 5 천 5 백만 km 떨어져 있고 우주선이 시속 20,000km를 초과한다는 사실을 고려할 때 우주선이 약 115 일 안에 여행을 할 것으로 예상하지만 훨씬 오래 걸립니다. 지구와 화성이 태양 주위를 공전하기 때문입니다. 당신이 화성을 직접 가리키고 로켓을 발사 할 수는 없습니다. 당신이 그곳에 도착했을 때 화성은 이미 움직였을 것입니다. 대신 지구에서 발사 된 우주선은 어디를 가리켜 야합니까? 화성은.

다른 제약은 연료입니다. 다시 말하지만, 연료가 무제한이라면 우주선을 화성으로 향하고 로켓을 여행의 중간 지점으로 발사 한 다음 돌아 서서 여행의 마지막 절반 동안 감속합니다. 여행 시간을 현재 비율의 일부로 줄일 수는 있지만 불가능한 양의 연료가 필요합니다.

연료가 가장 적은 화성에 도착하는 방법 :

엔지니어의 주요 관심사는 최소량의 연료로 화성에 우주선을 얻는 방법입니다. 로봇은 우주의 적대적인 환경에 신경을 쓰지 않으므로 가능한 한 로켓 발사 비용을 줄이는 것이 합리적입니다.

NASA 엔지니어는 Hohmann Transfer Orbit 또는 Minimum Energy Transfer Orbit이라고하는 여행 방법을 사용하여 가능한 한 적은 양의 연료로 지구에서 화성으로 우주선을 보냅니다. 이 기술은 Walter Hohmann에 의해 처음 제안되었으며 1925 년에 기동에 대한 첫 번째 설명을 발표했습니다.

로켓을 화성으로 직접 향하게하는 대신 우주선의 궤도를 밀어서 지구보다 태양 주위의 더 큰 궤도를 따라갑니다. 결국 그 궤도는 화성의 궤도와 교차 할 것입니다 – 화성도있는 순간에.

적은 연료로 발사해야하는 경우 궤도를 높이고 화성으로의 여정을 늘리는 데 시간이 더 걸립니다.

화성까지의 여행 시간을 줄이는 다른 아이디어 :

우주선이 화성에 도달하기까지 250 일 동안 대기하는 데 약간의 인내가 필요하지만, 인간을 보내면 완전히 다른 추진 방법이 필요할 수 있습니다. 우주는 적대적인 장소이며, 행성 간 우주의 방사선은 인간 우주 비행사들에게 장기적인 건강 위험을 초래할 수 있습니다. 배경 우주 광선은 암을 유발하는 방사선에 지속적으로 영향을 미치지 만 거대한 태양 폭풍의 위험이 더 높아 보호되지 않은 우주 비행사를 몇 시간 안에 죽일 수 있습니다. 여행 시간을 줄일 수 있다면 우주 비행사들이 방사선으로 피펫 팅하는 시간을 줄이고 귀국 여행에 필요한 물품의 양을 최소화 할 수 있습니다.

핵 이동 :
하나의 아이디어는 핵 로켓수소와 같은 작동 유체를 원자로의 강한 온도로 가열 한 다음 높은 속도로 로켓 노즐을 분사하여 추력을 생성합니다. 핵연료는 화학 로켓보다 에너지 밀도가 훨씬 높기 때문에 적은 연료로 더 높은 추진력을 얻을 수 있습니다. 핵 로켓이 이동 시간을 약 7 개월로 줄일 수 있다고 제안했습니다

자기 이동 :
또 다른 제안은 가변 임펄스 마그네토 플라즈마 로켓 (또는 VASIMR). 이것은 전파를 사용하여 추진제를 이온화하고 가열하는 전자기 추진기입니다. 이것은 플라즈마라고 불리는 이온화 된 가스를 생성하는데, 이것은 높은 속도로 우주선의 뒷면을 자기 적으로 밀어 낼 수 있습니다. 전 우주 비행사 프랭클린 창 디아즈 (Franklin Chang-Diaz)는이 기술의 개발을 개척하고 있으며, 지구 위의 고도를 유지하기 위해 국제 우주 정거장에 프로토 타입을 설치해야합니다. 화성의 임무에서 VASIMR 로켓은 이동 시간을 5 개월로 단축 할 수 있습니다.

반물질로 이동 :
아마도 가장 극단적 인 제안 중 하나는 반물질 로켓. 입자 가속기로 제작 된 반물질은 가장 밀도 높은 연료입니다. 물질의 원자가 반물질의 원자를 만나면 알버트 아인슈타인의 유명한 방정식에 의해 예측 된 것처럼 순수한 에너지로 변환됩니다 : E = mc². 단 45 일만에 인간 임무를 화성으로 추진하기 위해서는 단지 10 밀리그램의 반물질이 필요할 것입니다. 그러나 그 적은 양의 반물질조차도 약 2 억 5 천만 달러가들 것입니다.

화성에 대한 미래의 임무 :

화성으로의 이동 시간을 단축하기 위해 일부 놀라운 기술이 제안되었지만 엔지니어는 화학 로켓을 사용하여 최소 에너지 전송 궤도를 따르는 시도되고 진정한 방법을 사용할 것입니다. NASA의 MAVEN 미션은이 기술과 ESA의 ExoMars 미션을 사용하여 2013 년에 시작됩니다. 다른 방법이 일반적인 기술이되기까지는 수십 년이 걸릴 수 있습니다.

추가 연구 :
행성 간 궤도에 관한 정보 – NASA
7 분의 공포 – 화성에 착륙하는 도전
핵 로켓 엔진을위한 NASA 제안
호만 이전 궤도 – 아이오와 주립 대학
최소 전송 및 행성 간 궤도
화성 임무를위한 새롭고 개선 된 반물질 우주선 – NASA
천문학 캐스트 에피소드 84 : 태양계 여행

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