Представьте, что Марс вращался вокруг Солнца в противоположном направлении, чем сейчас. Если предположить, что Марс и Земля теперь движутся в противоположных направлениях, как мы можем приземлиться на Марсе? В частности, как будет выглядеть наша траектория и путь запуска?
Переводя это на более простые понятия, мы можем рассматривать Землю и Марс как две машины, едущие по прямому шоссе. В том виде, в котором они существуют сейчас, Земля и Марс будут двигаться по одной и той же стороне шоссе с относительно одинаковыми скоростями. Прыгнуть из одной движущейся машины (хотя и не рекомендуется) было бы относительно просто.
В этом теоретическом вопросе Земля и Марс будут двигаться по противоположным сторонам шоссе и будут иметь очень разные относительные скорости. Прыгать из одной движущейся машины в другую было бы чрезвычайно сложно. Единственный способ сделать этот прыжок, уменьшить относительную скорость, состоит в том, чтобы остановить автомобиль, а затем начать движение задним ходом, пока он не начнет движение задним ходом с той же скоростью?
Хороший тепловой экран. Просто цельтесь в планету и используйте аэродинамическое торможение. Вы войдете в атмосферу со скоростью, аналогичной скорости, с которой зонд «Галилео» сбросил на Юпитер — мы сделали это тогда, мы можем сделать это снова.
Вы можете вернуться домой тем же путем.
Что касается запроса цифр: Зонд Галилео столкнулся с Юпитером на скорости 47 км/сек. Если вы столкнетесь с Марсом в самом дальнем от Солнца месте, его орбитальная скорость составит 22 км/сек, удвоенная до 44 км/сек, так как он движется не в том направлении. На самом деле это немного меньше, так как он не будет двигаться со скоростью 22 км/с тела на орбите Марса.
Аэродинамический тормоз будет сложным, учитывая, насколько тонка марсианская атмосфера, но это не то же самое, что сказать, что это невозможно. Вы можете пройти через атмосферу дважды — заходя на посадку по линии, которая будет касательной к поверхности после учета эффектов аэродинамического торможения. Вам также не нужно терять всю свою скорость — пока вы выходите со скоростью менее 5 км/сек, гравитация вернет вас обратно.
Я не верю, что это возможно для пилотируемой миссии, но в оригинале это не указано.
Единственный практический способ, который я могу придумать, чтобы, возможно, замедлиться достаточно, чтобы приземлиться на ретроградном Марсе, — это облет Юпитера, чтобы в основном изменить направление вашей солнечной орбиты.
Основной процесс перехода с Земли на нормальный Марс без каких-либо маневров рогатки представляет собой переходную орбиту Хомана: придайте зонду достаточную скорость, чтобы вывести его на эллиптическую орбиту с перигелием на орбите Земли и афелием на орбите Марса, синхронизируя начните так, чтобы Марс был там, когда прибудет зонд. Второй прогон в афелии, чтобы сделать орбиту круговой, сравняв скорость с Марсом, и все готово.
Единственная разница, чтобы добраться до ретроградного Марса, это то, что сначала вам нужно убить Землю. км/сек, затем прибавьте км/сек обратно в обратном направлении, а затем сделать все ожоги Хомана. Итак, вы только что добавили Delta-V км/сек до работы...
Добраться до контрорбитального «Марса» можно с помощью солнечного паруса, который использует Солнце, чтобы «провернуть» его гелиоцентрическую орбиту в обратном направлении. Как уже упоминалось, Юпитер также можно использовать таким образом, так что просто выбирайте. В любом случае траектория вашего сближения с планетой будет в том же направлении, что и планета. Динамика выхода на орбиту и посадки такая же, как и для настоящего Марса.
Для миссии с солнечным парусом время полета будет зависеть от массы полезной нагрузки, связанной с массой паруса и площадью паруса, с характерными ускорениями, зависящими от того, насколько близко вы хотите подойти к Солнцу во время фазы запуска двигателя.
Такие миссии не более сложны для солнечного паруса, чем для реального случая.
Проблема похожа на никогда не совершённую встречу с кометой Галлея. План миссии включал использование близкой гелиоцентрической орбиты (0,25 а.е.), чтобы наклонить орбиту до 145 градусов. Еще 35 градусов, и все было бы полностью изменено. Этот запуск занял бы около 440 дней. Если бы это было сделано в 1 а.е., с доступным ускорением только около 1/6, это заняло бы много лет. Для данной задачи наклон должен был бы составлять 180 градусов, и тогда парус должен был бы лететь по более или менее обычной, но обратной траектории к противоположной Марсу. Хорошо, что проблема не включала возвращение на Землю.
Во-первых, современные технологии и общепринятые теории:
К сожалению, ключевой момент в этом вопросе:
Единственный способ сделать этот прыжок, уменьшить относительную скорость
Ответ положительный. На самом деле все сводится к сохранению импульса или, точнее, к сохранению углового момента .
Ваш космический корабль на Земле имеет фиксированный угловой момент вокруг Солнца. Некоторые люди часто думают, что это можно обойти:
1) Как бы вы ни меняли положение своего космического корабля, угловой момент остается прежним.
2) Если вы придадите космическому кораблю угловой момент вдоль другой оси, чтобы он вращался вокруг Солнца по полярной орбите, он все равно не будет иметь правильный угловой момент, когда он достигнет 180 градусов от своего начального положения, потому что он все еще имеет свой первоначальный угловой момент. импульс.
По сути, если вы хотите сопоставить скорость с ретроградным Марсом, вам нужно будет изменить вектор углового момента на противоположный (и увеличить величину).
Теперь более интересные концепции, которые могут решить проблему:
Первый необычный метод, который приходит на ум, — это привод Алькубьерре , в основном из-за того, что этот вопрос задавали недавно. Мне кажется, что с помощью такого привода можно было бы сместить свой космический корабль на противоположную сторону солнца. В какой момент космический корабль будет двигаться в том же направлении, что и ретроградный Марс , ЕСЛИ двигатель Алькубьерре может перемещать объект в одном измерении (например, в направлении X), в то время как скорость объекта перпендикулярна. Я не вижу какой-либо непосредственной причины, по которой этот тип привода не будет работать здесь (или, по крайней мере, не больше причин, чем он работает где-либо еще), так что это возможно.
Второй необычный метод, который приходит на ум, — это очень научно-фантастическая идея червоточин. Теоретически может существовать червоточина, соединяющая противоположные стороны подлодки, где относительная скорость двух объектов будет намного ближе. В чем-то похож на привод Alcubierre. Проблема здесь в том, что некоторые современные представления о червоточинах сводятся к тому, что они очень маленькие. Мы говорим о том же масштабе, что и планковская длина горловины червоточины. Также удачи в попытке создать его; этот патент должен помочь вам начать!
Геррит
Скотт
Кейт Томпсон