Вместо того, чтобы приближаться к Марсу сзади, можем ли мы приблизиться к Марсу спереди его орбитального пути? [закрыто]

По какой-то причине я увидел или прочитал этот вопрос как простой вопрос: «Как быстро вы сможете добраться до Марса, если топливо не будет стоить денег». Так что это отвечает на этот вопрос. Я не против удалить его, если это будет сочтено уместным.

В любом случае, это зависит от того, что вы подразумеваете под «если топливо не является расходом». Если вы предполагаете что-то более или менее похожее на современные ракеты, но готовы использовать больше топлива и нести меньшую полезную нагрузку, чем обычно считается, есть траектории, которые доставят вас на Марс за три-четыре месяца в пределах возможностей в настоящее время разрабатываются ракеты. Они не сильно отличаются от вашей картинки, за исключением того, что переходная орбита на самом деле выходит за пределыорбите Марса, хотя ракета не проходит эту часть орбиты, потому что она достигает Марса первой. Химические ракеты даже близко не способны противодействовать орбитальному движению Земли (примерно 30 км/с) и двигаться, например, в «противоположном направлении». Обычный способ представления вариантов межпланетной траектории такого типа называется «графиком свиной отбивной» и показывает варианты с точки зрения даты вылета, даты прибытия (или длины пути) и требуемой дельты-V. На этом обмене стеками есть множество ответов, которые включают их примеры.

Если, с другой стороны, вы представляете себе «волшебную» ракету, работающую на термоядерном синтезе или антиматерии, которая может постоянно поддерживать ускорение в 1 g (для экипажа было бы некомфортно гораздо больше), то самая быстрая траектория очень похожа на прямую линию и занимает около 40 часов при максимальном приближении (просто используйте$s = \frac{1}{2} a t^2$отдельно на каждой половине пути. Движение планет и гравитация Солнца будут небольшой поправкой к этому.

Наконец, если вы просто хотите отправить очень маленькие надежные грузы (например, отдельные протоны или нейтрино), вы можете отправить их со скоростью, близкой к скорости света, с абсолютным минимальным временем доставки около 7 минут.

Вот быстрая визуальная аналогия.

Представьте, что вы хотите «прыгнуть на поезд»; прыгайте на платформу, пока она катится по рельсам.

Традиционный подход заключается в том, чтобы бежать в том же направлении, что и поезд, а затем, когда вы окажетесь рядом с вагоном, убедитесь, что ваша скорость совпадает, схватите его и прыгайте дальше. Это опасно, но очень выполнимо.

Предлагаемый вами подход состоит в том, чтобы бежать в направлении, противоположном движению поезда, а затем, когда вы окажетесь рядом с вагоном, либо схватиться за него и запрыгнуть на него, либо быстро изменить скорость и направление и сесть, как в традиционном подходе.

Ни один из этих нетрадиционных подходов не был бы красивым.

РЕДАКТИРОВАТЬ: После публикации этого я понял, что гораздо более наглядная аналогия будет бежать по рельсам, чтобы догнать поезд и влезть в камбуз, по сравнению с бегом к приближающемуся поезду и прыжком на переднюю часть паровоза.

Чтобы достичь одного тела в пространстве от другого, вам нужно учитывать их скорости, а не только их положение. Чтобы оставить Землю движущейся в другом направлении, вам нужно компенсировать орбитальную скорость Земли вокруг Солнца (около 30 км/с), а затем, когда вы достигнете Марса, вам нужно развернуться и соответствовать скорости Марса. Это намного дороже по топливу, чем более прямой рейс, а главное, не быстрее. Время полета связано с необходимостью достичь позиции намного дальше от солнца, а не с тем, что мы должны догнать Марс.