Mars gezegeni gece gökyüzünde olan en parlak objelerden biridir, onu çıplak gözle kolaylıkla parlak kırmızı bir yıldız olarak görebiliriz. Her iki yılda bir, Mars ve Dünya en yakın noktalarına ulaşırlar, buna “karşı konum” deniyor. Bu olduğunda Mars, Dünya’ya 55.000.000 km kadar yakın olabiliyor. Ve her iki yılda, uzay ajansları Kızıl gezegene uzay aracı yollamak için bu yörüngesel yerleşimin avantajını kullanıyorlar. Peki, Mars’a gitmek ne kadar sürüyor?
Dünya'dan Mars'a olan toplam yolculuğun zamanı, fırlatmanın hızına, Dünya ve Mars'ın hizalanışına ve uzay aracının hedefine ulaşması için gereken yolcuğun zamanına dayanarak, 150-300 gün arasında değişiyor. Aslına bakarsanız, ne kadar yakıt yakmaya istekli olmanız zamanı etkileyen birinci faktör. Daha fazla yakıt, size daha kısa yolculuk zamanı olarak geri deniyor elbet; ama bu da maliyetin artması anlamına geliyor.
Mars'a gitmenin tarihi
Dünya!dan Mars!a olan seyahati tamamlamayı başaran ilk mekik NASA’nın Mariner 4’üydü. Mekik, 28 Kasım 1964 tarihinde fırlatılmıştı ve Mars’a 14 Haziran 1965 tarihinde başarılı bir şekilde, 21 fotoğraf çekerek ulaşmıştı. Mariner 4’ün toplam uçuş zamanı 228 gündü.
Mars’a olan bir sonraki başarılı görev Mariner 6’nındı; 25 Şubat 1969'da fırlatılan mekik, gezegene 1969’un 31 Haziran'ında ulaştı. Uçuş zamanı yalnızca 156 gün sürdü. Bu yolculuğu, Mariner 7’de başarılı bir şekilde bitirmiş ve bunun için sadece 131 güne ihtiyaç duymuştu.
Mars etrafında ilk kez başarılı bir yörünge dönüşüne giden Mariner 9, 1971’in 30 Mayıs'ında fırlatılmış ve 13 Kasım 1971 tarihinde 167 günlük bir sürecin sonunda yörüngeye varmıştı.
Mars keşifleri için zaman modeli, 50 yıla varan süredir sabit halde duruyor: yaklaşık 150-300 gün.
Daha fazla örnek vermek gerekirse:
Viking 1(1976) => 335 gün
Viking 2(1976) => 360 gün
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) => 210 gün
Phoenix Lander (2008)=> 295 gün
Curiosity Lander (2012)=> 253 gün
Neden bu kadar uzun sürüyor?
Diğer bir sınırlama ise yakıt. Eğersınırsız miktarda bir yakıtınız olsaydı, uzay mekiğinizi direk olarak Mars’a nişan alır, roketlerinizi yolculuğun yarısına kadar ateşlerdiniz, sonra da dönüp yolculuğun diğer yarısında hızı keserek ilerlerdiniz. Böylece yolculuğun zamanını sabit olandan, bir oran azaltabilirdiniz ama bunun için ihtiyaç duyulan yakıt, olanakların dışında.
Mars’a en düşük miktarda yakıtla nasıl gidilir?
Mühendislerin öncelikli endişesi, bir uzay aracını Mars’a en düşük yakıt kullanımıyla nasıl götürebilecekleridir. Robotlar uzayın saldırgan ortamını pek umursadıklarından dolayı roket fırlatışının maliyetini düşürebildiğiniz kadar düşürmek gayet mantıklı bir hal alıyor.
NASA mühendisleri, bir uzay mekiğini Dünya'dan Mars'a en az miktarda yakıtla yollamayı olası kılmak içinHohmann Transfer Yörüngesi (ya da Minimum Enerji Transfer Yörüngesi) denilen yolculuk tekniğini kullanıyorlar. Teknik ilk olarak,1925’te bu manevranın ilk açıklamasını yayınlayan Walter Hohmanntarafından ileri sürüldü.
Roketinizi direk Mars'a hedef almak yerine uzay mekiğinizin yörüngesini arttırıyorsunuz, böylece Güneş etrafında Dünya'dan daha büyük bir yörüngeyi izliyor. Sonuç olarak bu yörünge, Mars'ın yörüngesiyle kesişiyor, üstelik tam da Mars’ın orada olduğu an.
Eğer fırlatmayı en az yakıtla yapmayı istiyorsanız, uzun yolu seçip yörüngeyi artırmanız ve Mars'a olan yolculuk süresini yükseltmeniz gerekiyor.
Mars'a olan yolculuk zamanını düşürmek için diğer fikirler
Bir uzay mekiğinin Mars'a ulaşması için 250 gün beklerken biraz sabra ihtiyaç duysak da, eğer insanları yolluyorsak, tamamen farklı bir itiş gücü metoduna ihtiyaç duyabiliriz. Neden mi? Uzay saldırgan bir ortam ve gezegenler arasındaki uzayda bulanan radyasyon, astronotlara uzun dönemde ciddi sağlık riskine yol açıyor. Arka plandaki kozmik ışınlar, kansere sebebiyet veren bir radyasyon barajı görevini de üstleniyor; ama daha büyük bir risk var, oda korunmasız astronotları birkaç saatte öldürebilen,güçlü güneş fırtınaları! Eğer yolculuk zamanını düşürebilirseniz, astronotların radyasyona maruz kaldıkları zamanı düşürürsünüz ve buna ek olarak dönüş yolculuğu için gerekli kaynakları azaltmış olursunuz.
Nükleerle gitmek
Fikirlerden biri olan nükleer rokette, işlenmiş sıvıyı (hidrojen gibi), bir nükleer reaktörün içinde yoğun sıcaklıklarda ısıtabiliriz ve sonra onu roketin ağzından dışarıya yüksek hızlarda boşaltarak bir itiş gücü oluşturulabiliriz. Kimyasal reaktörlerden daha yoğun enerjiye sahip olan nükleer reaktörler ile daha az yakıt ile daha hızlı itiş elde edilebileceğinden; nükleer bir roketin yolculuk zamanını 7 aya kadar düşürülebileceği öne sürülüyor.
Manyetikle gitmek
Bir diğer öne sürülen teknolojinin adı Değişken Özel İtki Magnetoplasma Roketi (VASIMR). Elektromanyetik motordan oluşan sistem, radyo dalgalarını kullanarak püskürtücüyü iyonize ediyor ve ısıtıyor. Bu plazma adı verilen, iyonize olmuş bir gaz oluşturuyor; bu da daha sonra uzay mekiğinin arkasından dışarıya bırakılırken manyetik etki yaratarak, yüksek hızda itici kuvvet oluşturuyor. Eski astronot Franklin Chang-Diaz, bu teknolojinin gelişmesi için öncü oluyor ve bir prototipinin Uluslararası Uzay İstasyonu'nda Dünya üzerindeki seviyesini koruması için kurulması beklentiler arasında. Mars'a olan bir görevde, bir VASIMR roketinin seyahat zamanını 5 ayın altına düşürebileceğine inanılıyor.
Anti maddeyle gidelim
Muhtemelen, en alışılmadık önerilerden biride, bir anti-madde roketi kullanmak olsa gerek. Parçacık hızlandırıcılarda yaratılacak bir anti-madde makul olasılıkla kullanabileceğiniz en yoğun enerji. Atomun maddesi atomun anti-maddesiyle buluşunca, bunlar saf enerjiye dönüşüyorlar ve Albert Einstein’ın ünlü E=mc2 denkleminde varsaydığı gibi sadece 10 miligramlık anti-madde, insan taşıyan mekiği sadece 45 günde Mars'a ulaştırabilir. Ama mümkün olsa bile çok az miktarda anti-madde üretmek için bile 250 milyon dolara ihtiyacımız var.
Mars'a yapılacak gelecek yolculuklar
Mars'a gidiş yolunun süresini kısaltmak için inanılmaz teknolojiler önerilse de, mühendisler denenmiş ve doğru bildikleri minimum enerji transfer yörüngesi metodunu kimyasal roketleriyle kullanmaya devam edecekler. NASA’nın, 2013’te başlatacağı, MAVEN görevi de bu tekniği kullanacak; buna ek olarak ESA’nın Dış Mars (ExoMars) görevleri de aynı tekniği izleyecek. Diğer tekniklerin yaygınlaşması ve Mars’a olan yolculuğun yarı yarıya azalması için önümüzde daha onlarca yılın olduğu gözüküyor. Ama kim bilir belki de düşük maliyetli yeni bir teknoloji geliştirilir ve o kadar beklememiz gerekmez.
Haberin İngilizcesi
The planet Mars is one of the brightest objects in the night sky, easily visible with the unaided eye as a bright red star. Every two years or so, Mars and Earth reach their closest point, called “opposition”, when Mars can be as close as 55,000,000 km from Earth. And every two years, space agencies take advantage of this orbital alignment to send spacecraft to the Red Planet. How long does it take to get to Mars?
The total journey time from Earth to Mars takes between 150-300 days depending on the speed of the launch, the alignment of Earth and Mars, and the length of the journey the spacecraft takes to reach its target. It really just depends on how much fuel you’re willing to burn to get there. More fuel, shorter travel time.
The History of Going to Mars
The first spacecraft ever to make the journey from Earth to Mars was NASA’s Mariner 4, which launched on November 28, 1964 and arrived at Mars July 14, 1965, successfully taking a series of 21 photographs. Mariner 4′s total flight time was 228 days.
The next successful mission to Mars was Mariner 6, which blasted off on February 25, 1969 and reached the planet on July 31, 1969; a flight time of only 156 days. The successful Mariner 7 only required 131 days to make the journey.
Remove this ad
Mariner 9, the first spacecraft to successfully go into orbit around Mars launched on May 30, 1971, and arrived November 13, 1971 for a duration of 167 days.
This is the same pattern that has held up for more almost 50 years of Mars exploration: approximately 150-300 days.
Even more examples:
Viking 1 (1976) – 335 days
Viking 2 (1976) – 360 days
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) – 210 days
Phoenix Lander (2008) – 295 days
Curiosity Lander (2012) – 253 days
Why Does it Take So Long?
When you consider the fact that Mars is only 55 million km away, and the spacecraft are travelling in excess of 20,000 km/hour, you would expect the spacecraft to make the journey in about 115 days, but it takes much longer. This is because both Earth and Mars are orbiting around the Sun. You can’t point directly at Mars and start firing your rockets, because by the time you got there, Mars would have already moved. Instead, spacecraft launched from Earth need to be pointed at where Mars is going to be.
The other constraint is fuel. Again, if you had an unlimited amount of fuel, you’d point your spacecraft at Mars, fire your rockets to the halfway point of the journey, then turn around and decelerate for the last half of the journey. You could cut your travel time down to a fraction of the current rate – but you would need an impossible amount of fuel.
How to Get to Mars with the Least Amount of Fuel
The primary concern of engineers is how to get a spacecraft to Mars, on the least amount of fuel. Robots don’t really care about the hostile environment of space, so it makes sense to decrease the launch costs of the rocket as much as possible.
NASA engineers use a method of travel called a Hohmann Transfer Orbit – or a Minimum Energy Transfer Orbit – to send a spacecraft from Earth to Mars with the least amount of fuel possible. The technique was first proposed by Walter Hohmann who published the first description of the maneuver in 1925.
Instead of pointing your rocket directly at Mars, you boost the orbit of your spacecraft so that it’s following a larger orbit around the Sun than the Earth. Eventually that orbit will intersect the orbit of Mars – at the exact moment that Mars is there too.
If you need to launch with less fuel, you just take longer to raise your orbit, and increase the journey to Mars.
Other Ideas to Decrease the Travel Time to Mars
Although it requires some patience to wait for a spacecraft to travel 250 days to reach Mars, we might want a completely different propulsion method if we’re sending humans. Space is a hostile place, and the radiation of interplanetary space might pose a longterm health risk to human astronauts. The background cosmic rays inflict a constant barrage of cancer-inducing radiation, but there’s a bigger risk of massive solar storms, which could kill unprotected astronauts in a few hours. If you can decrease the travel time, you reduce the amount of time astronauts are getting pelted with radiation, and minimize the amount of supplies they need to carry for a return journey.
Go Nuclear
One idea is nuclear rockets, which heat up a working fluid – like hydrogen – to intense temperatures in a nuclear reactor, and then blast it out a rocket nozzle at high velocities to create thrust. Because nuclear fuels are far more energy dense than chemical rockets, you could get a higher thrust velocity with less fuel. It’s proposed that a nuclear rocket could decrease the travel time down to about 7 months
Go Magnetic
Another proposal is a technology called the Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket (or VASIMR). This is an electromagnetic thruster which uses radio waves to ionize and heat a propellant. This creates an ionized gas called plasma which can be magnetically thrust out the back of the spacecraft at high velocities. Former astronaut Franklin Chang-Diaz is pioneering the development of this technology, and a prototype is expected to be installed on the International Space Station to help it maintain its altitude above Earth. In a mission to Mars, a VASIMR rocket could reduce the travel time down to 5 months.
Go Antimatter
Perhaps one of the most extreme proposals would be to use an antimatter rocket. Created in particle accelerators, antimatter is the most dense fuel you could possibly use. When atoms of matter meet atoms of antimatter, they transform into pure energy, as predicted by Albert Einstein’s famous equation: E = mc2. Just 10 milligrams of antimatter would be needed to propel a human mission to Mars in only 45 days. But then, producing even that minuscule amount of antimatter would cost about $250 million.
Future Missions to Mars
Even though some incredible technologies have been proposed to shorten the travel time to Mars, engineers will be using the tried and true methods of following minimum energy transfer orbits using chemical rockets. NASA’s MAVEN mission will launch in 2013 using this technique, as well ESA’s ExoMars missions. It might be a few decades before other methods become common techniques.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder