火星与地球相距2亿公里,如果人类乘坐载人飞船前往,需要多久?
继对月球的 探索 之后,人类将自己的下一个目标放在了距离我们第二近的太阳系行星,也就是火星。
之所以没有选择最近的金星,其实是因为后者经过初期的研究和探测之后,被发现环境条件非常恶劣,所以即便在距离上要更便利,但是风险与价值不对等,所以也就没有成为主要目标了。
而且目前火星正处在一个比较特殊的时期,根据科学家推测,当前是火星和地球之间相距最近的时间点。
比如在2003年就监测到了二者之间的 历史 最短距离,大概是的5600万公里左右,当然,从数据统计的结果来看,地球与火星之间的平均距离是2.25公里左右,那么如果我们也想像登月一样登上火星的话,需要花多少时间呢?
飞往火星要多久
时间等于距离除以速度,以人类目前的航天技术来看,我们最快能够实现的速度是接近6万公里每小时,这样算下来,2003年的时候登上火星需要40天左右,其他时候根据距离不同会有差异,不过范围都在100到300天左右。
但是这里要注意一个问题,我们所做的计算都是取用的直线距离,但是在实际的飞行过程中,其实基本上是不可能沿着直线的。
比如飞船需要进入到特定的轨道当中,这样一来真实的飞行距离就会继续增加,而且还需要考虑二者在这个时间中所经历的变化,因为火星和地球都是在围绕着太阳做公转的,双方的角速度也不同,所以距离也会不断发生变化。
一般来说, 地球的公转周期就是一年,而火星的公转周期大概在2年左右 ,而且飞船从地球出发之后,一定要通过特定的路径进入到火星的外围,让自己可以在其轨道上继续飞行。
之所以这样做的原因是,飞船可以更好地利用来自行星的引力来帮助自己前进,不需要完全依靠自身的动力,这样一来就能大大提升飞行速度,也能节省不少燃料。
经济上的投入还是其次,主要就是减少飞船自身的载重,毕竟对于太空飞行来说,轻装上阵是最好的,不仅有利于机器自身的运转,也便于在需要的时候随时进行加速。所以,向火星发射飞船也是要选择一个合适的时间点的,最好就是要尽量方便我们进入到火星轨道。
这样看来,虽然轨道飞行的策略增加了飞船的路程,但是却在飞行难度上做了减法,对于我们来说是更有利的,根据科学家的推算,向火星发射飞船的最佳时间点其实有一个周期,每两次之间大概相隔两年零4个月左右,而最近的一次就是2022年的秋天。
飞行的动力
从飞行时长来看,如果需要宇航员一起登陆火星的话,就必须考虑到他们的适应问题,首先这意味着宇航员要在太空中超长待机,其中绝大部分都会花在飞行上,加上执行任务和返回的时间,最少也是一两年。
这对于他们来说也是不小的挑战,当然,从空间站和登月当中我们已经积累了不少经验,保证他们的基本生存应该是没有问题的。
但是这里还存在另外一个难题,就是从地球到火星之间的太空环境中存在的各种可能的威胁。
比如更加严重的辐射,长时间的飞行之后,就算有飞船的保护,也会不可避免地对宇航员的身体造成影响,所以必须想办法把整个飞行时间缩短,以减少各种潜在的伤害。
而要实现这一点,唯一的办法就是寻找新的动能,让我们的飞行器拥有更高的飞行速度。
核能我们都知道,在提供动力方面的表现是非常优秀的,之所以到现在都没有进入航天领域,主要还是基于一些应用上的问题,但是国家层面也已经开始进行针对性的研究,预计未来将会有很大的发挥空间。
此外,新兴的太阳帆也非常受人瞩目,一些项目已经对它在太空环境中的工作表现进行了初步的评测,结果表明还是非常有潜力的,当然,这些技术目前都还不成熟,距离应用还有一段距离。
比如核能,要想直接进入航天器当中还需要考虑很多问题,比如它本身就会释放的严重辐射。
而太阳帆在速度提升上还有需要进一步攻克的难关,如果无法解决这个问题,对于当前的航天技术来说也只是在一定程度上降低了成本,而并没有解决我们关心的问题,也就是缩短从地球到火星的飞行时间。
二者相比的话,科学家可能还是更看好太阳帆的发展,因为它直接使用的是光源提供的能量。
航天器无需增加多余的负荷,可以大大提升速度,也不用受到燃料总量的限制,随时就能开启飞行,调整计划周期,这对于航天事业来说将是前所未有的革新,很有可能就此打开一个新的宇宙 探索 时代。
结语
当然,除了火星之外,人类的目标还有很多,未来有一天当我们真的征服了太阳系之后,还有更遥远的银河系和更广阔的宇宙深处等待着人类,我们的文明能够走到哪一步,不得不说让人充满期待了。