01Короткий ответ
Пилотируемый полёт к Марсу обычно занимает около семи месяцев — примерно от шести до девяти, в зависимости от того, где на своих орбитах окажутся Земля и Марс в момент старта. Это время в пути по экономичной переходной орбите — по ней десятилетиями летают автоматические аппараты, и на неё же рассчитывают будущие пилотируемые миссии.
Разброс в этих цифрах объясняется двумя причинами: огромным и постоянно меняющимся расстоянием между планетами и тем, что стартовать можно не когда угодно. Удобное окно открывается лишь примерно раз в 26 месяцев — поэтому реальные старты к Марсу плотно группируются вокруг нескольких дат за десятилетие.
02Почему это месяцы, а не дни
Лететь к Марсу по прямой нельзя. Обе планеты движутся вокруг Солнца, и корабль, покидающий Землю, уже несётся с её орбитальной скоростью. Чтобы добраться до Марса, эту орбиту слегка «раздвигают» наружу и дают гравитации Солнца сделать остальное: аппарат по инерции идёт вдоль длинной изогнутой дуги и встречает Марс там, где он окажется к моменту прибытия, а не там, где он был при старте.
Стандартный маршрут — переходная орбита Гомана (Хомана): эллиптическая орбита минимальной энергии, которая одним концом касается орбиты Земли, а другим — орбиты Марса. Классический гомановский перелёт к Марсу занимает около 8,5–9 месяцев (примерно 259 суток). Медленно, зато дёшево: он требует минимально возможного топлива, а именно топливо труднее всего везти через межпланетное пространство.
В принципе можно лететь и быстрее, но цена растёт стремительно. Более прямая и энергозатратная траектория сокращает путь всего на недели — но лишь ценой куда большего запаса топлива на старте и более жёсткого, скоростного подлёта, для торможения у которого нужно ещё больше горючего. С химическими ракетами именно этот компромисс удерживает пилотируемые планы у отметки в шесть—девять месяцев.
03Окна запуска: почему раз в ~26 месяцев
Переходная орбита срабатывает лишь тогда, когда Марс подходит к точке встречи ровно в тот же момент, что и корабль. Земля обгоняет Марс на пути вокруг Солнца, поэтому в нужное взаимное положение планеты возвращаются лишь примерно раз в 26 месяцев — это синодический период системы Земля—Марс, около 780 суток (примерно 2,14 года). Пропустишь окно — жди следующего больше двух лет.
Почему планеты должны «выстроиться»
Аппарат запускают так, чтобы спустя месяцы он пришёл в определённую точку орбиты Марса. Для этого Марс должен стоять так, чтобы въехать в эту точку именно тогда, когда там окажется корабль. Такая геометрия повторяется лишь раз за синодический период — поэтому все реальные миссии к Марсу за последнее десятилетие стартовали в пределах нескольких недель одного и того же сезонного окна.
04Насколько далёк Марс на самом деле
Марс — движущаяся цель, и расстояние до него за годы меняется колоссально. В теоретическом минимуме планеты сближаются примерно до 54,6 млн км; на практике реальные сближения происходят около 56–58 млн км, а рекордно близкое прохождение 2003 года составило около 55,76 млн км. В среднем планеты разделяют примерно 225 млн км, а в максимальном удалении — по разные стороны от Солнца — до примерно 401 млн км.
Именно из-за такого разброса радиосигнал — а он идёт со скоростью света — тратит в одну сторону от примерно 3 минут при наибольшем сближении до примерно 22 минут, когда Марс далеко. Расстояние влияет и на планирование старта: инженеры целятся не в день максимального сближения, а в окно, где переходная орбита наиболее экономична.
05Сколько заняли реальные миссии
Лучший ответ на вопрос «сколько лететь» — история миссий, которые действительно проделали этот путь. Недавние посадочные аппараты и орбитеры укладывались примерно в шесть—восемь с половиной месяцев — уверенно в пределах диапазона шесть—девять месяцев и хороший ориентир для будущего пилотируемого перелёта.
| Миссия | Старт | Прибытие | Перелёт |
|---|---|---|---|
| Curiosity | 26 ноя 2011 | посадка 6 авг 2012 | ~254 суток (~8,5 мес) |
| InSight | 5 мая 2018 | посадка 26 ноя 2018 | ~205 суток (~6,5 мес) |
| Perseverance | 30 июл 2020 | посадка 18 фев 2021 | ~203 суток (~6,5 мес) |
| Тяньвэнь-1 (Китай) | 23 июл 2020 | орбита Марса 10 фев 2021 | ~202 суток до орбиты |
| Hope (Emirates Mars Mission) | 19 июл 2020 | орбита Марса 9 фев 2021 | ~205 суток |
Обратите внимание: Perseverance, «Тяньвэнь-1» и Hope стартовали в июле 2020-го в пределах примерно одиннадцати дней друг от друга и все достигли Марса в феврале 2021-го — наглядный пример того, как все теснятся в одно и то же окно запуска.
06А можно ли долететь быстрее?
Химические ракеты почти достигли практического предела для полётов к Марсу, поэтому борьба за более короткий путь — это, по сути, борьба за иной тип двигателя. Несколько таких разрабатываются или существуют на бумаге, и каждый обещает сократить перелёт, но у каждого своя степень готовности.
- Ядерный тепловой двигатель (NTP). Нагревая рабочее тело реактором, он способен примерно вдвое превзойти по эффективности химические ракеты и сократить перелёт примерно до четырёх месяцев или меньше. NASA и DARPA совместно разрабатывают демонстрационный двигатель DRACO, чтобы испытать эту идею в космосе.
- Ядерно-электрический двигатель. Реактор питает электрические двигатели, которые толкают мягко, но месяцами напролёт, — ещё один путь к более быстрым и гибким межпланетным перелётам, хотя разгон здесь куда медленнее, чем у NTP.
- SpaceX Starship. Starship нацелен на перелёт к Марсу примерно за шесть месяцев, с амбициями лететь быстрее, если удастся везти больше топлива или идти по более энергозатратной траектории. Эти более короткие сроки пока не доказаны — корабль всё ещё проходит лётные испытания.
До Марса за дни? Пока только для крошечных зондов
Спекулятивные концепции направленной энергии — наземные лазеры, разгоняющие сверхлёгкие паруса, вроде работ физика Филипа Любина, — предлагают достигать Марса за дни или недели. Но такие схемы работают лишь для беспилотных зондов массой от граммов до килограммов, а не для корабля с людьми, системами жизнеобеспечения и топливом на обратный путь. Любой заголовок «до Марса за месяц» стоит считать спекулятивным и читать мелкий шрифт.
07Задержка связи
То же расстояние, что растягивает полёт, растягивает и каждое сообщение. Радиосигнал идёт в одну сторону от примерно 3 минут при наибольшем сближении до примерно 22 минут, когда Марс далеко, — так что простой обмен «вопрос — ответ» может занять почти час. Разговор с Землёй в реальном времени невозможен.
Поэтому экипажи и роверы на Марсе должны быть очень автономными. Последовательность посадки, обход препятствий и повседневные решения не могут ждать сигнала туда и обратно до центра управления — с ними приходится справляться на месте, силами экипажа или бортовой автоматики.
08Каким будет полёт для экипажа
Для экипажа продолжительность полёта — не просто пункт в расписании, а главный вызов для здоровья. Полгода и больше в открытом космосе разом накладывают друг на друга несколько тяжёлых проблем, и все их придётся держать под контролем всю дорогу туда и обратно.
- Микрогравитация. Месяцы невесомости на перелёте ведут к потере костной массы и атрофии мышц; с этим борются часами ежедневных упражнений, а в некоторых концепциях — искусственной гравитацией.
- Радиация. Вдали от магнитного поля Земли экипаж весь перелёт открыт космическим лучам и солнечным частицам — это один из главных медицинских рисков миссии.
- Изоляция и замкнутость. Небольшой экипаж, месяцами запертый в тесном объёме и лишённый связи с Землёй в реальном времени, делает психическое здоровье задачей первого порядка.
- Замкнутое жизнеобеспечение. Воздух, воду и отходы приходится непрерывно перерабатывать всю дорогу — ни дозаправки припасами, ни быстрого возврата не будет.
09Частые вопросы
Сколько в среднем лететь до Марса?
Около семи месяцев по типичной переходной орбите и примерно от шести до девяти месяцев в зависимости от расположения Земли и Марса на момент старта.
Почему нельзя просто лететь к Марсу по прямой?
Обе планеты вращаются вокруг Солнца, поэтому аппарат идёт по изогнутой переходной орбите и встречает Марс там, где тот окажется к прибытию. Рывок по прямой не только невозможен с нынешними двигателями — он потребовал бы и куда больше топлива.
Какой самый короткий возможный полёт до Марса?
С химическими ракетами быстрая траектория сокращает путь лишь немного меньше шести месяцев — и то ценой большого расхода топлива. Ядерный тепловой двигатель мог бы нацелиться примерно на четыре месяца или меньше, но пока ни один пилотируемый корабль так быстро не летал.
Как далеко Марс прямо сейчас?
Оно постоянно меняется — от примерно 54,6 млн км при наибольшем сближении до примерно 401 млн км, когда планеты по разные стороны от Солнца, при среднем значении около 225 млн км. Живое расстояние и задержку сигнала показывает наша страница инструментов.
Почему окно запуска открывается лишь раз в 26 месяцев?
Потому что в нужное взаимное положение для экономичного перелёта Земля и Марс возвращаются лишь примерно раз за синодический период — около 780 суток, или примерно 2,14 года.
Сколько летели Perseverance и Curiosity?
Perseverance стартовал 30 июля 2020 года и сел 18 февраля 2021-го — около 203 суток (~6,5 месяца). Curiosity стартовал 26 ноября 2011 года и сел 6 августа 2012-го — около 254 суток (~8,5 месяца).
Можно ли долететь до Марса за недели или дни?
С пилотируемыми кораблями — нет. Концепции «за дни или недели» опираются на разгоняемые лазером световые паруса и работают лишь для крошечных беспилотных зондов массой от граммов до килограммов, а не для корабля с людьми, жизнеобеспечением и топливом на обратный путь. Они остаются спекулятивными.
Сколько длится полёт на Марс туда и обратно?
В полёте туда и обратно главное — не сам перелёт, а ожидание на Марсе. После перелёта в ~6–9 месяцев придётся оставаться на поверхности, пока не откроется обратное окно — примерно через 26 месяцев, — так что в сумме выходит около 2,5–3 лет.
Почему радиосигнал до Марса приходит с задержкой?
Радиоволны идут со скоростью света, но Марс настолько далеко, что даже свету нужно от примерно 3 минут в одну сторону при сближении до примерно 22 минут, когда Марс далеко, — поэтому разговор в реальном времени невозможен.
Делает ли SpaceX Starship полёт быстрее?
Starship нацелен на перелёт к Марсу примерно за шесть месяцев и стремится лететь быстрее за счёт большего запаса топлива или более энергозатратной траектории. Эти более короткие сроки пока не доказаны — Starship всё ещё в лётных испытаниях.
Опасен ли полёт на Марс?
Да. Месяцы в невесомости ослабляют кости и мышцы, радиация в открытом космосе — серьёзный медицинский риск, у систем жизнеобеспечения нет дублёра, а задержка связи исключает быструю помощь с Земли — поэтому экипаж должен быть очень автономным.
Смогут ли будущие двигатели правда сократить полёт до четырёх месяцев?
Возможно. Ядерный тепловой двигатель примерно вдвое эффективнее химических ракет и мог бы нацелиться на четыре месяца или меньше. NASA и DARPA строят демонстратор DRACO, чтобы испытать его в космосе, — но он ещё не летал.
Почему все миссии к Марсу стартуют примерно в одно время?
Все они гонятся за одним и тем же окном запуска. Например, в июле 2020-го Perseverance, «Тяньвэнь-1» и Hope стартовали в пределах примерно одиннадцати дней друг от друга и достигли Марса в феврале 2021-го.