Защо три космически апарата трябва да излетят към Марс в промеждутък от две седмици или ще си изпуснат шанса?

Три марсиански мисии трябва да се стартират тази година. Това е така, защото през есента Марс ще бъде в „опозиция“ и ще се намира на минимално разстояние от Земята, тоест ще може да бъде използвана Гомановската траектория. 2021 година ще стане важна година за изучаване на Червената планета. През юли тази година към Марс първа ще се отправи мисията Emirates Mars Mission на Обединените арабски емирства, след нея ще бъде китайската мисия Huoxing-1 и накрая мисията на американската NASA Mars 2020. Тези три страни подред палнират да изстрелят своите мисии към Червената планета, но ако те по някакви причини пропуснат своите стартови прозорци, продължителността, на които е две седмици, на тях ще им се наложи да чакат следващата възможност през септември 2022 година, както се случи с руско-европейската мисия ExoMars.

Кои мисии ще стартират този месец?

През юли 2020 година ще стартират следните три мисии:

Мисията на ОАЕ Emirates Mars Mission:

Стартов прозорец – от 15 юли до 2 август 2020 година

Това е първата междупланетна мисия на ОАЕ, и първа такава, осъществена от арабска страна . Космическият апарат ще бъде изстрелян от японския космическия полигон „Космически център Танигашима“. Сондата под името „Норе Probe” ще достигне орбитата на Марс през март 2021 година и ще изучава как долните слоеве на атмосферата на Червената планета оказват влияние на горните слоеве.

Мисия на Китайската национална космическа администрация „Huoxing – 1”

Стартов прозорец – от 23 юли до началото на август 2020 година.

Китайската мисия „Huoxing – 1” (“Tianwen -1“) трябва да стартира от остров Хайнан. Тя ще включва в себе си орбитален апарат, спускаем апарат и ровър. В рамките на тази амбициозна мисия се планира орбиталният апарат да влезе в орбита на Марс в периода 11 – 24 февруари 2021 година, а на 23 април ровърът ще се спусне на повърхността на планетата и в продължение на 90 дни ще провежда там изследвания.

Мисия NASA Mars 2020

Стартов прозорец – от 30 юли до 11 август 2020 година.

Планира се стартът на мисията да се състои на 30 юли 2020 година от космическия стартов комплекс 41 на Кейп Канаверал във Флорида. Отначало се планираше стартът да бъде осъществен 10 дена по-рано, но NASA реши да го отложи. В рамките на мисията, марсоходът „Perseverance” ще се спусне в кратера Езерото на Марс на 18 февруари 2021 година. Там той ще търси признаци на древен живот и ще събира скални и почвени проби, които след това ще бъдат доставени на Земята.

Какво става с планираната съвместна руско-европейска мисия „ЕкзоМарс“?

През юли към Марс трябваше да полетят четири мисии , но пандемията Covid-19 постави кръст на подготовката на мисията „ЕкзоМарс“, която беше съвместна програма за изследване на Марс на Европейската космическа агенция и руската държавна корпорация „Роскосмос“ . Тя трябваше да стартира от космическия полигон „Байконур“ на 26 юли, но нейният старт беше пренесен за септември 2022 година, като повърхността на Марс тя ще достигне през май 2023 година.

Защо всички са решили да стартират към Марс в един и същ период?

В съответствие с принципите на небесната механика, прозорецът за осъществяване на ефективни и икономични полети към Марс от Земята се отваря на всеки 2,2 години. Земята прави един пълен оборот за 365 дена, а Марс са му нужни 687 дена, тоест 1,88 земни години. В резултат на това орбиталният резонанс, в който се намират Марс и Земята е 2:1.

Именно затова Земята „догонва“ Марс всеки две години и в този момент за кратък период те се нареждат в редица, оказвайки се на минимално разстояние една от друга. Непосредствено преди настъпването на този момент полетите между двете планети ще заемат минимално количество време.

Какво представлява Гомановската траектория

Мисиите на Марс летят по така наречената Гомановска траектория (кръстена в чест на немския учен Валтер Гоман ), която представлява елиптична орбита за качване на космически апарат от по-долна кръгова орбита на по-горна кръгова орбита, при която се използват импулси от космическите двигатели за излизане и качване на орбита. Тя е предложена от двама съветски учени Владимир Ветчинкин и Фридрих Цандер. По тази причина е необходимо мисиите да стартират непосредствено преди Земята да „догони“ Марс.

Нима космическите апарати не могат да летят по-надалеч и по-бързо?

В дадения случай всичко се свежда до съотношението на обема гориво и теглото на апаратите.

„Да се стартира космически апарат може на всеки две години, когато орбитите на Земята и Марс започват да се сближават, защото в този случай апаратът е необходимо да преодолее минимално разстояние, тоест ще му трябва по-малко гориво“ – обяснява Сара ал-Амири, министър на високите технологии на ОАЕ и заместник-ръководител на проекта Emirates Mars Mission.

Обикновено около 50% от теглото на космическите апарати, излитащи от Земята, се пада на горивото, което увеличава разходите и добавя определени усложнения. Именно затова изстрелването винаги се случва в стартовия прозорец, отварящ се на всеки две години.

Защо стартовите прозорци на трите мисии малко се различават?

Стартовите прозорци за тези три мисии на Марс се различават само от няколко дена. Например, мисията на NASA ще стартира няколко дена след мисията на ОАЕ. Защо? Проблемът е в типа ракета.

Стартовият прозорец може да варира в зависимост от типа ракета, която може да ви даде няколко дена в едната или другата посока от стартовия прозорец.

Какво ще се случи ако един от трите космически апарата не може да стартира в нужното време?

От практическа гледна точка, всичко би трябвало да протече нормално. Стартовият прозорец е достатъчно дълъг и ще бъде достатъчен, за да могат да се изчакат евентуални неблагоприятни климатични условия.
Но ако по някакви причини все пак това не се случи, стартът на мисията ще трябва да бъде отложен до момента, когато стартовият прозорец отново се отвори през 2022 година. Това ще бъде следващата „година на Марс“.

Марс в „опозиция“

Освен датите, когато ще стартират трите мисии, друга космическа любопитна дата е 13 октомври 2020 година, когато Марс ще е в „опозиция“. Именно тогава тя ще се намира на минимално разстояние от Земята, тоест ще бъде идеалното време за това мисиите да се намират по средата на пътя между Земята и Марс, защото именно така работи Гомановската траекторията .

В момента на „опозиция“ Марс ще бъде най-яркия обект на звездното небе. Той ще се издига на залез и ще се спуска на зазоряване.Така че ако разполагате с телескоп, това ще е идеалния момент за изучаването на Марс. Технически това ще бъде най-подходящия момент от 2003 година насам.

Източник