Космонавтам запропонували літати на Марс через Венеру

Гравітаційний маневр у Венери допоможе значно заощадити паливо при польоті на Марс, а також скоротити тривалість місій, повідомляють дослідники в доповіді, підготовленій для Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey 2023-2032. Крім того, це дозволить спростити вивчення Венери, дозволивши космонавтам контролювати відправлені до неї космічні апарати в режимі реального часу.

Гравітаційні маневри часто використовуються для розгону автоматичних міжпланетних станцій, що відправляються до віддалених об'єктів Сонячної системи. Без них багато сучасних місій просто нездійснені, оскільки гравітаційні втрати при польоті в космос просто величезні. Щоб з низької навколоземної орбіти (для її досягнення треба розвинути швидкість 8 кілометрів на секунду) дістатися до Марса гоманівською траєкторією, треба розігнатися до 3,5 кілометра на секунду, а щоб долетіти до Юпітера - вже 6 кілометрів на секунду. При цьому за формулою Ціолковського, кожні 3 кілометри на секунду додаткового розгону втричі збільшують стартову масу космічної системи.

З урахуванням того, що для космічних польотів сьогодні, як і шість десятиліть тому, використовуються хімічні двигуни (що накладає обмеження на кількість енергії, яку можна з них витягти), в кінцевому підсумку корисне навантаження при дальніх польотах становить лише кілька відсотків від виведеної на орбіту маси, а та, в свою чергу, лише кілька відсотків стартової маси ракети.

Саме тому інженери для економії палива використовують гравітацію інших масивних небесних тел. Наприклад, апарати «Вояджер-1» і «Вояджер-2» використовували гравітаційні маневри у Юпітера і Сатурна, а «Розетта» виконала чотири маневри біля Землі і Марса. Тепер же вчені пропонують використовувати для польоту на Червону планету гравітацію Венери.

Група фізиків і інженерів під керівництвом Ноама Ізенберга (Noam. R. Izenberg) з Університету Джонса Хопкінса розрахувала, що політ через Венеру буде набагато більш зручний, ніж політ до Марса безпосередньо, для якого необхідно, щоб Земля підійшла до Червоної планети максимально близько (це називається протистоянням), що трапляється лише раз на 26 місяців. У разі гравітаційного маневру у Венери, протистояння планет буде відбуватися кожні 19 місяців, що дозволить відправляти місії на Марс частіше.

Крім того, накладатиметься менше обмежень на тривалість місій. При класичному сценарії очікування відповідного для польоту часу може зайняти до півтора років, в той час як при використанні гравітаційного маневру космонавти гіпотетично зможуть повернутися вже через місяць (якщо вони будуть під час польоту туди і назад здійснювати тільки один маневр, а не два). Незважаючи на те, що сам політ через Венеру триватиме довше - але все одно менше року - він дозволить скоротити загальний час марсіанських місій і витрата палива.

Також гравітаційний маневр у Венери дозволить вивчити «дві планети за ціною однієї». Якщо разом з екіпажем в політ відправляться наукові апарати, то дослідники зможуть їх контролювати без тимчасових затримок, які можуть становити від 5 до 28 хвилин при відправці сигналу з Землі. Це дозволить вченим приймати рішення в реальному часі.

Однак автори доповіді відзначають, що разом з тим космонавти піддадуться більш сильному впливу радіації, ніж при звичайному польоті на Марс (за винятком галактичного випромінювання, від якого захищає Сонце). Це важливо враховувати при підготовці до місії.

Сьогодні існує кілька проектів з відправки людей на Марс. Найбільш близькі терміни називає компанія SpaceX, яка планує відправити на Марс першу надважку ракету BFR в 2024 році, а до 2028 року вона має намір розгорнути на Марсі повноцінну населену базу.