Почему три космических корабля должны вылететь к Марсу в течение всего пары недель, или они упустят свой шанс

2020 год станет важным годом для Солнечной системы. В июле к Марсу отправятся сразу три космических аппарата. Первым из них станет миссия ОАЭ Emirates Mars Mission, затем будет китайская миссия Huoxing-1, а потом и миссия американского агентства NASA Mars 2020. Эти три страны по очереди запустят свои миссии к Красной планете. Однако, если они по каким-то причинам пропустят свои стартовые окна, продолжительность которых составляет всего две недели, им придется ждать следующей возможности до сентября 2022 года.

Почему миссии на Марс можно отправлять только один раз в два года?

Все дело в небесной механике.

Какие миссии отправляются на Марс в этом месяце?

В июле 2020 года к Марсу будут отправлены три миссии.

Миссия ОАЭ Emirates Mars Mission:

Стартовое окно — с 15 июля по 2 августа 2020 года.

Первый межпланетный запуск Объединенных Арабских Эмиратов — и первый межпланетный запуск арабской страны — будет осуществлен с японского космодрома «Космический центр Танэгасима». Это можно будет сделать начиная с 15 июля. Зонд под названием «Hope» («Надежда») достигнет орбиты Марса в феврале 2021 года и будет изучать то, какое влияние нижние слои атмосферы Красной планеты оказывают на верхние слои.

Миссия Китайской национальной космической администрации «Huoxing-1»:

Стартовое окно — с 23 июля по начало августа 2020 года.

Китайская миссия «Huoxing-1» (переводится как «Марс-1») должна стартовать с острова Хайнань. Она будет включать в себя орбитальный аппарат, спускаемый аппарат и ровер. В рамках этой амбициозной миссии планируется, что орбитальный аппарат выйдет на орбиту Марса примерно 11-24 февраля 2021 года, а 23 апреля 2021 года ровер опустится на поверхность планеты, которую он будет исследовать в течение 90 дней.

Миссия NASA Mars 2020:

Стартовое окно — с 30 июля по 11 августа 2020 года.

Планируется, что запуск этой миссии состоится 30 июля 2020 года с космического стартового комплекса 41 в Кейп-Канаверале, штат Флорида. Сначала планировалось провести запуск на 10 дней раньше, но агентство NASA решило отложить запуск. В рамках этой миссии марсоход «Perseverance» опустится в кратер Езеро на Марсе 18 февраля 2021 года. Он будет искать признаки древней жизни и собирать образцы пород и почвы, которые затем будут доставлены на Землю.

А как насчет совместной российско-европейской миссии «ЭкзоМарс»?

В июле к Марсу должно было стартовать четыре миссии, но пандемия covid-19 поставила крест на подготовке миссии «ЭкзоМарс», которая представляет собой совместную программу Европейского космического агентства и российской госкорпорации «Роскосмос» по исследованию Марса. Она должна была стартовать с космодрома «Байконур» 26 июля 2020 года, однако ее запуск перенесли на сентябрь 2022 года, а поверхности Марса она достигнет только в мае 2023 года.

Почему все решили отправиться на Марс в одно время?

В соответствии с принципами небесной механики окно для совершения эффективных и экономичных полетов между Землей и Марсом открывается каждые 2,2 года. Земля совершает один полный оборот вокруг Солнца за 365 дней, а Марсу для этого требуется 687 дней — это 1,88 земного года, в результате чего орбитальный резонанс, в котором находятся Марс и Земля, составляет 2:1.
То есть Земля «догоняет» Марс каждые два года, и в этот момент планеты на короткое время становятся в ряд, оказываясь на минимальном расстоянии друг от друга. То есть непосредственно перед наступлением этого момента полет между этими двумя планетами занимает минимальное количество времени.

Что такое Гомановская траектория?

Миссии на Марс летят по так называемой Гомановской траектории, которая представляет собой эллиптическую орбиту, поэтому их необходимо запускать непосредственно перед тем, как Земля «догонит» Марс.

Разве космические аппараты не могут летать дальше и быстрее?

В данном случае все сводится к соотношению объема топлива и веса аппарата. «Запускать космические аппараты можно примерно каждые два года, когда орбиты Земли и Марса начинают сближаться, потому что в этом случае аппарату необходимо будет преодолеть минимальное расстояние, то есть ему потребуется меньше топлива», — объяснила в интервью Forbes Сара аль-Амири (Sarah Al Amiri), министр высоких технологий ОАЭ и заместитель руководителя проекта Emirates Mars Mission.

«Обычно примерно 50% веса космических аппаратов, покидающих Землю, приходится на топливо, что повышает расходы и добавляет определенные сложности. Именно поэтому запуски всегда производятся в это стартовое окно, открывающееся каждые два года».

Почему у эти трех миссии стартовые окна немного отличаются?

Стартовые окна для этих трех миссий на Марс отличаются друг от друга всего на несколько дней. К примеру, миссия NASA стартует всего на несколько дней позже миссии ОАЭ. Почему? Все дело в ракете. «Стартовое окно может варьироваться в зависимости от типа ракеты, что может давать вам один-два дня с каждой стороны стартового окна», — объяснила аль-Амири.

Что случится, если один из трех космических аппаратов не сможет стартовать в нужное время?

С практической точки зрения, все должно пройти хорошо — стартовое окно является достаточно длинным, и его точно будет достаточно, чтобы переждать возможные неблагоприятные погодные условия.

Но, если по каким-то причинам этого не случится, запуск миссии придется отложить до того момента, когда стартовое окно снова откроется в 2022 году.

Это будет следующим «годом Марса».

Марс «в оппозиции»

Пока вы ждете запуска миссий на Марс, вы можете отметить в вашем дневнике любопытную дату — 13 октября 2020 года, когда Марс вступит в «оппозицию». В этот момент он будет находиться на минимальном расстоянии от Земли, то есть это будет идеальное время для того, чтобы находиться в середине пути между Землей и Марсом, — именно так и работает Гомановская траектория.

В момент оппозиции Марс будет ярче всего сиять в ночном небе. Он также будет подниматься на закате и опускаться на рассвете, то есть это будет идеальное время для того, чтобы взять телескоп и рассмотреть нашего ближайшего соседа. Технически это будет наиболее подходящий момент с 2003 года.

Таким образом, если вы планируете запустить миссию на Марс или просто понаблюдать за этой планетой в телескоп, вам всегда будет полезно точно знать, что прямо сейчас происходит в Солнечной системе.