На других планетах: МАРС

Александр Романов — 15.01.2010 Посвящается выходу “ГРАВИТАЦИИ” (продолжение)
Предыдущие выпуски:
- Венера (http://blogs.mail.ru/mail/alexandrromanov/4011B4E5F39560E4.html)
- Меркурий (http://blogs.mail.ru/mail/alexandrromanov/3272FC7CC97463D5.html)

Четвертая планета Солнечной системы, удаленная от Солнца на среднее расстояние около 220 миллионов километров, примерно вдвое меньшая Земли (экваториальный радиус 3394 км) и в девять раз меньше по массе (6.421*1023 кг) представляется самой благоприятной точкой первых перемещений людей.
Поэтому я на ней остановлюсь более подробно.

Ускорение свободного падения на поверхности 3.76 м/с2. Наибольший видимый угловой диаметр 25'', наименьший 14''. Период вращения 24 часа 37 минут 22.6 секунд. Экватор наклонен к плоскости орбиты на 24° 56'', (почти как у Земли). Поэтому на Марсе также имеется смена времен года, похожая на земную. Марсианский год длится 687 земных суток.
На поверхности наблюдается множество устойчивых деталей: яркие области оранжево-красноватого цвета (материки, площадью около 2/3 диска); полярные шапки – белые пятна, образующиеся вокруг полюсов осенью и исчезающие; темные области ("моря"), занимающие 1/3 диска; бассейны и кратеры – следы метеоритной бомбардировки; множество гор вулканического происхождения (высотой до 25-28 км);множество проявлений эрозии, области с хаотическим рельефом, каналы и т.д. Грунт раздроблен и усыпан множеством каменных блоков. По составу породы похожи на земные, но с преобладанием окислов железа.





Магнитное поле в тысячу раз слабее земного. Атмосфера состоит из СО2 и N2. Имеются малые примеси Н2О, СО и др. Эквивалентная толщина слоя атмосферной осажденной воды не более 10-20 мкм (на Земле – около 1 см). Остальная вода скована в недрах вечной мерзлотой. Скорость ветра в атмосфере обычно не превышает нескольких м/с, но иногда возрастает до 40 м/с, вызывая глобальные пылевые бури – специфически марсианское явления, продолжающиеся порой несколько месяцев.
Имеется ионосфера с главным максимумом на высоте около 150 км и электронной концентрацией 105-104 частиц в см3. Имеется два близкие к планете спутника Фобос и Деймос (звездная величина - 11,6m, 12,7m), открытые в 1877 г.; Фобос находится очень близко к поверхности Марса, всего лишь в 9 380 км, а период обращения 7 часов 39 минут 14 секунд, что меньше периода вращения Марса и Фобос восходит на западе. Деймос обращается на расстоянии 23 460 км с периодом 30 часов 17 минут 5 секунд. Оба спутника имеют неправильную форму. Размеры Фобоса 22-25 км, Деймоса – около 13 км.



Исследовать Марс удобнее всего тогда, когда Земля окажется точно между ним и Солнцем. Такие моменты (они называются противостояниями) повторяются каждые 26 месяцев. В течение того месяца, когда происходит противостояние, и в последующие три месяца Марс пересекает меридиан близ полуночи; он виден на протяжении всей ночи и сверкает как звезда - 1й звездной величины, соперничая по блеску с Венерой и Юпитером. Орбита Марса довольно сильно вытянута, поэтому расстояние от него до Земли от противостояния к противостоянию заметно меняется.
Ось вращения Марса наклонена относительно плоскости его орбиты на 22 градуса,т.е. всего на 1,5 градуса меньше, чем ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики. Перемещаясь по орбите, он поочередно подставляет Солнцу то южное, то северное полушарие. Поэтому на Марсе так же, как и на Земле, происходит смена времен года, только тянутся они почти в два раза дольше. А вот марсианский день мало отличается от земного сутки там длятся 24 ч 37 мин.
Вследствие малой массы сила тяжести на Марсе почти в три раза ниже, чем на Земле. В настоящее время структура гравитационного поля Марса детально изучена. Она указывает на небольшое отклонение от однородного распределения плотности в планете. Ядро может иметь радиус до половины радиуса планеты. По-видимому, оно состоит почти из чистого железа или сплава Fe-FeS (железо-сульфид железа) и, возможно, растворенного в них водорода. По-видимому, ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком состоянии. Наличие у планеты собственного, хотя и очень слабого, магнитного поля, обнаруженного с помощью космических аппаратов серии "Марс", подтверждает это.

В наши дни Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая. Сейсмограф на американском посадочном аппарате "Викинг-2" за год работы зафиксировал только один легкий толчок, и то скорее всего вызванный не тектоническими процессами, а падением крупного метеорита. Тектонический режим Марса отличается от режима тектоники плит, характерного на Земле. Ведь для последнего необходимо, чтобы основная масса выплавляющегося материала снова затягивалась в мантию вместе с океанической корой. На Марсе же мантийная конвекция не выходит на поверхность и выплавляющаяся базальтовая магма идет на наращивание коры. Эти отличия объясняются прежде всего малой массой Марса (в десять раз меньше земной) и, конечно, тем, что он сформировался дальше от Солнца, вблизи гигантского Юпитера, оказавшего значительное влияние на процесс его образования.

Еще в 1659 г. нидерландский ученый Христиан Гюйгенс впервые описал темные области на Марсе. Приблизительно в то же время итальянец Джованни Доменико Кассини обнаружил на планете полярные шапки. До полетов к Марсу разгадать природу деталей марсианского диска не удавалось, хотя на этот счет высказывалось множество гипотез. Только в 60-70х гг. XX столетия фотографии советских "Марсов" и американских "Маринеров" позволили исследовать рельеф красной планеты с близкого расстояния, а Викинги "перенесли" нас прямо на ее поверхность. На первый взгляд поверхность Марса напоминает лунную. Однако на самом деле его рельеф отличается большим разнообразием. На протяжении долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения вулканов.
Обилие вулканических пейзажей свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего она закончилась около миллиарда лет назад.
Вулканы Марса - по земным меркам явление исключительное. Но даже среди них выделяется Олимп (самая большая гора в Солнечной системе), расположенный на северо-западе гор Фарсида. Диаметр основания этой горы достигает 550 км, а высота ее 27,4 км, т.е. она в три раза превосходит Эверест, высочайшую вершину Земли. Олимп увенчан огромным 60-километровым кратером (по площади равен Лос-Анджелесу). Около Олимпа есть и другие гигантские вулканы: гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, высота которых превышает 20 км.
В прошлом огромную роль в формировании марсианского рельефа играла проточная вода. На первых снимках "Маринера-4" Марс предстал перед астрономами пустынной и безводной планетой. Но когда поверхность планеты удалось сфотографировать с близкого расстояния, оказалось, что на старых высокогорьях часто встречаются словно бы оставленные текущей водой промоины. Некоторые из них выглядят так, будто много лет назад их пробили бурные, стремительные потоки. Тянуться они иногда на многие сотни километров. Часть этих колоссальных "ручьев" обладает довольно почтенным возрастом. Другие долины очень похожи на русла спокойных земных рек. К ним подходят многочисленные притоки, вниз по течению ширина их увеличивается. Своим появлением они, вероятно, обязаны таянию подземного льда.
Рельеф полярных областей Марса формировался и ныне формируется за счет процессов, связанных с изменениями полярных шапок. От обоих полюсов на сотни километров к экватору тянутся нагромождения осадочных пород толщиной 4-6 км на севере и 1-2 км на юге. Их поверхность изрезана трещинами и обрывами. Трещины закручиваются вокруг полюсов: против часовой стрелки на северном полюсе и по часовой на южном. Нагромождения имеют слоистую структуру, что, вероятно, объясняется периодическими изменениями климата Марса.




Теперь несколько слов о возможной миссии на Марс.
Среди прочих задач, которые придется решить человеку при подготовке экспедиции на Марс, одной из главных является расчёт времени полета. Это очень существенно, так как необходимо создать такую автономную систему жизнеобеспечения, которая гарантировала бы успех всего труднейшего предприятия. Современная ракетно-космическая техника, использующая принципы реактивного движения сумела достичь только первой (7,9 км/с) и второй (11,2 км/с) космических скоростей, необходимых для выхода космического корабля на околоземную орбиту и полетов к другим планетам. Третья космическая скорость была достигнута американскими станциями "Пионер" не за счет силы тяги двигателей, а за счет ускорения в гравитационном поле планет-гигантов (Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна) при пролете мимо них. И все же, второй космической скорости вполне достаточно для полета на Марс и возвращения обратно.

Земля и Марс вращаются вокруг Солнца с разными скоростями (30 км/с и 24 км/с- соответственно), поэтому Земля при движении по своей орбите всегда "догоняет" Марс. Когда планеты находятся по одну сторону относительно Солнца, и расстояние между их орбитами минимально, происходит противостояние. В периоды противостояний лететь к Марсу наиболее выгодно, но в связи с тем, что орбита Марса сильно вытянута, а орбита Земли почти круговая, расстояние между ними колеблется от 55 до 100 млн. км. В других же случаях расстояние между планетами может достигать, если они находятся, например, в противоположных, наиболее удаленных от Солнца, точках орбиты-400 млн. км.

Для полета на Марс предполагается использовать время наибольшего сближения планет, так называемое Великое противостояние. Оно наступает раз в 15-17 лет, когда расстояние между Марсом и Землей минимально, примерно, 55-57 млн. км. В последних числах августа 2003 г. происходило противостояние, которое даже назвали Величайшим. Планеты находились именно в тех точках своих орбит, когда расстояние между ними являлось минимальным за последние 56 тыс. лет. Такое положение Земли относительно Марса было использовано, и к красной планете отправились несколько автоматических станций.

Если разделить расстояние между планетами в период Bеликого противостояния на приращение скорости для достижения второй космической 3,3 км/с (11,2- 7,9 ), получим время полёта к Марсу- примерно 7 месяцев. Однако, по прямой в космосе летать невозможно. Космический корабль увлекается силой инерции вращения Земли вокруг Солнца, и поэтому он летит по сильно вытянутой дуге от орбиты Земли к орбите Марса. Поскольку Земля "догоняет" Марс, вылетать нужно заранее, чтобы подлет к нему приходился на период противостояния.

Полёт в обратном направлении будет происходить по той же схеме, только улетать нужно с Марса тоже заранее. Поскольку сведущее противостояние произойдет на более значительном удалении планет друг от друга (около 70 млн. км), то и лететь нужно будет дольше (примерно 9 месяцев). Таким образом дорога туда и обратно займет не менее 16 месяцев.

Но улететь с Марса сразу, к сожалению, нельзя, потому что после Великого противостояния планет Земля стремительно "уходит" вперед за счет разности орбитальных скоростей, а через 3 месяца можно вообще говорить о "разбегании" планет (за счет быстрого изменения вектора орбитальной скорости у Земли). У космического корабля просто нет шансов попасть обратно на Землю. Можно даже рассчитать скорость, с которой нужно уходить с орбиты вокруг Марса, чтобы вернуться домой. Поэтому необходимо ждать наступления следующего противостояния планет (26 месяцев). В этот срок входит полет обратно к Земле (9 месяцев) и , увы, нахождение корабля на орбите вокруг Марса (17 месяцев).
Таким образом, общая продолжительность полета экспедиции на Марс займет (7+9+17) около 33 месяцев.



Так что, увы, при современных технологиях, миссия на Марс займет многие годы: для более дальних и более быстрых перемещений необходимо переходить на новые технологии, такие как управляемая термоядерная реакция и межзвездные тоннели, но об этом уже в “ГРАВИТАЦИИ”.




Предыдущие выпуски:
- Венера (http://blogs.mail.ru/mail/alexandrromanov/4011B4E5F39560E4.html)
- Меркурий (http://blogs.mail.ru/mail/alexandrromanov/3272FC7CC97463D5.html)
---
http://AlexRomanov.Ru

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив