Tento článek byl původně publikován 10. srpna 2012. Aktualizovali jsme jej a přidali toto skvělé nové video!
Vyslání kosmické lodi na Mars je o přesnosti. Jde o odpálení ze Země řízenou explozí, vypuštění robota do vesmíru ve směru k Rudé planetě, navigaci v mezilehlé vzdálenosti mezi našimi dvěma planetami a přistání s neuvěřitelnou přesností.
Tento složitý a komplikovaný manévr znamená znát přesnou vzdálenost od Země k Marsu. Vzhledem k tomu, že Mars i Země obíhají kolem Slunce – ale v různé vzdálenosti, s různou excentricitou a s různými oběžnými rychlostmi – vzdálenost mezi nimi se neustále mění.
První člověk, který kdy vypočítal vzdálenost k Marsu, byl astronom Giovanni Cassini, známý svými pozorováními Saturnu. Giovanni provedl pozorování Marsu v roce 1672 z Paříže, zatímco jeho kolega Jean Richer provedl totéž pozorování z Cayenne ve Francouzské Guyaně. Použili metodu paralaxy k výpočtu vzdálenosti k Marsu s překvapivou přesností.
Každé dva roky Země míjí Mars, když obíhá kolem Slunce, což způsobuje, že se zdá, jako by se na obloze zpomalovala a pohybovala se obráceně (také znám jako „retrográdní pohyb“). Kredit: Tunç Tezel
Astronomové však nyní počítají vzdálenost k objektům ve sluneční soustavě pomocí rychlosti světla. Měří dobu, za kterou signály dosáhnou kosmické lodi obíhající kolem jiných planet. Dokážou odrazit silný radar od planet a měřit čas, který trvá, než se signály vrátí. To jim umožňuje měřit vzdálenost k planetám, jako je Mars, s neuvěřitelnou přesností.
Vzdálenost mezi Zemí a Marsem:
Jak daleko je tedy Mars? Odpověď na tuto otázku se mění okamžik od okamžiku, protože Země a Mars obíhají kolem Slunce. Vyžaduje také trochu vysvětlení orbitální mechaniky každého z nich. Země i Mars se pohybují po eliptických drahách kolem Slunce jako dvě auta jedoucí různou rychlostí na dvou různých závodních tratích.
Někdy jsou planety blízko u sebe a jindy jsou na opačných stranách Slunce. A ačkoli se přibližují a vzdalují, tyto body závisí na tom, kde se planety na svých konkrétních drahách nacházejí. Takže vzdálenost Země Mars se mění z minuty na minutu.
Planety nesledují kruhové dráhy kolem Slunce, ve skutečnosti se pohybují po elipsách. Někdy jsou v nejbližším bodě ke Slunci (nazývané perihelium) a jindy jsou v nejvzdálenějším bodě od Slunce (známé jako aphelion).
Osový sklon a excentricita Marsu při jeho oběhu kolem Slunce.Kredit a autorská práva: Encyclopedia Britannica
Chcete-li získat nejbližší bod mezi Zemí a Marsem, musíte si představit situaci, kdy se Země a Mars nacházejí na stejné straně Slunce. Kromě toho chcete situaci, kdy je Země v aféliu, ve svém nejvzdálenějším bodě od Slunce, a Mars v perihéliu, nejblíže ke Slunci.
Opozice Země a Marsu:
Když Země a Mars dosáhnou svého nejbližšího bodu, nazývá se to opozice. Je to čas, kdy se Mars jeví jako jasně rudá hvězda na obloze; jeden z nejjasnějších objektů, konkurující jasnosti Venuše nebo Jupiteru. Není pochyb o tom, že Mars je jasný a blízko, můžete to vidět na vlastní oči. A teoreticky v tomto okamžiku budou Mars a Země od sebe vzdáleny pouze 54,6 milionů kilometrů.
Ale jde o to, je to jen teoretické, protože obě planety nebyly v zaznamenané historii tak blízko sebe. Poslední známé nejbližší přiblížení bylo v roce 2003, kdy byly pouze Země a Mars56 milionů km(nebo33,9 milionů mil) odděleně. A to bylo nejblíže za 50 000 let.
Opozice nastává, když se Mars a Země seřadí na stejné straně Slunce. Obě planety jsou v té době nejblíže u sebe. Kredit: Bob King
Zde je seznam opozic Marsu v letech 2007-2020 ( zdroj )
- 24. prosince 2007 – 88,2 milionů km (54,8 milionů mil)
- 29. ledna 2010 – 99,3 milionů km (61,7 milionů mil)
- 3. března 2012 – 100,7 milionů km (62,6 milionů mil)
- 8. dubna 2014 – 92,4 milionů km (57,4 milionů mil)
- Smět. 22, 2016 – 75,3 milionů km (46,8 milionů mil)
- 27. července 2018 – 57,6 milionů km (35,8 milionů mil)
- 13. října 2020 – 62,1 milionů km (38,6 milionů mil)
Rok 2018 by měl být velmi dobrý rok, přičemž Mars by na obloze vypadal obzvláště jasně a červeně.
Konjunkce Země a Marsu:
Na opačném konci žebříčku mohou být Mars a Země401 milionů kmod sebe (249 milionů mil), když jsou v opozici a oba jsou v aféliu. Průměrná vzdálenost mezi těmito dvěma je225 milionů km. Když jsou Mars a Země nejblíže, máte své startovací okno.
Od roku 1995 byl Mars v takové „opozici“ se Sluncem sedmkrát. Do této mozaiky byl sestaven barevný kompozit z každého ze sedmi opozičních pozorování HST, aby ukázal krásu a nádheru, kterou je Rudá planeta. Poděkování: NASA/ESA
Mars a Země dosáhnou tohoto bodu, který je k sobě nejblíže, přibližně každé dva roky. A to je ideální čas pro zahájení mise na Rudou planetu. Když se podíváte zpět na historii startů na Mars, všimnete si, že mají tendenci startovat přibližně každé dva roky.
Zde je příklad nedávných misí na Mars a let, kdy byly zahájeny:
- MER-A Spirit – 2003
- MER-B Opportunity – 2003
- Mars Reconnaissance Orbiter - 2005
- Phoenix – 2007
- Phobos-Grunt - 2011
- MSL Curiosity – 2011
Vidíte trend? Každé dva roky. Vypouštějí kosmické lodě, když Země a Mars dosáhnou svého nejbližšího bodu.
Kosmické lodě nestartují přímo na Mars; to by spotřebovalo příliš mnoho paliva. Místo toho se kosmická loď odstartuje směrem k bodu, kterým bude Mars v budoucnu. Začínají na oběžné dráze Země a poté svou dráhu zvyšují, dokud neprotnou dráhu Marsu; právě když je Mars v tomto bodě. Sonda pak může přistát na Marsu nebo se dostat na oběžnou dráhu kolem něj. Tato cesta trvá asi 250 dní.
Komunikace s Marsem:
Díky těmto neuvěřitelným vzdálenostem mezi Zemí a Marsem nemohou vědci komunikovat se svou kosmickou lodí v reálném čase. Místo toho musí počkat, jak dlouho trvá přenos ze Země na Mars a zpět.
Umělecký dojem z Spirit Roveru. Jeden ze dvou roverů, které byly součástí programu MER, druhý byl Opportunity, který začal předávat zpětné informace, které pomohly vědcům NASA charakterizovat marťanské prostředí a geologickou historii. NASA/JPL-Caltech
Když jsou Země a Mars na svém teoreticky nejblíže bodu 54,6 milionů km, trvalo by signálu ze Země asi 3 minuty, než by cesta proběhla, a pak další 3 minuty, než se signály vrátí na Zemi. Ale když jsou ve svém nejvzdálenějším bodě, trvá vyslání signálu na Mars více než 21 minut a pak dalších 21 minut, než obdrží zpětnou zprávu.
To je důvod, proč jsou kosmické lodě vyslané na Mars vysoce autonomní. Na palubě mají počítačové systémy, které jim umožňují studovat své prostředí a vyhýbat se nebezpečným překážkám zcela automaticky, bez lidského zásahu.
Vzdálenost mezi Zemí a Marsem je hlavním důvodem, proč k rudé planetě nikdy neproběhl pilotovaný let. Vědci z celého světa pracují na způsobech, jak zkrátit cestu s cílem poslat člověka na oběžnou dráhu Marsu během příští dekády.
Napsali jsme mnoho článků o vzdálenosti mezi planetami zde na Universe Today. Zde jsou vzdálenosti mezi Země a Slunce , Rtuť , Venuše , měsíc , Jupiter , Saturn , Uran , Neptune , a Pluto . A tady jsou Deset zajímavých faktů o planetě Mars a Jak dlouho trvá dostat se na Mars?
Pro více informací tento web uvádí všechny Čas opozice Marsu , od nedávné minulosti až po dalekou budoucnost. Můžete také použít Simulátor sluneční soustavy NASA zobrazit aktuální polohu jakéhokoli objektu ve sluneční soustavě.
Nakonec, pokud se chcete dozvědět více o Marsu obecně, připravili jsme několik epizod podcastů o Marsu na Astronomy Cast. Epizoda 52: Mars . Udělali jsme také epizodu vysvětlující vzdálenosti, Epizoda 10: Měření vzdálenosti ve vesmíru .
Prameny:
- Skvělá vědecká fakta – rychlost světla
- Prof. Courtney Ligman – Opozice Marsu
- NASA – Průzkum sluneční soustavy
Podcast (audio): Stažení (Trvání: 3:41 – 3,4 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS
Podcast (video): Stažení (58,9 MB)
Předplatit: Apple podcasty | RSS