چقدر طول می کشد به مریخ برسیم؟

 اگر بخواهید از سیاره سرخ دیدن کنید، چقدر طول می کشد تا به آنجا برسید؟ پاسخ این سوال به چندین عامل بستگی دارد؛ مثل موقعیت سیاره ها و فناوری که شما ما را به آنجا می رساند. حالا بگذارید به بررسی چند مورد از مهم ترین نکته ها بپردازیم.

در سال ۲۰۰۳، مریخ برای اولین بار تقریبا در ۶۰ هزار سال گذشته در نزدیک ترین نقطه نسبت به زمین قرار گرفت. وقتی مریخ فقط ۵۵۷۵۷۹۳۰ کیلومتر با زمین فاصله داشت، تلسکوپ فضایی هابل فرصت تصویربرداری از سیاره سرخ را غنیمت شمرد.

مریخ چقدر با ما فاصله دارد؟
برای تعیین اینکه چقدر طول می کشد تا به مریخ برسیم، ابتدا باید فاصله بین دو سیاره را بدانیم. مریخ چهارمین سیاره نسبت به خورشید و دومین سیاره نزدیک به زمین است (ناهید نزدیک ترین سیاره به زمین است). اما فاصله میان دو سیاره با گردش آنها به دور خورشید بطور مداوم دستخوش تغییر قرار می گیرد. از منظر نظری، زمانی مریخ و زمین در نزدیک ترین فاصله نسبت به یکدیگر قرار می گیرند که مریخ در نزدیک ترین نقطه نسبت به خورشید بوده و زمین در دورترین فاصله نسبت به خورشید واقع شده باشد.

این شرایط دو سیاره ها در فاصله ۵۴٫۶ میلیون کیلومتری هم قرار می دهد. با این حال، این رویداد هیچگاه در طول تاریخ اتفاق نیفتاده است. این دو سیاره در سال ۲۰۰۳ نزدیکترین فاصله نسبت به یکدیگر را تجربه کردند که طی آن، فقط ۵۶ میلیون کیلومتر با هم فاصله داشتند. دو سیاره زمانی در دورترین فاصله نسبت به هم واقع می شوند که هر دو در دورترین فاصله از خورشید و در بخش های مخالف آن قرار داشته باشند. در این نقطه، آنها می توانند ۴۰۱ میلیون کیلومتر با همدیگر فاصله داشته باشند. فاصله متوسط میان دو سیاره معادل ۲۲۵ میلیون کیلومتر است.

سرعت نور
نور تقریبا با سرعت ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر بر ثانیه حرکت می کند. بنابراین، نوری که در سطح مریخ درخشش می کند، بر طبق محاسبات زیر فواصلی را طی بکند تا به زمین برسد:
• نزدیک ترین فاصله ممکن: ۱۸۲ ثانیه یا ۳٫۰۳ دقیقه
• نزدیک ترین فاصله ثبت شده: ۱۸۷ ثانیه یا ۳٫۱۱ دقیقه
• دورترین فاصله: ۱٫۳۴۲ ثانیه یا ۲۲٫۴ دقیقه
• فاصله متوسط: ۷۵۱ ثانیه یا قدری بیشتر از ۱۲٫۵ دقیقه.

سریع ترین فضاپیمای حال حاضر
سریع ترین فضاپیمای پرتاب شده از زمین مربوط به ماموریت «افق های نو» ناسا است که در سال ۲۰۱۵ به دیدار پلوتو رفت. در ژانویه ۲۰۰۶، این فضاپیما با سرعت ۳۶۰۰۰ متر بر ثانیه از زمین دور شد. اگر چنین کاوشگری در خطی مستقیم به سوی مریخ سفر می کرد، در زمان های زیر به آنجا می رسید:
• نزدیک ترین فاصله ممکن: ۹۴۲ ساعت یا ۳۹ روز
• نزدیک ترین فاصله ثبت شده: ۹۷۶ ساعت یا ۴۱ روز
• دورترین فاصله: ۶٫۹۴۴ ساعت یا ۲۸۹ روز
• بطور متوسط: ۳٫۸۸۸ ساعت یا ۱۶۲ روز.

اما بعد همه چیز پیچیده می شود
هیچ سیاره ای به اندازه مریخ در افسانه ها و سوء تفاهمات محبوس نشده است. این آزمون کوچک مشخص خواهد کرد که واقعا تا چه اندازه درباره برخی از اشتباه ترین ادعاها پیرامون سیاره سرخ اطلاع دارید. البته مشکل محاسبات قبلی این است که آنها فاصله میان دو سیاره را به عنوان یک خط اندازه می گیرند. سفر در میان دورترین گذرگاه های زمین و مریخ مستلزم سفری از درون خورشید می باشد و فضاپیما باید از سر لزوم در مداری به دور ستاره منظومه شمسی حرکت کند.
اگرچه این نکته نمی تواند برای نزدیک ترین فاصله مشکل آفرین باشد (زمانی که سیاره ها در سمت یکسان خورشید هستند)، اما مشکل دیگری هم وجود دارد. بر طبق فرض اعداد، دو سیاره در فاصله ثابتی نسبت به هم می مانند؛ یعنی وقتی کاوشگری از زمین پرتاب می شود (و دو سیاره در نزدیک ترین فاصله هستند)، مریخ در فاصله یکسانی باقی می ماند (در بازه ای ۳۹ روزه که کاوشگر خود را به آن سیاره می رساند).
اما در واقعیت، سیاره ها پیوسته در مدارشان به دور خورشید می چرخند. مهندسان باید برای فرستادن فضاپیمایی از زمین به مریخ اقدام به محاسبه مدارهای ایده آل نمایند. پس نه تنها فاصله بلکه بازده سوخت را نیز مد نظر قرار داد. به مانند پرت کردن دارت به هدف متحرک، مهندسان هم باید این نکته را محاسبه کنند که وقتی فضاپیما به مقصد می رسد، سیاره در چه نقطه ای قرار خواهد گرفت. فضاپیماها باید برای ورود به مدار پیرامون سیاره جدید از شتاب خود بکاهند. اینکه چقدر طول می کشد تا به مریخ برسیم، به این بستگی دارد که وقتی فضاپیما پرتاب می شود، دو سیاره در کدام قسمت از مدارشان قرار می گیرند. البته پیشرفت های فناوری در حوزه سیستم های پیشران نیز تاثیر بسزایی دارند.
بر طبق گزارش منتشر شده در وب سایت مرکز پروازهای هوایی گودارد ناسا، برنامه ایده آل برای پرتاب به مقصد مریخ تقریبا در عرض ۹ ماه شما را به آنجا می رساند. این وب سایت به نقل از «کریگ سی. پاتن» استاد فیزیک دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو می نویسد:
«گردش به دور خورشید برای زمین یک سال و تقریبا ۱٫۹ سال برای مریخ طول می کشد. مدار بیضوی که شما را از زمین به مریخ حمل می کند، طولانی تر از مدار زمین است اما در عین حال کوتاه تر از مدار مریخ. بدین ترتیب، ما می توانیم زمانی را که طول می کشد این مدار را به پایان برسانیم، تخمین بزنیم. اتمام مدار بیضوی، در حدود یک و نیم سال به طول می انجامد. در ۹ ماهی که طول می کشد تا به مریخ برسیم، این سیاره فاصله قابل توجهی را به دور مدارش طی می کند؛ در حدود سه هشتم مسیر به دور خورشید. باید از قبل برنامه ریزی کنید تا اطمینان حاصل کرده باشید که وقتی به فاصله مدار مریخ می رسید، آن مریخ همان جایی قرار دارد که شما می خواهید. عملا، این بدان معناست که شما تنها زمانی می توانید سفرتان را آغاز کنید که زمین و مریخ در آرایش مناسبی نسبت به هم قرار داشته باشند. این اتفاق فقط هر ۲۶ ماه یکبار روی می دهد. پس یک پنجره پرتاب در هر ۲۶ ماه گشوده می شود.»
با سوزاندن سوخت بیشتر می توان مدت زمان سفر را کوتاه کرد؛ فرایندی که با فناوری فعلی ایده آل نیست. فناوری در حال تکامل می تواند این پرواز را کوتاه کند. سامانه پرتاب فضایی ناسا(SLS) یک مرکز جدید برای پرتاب کاوشگرهای حامل انسان به سیاره سرخ خواهد بود. این سامانه در حال حاضر مراحل ساخت و آزمایش را پشت سر می گذارد و نخستین پرواز آن برای سال ۲۰۱۹ پیش بینی شده است. فضاپیمای رباتیک می تواند روزی این سفر را در عرض ۳ روز به پایان برساند. پیشران فوتونی بر لیزری قدرتمند تکیه می کند تا سرعت فضاپیما را به سرعت نور نزدیک سازد.
«فیلیپ لوبین» استاد فیزیک دانشگاه کالیفرنیا به همراه تیمش بر روی پیشران انرژی هدفمند کاوش های میان ستاره ای کار می کنند. با این روش، امکان پرتاب فضاپیمای رباتیک به مقصد مریخ در روز تحقق می یابد. آقای لوبین گفت: «اخیرا پیشرفت هایی حاصل آمده که از بُعد علمی تخیلی خارج شده و به سمت علمی واقعی کشیده شده است. هیچ دلیلی وجود ندارد که ما نتوانیم این کار را انجام بدهیم.»

مدت رسیدن هر کاوشگر به مریخ
در فهرست زیر به چندین عملیات تاریخی و مدت زمان رسیدن به سیاره سرخ در طی آن عملیات اشاره می شود:
• مارینر ۴، اولین فضاپیمای ارسال شده به مریخ: ۲۲۸ روز
• مارینر ۶: ۱۵۵ روز
• مارینر ۷: ۱۲۸ روز
• مارینر ۹، اولین فضاپیما که به دور مریخ گردش کرد: ۱۶۸ روز
• وایکینگ ۱، اولین فضاپیمای آمریکا که در مریخ فرود آمد (۱۹۷۵): ۳۰۴ روز
• وایکینگ ۲: ۳۳۳ روز
• نقشه بردار سراسر مریخ (۱۹۹۶): ۳۰۸ روز
• رهیاب مریخ (۱۹۹۶): ۲۱۲ روز
• ادیسه مریخ (۲۰۰۱): ۲۰۰ روز
• مدارگرد اکسپرس مریخ (۲۰۰۳): ۲۰۱ روز
• مدارگرد شناسایی مریخ (۲۰۰۵): ۲۱۰ روز
• آزمایشگاه علوم مریخ (۲۰۱۱): ۲۵۴ روز.