Сколько времени нужно, чтобы добраться до Юпитера?

Совсем недавно в сторону Юпитера стартовала европейская миссия JUICE.

Давайте разберемся, сколько времени нужно, чтобы добраться до самой большой планеты нашей Солнечной системы, и факторы, влияющие на путешествие к газовому гиганту.

Если бы вы хотели долететь до Юпитера, сколько времени это заняло бы? Ответ зависит от ряда факторов, начиная от положения Земли и Юпитера и заканчивая технологией, которая позволит вам туда добраться.

Здесь мы рассмотрим, сколько времени займет путешествие к Юпитеру с использованием имеющихся технологий, и изучим время путешествия предыдущих миссий к окрестностям гиганта.

Содержание

В настоящее время космическим аппаратом, которому потребовалось наименьшее количество времени, чтобы достичь Юпитера, является зонд НАСА New Horizons (“Новые горизонты”), добравшийся до газового гиганта за 405 дней, или 1 год, 1 месяц и 9 дней во время пролета в 2007 году.

Как далеко находится Юпитер?

Чтобы определить, сколько времени потребуется, чтобы достичь Юпитера, мы должны сначала узнать расстояние между Землей и газовым гигантом.

Юпитер – пятая планета от Солнца, но расстояние между Землей и Юпитером постоянно меняется, поскольку они обращаются вокруг Солнца по эллиптическим, или овальным, траекториям.

Когда две планеты находятся на самом близком расстоянии друг от друга, расстояние до Юпитера составляет 588 миллионов километров. Среднее расстояние между Землей и Юпитером составляет 714 миллионов километров. В самой дальней точке своей орбиты газовый гигант находится на расстоянии 968 миллионов километров.

Сколько времени потребуется, чтобы долететь до Юпитера со скоростью света?

Свет движется со скоростью примерно 299 792 км в секунду. Поэтому свету от Юпитера, чтобы достичь Земли (или наоборот) потребуется:

При ближайшем расстоянии между двумя планетами: 33 минуты;
При максимальном расстоянии: 54 минуты;
Среднее время: 40 минут.

Самый быстрый космический аппарат на сегодняшний день

Самый быстрый космический аппарат – это солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe, который продолжает бить свои собственные рекорды скорости по мере приближения к Солнцу. 21 ноября 2021 года во время 10-го близкого пролета к нашей звезде солнечный зонд “Паркер” достиг максимальной скорости 163 километра в секунду, что составляет 586 000 километров в час. Согласно заявлению НАСА, когда в декабре 2024 года зонд Parker Solar Probe приблизится к солнечной поверхности на расстояние 6,2 миллиона километров, скорость космического аппарата достигнет 692 000 км/ч!

Таким образом, если бы мы теоретически могли развернуть солнечный зонд Parker, чтобы отправиться по прямой к Юпитеру, двигаясь со скоростью, которую зонд достигнет во время 10-го пролета (163 км в секунду), то нам потребовалось бы время, чтобы добраться до Юпитера:

Ближайшее сближение: 42 дня;
Самое дальнее сближение: 69 дней;
Среднее расстояние: 51 день.

Проблемы с расчетом времени движения к Юпитеру

Конечно, проблема с предыдущими расчетами заключается в том, что они измеряют расстояние между двумя планетами как прямую линию. Если бы вы путешествовали между Землей и Юпитером, когда они находятся на самом дальнем расстоянии друг от друга, путь пришлось бы проложить прямо через Солнце. А так как мы не можем пролететь сквозь него, то любой космический корабль должен был бы двигаться не по прямой линии, а по орбите вокруг нашей звезды.

Хотя это не является проблемой для путешествия во время ближайшего сближения двух планет, когда они находятся по одну сторону от Солнца, путешествие все равно не лишено сложностей. Ранее рассчитанное время путешествия также предполагает, что две планеты остаются на постоянном расстоянии; то есть, когда зонд стартует с Земли во время самого близкого сближения двух планет, Юпитер должен оставаться на том же расстоянии в течение всего времени, которое потребуется зонду, чтобы добраться до газового гиганта.

Однако в реальности планеты постоянно движутся вокруг Солнца с разной скоростью. Инженеры должны рассчитать идеальные орбиты для отправки космического аппарата с Земли на Юпитер. Они должны рассчитать, где будет находиться Юпитер в момент прибытия к нему космического зонда. Это сродни метанию дротика в движущуюся цель из движущегося автомобиля.

Также нецелесообразно пытаться лететь так быстро, как только возможно, если ваша цель – в конечном итоге выйти на орбиту планеты-мишени, а не проскочить дальше. Космические аппараты должны подлетать достаточно медленно, чтобы иметь возможность выполнять маневры по выводу на орбиту, а не просто проноситься мимо.

В расчетах инженеров учитывается не только расстояние, необходимое для путешествия, но и эффективность использования топлива каждым конкретным космическим кораблем. В дальних полетах применяются гравитационные маневры, которые позволяют провести аппарат мимо планетарных тел и “украсть” часть импульса планеты или другого тела, чтобы подтолкнуть космический аппарат к намеченной цели. По данным НАСА, исследовательский зонд Juno (Юнона) совершил облет Земли через два года после запуска, чтобы увеличить скорость и достичь газового гиганта. Миссия ЕКА JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer) совершит три гравитационных маневра рядом с Землей и один у Венеры, прежде чем достигнет окрестностей Юпитера.

Сколько времени требуется миссии, чтобы добраться до Юпитера?

Здесь приведен список времени, которое потребовалось предыдущим миссиям, чтобы достичь Юпитера, а также предполагаемое время в пути для стартовавших предстоящих миссий. Обратите внимание, насколько отличается время в пути для миссий, у которых цель достичь орбиты Юпитера (например, Galileo и Juno), по сравнению с теми, которые были запущены с целью пролететь мимо к более отдаленным планетам и дальше за пределы Солнечной системы:

Пионер-10: 642 дня, или 1 год 9 месяцев и 2 дня;
Пионер 11: 606 дней, или 1 год 7 месяцев и 27 дней;
Вояджер 1: 546 дней, или 1 год и 6 месяцев;
Вояджер 2: 688 дней, или 1 год, 10 месяцев и 19 дней;
Галилео: 2 241 день, или 6 лет, 1 месяц и 19 дней;
Улисс: 490 дней, или 1 год, 4 месяца и 2 дня;
Кассини-Гюйгенс: 1 172 дня, или 3 года, 2 месяца и 15 дней;
New Horizons: 405 дней или 1 год, 1 месяц и 9 дней;
Juno: 1 796 дней или 4 года и 11 месяцев.

Расчетное время путешествия запущенных и предстоящих миссий:

JUICE: 8 лет;
Europa Clipper: 5 лет и 6 месяцев.

Мы на Дзен