以現有的飛船技術,從地球航行至火星需要多少時間?

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讓我們直奔主題而去。

1、我們離火星有多遠,我們的太陽系有多大,銀河系有多大?

2、我們,能飛多快。

答:火星離地球之間的最近距離約為5500萬公里,最遠距離則超過4億公里。

光速約為299,792千米每秒。因此,從火星表面發出的光到達地球的時間分別為:

最近距離:182秒,大約3分鐘。

最遠距離:1342秒,大約22分鐘。

目前最快的宇宙飛船

從地球發射的最快的宇宙飛船是美國宇航局新地平線任務,它的目的地是冥王星。2006年1月,該探測器以5.8萬千米每小時的速度離開地球,因此利用這個探測器到達火星的時間將為:

最近距離:942小時(39天)。

最遠距離:6944小時(289天)。

2、飛出太陽系要多久?

其實吧,很多人都小看了太陽系,以為冥王星以外就是太陽系,但是其實一般認為在冥王星外

距離等於冥王星到太陽距離四倍的地方,沒錯是四倍距離的地方,是太陽風頂層,也就是太陽系的終端,這裡以外的宇宙將不再受到太陽的影響,這個距離大概是95天文單位也就是0.0015光年。而作為恆星的太陽,他所控制的的範圍至少有0.5光年。

舉個簡單的例子,美國的旅行者1號,飛出太陽系的時候(以頂風層計)速度達到了每小時24萬公里,一秒鐘就飛行66.27公里,就這樣,它飛了37年,飛了0.0015光年

3、飛出銀河系……

額……好吧,就旅行者來說,他到達裡地球最近的一顆恆星,還需要至少七萬年的時間,而銀河系之中的恆星,如恆河沙數……是不是有點兒絕望??但是數據我們還是得分析的。

從圖中我們大致可以看出,太陽在太陽系的中的位置沒有任何特殊之處。換張好看點的圖片。

銀河系,包括1000~4000億顆恆星和大量的星團、星雲以及各種類型的星際氣體和星際塵埃,從地球看銀河系呈環繞天空的銀白色的環帶。最近的河外星系是距離銀河系254萬光年的仙女星系。

在銀河系裡大多數的恆星集中在一個扁球狀的空間範圍內,扁球的形狀好像鐵餅。扁球體中間突出的部分叫“核球”,半徑約為7000光年。核球的中部叫“銀核”,四周叫“銀盤”。在銀盤外面有一個更大的球狀區域,那裡恆星少,密度小,被稱為“銀暈”,直徑為7萬光年。

銀河的盤面估計直徑為9.8萬光年,太陽至銀河中心的距離大約是2.6萬光年。簡單算一下,銀河系半徑大概是4.9萬光年,那麼,太陽離銀河系外圍最近就是4.9-2.6=2.3萬光年,這已經是一個非常模糊、非常粗略的算法了。

旅行者號,一年大概飛5.1×10^8km,一光年=9460730472581km,兩者相除,大概是18263年,那麼,2.3萬光年就是:23000*18263=420049000,簡單說就是四億兩千萬年……

稍微拓展一下,除了上面提過的距離銀河系254萬光年的仙女星系,宇宙中目前人類能觀察到的星系大概有一千二百五十億,沒錯,是千億級別的,浩瀚的宇宙中有著千億的星系,每個星系還有著千億的恆星……而許多科學家認為,宇宙的星系,不止千億,而是驚人的兩萬億,這麼龐大的數目,我的腦袋已經無能為力了。

好啦,目前為止,大家對於我們的太陽系,對於銀河系,乃至我們的宇宙有沒有稍微直觀的認識?有些數據大到某一個等級,反而會讓我們覺得麻木,已經無法意識到了。

宇宙,真是個神奇的地方。


小火鍋神秀


這個沒有一個準確的時間,大約180天時間。

查了一下火星的基本資料:

火星(Mars)是距太陽第四遠,也是太陽系中第七大行星。

公轉軌道:離太陽227940000 千米 (1.52 天文單位) rtuy56i67i。

太陽系八大行星之一,按離太陽由近而遠的次序計為第四顆,比地球小,公轉週期約687天,自轉週期約24小時37分。

公轉週期:約687天

自轉週期:24小時37分22秒

行星直徑:6794 千米

質量: 6.4191e20 噸

火星離地球太遙遠,一個信號傳到地球都要40分鐘。據悉,兩艘美國“海盜號”飛船在1970〜1976年 間登陸火星。飛船圍繞火星旋轉,機器人登陸者 採集回土壤的樣本,並將數據和電視圖像發送回 地球。1997年,美國“火星探路者號”飛船將一 個名叫“旅居者號”的探測器發射至火星。2004年, 美國快車軌道器將兩個探測器發射到火星的不同側面來探測火星表面。

荷蘭“Mars One”研究所推出了2023年讓志願者登陸火星、建立人類聚居地的計劃,2013年該機構將通過電視真人秀的方式招募首批4名志願者。荷蘭非營利團體“火星一號”2014年1月2日宣佈,已經從20萬報名者中初選出1058人,允許他們參加第二階段的移民火星訓練。而這1058人經過多次淘汰後,將最終篩選出24名“地球壯士”,並於2024年分成6個批次前往火星。按照計劃,宇航員旅行抵達火星需要大約180天時間。

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當年哥倫布航行到美洲,用了兩個多月的時間。現在乘亞音速客機只用十來個小時。所以重要的不是距離,而是速度!

現在人類主要使用化學火箭發射航天器。這種火箭類似於爆竹,加速度大,但是沒有後勁,很快就燒完。只能把很小的航天器加速到第二宇宙速度併到達火星。即使送人類到月球,所使用的化學火箭也相當於一艘驅逐艦的重量。

如果航天器要在宇宙空間再加速,更不可能使用化學火箭,那意味著要先把幾百噸燃料送上太空。所以現在的航天器都借用其它行星的引力來加速。這和古代遠航用風加速一樣,要計算好各個行星的位置,不是什麼時候都能發射去其它星球。

總之,現在的宇航技術還和風帆時代的船一樣,要借自然力,還要等時機。但有一種技術,可以把飛船變成類似現在內燃機船一樣,想什麼時候去哪裡都行,那就是等離子體火箭。這種火箭把氣體加熱到等離子狀態,可以達到幾千度,超過太陽表面的溫度,再向後噴出。

這種火箭相當於踩油門,不停地踩上幾百小時,最終獲得遠遠超過化學火箭的速度。而且燃料也比化學火箭少得多。

但是它的加速度很小,不足以讓飛船擺脫地心引力飛上太空。所以要先用化學火箭把火星飛船一節節運到地球軌道,再把等離子火箭和燃料也運上去,在地球軌道上組裝後再飛向火星。

估計等離子火箭能獲得每秒一百公里以上的速度,到火星的時間會比現在減少六分之一,在39天左右。更好的是我們不用等兩年一度的火星大沖,有需要隨時都可以飛向火星。即使火星運行到離地球最遠的位置上,等離子火箭也比化學火箭更早將飛船送到那裡。


科技文化鄭軍


由於火星和地球都在不斷繞著太陽公轉,顯然兩者的距離最近的時候是太陽-地球-火星在一條線上且在太陽同一側,最遠的時候是火星-太陽-地球在一條線上且在太陽兩側,所以最近距離大約在5460萬公里,最遠距離大約在40100萬公里[1]。

那麼考慮最近距離5460萬公里,如果有光速飛船的話(速度30萬km/s),我們直線飛到火星最快只要182秒(假設這麼短的時間內地球和火星的相對移動量不大)。當然目前我們是做不到的。

那麼人類目前最快的探測器可以飛多快呢?我本以為是2011年發射的木星探測器朱諾號,它的最快速度曾經達到過相對於地球73.6千米/秒,結果一查發現居然是1976年發射的太陽神2號,曾達到過相對於地球98.9 km/s的速度[2],按這個速度的話,我們直線飛到火星最快只要6天多

但問題是探測器這麼大速度不是發射的時候立刻達到的,而是不斷藉助各個大天體的引力彈弓加速,加上偶爾用探測器自身攜帶的燃料變軌,才慢慢達到這個速度的,因為大部分情況下,最大限度的節省燃料才是第一要務,燃料沒了啥都搞不了了,所以相比而言時間並不是最重要的,尤其是對月球、火星這種比較近的天體。所以實際上探測器採用的軌道絕不是直線飛過去,而是最省燃料的軌道——霍曼轉移軌道

。按這個軌道的話,探測器大約在260天左右可以從地球達到火星,實際的火星探測器到達火星的時間也基本遵從這個結果,偶有特別快或者慢的探測器,也都在200-300天的範圍內可以到達火星。

參考

[1] https://www.space.com/24701-how-long-does-it-take-to-get-to-mars.html

[2] https://www.quora.com/Which-spacecraft-has-set-the-highest-speed-record-According-to-Google-it-is-Juno-with-a-speed-of-40km-s-but-Helios-has-a-speed-of-70km-s


haibaraemily


取決於距離,通常需要9個月。


黑洞來客


想知道從地球航行至火星需要多長時間,那就首先得知道地球與火星之間的距離。火星是太陽系內的第四顆行星,與地球相鄰,是距離地球第二近的行星(離地球最近的行星是金星)。

理論上來說,火星與地球的最短距離發生在地球的遠日點和火星的近日點之間,地球與火星同時到達其遠日點和近日點,這個時候兩者之間的距離將會最短,只有

5460萬公里,當然這種情況沒有發生過,目前為止火星與地球的最短距離發生在2003年,相距5600萬公里。而如果兩者位於太陽的兩側並且都是距離太陽最遠的話,那麼二者之間的距離將會達到4.01億公里

都知道光速是30萬千米每秒,那麼如果以最短的距離計算的話,光從地球傳到火星需要約3分鐘,如果以最遠的距離計算的話,那將會需要約22分鐘。當然這是光速而已,目前最快的宇宙飛船是美國的新地平線任務,該探測器在2006年以5.8萬千米每小時的速度離開地球,根據它的速度按照最短的距離來推算的話,這個探測器到達火星僅僅需要39天。但是別忘了,這個速度是它能夠達到的最大的速度,並不是一開始它就可以以這個速度飛離地球,而是需要經過多次地加速以及修正軌道,還有就是,在這個時間裡,地球與火星之間的距離又發生了變化,所以就算最短距離是5600萬公里,但是實際上探測器走的路線是沿著切線的,先從地球上起飛,不是直接飛往火星,而是沿著切線飛行,達到火星與地球的最遠處,然後再與火星的軌道相切(這個軌道也被成為霍曼轉移軌道),到遇上火星,需要差不多182天的時間。



例如2003年美國的“勇氣號”火星探測器搭載了“德爾塔2型”火箭發射上天,經過近7個月的飛行,成功地在火星表面登陸,而第一艘著陸火星的美國飛船維京一號用了304天的時間才飛抵火星。從現有的數據來看,美國的幾個火星探測器飛達火星的時間都是200天左右。


火星還只是太陽系內側的行星,相對而言,飛出太陽系更是遙不可及,聞名於世的“旅行者一號”被譽為是史上第一個將要飛出太陽系的人造物體,1977發射升空的它經過41年的飛行現在已經接近太陽系的邊緣,預計再過10年就可以飛出太陽系,但是這只是狹義的太陽系,如果廣義來看的話,太陽系的邊緣在奧爾特星雲,那麼旅行者一號將會需要4萬年的時間才可以飛出太陽系,再看看銀河系,銀河系的直徑是太陽系數萬倍,略微一算的話豈不是需要幾億年的時間?可以說如果沒有解決速度的問題或者說是找到時空穿梭的辦法,人類是不可能走出太陽系甚至是銀河系的!


鏡像宇宙


1.發射窗口

由於地球和火星都在圍繞太陽公轉,要發射探測火星的飛船需要在發射窗口期,即火星衝日時候,每隔兩年零兩月才有一次,這時火星和地球與太陽在同一直線上,兩顆行星離得最近,5700多萬千米。如果火星衝時火星正好在近日點,就是火星大沖,比如上一次火星大沖在2003年8月23日,火星離地球5575萬㎞。



2.霍曼軌道

向火星發射探測器可選用多種飛行路線,其區別在於初速度的不同。為了節約能量通常採用初始速度最小的飛行路線,並將其稱為最佳軌道或最小能量路線。科學家認為最佳軌道只有一條,外切於地球軌道內切於火星軌道的雙切式橢圓軌道,它是奧地利科學家霍曼於1925年提出,稱為霍曼軌道。該軌道以太陽為焦點,近日點和遠日點分別位於地球軌道和火星軌道上,軌道的長軸等於地球軌道半徑和火星軌道半徑之和,探測器飛行於兩個切點的時間等於全軌道週期的一半。


霍曼軌道可以節約火箭能量,探測器從地球到火星需要259天。


知對知錯學物理


首先要算出時間就必須確定距離,眾所周知火星和地球都圍繞太陽公轉,距離地球有55757930千米。 為了確定到達火星的時間,首先我們必須確定地球與火星的距離。火星是距離太陽的第四顆行星,距離地球第二近的行星(金星距離地球最近)。但兩顆行星之間的距離因環繞太陽的運行而時刻發生著變化。

理論上來說,地球和火星最近點將發生於火星位於距離太陽最近點(近日點)而地球位於距離太陽最遠點(遠日點)。這樣兩者之間的距離只有5460萬千米。然而,這在整個歷史中從未發生過。兩者最近距離發生於2003年,相距5600萬千米。 當兩顆行星都位於距離太陽最遠點,且位於太陽的兩邊時,兩者之間距離最遠,大約為4.01億千米。兩者的平均距離為2.25億千米。


光速

為:880965.3203995馬赫(mach)299792458米/秒(m/s)。

因此,從火星表面發出的光到達地球的時間分別為:

最近距離:182秒,大約3分鐘。



如果乘坐現在最快的飛船去火星的話,乘坐獵鷹重型火箭或者我們的長征九號重型火箭去的話,預計是9個月時間!



一般情況下地球上的物體要脫離地球引力成為環繞太陽運動的人造行星,需要的最小速度是第二宇宙速度。第二宇宙速度為 11.2 千米/秒 ,離開地球去到火星需要最少第二宇宙速度。



從地球去火星需要第二宇宙速度,就目前現役火箭中最好的火箭為SpaceX公司生產的火箭,他的技術源自土星五號!

伊隆·馬斯克提出2020年後送人上火星的計劃,併為其制定一個時間表,比如外星殖民。而 SpaceX 也於近日透露,BFR 火箭有望在 2019 上半年開測。儘管距離將真人送上火星還有很長的一段路要走,但是在早些天於德克薩斯召開的西南偏南大會(SXSW)大會上,馬斯克還是在演講中宣佈了這一時間表。


天空過客


人類現有的飛行技術從地球飛到火星大約需要半年時間才能飛到。宇宙飛船如果用現在的飛行速度,想飛出太陽系大約也得需要將近半個世紀的時間。宇宙飛船用現在的速度想飛出銀河系,那是根本不可能的,說不定飛不到半路早被別的恆星或行星,以及其它什麼天體俘獲,或被撞得粉身碎骨了。

人類要想衝出太陽系,到銀河系探索,或到更廣闊的宇宙空間遨遊,必須突破光速,還要尋找到能夠永恆推動宇宙飛船前進的不碣能源或新的燃料,否則,一切都是幻想。


碧雲6


看了幾個回答,發現還是有必要說說的了。

以我目前的知識,也只能說這麼多。

1火星離我們多遠,最近約5500萬公里,這個距離是火星和地球軌道最接近的地方,如果要飛,只能選這個地方做目的地,然後斜著飛,接近火星軌道,所以,路途會有所增加,但應該在7000萬公里以內。

2飛行速度,環繞地球7.9,脫離地球11.2,脫離太陽系16.7都是公里每秒,那麼先脫離地球,用月球加速,應該能達到低於16.7,高於11.2的速度,5500萬算最快(16.7)約39天,慢(11.2)約57天,7000萬算最快約49天,最慢約72天。

綜上所述,可以判斷,地球飛火星應該在72天左右(第二宇宙速度),如果緊急,最快也需要近2個月。

另外,先跑到火星軌道等火星是靠譜的,追火星就白瞎了。


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