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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以現有的飛船技術,從地球航行至火星需要多少時間?

地球到火星並不遙遠,剛剛大沖過的火星正在遠離地球,理論最近值(當然不是2018年大沖時的最近距離)是5500萬千米,但人類的火箭速度不夠,因此必須計算一個提前量才能準確對準火星,因此走出來的軌道與距離是你所不能想象的!

因此我們並不能用到達火星來形容這個軌道,而是我們到達那裡時火星也剛好在那裡!一般這個時間需要6個月到10個月不等,主要是因為火星的距離不一樣和火箭推力等的差異,因此探測器走過的路程大約需要1.5億-2億千米!我們迄今為止達到最快的探測器速度是多少呢?:

旅行者1號:大約17.16KM/S

新視野號:21.2KM/S

太陽神號:70.2KM/S

帕克探測器:230KM/S

為什麼會有如此大的差異....?這裡要提醒一下的是,前兩個探測器方向是想太陽系外的,太陽的引力會阻止其速度提升,而後兩個是太陽探測器,是向內行星軌道的,太陽的引力會助力加速!因此這個速度增加是非常驚人的,而且帕克探測器還利用了金星的引力彈弓加速!在近日點的速度如果太小了的話會被太陽捕獲成為“飛蛾撲火”的第一個探測器!

我們先不論其方向,假設以帕克的速度230KM/S飛向火星,需要多久?這個速度下飛向火星,也許時間縮短後1億千米也就差不多了,當然如果較真的話可以計算下霍曼轉移軌道在這個速度下需要多久,當然前提是先得確定下火星與地球的相對位置!

近似簡化計算:

T=1億千米/230KM/S=5.032天即可

看來真要提高我們的速度,去火星5天還是非常有誘惑力的哦......

太陽系也就1光年直徑,那麼如果要飛離太陽系的話,目測也就0.5光年距離足夠,那麼要多久呢?

T=0.5光年/230KM/S=9460730472581KM/2/230KM/S=652.2年左右!


如果要飛離銀河系的話,銀河系逃逸速度為110-120KM/S,230KM/S已經超過逃逸速度,因此這個速度是可以逃離銀河系的!

我們距離銀河系中心約2.6萬光年,如果以早期直徑10萬光年開始算的話(現在認為是20萬光年),那麼我們距離邊緣只有2.4萬光年,那麼非常簡單:

T=9460730472581KM×2.4萬/230KM/S=31304117.77年

即使是230KM/S也無濟於事啊.....別忘了,即使是光速也要2.4萬年啊.........


星辰大海路上的種花家


地球和火星以不同的角速度環繞太陽公轉,所以它們之間的距離時近時遠,最近時達到5500萬公里,最遠時達到4億公里。

通過設計好軌道,使探測器以一個較短的路徑飛向火星,這樣所需的時間就會較短。迄今為止,飛到火星用時最短的探測器是美國宇航局在1969年發射的水手7號,用時只有四個月多一點。

但在大多時候,為了使燃料最省,一般都是讓探測器沿著地球-火星霍曼轉移軌道飛向火星。在2011年,好奇號就是這樣去往火星,用時8.5個月。

如果以史上飛得最快的人造探測器——太陽神號的速度:70.2公里/秒(這個紀錄即將被正在奔赴太陽的帕克太陽探測器所打破),飛向火星的最短時間為9天。

如果以太陽神號的最快速度飛出半徑至少是1光年的太陽系,所需的時間將要達到4270年。

如果以這個速度沿著垂直於銀河系盤面的方向飛出銀河系,假設飛行距離為1000光年,則所需時間為427萬年。然而,如果飛船沒有持續的動力僅依靠慣性,每秒數十公里的速度是無法擺脫銀河系引力的束縛,因為飛出銀河系所需的逃逸速度至少可達每秒500公里。


火星一號


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


飛往火星已經不再是科幻,而即將成為現實。現在有幾個機構制定了火星殖民計劃,一個是美國國家航空航天局(NASA),一個是荷蘭“Mars One”研究所。

這兩個機構都已經啟動了計劃,正在一步一步的實施中。

荷蘭“Mars One”研究所的計劃似乎更快一些,他們已經面向社會招募了志願者,報名者眾,在2014年就已經從20萬名報名者中初選出1058名人員,參加了第二階段的移民火星訓練,經過多輪淘汰,最終將選出24名“地球壯士”,準備於2024年分6個批次前往火星。

“Mars One”研究所明確指出,這些志願者將有去無回,只是單程票。

不過這項計劃近期似乎沒有什麼進展消息,且爭議比較大,是否能夠實現還得拭目以待。

而美國NASA的重返月球計劃和火星計劃在2017年11月已經得到現任總統特朗普的啟動命令。

計劃內容是在2020年實施重返月球,載人在月背登陸,並載人在月球軌道不間斷飛行超過一年,模擬前往火星旅途的各種狀況,還要在月球上建立星空之門月球基地。

這次的載人登月,除了對月球進一步的探測以外,主要就是為載人登陸火星進行實戰演練,為2033年左右啟動載人登陸火星做準備。

NASA的載人登陸火星計劃是已經啟動的“百年星艦”計劃的一部分,志願者的招募工作在2010年就已經開始,已經選好了星艦首任艦長,她是美國女航天員梅·傑米森。

NASA計劃第一批在火星上安家的志願者為4人,這些人類外星移民先驅將永遠離開他們的故鄉-地球,在遙遠陌生星球設法生存並開疆闢土。

從環環相扣的準備情況以及以往的太空任務完成情況來看,這個計劃可靠性比荷蘭“Mars One”研究所的計劃似乎更靠譜一些。

那麼目前人類載人飛船飛到火星要多長時間呢?這個問題目前還沒有答案。

根據以往無人探測器前往火星的經驗,短的用時4個多月,長的用時8個多月。

火星與地球都有各自的軌道,運行週期不一樣,且軌道為橢圓形,所以兩個星球的距離有時遠有時近。火星距離地球最遠時4億公里,距離最近時5500萬公里。

人類一般派出飛行器時會選擇距離地球近的時候前往交會。

載人飛往火星的飛船會採用一種什麼樣的推進裝置和能源呢?目前尚無定論,飛船的樣子也還沒有對外公佈,只有一些概念圖發出。但美國NASA已經提出了兩個推進器方案,即核熱量火箭和化學燃料引擎。

核熱量火箭設計採用核反應堆加熱氣體,然後從噴嘴噴發產生推力;而化學燃料引擎類似於航天飛機,採用液態氧和液態氫。後者技術很成熟,但沒有核熱量火箭效率高。

NASA透露,宇航員抵達火星的時間大約需要180天。為了降落火星,NASA還設計了一種空氣動力學著陸器,這種飛行器可能將結合甲烷和液氧為燃料。火星稀薄的大氣層中有二氧化碳,宇航員們可以在火星大氣層中提取氧。

不過載人登陸火星任務的實施還有十幾年時間準備,在這十幾年間飛船引擎和速度以及載人航天整體技術或許會有重大突破,飛往火星的時間和任務狀況或許會有很大變數。

火星計劃的執行已經箭在弦上,首批登錄火星的飛船速度或許不會突破很多,但“百年星艦”計劃將有可能用上正在研究開發中的核聚變能源。

根據一些資料透露,未來的星際旅行星艦重達5萬噸,由核聚變能源驅動,能夠以12%的光速飛行,只需要50年就能抵達距離太陽系4.22光年的比鄰星。

這個計劃很可能是目前飛出太陽系最有可能實現的計劃。

飛出銀河系現在連想都不要想,那還是幾億年甚至十幾億年以後的事情,如果人類不會被天災人禍毀滅的話,人類將達到三型星系級文明,才有可能飛出銀河系。

如果“百年星艦”計劃真的能夠實現,人類星際旅行的夢想將開始實現。

但無論怎樣,這種開始的探索遠航都是有去無回的,需要一大批為人類未來開疆闢土的先驅奮勇獻身,這種招募將不斷的繼續,你會報名嗎?

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


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]。

(火星和地球相對於太陽的軌道。來源:https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/dictionary/Revolve.html)

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。

(圖:地球到火星的最省燃料軌道。來源:http://journalofcosmology.com/Mars128.html)

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


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


火星距離地球最近時的距離約為5500萬公里,最遠時約為4億公里,所以,在飛向火星的進程中,總是選擇較近時候飛去,但無論是地球還是火星都處在圍繞太陽的公轉中,所以,距離是一個動態變化的數值。

人類航天器最快的速度被今年發射的帕克太陽探測器刷新,最快速度達到了接近190km/s,當然,這個速度是經過漫長的時間加速而最終達到的。倘若起始一直以這個速度飛向火星,由於火星與地球之間的移動距離很少,姑且按照5500萬公里來算。大約需要3.3天。

按實際的情況來看,一般情況下,從地球飛向火星採用霍曼轉移軌道,這樣的話,就目前來看從地球到火星,需要半年多的時間,如圖所示:

最裡頭的點是太陽,內圈是地球公轉軌道,外圈是火星的公轉軌道,可見,從地球出發的航天器飛出個弧形狀。

如果要飛離太陽系,就按照如今最遠的旅行者一號來算吧,旅行者一號現在的速度是17公里每秒,要飛出半徑為1光年的太陽系(包含假想中的奧爾特雲),需要的時間是1.7萬年。

如果要飛離銀河系,雖然現在還沒有精確的第四宇宙速度數值,但至少要達到的速度是82公里每秒。而即便以這樣的速度飛出銀河系的範圍,所需的時間是人類不敢想象的,銀河系的直徑10萬光年(現在觀測估計直徑得有20萬光年)。

想要暢遊宇宙,必須製造出來更快的飛船,怎麼也得達到光速的十分之一吧,如果不能,也可以利用時空的特性,製造出來類似星艦這樣的航天器吧,如果都不行,那就只能在太陽系裡面玩玩了。

你說呢?


一枚遊戲科幻迷


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。


地理電影愛好者


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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