Сколько лететь до планет Солнечной системы: от Луны до Плутона

Расстояние между планетами постоянно меняется. Земля и Марс движутся вокруг Солнца с разными скоростями, поэтому расстояние между ними постоянно меняется: иногда планеты подходят относительно близко друг к другу, а иногда оказываются по разные стороны от Солнца. Расстояние между ними может составлять примерно от 54 до 401 млн км.

Для сравнения: среднее расстояние от Земли до Солнца — около 150 млн км. Это одна астрономическая единица (а. е.) — одна из основных единиц измерения расстояний в Солнечной системе.

Космический аппарат тоже не может просто разогнаться по прямой до планеты, а потом затормозить у цели: на такой маршрут потребовалось бы слишком много топлива. Поэтому инженеры рассчитывают траекторию так, чтобы использовать гравитацию Солнца и других планет.

Для таких перелётов важно и время старта. Поэтому старт к Марсу приходится планировать заранее: подходящие условия для такого перелёта складываются примерно раз в 26 месяцев. Время полёта зависит от положения планет, траектории, скорости аппарата и целей миссии.

Луна — единственное небесное тело за пределами Земли, на котором побывали люди. Среднее расстояние от Земли до Луны — около 384 тыс. км.

Пилотируемым кораблям программы Apollo требовалось около трёх суток, чтобы добраться от Земли до Луны. Например, Apollo 8 вышел на орбиту Луны примерно через 69 часов после старта.

Автоматические аппараты могут лететь быстрее. Некоторые зонды добирались до Луны всего за несколько часов.

Венера — одна из ближайших к Земле планет. В зависимости от положения на орбитах расстояние между ними может меняться примерно от 38 до 261 млн км.

Автоматические станции добирались до Венеры примерно за несколько месяцев. Например, советской «Венере-4» понадобилось около четырёх месяцев, а американской Mariner 2 — чуть больше трёх.

И здесь расстояние — только часть задачи. Чтобы попасть в нужную точку возле Венеры, аппарат должен точно рассчитать траекторию и скорость. Если миссия предполагает выход на орбиту, зонд должен ещё и затормозить.

Автоматические станции NASA добираются до Красной планеты примерно за семь месяцев. Такой срок связан с расстоянием и выбранной траекторией. После разгона корабль не должен постоянно включать двигатели: дальше его движение в основном определяется гравитацией Солнца.

Для пилотируемой экспедиции порядок величины будет примерно тем же. Поэтому только перелёт до Марса займёт у экипажа несколько месяцев. Возвращение потребует ещё одного межпланетного перелёта, а подходящее окно для него придётся ждать. В итоге вся экспедиция может занять несколько лет.

Аппарату не нужны вода, еда, защита от радиации и система жизнеобеспечения для экипажа. Человеку всё это понадобится на протяжении всего путешествия.

Меркурий находится ближе к Солнцу, чем любая другая планета. Казалось бы, значит, добраться до него должно быть проще. На практике всё наоборот.

Если пытаться сделать это только с помощью двигателей, потребуется огромное количество топлива.

Поэтому аппарат использует серию гравитационных манёвров. Пролёты возле Венеры и самого Меркурия постепенно меняют его орбиту и помогают приблизиться к нужной скорости.

Так работает европейско-японская миссия BepiColombo. Её запустили в октябре 2018 года, а выход на орбиту Меркурия запланирован на ноябрь 2026 года. Весь перелёт займёт около восьми лет.

Юпитер находится в среднем примерно в 778 млн км от Солнца. Но расстояние от Земли до него, как и до других планет, меняется.

Миссии показывают, насколько сильно траектория влияет на время перелёта. Зонд Galileo добирался до Юпитера больше шести лет. Juno, запущенный в 2011 году, достиг планеты примерно за пять лет. При этом Juno использовал гравитационный манёвр у Земли, чтобы изменить скорость и траекторию.

Сатурн находится примерно в 1,4 млрд км от Солнца — почти вдвое дальше Юпитера. Один из самых известных перелётов к Сатурну совершил аппарат Cassini. Аппарат запустили в 1997 году, а к Сатурну он прибыл в 2004-м. Перелёт занял около семи лет.

Cassini несколько раз использовал гравитационные манёвры — в частности, у Венеры, Земли и Юпитера. Каждый такой манёвр позволял изменить скорость и направление движения без большого расхода топлива.

Уран находится примерно в 2,9 млрд км от Солнца. Пока единственным аппаратом, побывавшим у этой планеты, остаётся Voyager 2. Он стартовал с Земли в августе 1977 года и пролетел мимо Урана в январе 1986-го. Путь занял около восьми с половиной лет. Voyager 2 не выходил на орбиту Урана — он совершил пролёт мимо планеты и продолжил движение к Нептуну.

Нептун находится примерно в 4,5 млрд км от Солнца. Это один из самых долгих перелётов к планете, совершённых земным аппаратом. Зонд пролетел мимо Нептуна в августе 1989 года, примерно через 12 лет после запуска.

Как и в случае с Ураном, Voyager 2 не выходил на орбиту Нептуна. Для этого потребовался бы другой расчёт траектории и гораздо больше топлива.

Плутон находится ещё дальше Нептуна, но добраться до него удалось быстрее.

Зонд New Horizons запустили в январе 2006 года. В июле 2015-го он пролетел мимо Плутона — то есть путешествие заняло примерно девять с половиной лет.

В результате New Horizons стал самым быстрым созданным человеком космическим аппаратом на момент запуска. Он достиг Плутона значительно быстрее, чем Voyager 2 добрался до Нептуна. Но выйти на орбиту Плутона ему так и не удалось — пролетел мимо.

Плутон официально считается карликовой планетой. Но для оценки масштабов Солнечной системы он остаётся одной из самых показательных целей: даже при очень высокой скорости аппарат летел до него почти десять лет.

Сегодня полёт к Марсу занимает примерно полгода в одну сторону, а путешествие к внешним планетам — годы. Инженеры уже умеют рассчитывать сложные траектории и использовать гравитацию планет, чтобы экономить топливо.