Jak dlouhá je trasa na Měsíc a jak dlouho trvá cesta

Měsíc je jediná známá přirozená družice Země. Střední vzdálenost Měsíce od Země je 384 403 km, často se zaokrouhluje na 384 400 km.

Samotná délka trasy na Měsíc však není vždy stejná. Měsíc obíhá Zemi po dráze, která není dokonale kruhová, a proto se jeho vzdálenost mění. Když dosáhne tzv. perigea, tedy nejbližšího bodu vůči Zemi, bavíme se o vzdálenosti přibližně 363 tisíc kilometrů. V případě apogea, pro změnu nejvzdálenějšího bodu, je nám Měsíc vzdálen 405 tisíc kilometrů.

Jaká je délka trasy na Měsíc

Pro jednoduché výpočty se používá průměrná vzdálenost 384 400 km. Jde o vzdálenost mezi středy Země a Měsíce, nikoli o přesnou délku skutečné letové dráhy kosmické lodi.

Problém s předchozími výpočty je, že měří vzdálenost mezi Zemí a Měsícem v přímce a předpokládají, že dvě tělesa zůstávají v konstantní vzdálenosti.

Pro lepší představu o vzdálenostech v blízkém vesmíru může posloužit velmi přibližné porovnání doby, za kterou by v ideálním případě po přímé trajektorii dorazil daný objekt ze Země k Měsíci.

Samozřejmě je třeba výslovně uvést, že taková přímá cesta není možná, jde tedy pouze o myšlenkový konstrukt. Danou rychlost by také příslušný objekt nemohl udržet po delší dobu, protože se ve většině případů jedná o maximální, na kratší dobu dosaženou rychlost oním uvedeným objektem či organismem.

Jak dlouho by trvala cesta na Měsíc při běžné rychlosti

Při průměrné vzdálenosti 384 400 km a jízdě konstantní rychlostí 60 mph (96 km/h) by to trvalo asi 166 dní.

Na první pohled se může porovnání pozemských a kosmických rychlostí jevit jako bizarní a nesmyslné, zejména pro děti ve věku kolem 8-12 let je ale takto převedená představa vzdálenosti mezi vesmírnými tělesy poměrně dobrá a efektivní.

Jak dlouho letí kosmická loď na Měsíc

Odpověď závisí na řadě faktorů, od polohy Země a Měsíce až po to, zda chcete přistát na povrchu, nebo jen proklouznout kolem, a zejména na technologii, která vás tam pohání.

Nejrychlejšího letu na Měsíc bez zastavení dosáhla sonda NASA New Horizons, když na cestě k Plutu prolétla kolem Měsíce za pouhých 8 hodin a 35 minut.

Nejrychlejší „klasickou“ sondou je nicméně New Horizons, která dosáhla rychlosti 58 536 km/h (16,26 km/s). Jde o maximální rychlost změřenou na letmém úseku trati.

Čistě matematicky by při této rychlosti trvala cesta přes 384 400 km přibližně 6 hodin a 35 minut. Skutečný průlet sondy New Horizons kolem Měsíce však trval 8 hodin a 35 minut, protože sonda neletěla po dokonale přímé trase a vzdálenost nebyla jediným rozhodujícím parametrem.

Aktuálně nejrychlejší let s posádkou na Měsíc byl Apollo 8. Lidé se k Měsíci poprvé přiblížili 24.12.1968 v rámci mise Apollo 8, která uskutečnila oblet bez přistání.

Snad nejslavnější mise Apollo 11 s posádkou trvala čtyři dny, šest hodin a 45 minut, než dosáhla Měsíce.

Dá se to ale zvládnout i rychleji, jak dokázali už Sověti se svou sondou Luna 1, která se k Měsíci dostala už za 34 hodin.

Všechny mise Apollo cestovaly po tzv. přímé přenosové trajektorii, která se opírá o gravitační přitažlivost obou zmiňovaných těles. Využito k tomu ale bylo poměrně velké množství paliva výměnou za let, jenž trval kolem 70 hodin.

Proč se délka skutečné trasy liší od vzdálenosti mezi tělesy

Kosmická loď neletí jednoduše po přímce jako automobil po silnici. Musí se pohybovat v gravitačním poli Země, Měsíce a Slunce a její dráha se plánuje podle rychlosti, spotřeby paliva, okamžiku startu a cíle mise.

Přímá cesta na Měsíc je ale drahá. Když NASA na sklonku 60. let poprvé vyslala k Měsíci kosmickou loď se třemi astronauty, trvala jejich pouť k měsíčnímu povrchu několik dnů a vyžadovala opravdu velkou raketu, aby dokázala překonat zemskou gravitaci.

Existují však i mnohem efektivnější cesty na Měsíc - například při včasném stočení kolem Země může vesmírná loď „ukrást“ část hybnosti naší planety a vystřelit se k Měsíci jako z praku po řadě dlouhých oběžných drah, které ji stojí jen málo paliva anebo vůbec žádné.

Palivo sice zůstává nezbytné pro korekce dráhy a pro manévrování při cestě vesmírem, ale čím méně ho vesmírná loď nese, tím více může pobrat jiných věcí, například vědeckých přístrojů.

Přímá a úsporná trajektorie

Jak dokázala například mise Smart-1, při které byla Evropskou kosmickou agenturou vyslána k Měsíci stejnojmenná sonda, let může trvat několik týdnů, když se neletí přímo, ale po dráze, kterou ovlivňuje gravitační pole Země i Měsíce.

Konkrétně tato zmíněná sonda začala od dosažení určené výšky zvyšovat svou rychlost pomocí iontového motoru a po spirálovité dráze se s každým oběhem pozvolna vzdalovala od naší planety. Trvalo dlouhých 13 měsíců, než se dostala do tzv. Lagrangeova bodu, tedy do prostoru, kde se vyrovnávají gravitační a odstředivé síly dvou větších těles působících na třetí, menší těleso.

Rozdíl mezi přímou a úspornou trasou je tedy zásadní: rychlá dráha spotřebuje více paliva, zatímco nízkoenergetická dráha může let výrazně prodloužit.

Nízkoenergetická cesta NASA

Cesta na Měsíc zůstává i po více než 50 letech od jeho dobytí stále mimořádně nákladná. Teď by ji mohl usnadnit nově publikovaný vynález amerického Národního ústavu pro letectví a kosmonautiku (NASA).

Vesmírná agentura si jej nechala patentovat - patent se přitom nevztahuje na nějaké speciální vybavení, ale na trajektorii dráhy. Ta je navržena tak, aby šetřila čas, peníze i palivo.

Dne 30. června 2020 udělil americký úřad pro patenty a ochranné známky vesmírné agentuře NASA patent na řadu orbitálních manévrů, které by měly usnadnit cestu na Měsíc.

Podle Business Insider není zmíněná technika určena pro velké vesmírné lodě přepravující lidi nebo robotická měsíční či planetární vozítka, ale pro menší výpravy s omezeným rozpočtem, které se věnují smysluplným vědeckým úkolům.

První vesmírná loď, která má podle plánu využít tuto novou trasu, může například přinést nebývalé objevy z odvrácené strany Měsíce.

Jak funguje nízkoenergetická dráha

Vědci proto začali letem, o kterém věděli, že si ho mohou dovolit - tedy na vysokou oběžnou dráhu Země, která se nachází nad dráhou geostacionární, tedy ve výši zhruba 35 785 kilometrů od zemského rovníku, což je zhruba jedna desetina cesty na Měsíc.

Tato orbita představuje běžný cíl telekomunikačních a dalších satelitů vytvořených tak, aby se vznášely nad jedním místem na planetě. Dapper je dost malý na to, aby se na nich mohl „přiživit“.

„Kdybychom se dostali na vysokou oběžnou dráhu Země, pak by nám na zbytek cesty k Měsíci mohla stačit jen skromná zásoba paliva,“ uvedl Burns.

A právě metoda převedení vesmírné lodi z geosynchronní oběžné dráhy na oběžnou dráhu Měsíce je předmětem nového patentu a současně novou nízkoenergetickou dráhou letu k Měsíci.

Tato trajektorie využívá přitažlivosti Země i Měsíce k tomu, aby Dapper ve správných okamžicích zrychlila a zpomalila a aby snížila množství požadovaného paliva.

Let by v takovém případě trval podle NASA přibližně 2,5 měsíce, zatímco jiné podobné dráhy vyžadují dobu šesti měsíců.

Trajektorie také nabízí řadu možností, jak dostat vesmírnou loď v jakémkoli úhlu a v kterémkoli okamžiku na měsíční oběžnou dráhu. A vyhýbá se oblastem radiačního záření kolem Země zvaným Van Allenovy pásy, které mohou poškodit citlivou elektroniku.

Malé sondy a nízkorozpočtová cesta na Měsíc

Nadcházející mise s názvem Dark Ages Polarimeter Pathfinder (Dapper) chce poprvé v historii zachytit nízkofrekvenční rádiové vlny vyslané během nejranějších vesmírných dob, kdy se atomy, hvězdy, černé díry i galaxie začínaly teprve formovat.

V případě drobných kompaktních vesmírných lodí, jako je třeba právě Dapper, který není větší než mikrovlnná trouba, je množství jednotlivých položek důležité, protože prostor pro chyby je doslova minimální.

Tým, jenž tvořil koncepci této výpravy, navíc pracoval s relativně nízkým rozpočtem 150 milionů dolarů z programu NASA nazvaného Explorers - a s takovými penězi nemohl zaplatit „vlastní dopravu“ raketou až na oběžnou dráhu Měsíce.

„Tato dráha letu na Měsíc vznikla z nutnosti, jak už to tak často bývá,“ uvedl pro Business Insider k nově vytvořené trajektorii astrofyzik Jack Burns z University of Colorado Boulder a vedoucí mise Dapper.

„Potřebovali jsme udržet dole náklady na vypuštění rakety a najít levný způsob, jak se na Měsíc dostat.“

Vzdálenost Měsíce v porovnání s dalšími tělesy

Sluneční soustava je dle současných poznatků jen miniaturním okrskem vesmíru, přesto je pro nás z pochopitelných důvodů nesmírně důležitá.

Pro srovnání, průměrná vzdálenost Země od Slunce je přibližně 149 600 000 km, tedy zhruba 389krát více než průměrná vzdálenost Země od Měsíce.

Takové porovnání je užitečné hlavně pro představu měřítka. Vzdálenost k Měsíci je v rámci vesmíru malá, ale pro lidskou techniku stále představuje náročnou cestu.

Sonda New Horizons nám začala odesílat první podrobné snímky vzdálené trpasličí planety Pluto. Ačkoliv letí rychlostí přes 16 km/s, cesta k ledovému světu podchlazenému na příjemných −230 °C jí i tak trvala téměř 10 pozemských let.

Téměř celé desetiletí se řítila rychlostí, kterou by překonala například vzdálenost mezi Prahou a Brnem za pouhých 12 sekund.

Dokonce i jamajský rychlík Usain Bolt, který proletěl dvacetimetrový úsek stometrové trati za 1,61 s, což se rovná rychlosti 44,72 km/h, by žasl, jak vysokou rychlost je třeba vyvinout, aby se objekt zdánlivě alespoň malinko posunul byť jen v našem blízkém vesmírném okolí.

Historické lety k Měsíci

První člověkem vyrobené těleso, které dosáhlo Měsíce, byla v roce 1959 sovětská sonda Luna 2.

První snímky odvrácené strany Měsíce získala v roce 1959 sonda Luna 3.

První měkké přistání a následný přenos obrazu provedla v roce 1966 sonda Luna 9.

Lidé se k Měsíci poprvé přiblížili 24.12.1968 v rámci mise Apollo 8, která uskutečnila oblet bez přistání.

Roku 1969 na Měsíci přistáli Neil Armstrong a Edwin Aldrin v rámci programu Apollo 11 jako první lidé, a tím se stali i prvními lidmi, kteří stanuli na povrchu jiného vesmírného tělesa než Země.

Apollo 10 stále drží rekord v nejvyšší rychlosti, jakou kdy lidé cestovali. Posádka Apolla 10 letěla rychlostí 39 897 km/h vzhledem k Zemi.

Proč cesta na Měsíc stále trvá několik dnů

Nepřijde vám zvláštní, že se před šedesáti lety mluvilo ve společnosti o letu na Měsíc nebo dokonce o přistání na jeho povrchu úplně běžně, ale dnes můžeme být rádi za starty převážně soukromých raket a provoz Mezinárodní vesmírné stanice?

Neměli bychom na Měsíc létat jednodušeji a rychleji než v době studené války, kdy mezi sebou soupeřily Spojené státy a Sovětský svaz?

Inženýři zabývající se kosmickými lety našli nové a důmyslné způsoby, jak se přepravovat vesmírem bez použití velkého množství paliva, což je v první řadě levnější.

A o to právě jde, vzhledem k tomu, kolik výlety do kosmu, ale především mise spojené s něčím složitějším, vlastně stojí.

Rychlejší let vyžaduje více energie a obvykle také větší nosnou raketu. Úspornější trasa naopak využívá gravitační působení Země a Měsíce, ale za cenu delší doby letu.

Náklady na návrat lidí na Měsíc

Americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku zveřejnil, na kolik by jej vyšla plánovaná cesta na Měsíc pojmenovaná jako projekt Artemis.

Návrat člověka na jedinou přirozenou družici planety Země by měl podle předběžných odhadů vyjít na 20 až 30 miliard dolarů.

Pro NASA to znamená přidat k rozpočtu dalších 4 až 6 miliard dolarů, aby finančně zvládla nový projekt.

NASA zatím požádala o prozatímní zálohu ve výši 1,6 miliardy dolarů, aby mohla připravit všechny technické aspekty a mohla se pustit do dalších kroků.

„Kosmický let může být nebezpečný a nepředvídatelný, proto není úplně přesně možné určit přesnou částku, kterou budeme k letu potřebovat,“ uvedl ředitel NASA Jim Bridenstine k odhadům rozpočtu projektu Artemis.

Dalším z hlavních cílů je také vytvořit zde základnu. Ta by mimo jiné měla sloužit jako zastávka při budoucích letech na planetu Mars.

Cesta k Marsu bude samozřejmě mnohem delší. Relativně přímou trasou letěl Mars Reconnaissance Orbiter k rudé planetě přibližně sedm měsíců.

Pokud by byla z ekonomických i praktických důvodů využita jiná trajektorie při letu s posádkou, skutečně se tu bavíme o rocích, než bychom k Marsu doletěli.

Co ovlivňuje plánování trasy

• Vzdálenost Měsíce: mění se podle toho, zda se Měsíc nachází v perigeu, nebo v apogeu.
• Typ mise: průlet, oblet, vstup na oběžnou dráhu nebo přistání vyžadují odlišné dráhy a manévry.
• Rychlost: vyšší rychlost obvykle znamená kratší let, ale také vyšší spotřebu energie a paliva.
• Úspora paliva: nízkoenergetické trajektorie mohou využívat gravitační působení Země a Měsíce.
• Velikost nákladu: menší sondy mohou být vyneseny jako doprovodný náklad a nemusí mít vlastní raketu.
• Bezpečnost: některé trajektorie se mohou vyhýbat radiačním oblastem, například Van Allenovým pásům.
• Cíl na Měsíci: jinou dráhu vyžaduje oběžná dráha a jinou konkrétní místo přistání na povrchu.

Proto neexistuje jediná univerzální odpověď na otázku, jak dlouhá je trasa na Měsíc. Pro jednoduché srovnání se uvádí přibližně 384 400 km, zatímco skutečná letová dráha může být delší a doba letu se může pohybovat od několika desítek hodin přes několik dnů až po několik měsíců.

tags: #delka #trasy #na #mesic