Km földönkívüli járművekben - Hold és Mars távolságok

Nemrég belefutottam egy nagyon jó kis infografikába, amely a Hold és a Mars felszínén lévő legmesszebbre jutott járművek által megtett távolságokat mutatja be, és egy timelapseba, amely marsi rover, a Curiosity, 9 hónapját sűríti egy percbe.
Ez remek, de ahhoz, hogy idegen világok felszínén rodeózhassanak ezek a roverek, először el kell oda juttatni őket. Milyen messze van a Hold és a Mars? A válasz nem egyetlen szám. A mai bejegyzésben: elgondolkodtató távolságok.

Föld, Mars és a Hold méretarányosan   --   forrás: ESA

Más-világi vezetési rekordok

Alább láthatod a rekordot tartó holdi és marsi rovereket. Ezek között vannak olyanok, melyek már évtizedek óta az idegen égitest felszínén vannak, és már régen meg sem mozdulnak, és vannak olyanok, amelyek még ma is aktívak. Legtöbbjük robotikus küldetés alanyai, de itt vannak az egyedüli a Földön kívül ember vezette roverek, az Apollo holdautók.
Ezek a robotok igen mostoha körülmények között végzik a munkájukat (ez talán egy másik bejegyzésre érdemes téma), így a megtett távolságok egészen rendkívüliek.

Narancssárga vonal: Mars, szürke vonal: Hold   ---   forrás: NASA/JPL

Első helyen áll a Lunohod-2 (jelentése: holdjáró), amely 37 km-t tett meg a Hold felszínén, melyet az Opportunity (jelentése: lehetőség) követ, ami a mai napig barangol a Mars felszínén, a Curiosityvel (jelentése: kíváncsiság) együtt. (A képen a 2013. május 15-ig megtett távolságok láthatóak.)

Vessünk egy közelebbi pillantást a szovjet Lunohod 2-re és az amerikai Curiostityre.

A Lunohod-2 feladatai közt volt holdfelszíni képek gyűjtése és a holdi talajmechanika tanulmányozása. Körülbelül 4 hónapon keresztül működött és barangolta holdi völgyeket és dombokat.

A hatkerekes Curisosityt azért küldték a Marsra, hogy az éghajlatot és a felszínt vizsgálja, és keresse nyomait annak, hogy a Mars biztosíthatta-e valaha is élet létrejöttét. Ez a rover "csak" 700 métert tett meg eddig, de mióta megérkezett a Marsra nagyon elfoglalt volt, az alábbi videón látható 9 hónapos munkája egy percbe tömörítve.

Érdemes figyelni, mert a két éven belül útra kel még egy pár rover, melyek közt ott lesznek a Google Lunar X Prize-ért versengő robotok. A szabályok szerint a rovereknek legalább 500 métert meg kell tennie a Hold felszínén. Így biztosan megbolygatják majd az infografikán bemutatott élmezőnyt. Ennek magyar vonatkozása is van, hiszen a magyar Puli Space rovere is indul a versenyen!

Milyen messze van a Hold?

Mikor űrbeli távolságokról van szó, már egyáltalán nem praktikus méterben és kilométerben gondolkodni. Itt jön a képbe egy másik mértékegység: a fényév.  A fényév az a távolság, amelyet a fény egy év alatt tesz meg légüres térben. A fény sebessége vákuumban állandó: 299 792 458 m/s (kb. 300 000 km/s). Így kiszámolható, hogy egy fényév 9 460 730 472 580 800 méter, azaz kb. 10 billió km. Természetesen beszélhetünk fényóráról (a távolság amit a fény egy óra alatt tesz meg), és fénypercről is (a távolság amelyet a fény egy perc alatt tesz meg) és fénymásodpercről is (a távolság amelyet a fény egy másodperc alatt tesz meg). Így egy fénymásodperc 299,792,458 m.

Mivel a Hold a Föld körül nem körpályán kering, hanem egy ellipszis alakún, a köztük levő távolság folyamatosan változik. Van egy pont, ahol a Hold legközelebb van a Földhöz ezen ellipszisen (földközel), és van egy másik, itt van a legmesszebb tőle (földtávol).

Perigee: földközel, Apogee: földtávol
 --   forrás: Astro Bob

Az átlagos távolság a Föld és a Hold között 384 400 km. Ez a Föld átmérőjének harmincszorosa, vagy egy másik mértékegységgel: a Föld és a Hold 1,26 fénymásodpercre vannak egymástól. Ez azt jelenti, hogy egy fénysugár 1,26 másodperc alatt teszi meg az utat közöttük. Az alábbi animáción láthatod ezt. (Az animáció a Földet, a Holdat és a köztük lévő távolságot méretarányosan mutatja).

A fénysugár 1,26 másodperc alatt teszi meg az utat a Föld és a Hold között   --   forrás: Wikipedia

Milyen messze van a Mars?

Ez egy kicsit trükkösebb mint a Hold esete. Átlagosan 225 millió km választja el a Földet és a Marsot, de ez a távolság is folyamatosan változik, ami két dolognak köszönhető.

Mindketten a Nap körül keringenek, ellipszis alakú pályákon. Mint a Hold és a Föld esetében, az ő pályájukon is van egy olyan pont, ahol a legközelebb vannak a Naphoz, és egy másik pont, ahol a legtávolabb.

De van itt még valami: a Föld közelebb van a Naphoz, és így gyorsabban kering körülötte, mint a Mars. A Föld körülbelül kétszer kerüli meg a Napot, mialatt a Mars egyszer. Így néha a két bolygó a Nap ellentétes oldalain található, nagyon messze egymástól, máskor meg a Nap ugyanazon az oldalán vannak, ekkor Föld utoléri a Marsot, és közelebb halad el mellette. Ez láthatjuk az alábbi animáción.

A kék vonal a Föld pályályát, a piros a Marsét jelöli a Nap körül
  --   forrás: Wikipedia

Ahhoz, hogy a Föld és a Mars egymáshoz legközelebb legyenek, a Nap ugyanazon oldalán kell lenniük, és a Föld: ellipszis pályájának legtávolabbi pontján kell hogy legyen, míg a Mars: pályájának a Naphoz legközelebbi pontján. Ekkor - elméletileg - a Mars és a Föld csak 54,6 millió kilométerre vannak egymástól.
Ha a két bolygó legtávolabb van egymástól 401 millió km választja el őket. Ez akkor következik be, amikor a Nap ellentétes oldalán vannak, és a Föld: ellipszis pályájának a Naphoz legközelebbi pontján van, míg a Mars: a legtávolabbin.
Átlagolva a minimális és a maximális távolságot 225 millió km-ert kapunk. Voilá!

A Föld és a Mars körülbelül kétévente van közel egymáshoz. Ekkor egy fénysugárnak kb. 3 percig tart elérni a Földről a Marsot, és ugyanennyi ideig megtenni a visszautat. Tehát, ekkor a Mars 3 fénypercre van a Földtől. Amikor legtávolabb vannak egymástól, ugyanezen fénysugárnak kb. 21 percbe telik elérni a Marsot, és további 21 perc, hogy visszaérkezzen. Ekkor a Föld-Mars távolság 21 fényperc.

Összefoglalásként itt egy nagyon jó ábrázolása annak, milyen messze is van a Hold és a Mars a Földtől. Milyen messze lennének, ha a Földet 100 pixeles átmérővel ábrázolnánk? A válaszért kattints a képre.