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欧州宇宙機関のExoMars探査機は現在、赤の惑星への7ヶ月の旅の8日後、天の高速道路を走っています。我々はそれが10月19日に火星に上陸することを知っている、しかしそれは一ヶ月以内にどこにあるのだろうか？それとも7月4日？その場所は私には計算できるようでした。宇宙船の加速時間、巡航速度、そして打ち上げ時の火星からの距離を考えると、私はいくつかの数字をつぶすことができると考えました。これは - 私が今知っている - 純粋な傲慢でした。ロケット科学は、理由から、文化的なタッチストーンであり、決まり文句でさえあります。
私は宇宙船を見つけようとしているときにこれを見つけました。
ESAのMission Analysis Officeの天体力学の専門家であるMichael Khan博士は、ExoMarsの設置場所についてアドバイスを求めたとき、宇宙高速道路は地上道路とは異なります。心に留めておくべきことが1つあれば、それは次のようなものです。スペースに直線はありません。彼は美しく書かれたEメールで、なぜ私たち全員がカーブを進むことを学ぶ必要があるのか、そしてなぜ宇宙旅行の未来は私たちが考えるよりもずっと複雑なのかを説明しました。
彼の説明を要約しようとするのではなく、それが美しいので、下に貼り付けます。
天体力学は、宇宙のすべての軌道の軌跡の計算の基礎となる科学（自然または人工）であることを恐れています。
地球から別の惑星（この場合は火星）への惑星間移動は、航空機が地球上を航行するときのように、ある航行速度で直線上を飛行することでも、海上を航海する船のようでもありません。与えられたウェイポイントで方向が変わる。それは太陽系で働く方法ではありません。このようには動作しないので、ExoMarsがいつ何時になるかについて、単純で大まかで準備ができた計算を行うことは簡単ではない（または可能でさえある）とは思わない。
基本的に、宇宙を通る物体の飛行を支配する自然法則は、何世紀も前にアイザック・ニュートンとヨハネス・ケプラーによるものでした。ほんの少し簡単にします。地球と火星は、多かれ少なかれ周回する軌道上を動きます（火星にとっては、それは全く真実ではありませんが、それは初心者にとってはうまくいきます）。今、私たちは地球の軌道、太陽の周りの広い円、そして火星の軌道、その中心に太陽があるさらに広い円を持っています。
ExoMarsが従う移動軌跡は楕円形です。この楕円が太陽に最も近いところで、それは地球の軌道をかすめます。それが潜水艦から最も遠いところでは、それは火星軌道をかすめます。宇宙船はこの最下点から最遠点まで飛行します。 ExoMarsの打ち上げに使用された陽子Mロケットによって与えられた巨大なブーストによって楕円に到達し、それを非常に高速かつ高速で投げて、宇宙船は実際に必要な転送楕円を満たすためにちょうど正しい速度と方向で重力から離れる火星へこの時点で（地球からの脱出）、ExoMarsは太陽よりも周回する軌道上の地球よりもかなり速いです。
この転送楕円上では、ExoMarsの速度は継続的に減少します。その理由を理解するために、時計の振り子を想像してみてください。振り子が揺れ動くにつれて、ゆっくりと動きます。これは、位置エネルギー（=高さエネルギー）と運動エネルギー（=運動エネルギー）の2種類のエネルギーがあるからです。宇宙船の軌道は一定の総エネルギーを持っています。これは発射装置によって伝えられた。このエネルギーは増えません。それは、お小遣いや給料のようなものです。
ロケットがそれに十分なエネルギーを与えなかったならば、ExoMars軌道は火星軌道に手を差し伸べなかったでしょう。逆に、ロケットがあまりにも多くのエネルギーを与えたのであれば、宇宙船の軌道は火星の軌道を越えて進んでいたでしょう。ですから、私たちはまさに正しい量のエネルギーを望んでいました。これは、ポケットマネーや給料とは異なります。
さて、楕円転送では、それが太陽から火星の軌道に向かって上昇し、太陽はその重力で宇宙船につかまっています。それでExoMarsが上昇しているので、その高さエネルギーは増加します。したがって、運動エネルギーは減少しなければならない。総エネルギーは変わりません。だから、火星への飛行中、ExoMarsはどんどん遅くなっていきます。
伝達を計算するために、絶対に考慮しなければならない1つのことは、太陽を通る重力引力です。太陽電池アレイへの光の圧力が非常に小さいことや太陽系内の惑星の重力など、その他の影響もあります。もちろん、ExoMarsに搭載されているロケットエンジンを使用するたびに軌道を変更する必要があります。 。しかし、これらすべてが太陽の重力よりもはるかに小さい効果をもたらします。
基本的に、軌道に影響を与えるすべての要因を考慮して、宇宙船の軌道を計算するためにコンピュータを使用します。そして、宇宙船がどこにあるのか、そして信号が地球から宇宙まで移動するのにかかる時間からどれくらい速いのかを測定することもできます。ちなみに宇宙船とその背後では、信号の周波数は時間とともに変化します。
後の電子メールで、彼は付け加えた：
最も重要なことは、ExoMarsの軌跡は、宇宙のすべての軌跡と同様に、明らかに曲がっていることです。空間に直線はありません。星や惑星のように質量のある物体ができれば重力があり、重力があるとすべてが曲線上を飛ぶことになります。曲線は自然ですが、直線はそうではありません。地球から火星までの曲がった赤い線に沿ってカバーされる距離は、それを遠近感の観点から考えると、約5億キロメートルです。 5億キロメートル。