График SpaceX о периодах полетов на Марс
В свежей «марсианской» презентации Илона Маска быстро и без особых комментариев промелькнуло вот такое изображение. Люди в каментах спрашивали, что это такое и как понимать.
https://x.com/spacex/status/1928185351933239641?s=46&t=Aznj6bmtu-vKadAwRSbTWQ
Пояснительная бригада выехала.
Давайте разбираться. Земля и Марс движутся вокруг Солнца по разным орбитам с разными скоростями.
https://marspedia.org/Earth-Mars_Transfer_Trajectory
Нельзя просто прицелиться с Земли в Марс и полететь напрямую, действует непривычная для нормальных людей орбитальная динамика. Планеты то сближаются, то отдаляются. Период сближения Земли и Марса на орбитах — примерно каждые 26 месяцев. Лететь в период отдаления нет смысла. Нужно лететь, когда сближаются.
Что изображено на диаграмме с полосками
Двухмерный график, вертикальная и горизонтальная оси, вещественные и непрерывные. Цветные линии показывают движение между планетами во времени.
С горизонтальной все просто: это линейная ось времени.
С вертикальной составляющей чуть сложнее. Но об этом поговорим ниже.
Что показывают цветные линии
Люди спрашивали, почему такие цвета, и почему так расположены, что-то вверх, что-то вниз. Есть догадка, что голубое — что-то про Землю, красное — что-то про Марс.
Так и есть. Разгадка — в левой части визуализации. Здесь вокруг 2027 г. только голубые линии. Это первые вероятные полеты SpaceX с Земли на Марс. Каждая линия — движение одного корабля. Красных нет, потому что это первые вылеты, и обратно еще лететь нечему.
Красные показывают движение кораблей от Марса к Земле и появляются только в следующем периоде, через 2 года.
Количество красных линий следующего периода соответствует количеству синих прошлого периода. Сколько прилетело, столько и улетит. Если все успешно долетят :-) И если не будет в планах что-то оставить на Марсе :-)
Почему линии странно сгруппированы
Почему пучки то плотные, то расходятся, и как-то неравномерно? Я не знаю, но могу предположить, что время запусков и посадок как-то распределяется, чтобы все не взлетали и не садились одновременно :-) А пока возникает этот сдвиг во времени запусков и посадок, планеты уже успевают сместиться. Соответственно, дополнительно смещаются и моменты прибытия-отбытия.
Ну и, конечно, это же иллюстрация для публики, а не точный план. Приблизительная иллюстрация того, что в принципе планируется делать.
О способе визуализации
Сам способ визуализации не новый. Он известен с конца 19 века, см. расписания движения поездов Этье́н-Жюля Маре́ (Etienne-Jules Marey).
Иллюстрация из книги Тафти The Visual Display of Quantitative Information
Теперь о вертикальной составляющей графика
Ключевое отличие марсианской визуализации от классических с поездами заключается в том, что на железнодорожной по вертикали — расстояние, а на марсианской — нет! Железнодорожные станции, в отличие от планет, не летают в пространстве с разными скоростями по орбитам. Расстояние по железной дороге всегда фиксированное.
Минимум, он же ноль — Земля. Максимум, верх — Марс. Расстояние колеблется вследствие постоянного движения по орбитам. Таким образом, ось по вертикали — это не расстояние. Это относительная доля пути, 0 — 100 %.
Если бы вертикальная ось означала расстояние между Землей и Марсом, график выглядел бы иначе.
Посмотрим на график расстояния между Землей и Марсом во времени:
Расстояние между Землей и Марсом в астрономических единицах
Видно, что это расстояние колеблется примерно в 5 раз! От 0,5 до 2,5 единиц. Если бы график полетов опирался именно на расстояние между объектами, он выглядел бы диковато. Верхняя граница, где сейчас Марс, была бы не прямая, а почти синусоидальная примерно в таком масштабе:
И правда диковато. Но посмотреть на такой вариант было бы любопытно :-) Например, сейчас цветные линии никаким образом не отражают пройденного расстояния.
При этом, выбранный способ для данного мероприятия мне кажется правильным и удачным, потому что
1) прямоугольная форма с визуализацией доли выглядит очень просто, она удобна для презентации;
2) пройденное расстояние в космосе не так важно, как время.
Еще важны скорость и ускорение, но тут движение с условно постоянной скоростью = прямые линии. Потому что начальная скорость набирается за несколько минут, и так же за условные сколько-то минут гасится при посадке. При общем времени полета около 6 месяцев это ничтожно мало. Поэтому прямые линии графиков движения оправданы.