ионный двигатель безусловно быстрее ЖРД, потому что его удельный импульс на порядок выше, как и скорость истечения рабочего тела ("отбрасывания массы").

В порядке занудства:  полезную работу совершает именно ускорение рабочего тела в камере ДУ. Благодаря ускорению, его частицы приобретают инертную массу, становясь тем самым той точкой опоры от которой становится возможно оттолкнуться находясь в "пустоте". Скорость истечения - лишь следствие, пожалуй даже неизбежное зло, потому что из-за неё мы безвозвратно теряем реактивную массу, без которой невозможен дальнейший разгон / торможение.

forumow

Для самообразования, если любите играть - скачайте себе Kerbal Space Program и мод к ней, с иммтацией солнечной системы. И полетайте в режиме песочницы на Марс. Первые тридцать раз у вас вообще ничего толкового не получится, а раза с сотого начнёте летать и в режиме быстрых полётов и в режиме экономии топлива, и, главное, врубитесь в космическую навигацию. С двухсотого раза будете охотится даже на относительно небольшие тела, что бы добрать хотя бы 20м/с нахаляву и пристёгивать баки с боков, что бы выкидывать любую ненужную массу, как только она становится бесполезной. Конечно, игруха всего лишь, но я бы её рекомендовал каждому для общего развития.

если любите играть

Не любитель.

вы правы в том, что Марс это обреченный вариант. Объект должен быть потяжелее или похолоднее. С такой атмосферой и такой обедненностью водородом планета бесперспективна. РАзве только в недрах чего накопают.

Согасен. Как по мне, главный минус Марса - это сила тяжести. Рожденные на таких лёгких мирах люди, потеряют возможность посетить/вернутся на Землю и т.п. Таскать на себе + 1,5 собственного веса от привычного, Марсианеину - нереально. Создать промышленную и научную базу - это не мешает. Туризм...
Венера тут смотрится куда предпочтительнее, на отдаленную перспективу. А что до похолоднее... Притащить ядерными буксирами в венерианскую точку Лагранжа L2 астероид(ы) и истереть их в пыль. Получится экран от избыточного солнечного излучения. Тем же способом, постепенно можно соорудить и венерианскую Луну, только пониже орбитой чем земную. Это вызовет мощные приливные силы в мантии, под корой планеты и начнёт раскручивать её саму (венерианские сутки = 243 земным).  Глядишь и магнитное поле появится.

Корабль увеличивает скорость и благодаря этому выходит на более высокую солнечную орбиту. Но по мере подъёма на неё, его орбитальная скорость (вокруг Солнца) - уменьшается.

Вы о небесной механике столько пишете и так бойко - "да", "нет", но похоже совсем не понимаете ее основы, поэтому зациклено повторяете эту нелепость - что скорость увеличивается и при этом она уменьшается. А ведь механика - она и в Африке механика и на небесах. Если Вы с ней не знакомы, то стенавконтакте и самонадеянность, громко названная "логикой", мало помогут. Их недостаточно чтобы делать экспертные заявления по любой избранной теме. Обычно так себя ведут т.н. "жертвы ЕГЭ". Думал Вы постарше :(

В приведенном выше расчете я конечно сильно все упростил, слишком сильно.
Корабль, движущийся от Земли к Марсу по гомановской траектории не "выходит на более высокую орбиту" (еще одна чушь), он движется по собственной орбите вокруг Солнца, которой собственно и является гомановская траектория, описывая ровно половину эллипса. Перигелий этой орбиты пересекается с орбитой Земли, афелий - с орбитой Марса.

При движении по любому эллипсу, в частности по рассматриваемому маршруту, наибольшая скорость у объекта в перицентре (в начале пути от Земли к Марсу), наименьшая скорость - в апоцентре (в конце пути).
Поэтому и нужны два импульса (если Вы о них не знали - посмотрите определение того, о чем уже столько написали). И второй импульс - вероятно даже не торможение, а ускорение, как и показано на иллюстрации.

Начальная скорость, которую нужно развить кораблю на старте известна и более-менее неизменна - текущая орбитальная скорость Земли, сложенная с приращением скорости от 1КС до 2КС.
Конечную скорость при подлете к Марсу не знаю, чтобы сказать точно - нужно считать, предварительно вспомнив и выучив множество разделов физики, математики и астрономии. Или послушать профессионала, а это точно не мы с Вами и не стенавконтакте.

Нельзя "лучше" рассчитать траекторию перелета (третья несуразица) и идеально подогнать параметры сближения корабля с Марсом по воле талантливого расчетчика - ее можно только выбрать, лучшую или не лучшую, поскольку параметры взаимного расположения и движения планет достаточно хорошо известны, как и формулы движения по эллипсу.

Например известно, что 8 сентября 2729 года (не опечатка) расстояние между Землей и Марсом составит 55 651 033 км.

Например этот онлайн-калькулятор:
Вот ещё один: - считает для всех трёх КС

Можно поразвлечься и в игре Orbiter, самому составив маршрут, но знаний от этого не прибавится.

Вы тащите свою земную логику в космос. ИД не быстрее ЖРД, он эффективнее. С тем же массовым запасом топлива реактивной массы, он сможет разогнать корабль до более высокой скорости

ИД не быстрее ЖРД, но может разогнать корабль до более высокой скорости ...мда, земную логику в очередной раз клинит.
.

Но с ЖРД, потратив больше топлива, можно добиться того же или большего результата, не бесплатно понятно. Для живого груза, это будет предпочтительнее ожидания разгона ЭРД, на коротких маршрутах.

Цитата, forumow сообщ. №160

Зависит от отношения тяги ДУ к массе КА (тяговооруженности). Об этом почему то забывают авторы подобных цитат

Над каналом работают кандидат технических наук Александр Петров, астрофизик Фёдор Карасенко:
Проблема ракеты как способа передвижения состоит в том, что все свое топливо ракета должна нести с собой. При этом чем топливо будет тратиться не только на ускорение самого космического корабля, но и на ускорение самого топлива. Т.е. если мы хотим взять дополнительную тонну топлива, то в реальности понадобится взять больше - так как эту тонну тоже нужно будет везти с собой.

Все это описывается ракетным уравнением, которое вывел Константин Циолковский.

Где Δv — разница в скоростях (например если разгоняться с 0 до 100 км/с, то Δv — 100 км/с). I — удельный импульс двигателя, а m₀ и m₁ - массы ракеты в начале и конце путешествия.

Давайте для разминки посчитаем скорость, которую можно достичь, если масса топлива будет равна массе полезной нагрузки, т.е. m₀ = 15 000 кг + 15 000 кг = 30 000 кг.
Расчет для массы топлива 15000 килограмм.

Легко убедиться, что в этом случае удастся достичь скорости всего-лишь 3,5 км/с.

Увеличим количество топлива в 10 раз. Подставим в формулу и мы легко убедимся, что с количеством топлива 150 000 кг ракета сможет достичь скорости 12 км/с — практически вторая космическая скорость!

Окей, это все полумеры. Давайте увеличим количество топлива в 10 000 раз! Подставляем значения в формулу и получаем: 46 км/с.

Добавим еще горючего. Положим мы используем в качестве горючего все разведанные запасы углеводородов на Земле. Тогда у нас 182×10¹² кг горючего и они дают нам скорость 116 км/с. Как-то маловато. Это примерно 0.038% скорости света.

Если использовать всю массу Земли как топливо, то получится достичь скорости 237 км/с. Если взять массу солнечной системы: 301 км/с. Чего уж там мелочиться, возьмем примерную массу наблюдаемой вселенной (10⁵³ кг): со всей вселенной в качестве топлива корабль разгонится всего лишь до 562 км/с. Это 0.2% скорости света.

В порядке занудства:  полезную работу совершает именно ускорение рабочего тела в камере ДУ. Благодаря ускорению, его частицы приобретают инертную массу, становясь тем самым той точкой опоры от которой становится возможно оттолкнуться находясь в "пустоте". Скорость истечения - лишь следствие, пожалуй даже неизбежное зло, потому что из-за неё мы безвозвратно теряем реактивную массу, без которой невозможен дальнейший разгон / торможение.

Есть такая формула Впрочем, да - занудство.

По расчетам, с ионными двигателями питаемыми электроэнергией от бортовой ЯЭУ, корабль сможет достичь Марса за 30 дней или даже быстрее.

Зависит от отношения тяги ДУ к массе КА (тяговооруженности). Об этом почему то забывают авторы подобных цитат.

Хорошо, что forumow не забывает и поправит недалеких авторов :)

Ученые из Мичиганского университета в сотрудничестве с ВВС США и НАСА вывели на новый уровень ионный двигатель X3, который, в теории, сможет доставить человека на Марс за две недели

Тяга ионного двигателя - дело наживное и непреодолимой сложности не представляет. А вот ЖРД уже достиг своего предела по удельному импульсу, ограниченного естественными параметрами химических реакций.

Удельный импульс ионного двигателя на порядок выше, чем у ЖРД, плазменного двигателя Холла (которыми кстати, заправленными суперменским криптоном, оборудованы спутники связи SpaceX Starlink) - на два порядка.

Это вызовет мощные приливные силы в мантии, под корой планеты и начнёт раскручивать её саму (венерианские сутки = 243 земным).  Глядишь и магнитное поле появится.

Там такой увесистый слой атмосферы, что магнитное поле просто не нужно. )

Есть такая формула  Впрочем, да - занудство.

Совсем не занудство, через энергии расчёты, как правило, выходят наболее простыми и очень наглядными, с возможностью извлечь из них любые остальные цифры.
Тем более в астронавигации, где пошаговое интегрирование при расчете через энергию даёт сразу плюс полтора порядка точности, без различных алгоритмов "оконного" интегрирования с попытками обоснования той или иной системы формирования коэффициентов.

Начальная скорость, которую нужно развить кораблю на старте известна и более-менее неизменна - текущая орбитальная скорость Земли, сложенная с приращением скорости от 1КС до 2КС

Эх, здесь похоже я ошибся. Стартовая скорость просто складывается из двух векторов - Vземли и 2КС, направленных в одну сторону. 29,8+11,2=41 км/с.

Приращение скорости при стартовом ускорении от 1КС до 2КС нужно для расчета количества топлива на стартовый импульс для заданных характеристик корабля, двигателя и траектории полета.

Для выхода на параболическую траекторию понадобится скорость Vземли+3КС=29,8+16,6=46,4 км/с.
Большая скорость (без верхнего предела, в зависимости от крутизны движка) позволит выйти на гиперболическую траекторию и достичь Марса за наименьшее время - успеть бы только вовремя затормозить.

Конечно для практического расчета нужно учесть множество нюансов, например:
- Земля движется по почти круговой орбите, поэтому ее скорость изменяется в небольшом диапазоне, но все же изменяется;
- импульс стартового ускорения не мгновенный как в кино, а занимает время, а корабль в это время движется, ошибка нарастает;
- Земля и Марс вращаются в разных плоскостях (все знали? - я не знал), перед ускорением нужна соответствующая коррекция курса;
- необходимо учесть гравитационное поле Луны;
...

Попробуем представить скорость на финише.
Скорость при выходе на орбиту Марса (в точке афелия перелетной эллиптической орбиты) рассчитывается по формуле 3 закона Кеплера, пока не буду пытаться (если карантин не продлят), но может найдется герой-доброволец.

Для захвата корабля гравитационным полем Марса на свою геопереходную орбиту, вторым импульсом двигателя скорость корабля при сближении должна быть приведена к диапазону между 1КС и 2КС Марса (в идеале - к 1КС), сложенного с собственной скоростью планеты.
Опять же, потребуется учесть гравитационное влияние Страха и Ужаса.
Марс движется вокруг Солнца по более выраженной эллиптической орбите, чем Земля (хорошо хотя бы в ту же сторону, в отличие от Венеры - тоже не знал), со средней скоростью 24,1 км/с.
1КС=3,5 км/с, 2КС=5 км/с.

Итак, когда Красная планета займет половину иллюминатора, наша гелиоцентрическая скорость будет примерно равна 27,6 км/с. Проверяйте, поправляйте.

когда вы уходите на минимальную гиперболу отрыва от земли вы фактически попадаете либо (крайность 1) на практически идентичную земной орбиту, либо (крайность2), на орбиту  для которой ваш импульс по гиперболе и по орбите земли ортогональны и соотносятся как 11 к 30. Логично использовать гравитацию Луны, когда её вектор движения положительно скажется на маневре. Луна это все же часы, а не месяцы, грех не использовать.
По меньшей мере за счет Луны можно немного расширить окно запуска.