En lugar de acercarnos a Marte desde atrás, ¿podemos acercarnos a Marte desde el frente de su trayectoria orbital? [cerrado]

Por alguna razón, vi o leí esta pregunta simplemente preguntando "¿Qué tan rápido puedes llegar a Marte si el combustible no es un gasto?". Así que esto responde a esa pregunta. No me importa borrarlo si se considera apropiado.

De todos modos, depende de lo que entiendas por "si el combustible no es un gasto". Si está asumiendo algo más o menos similar a los cohetes actuales, pero está dispuesto a usar más combustible y, por lo tanto, transportar menos carga útil de lo que generalmente se considera, hay trayectorias que lo llevan a Marte en tres o cuatro meses dentro de las capacidades de cohetes que se están diseñando actualmente. No se ven muy diferentes de su imagen, excepto que la órbita de transferencia en realidad se extiende más allála órbita de Marte, aunque el cohete no hace esa parte de la órbita porque llega primero a Marte. Los cohetes químicos no tienen ni de lejos la capacidad de contrarrestar el movimiento orbital de la Tierra (aproximadamente 30 km/s) e ir en "la dirección opuesta", por ejemplo. La forma habitual de representar las opciones para este tipo de trayectoria interplanetaria se llama "diagrama de chuleta de cerdo" y muestra opciones en términos de fecha de salida, fecha de llegada (o duración del viaje) y delta-V requerido. Hay numerosas respuestas en este intercambio de pila que incluyen ejemplos de ellas.

Si, por otro lado, imagina un cohete "mágico", impulsado por fusión o antimateria que puede soportar una aceleración de 1 g continuamente (mucho más sería incómodo para la tripulación), entonces la trayectoria más rápida se parece mucho a una línea recta, y toma alrededor de 40 horas en el acercamiento más cercano (solo use$s = \frac{1}{2} a t^2$por separado en cada mitad del viaje. Los movimientos de los planetas y la gravedad del Sol serán una pequeña corrección a esto.

Finalmente, si solo desea enviar elementos de carga robustos muy pequeños (como protones o neutrinos individuales), puede enviarlos a una velocidad cercana a la de la luz, por un tiempo de entrega mínimo absoluto de aproximadamente 7 minutos.

He aquí una analogía visual rápida.

Imagina que quieres "subir a un tren"; salta a un vagón plano mientras rueda por las vías.

El enfoque tradicional es correr en la misma dirección en la que va el tren, y luego, cuando llegue al lado del vagón, asegúrese de que su velocidad coincida, agárrelo y salte. Es peligroso, pero muy factible.

Su enfoque sugerido es correr en la dirección opuesta a la que va el tren, y luego, cuando llegue al lado del vagón, agárrelo y salte, o invierta rápidamente su velocidad y dirección y aborde como en el enfoque tradicional.

Ninguno de esos enfoques no tradicionales sería bonito.

EDITAR: Después de publicar eso, me di cuenta de que una analogía mucho más gráfica sería correr a lo largo de las vías para alcanzar el tren y subirse al furgón de cola, en comparación con correr hacia el tren que se aproxima y saltar al frente del motor.

Para llegar a un cuerpo en el espacio desde otro, debe considerar sus velocidades, no solo sus posiciones. Para dejar la Tierra en la otra dirección, debe cancelar la velocidad orbital de la Tierra alrededor del sol (alrededor de 30 km/s), y luego, cuando llegue a Marte, debe dar la vuelta e igualar la velocidad de Marte. Esto es mucho más caro en combustible que un vuelo más directo y, lo que es más importante, no más rápido. El tiempo de vuelo se debe a la necesidad de llegar a una posición mucho más alejada del sol, no porque tengamos que alcanzar a Marte.