在2013年9月23到27日北京举行的第64届国际宇航大会上,航天科技集团董事长许达哲做了中国航天的精彩报告,报告中提到我国将2030年前将进行火星探测、深空太阳观测、小行星伴飞好着陆、金星探测、木星探测和火星取样返回等多个深空探测项目.设想未来某一天宇航员完成了对火星表面的科学考察任务后,将乘坐返回舱返回围绕火星做圆周运动的轨道舱,如图所示.为了安全,返回舱与轨道舱对接时,必须具有相同的速度.求该宇航员乘坐的返回舱要安全返回轨道舱,至少需要消耗多少能量?
已知:返回过程中需克服火星引力做功W=mgR(1﹣ ),返回舱与人的总质量为m,火星表面重力加速度为g,火星半径为R,轨道舱到火星中心的距离为r;不计火星表面大气对返回舱的阻力和火星自转的影响.