Există multe provocări pe care omenirea trebuie să le depășească înainte de lansarea unei misiuni spaţiale cu echipaj uman pe planeta Marte.

NASA și SpaceX sunt companiile implicate cel mai mult în acest proiect. Chiar dacă acestea au colaborat în cadrul unor misiuni spre Stația Spațială Internațională, ele au idei concurente despre cum ar arăta o misiune cu echipaj uman spre planeta Marte.

Mărimea contează

Cea mai mare provocare (sau constrângere) este masa sarcinii utile (nava spațială, oameni, combustibil, provizii etc.) necesară pentru călătoria spre planeta Marte şi înapoi.

Masa sarcinii utile este, de obicei, doar un mic procent din masa totală a vehiculului de lansare.

De exemplu, racheta Saturn V, care a lansat misiunea Apollo 11 pe Lună, cântărea 3.000 de tone.

Aceasta putea lansa doar 140 de tone (5% din masa inițială de lansare) pe o orbită joasă a Pământului și 50 de tone (mai puțin de 2% din masa inițială de lansare) pe Lună.

Masa constrânge mărimea unei nave spațiale spre Marte și misiunea acesteia. Fiecare manevră implică combustibil pentru motoarele rachetă, iar acest combustibil trebuie transportat pe nava spațială.

Planul SpaceX este ca un vehicul Starship cu echipaj uman să fie realimentat în spațiu de o cisternă lansată separat. Aceasta înseamnă că se poate transporta pe orbită mult mai mult combustibil decât ar fi posibil la o singură lansare.

Capsula spațială Dragon (SpaceX)

Capsula spaţială Dragon (SpaceX) aterizând pe Marte. Imagine concept. Credit: SpaceX/Flickr, CC BY-NC

Timpul contează

O altă provocare, legată de combustibil, este timpul.

Misiunile spaţiale care implică nave spațiale, fără echipaj, pe planetele exterioare ale Sistemului Solar urmează adesea traiectorii complexe în jurul Soarelui. Ele folosesc o aşa numită manevră de asistență gravitațională astfel încât să treacă, în mod eficient, în jurul diferitelor planete câştigând un impuls suficient de mare pentru a-și atinge ținta.

Astfel se economiseşte mult combustibil, dar misiunile de acest fel durează ani de zile ceea ce, în mod evident, nu este de dorit în cazul unor misiuni cu echipaj uman.

Pământul și Marte au orbite (aproape) circulare, iar o manevră cunoscută sub numele de transfer Hohmann este cea mai eficientă modalitate de a călători între cele două planete. Practic, fără a intra în prea multe detalii, o navă spațială ar avea nevoie de o singură manevră într-o orbită de transfer eliptică de pe o planetă pe cealaltă.

Un transfer Hohmann între Pământ și Marte durează aproximativ 259 de zile (între opt și nouă luni) și este posibil doar la aproximativ fiecare doi ani, datorită diferitelor orbite ale Pământului și planetei Marte în jurul Soarelui.

O navă spațială ar putea ajunge pe Marte într-un timp mai scurt (SpaceX pretinde șase luni), dar, ați ghicit, ar necesita mai mult combustibil.

Marte și Pământul au puține asemănări

Marte și Pământul au puține asemănări. Credit: NASA/JPL-Caltech

Aterizare sigură

Să presupunem că nava noastră și echipajul ajung pe planeta Marte. Următoarea provocare este aterizarea.

O navă spațială care trebuie să ajungă pe Pământ este capabilă să folosească interacțiunea cu atmosfera pentru a încetini. Aceasta îi permite să aterizeze în siguranță pe suprafața Pământului (cu condiția să reziste temperaturilor ridicate din momentul intrării în atmosferă).

Atmosfera de pe Marte este de aproximativ 100 de ori mai subţire decât a Pământului. Aceasta înseamnă că se impune o asistentă suplimentară pentru o aterizare în siguranță.

Unele misiuni au aterizat pe airbaguri (cum ar fi misiunea Pathfider a NASA), în timp ce altele au folosit propulsoare (misiunea Phoenix a NASA). Aceasta din urmă, încă o dată, necesită mai mult combustibil.

O aterizare pe planeta Marte.

Viaţa pe Marte

O zi marțiană durează 24 de ore și 37 de minute, dar asemănările cu Pământul se opresc aici.

Atmosfera subțire de pe Marte înseamnă că aceasta nu poate reține căldura la fel de bine ca Pământul, astfel încât viața pe Marte este caracterizată de temperaturi extreme în timpul ciclului zi/noapte.

Marte are o temperatură maximă de 30° C, ceea ce ar fi destul de bine, dar temperatura sa minimă este -140° C, iar temperatura medie este de -63° C. Temperatura medie de iarnă la Polul Sud al Pământului este de aproximativ -49° C.

În consecinţă, trebuie să fim foarte atenţi unde alegem să trăim pe Marte și modul în care gestionăm temperatura în timpul nopții.

Colonizarea planetei Marte

Colonizarea planetei Marte. Credit: NASA, CC BY-NC-ND

Gravitația de pe Marte este 38% din cea a Pământului (așa că v-ați simți mai ușori), dar aerul constă în principal din dioxid de carbon (CO2) cu câteva procente de azot, deci este complet irespirabil. Din acest motiv, ar trebui să construim un habitat cu climă controlată pentru a locui acolo.

SpaceX intenționează să lanseze mai multe zboruri tip cargo (de marfă) pentru furnizarea infrastructurii critice, cum ar fi sere, panouri solare și, ați ghicit, o instalație de producere a combustibilului pentru misiunile de întoarcere pe Pământ.

Viața pe Marte ar fi posibilă, aşa cum a rezultat şi din simulările efectuate pe Pământ pentru a vedea modul în care oamenii ar face față la o astfel de existență.

Întoarcerea pe Pământ

Ultima provocare este călătoria de întoarcere și readucerea oamenilor în siguranță pe Pământ.

Apollo 11 a intrat în atmosfera Pământului cu aproximativ 40.000 km/h, care este o viteză aflată chiar sub cea limită necesară pentru a scăpa de atracţia Pământului.

Navele spațiale care se întorc de pe Marte vor atinge viteze de reintrare de la 47.000 km/h la 54.000 km/h, în funcție de orbita pe care o folosesc pentru a ajunge pe Pământ.

Ele ar putea încetini pe o orbită joasă în jurul Pământului până la aproximativ 28.800 km/h înainte de a intra în atmosferă, dar, din nou, ar avea nevoie de combustibil suplimentar pentru a face acest lucru.

În caz contrar, decelerarea se va face la intrarea în atmosferă și în acest caz trebuie să ne asigurăm că viaţa astronauților nu este pusă în pericol de forțele G mari sau de supraîncălzirea navelor spaţiale.

Acestea sunt doar câteva dintre provocările cu care se confruntă o misiune pe planeta Marte. Pentru a le depăşi trebuie doar să consumăm timp și bani.

Traducere după How to get people from Earth to Mars and safely back again