Ci sono molte cose che l’umanità deve superare prima di intraprendere qualsiasi viaggio di ritorno su Marte.
I due attori principali sono la NASA e SpaceX, che lavorano a stretto contatto nelle missioni sulla Stazione Spaziale Internazionale, ma hanno idee contrastanti su come sarà una missione con equipaggio su Marte.
La misurazione è importante
La più grande sfida (o vincolo) è la massa del carico utile (veicolo spaziale, persone, carburante, rifornimenti, ecc.) necessario per effettuare il volo.
Stiamo ancora parlando di lanciare qualcosa nello spazio come liberare il suo peso con l’oro.
La massa del carico utile è di solito solo una piccola percentuale della massa totale del veicolo di lancio.
Ad esempio, file Saturno V Il missile è partito Apollo 11 Alla luna pesano 3000 tonnellate.
Ma può lanciare solo 140 tonnellate (5% della massa di lancio iniziale) verso l’orbita terrestre bassa e 50 tonnellate (meno del 2% della massa di lancio iniziale) sulla Luna.
La massa limita le dimensioni della navicella spaziale marziana e ciò che può fare nello spazio. Ogni manovra costa carburante per lanciare i motori a razzo e attualmente questo carburante deve essere trasportato nello spazio sull’astronave.
Il piano di SpaceX per il suo equipaggio astronave sii la macchina Rifornimento nello spazio da un’autocisterna separata. Ciò significa che è possibile portare in orbita molto più carburante di quello che può essere trasportato in un singolo lancio.
il tempo è importante
Un’altra sfida, strettamente legata al carburante, è il tempo.
Le missioni che inviano veicoli spaziali senza equipaggio ai pianeti esterni spesso percorrono percorsi intricati intorno al sole. Usano il cosiddetto Manovre di assistenza gravitazionale Fionda efficace intorno a diversi pianeti per guadagnare abbastanza slancio per raggiungere il loro obiettivo.
Ciò consente di risparmiare molto carburante, ma può portare a missioni che impiegano anni per raggiungere le loro destinazioni. Questo è chiaramente qualcosa che gli umani non vogliono fare.
Sia la Terra che Marte hanno orbite circolari (approssimativamente) e una manovra nota come Trasferimento Hohmann È il modo più efficiente in termini di consumo di carburante per viaggiare tra due pianeti. Fondamentalmente, senza entrare troppo nei dettagli, è qui che una singola navicella spaziale brucia in un’orbita di trasferimento ellittica da un pianeta all’altro.
La transizione di Hohmann tra la Terra e Marte dura circa 259 giorni (tra otto e nove mesi) ed è possibile solo ogni due anni circa a causa delle diverse orbite attorno al Sole e a Marte della Terra.
Una navicella spaziale potrebbe raggiungere Marte in un tempo più breve (afferma SpaceX sei mesi) ma – hai indovinato – ti costerà più carburante per farlo in questo modo.
atterraggio sicuro
Diciamo che la nostra navicella spaziale e il nostro equipaggio arrivano su Marte. La prossima sfida è l’atterraggio.
Un veicolo spaziale che entra sulla Terra può utilizzare le nuvole generate dall’interazione con l’atmosfera per rallentare la propria velocità. Ciò consente al veicolo di atterrare in sicurezza sulla superficie terrestre (a condizione che sia in grado di sopportare il relativo calore).
Ma l’atmosfera su Marte è circa 100 volte più sottile di quella terrestre. Questo significa meno possibilità di traino, quindi non è possibile atterrare in sicurezza senza qualche tipo di assistenza.
Alcune missioni sono atterrate su airbag (come la NASA ناس Pathfader missione) mentre altri usavano propulsori (NASA’s Fenice Compito). Quest’ultimo, ancora una volta, richiede più carburante.
Vita su Marte
Un giorno marziano dura 24 ore e 37 minuti, ma le somiglianze con la Terra si fermano qui.
La sottile atmosfera su Marte significa che non può trattenere il calore come fa sulla Terra, quindi la vita su Marte è caratterizzata da grandi cambiamenti di temperatura durante il ciclo giorno/notte.
Marte ha una temperatura massima di 30 ℃, suona molto bene, ma la sua temperatura minima è di 140 ℃ e la sua temperatura media è -63℃. Temperatura media invernale in Antartide terrestre circa -49.
Quindi dobbiamo essere molto selettivi su dove scegliamo di vivere su Marte e su come gestiamo la temperatura di notte.
La gravità su Marte è del 38% quella della Terra (così ti sentirai più leggero) ma l’aria è composta principalmente da anidride carbonica (CO₂) con una piccola percentuale di azoto, quindi è completamente irrespirabile. Avremo bisogno di costruire un luogo climatizzato solo per viverci.
spazioX piani per Lancio di diversi voli cargo Comprese infrastrutture critiche come serre, pannelli solari e, come avrete indovinato, un impianto di produzione di carburante per missioni di ritorno sulla Terra.
La vita su Marte sarebbe possibile e tante simulazioni prove Avete In precedenza Anche Completato sulla terra per vedere come le persone avrebbero affrontato una simile esistenza.
ritorno sulla terra
La sfida finale è il viaggio di ritorno e riportare le persone al sicuro sulla Terra.
L’Apollo 11 è entrato nell’atmosfera terrestre a una velocità di 40 mila chilometri orari, che è leggermente inferiore alla velocità necessaria per fuggire dall’orbita terrestre.
Il veicolo spaziale di ritorno da Marte avrà velocità di ritorno da 47.000 km/h a 54.000 km/h, a seconda dell’orbita che utilizzerà per raggiungere la Terra.
Potrebbero rallentare in orbita terrestre bassa fino a circa 28.800 km/h prima di entrare nella nostra atmosfera, ma – avete indovinato – avrebbero bisogno di carburante extra per farlo.
Se decollano nell’atmosfera, faranno tutti i rallentamenti per loro. Dobbiamo solo assicurarci di non uccidere astronauti con forze G o bruciarli con calore eccessivo.
Queste sono solo alcune delle sfide che deve affrontare una missione su Marte e tutti i mattoni tecnologici per realizzarlo sono a posto. Dobbiamo solo spendere tempo e denaro e mettere tutto insieme.
Articolo di Chris JamesDocente, Centro Iperfonico, Università del Queensland
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