Ihmiskunnan on voitettava monia esteitä ennen kuin paluumatka voi alkaa Mars. Pääpelaajia on kaksi NASA і SpaceX, jotka työskentelevät tiiviisti yhdessä tehtävissä kansainväliselle avaruusasemalle, mutta heillä on kilpailevia ideoita siitä, miltä miehistöllinen Mars-lento näyttäisi.
Koolla on väliä
Suurin ongelma (tai rajoitus) on matkalle tarvittavan hyötykuorman (avaruusalus, ihmiset, polttoaine, tarvikkeet jne.) massa. Hyötykuorman massa on yleensä vain pieni prosentti kantoraketin kokonaismassasta. Esimerkiksi Saturn V -raketti, joka laukaisi Apollo 11:n Kuuhun, painoi 3000 tonnia. Mutta se pystyi laukaisemaan vain 140 tonnia (5 % alkuperäisestä laukaisumassasta) matalalle Maan kiertoradalle ja 50 tonnia (alle 2 % alkuperäisestä laukaisumassasta) Kuuhun.
Massa rajoittaa avaruusaluksen kokoa Marsissa ja sen kykyjä avaruudessa. Jokainen liike vaatii polttoainetta rakettimoottorien ampumiseen, ja tämä polttoaine on nyt toimitettava avaruuteen avaruusaluksilla.
SpaceX:n suunnitelma miehitettyyn avaruusalukseensa on tankata avaruudessa erikseen laukaistavalla polttoaineautolla. Tämä tarkoittaa, että kiertoradalle on mahdollista laittaa paljon enemmän polttoainetta kuin yhdellä laukaisulla.
Ajalla on väliä
Toinen polttoaineeseen läheisesti liittyvä ongelma on aika. Tehtävät, jotka lähettävät miehittämättömiä avaruusaluksia ulkoplaneetoille, seuraavat usein monimutkaisia lentoratoja Auringon ympäri. He käyttävät niin kutsuttuja painovoimaharjoituksia lentääkseen tehokkaasti eri planeettojen ympäri ja saavat tarpeeksi vauhtia saavuttaakseen tavoitteensa.
Tämä säästää paljon polttoainetta, mutta näiden tehtävien suorittaminen voi kestää vuosia. On selvää, että tätä ei voida hyväksyä. Sekä Maalla että Marsilla on (melkein) pyöreät kiertoradat ja liike, joka tunnetaan nimellä Hohmanin siirtymä, on edullisin tapa matkustaa kahden planeetan välillä. Itse asiassa, jos emme mene yksityiskohtiin, avaruusalus tekee yhden lennon elliptisellä siirtymäradalla planeetalta toiselle.
Hohmannin kauttakulku Maan ja Marsin välillä kestää noin 259 päivää (kahdeksasta yhdeksään kuukauteen) ja on mahdollista vain noin kahden vuoden välein johtuen Maan ja Marsin Auringon kiertoradan eroista. Avaruusalus pääsee Marsiin lyhyemmässä ajassa (SpaceX sanoo kuusi kuukautta), mutta arvasit sen, että se vaatii enemmän polttoainetta.
Turvallinen laskeutuminen
Oletetaan, että avaruusaluksemme ja miehistömme päätyvät Marsiin. Seuraava tehtävä on laskeutuminen. Maan ilmakehään saapuva avaruusalus voi käyttää ilmakehän vuorovaikutuksen synnyttämää vastusta hidastaakseen. Näin laite voi laskeutua turvallisesti maan pinnalle (edellyttäen, että se kestää asianmukaisen kuumennuksen). Mutta Marsin ilmakehä on noin 100 kertaa ohuempi kuin Maan. Tämä tarkoittaa vähemmän vetovastusta, mikä tekee mahdottomaksi laskeutua turvallisesti ilman apua.
Jotkut tehtävät laskeutuivat turvatyynyihin (kuten NASAn Pathfinder-tehtävä), kun taas toiset käyttivät potkureita (NASA:n Phoenix-tehtävä). Jälkimmäinen taas vaatii enemmän polttoainetta.
Elämä Marsissa
Marsin päivä kestää 24 tuntia ja 37 minuuttia, mutta siihen yhtäläisyydet Maan kanssa päättyvät. Marsin ohut ilmakehä tarkoittaa, että se ei pysty säilyttämään lämpöä yhtä hyvin kuin Maa, joten Marsin elämälle on ominaista suuret päivä-/yölämpötilavaihtelut. Marsin maksimilämpötila on 30 ℃, mikä kuulostaa melko hyvältä, mutta sen vähimmäislämpötila on -140 ℃ ja keskilämpötila -63 ℃. Keskimääräinen talvilämpötila Maan etelänavalla on noin -49 ℃. Meidän on siis oltava erittäin varovaisia valittaessamme, missä asua Marsissa ja mitä tehdä yön lämpötilalle.
Marsin painovoima on 38 % Maan painovoimasta (joten tunnet olosi kevyemmäksi), mutta ilma on enimmäkseen hiiltä (CO₂) ja muutaman prosentin typpeä, joten se on täysin hengimätön. Meidän on rakennettava ilmastoltaan säädelty paikka asua sinne. SpaceX suunnittelee useita rahtilantoja ennen laukaisua, mukaan lukien kriittiset infrastruktuuritilat, kuten kasvihuoneet, aurinkopaneelit ja – arvasitteko – polttoaineen ja ilman tuotantolaitoksen tehtävän paluuta varten Maahan.
Elämä Marsissa on mahdollista, ja maan päällä on jo tehty useita simulaatiotestejä, joiden avulla nähdään, kuinka ihmiset selviäisivät tällaisesta olemassaolosta.
Voit lukea siitä täältä: Geologit mallintavat Marsin maaperän olosuhteita istuttaakseen Marsin tulevaisuudessa
Paluu Maahan
Viimeisenä tehtävänä on aloittaa paluumatka ja tuoda ihmiset turvallisesti takaisin Maahan. Apollo 11 saapui Maan ilmakehään noin 40000 47 km/h nopeudella, mikä on hieman alle nopeuden, joka vaaditaan poistumiseen Maan kiertoradalta. Marsista palaavien avaruusalusten ilmakehän tulonopeus on 000 54–000 XNUMX km/h riippuen siitä, millä kiertoradalla ne saapuvat Maahan.
Ne voisivat hidastua matalalla Maan kiertoradalla noin 28 800 kilometriin tunnissa ennen kuin ne palaavat ilmakehämme, mutta arvasit sen, että he tarvitsevat lisäpolttoainetta tehdäkseen sen. Mutta he eivät myöskään pysty yksinkertaisesti murtautumaan ilmakehään. Meidän on vain varmistettava, ettemme tapa astronautteja ylikuormittamalla tai polta niitä ylikuumenemalla.
Nämä ovat vain muutamia Mars-lentomatkan haasteista, ja kaikki sen saavuttamiseen tarvittavat tekniset rakennuspalikat ovat jo paikoillaan. Meidän täytyy vain käyttää aikaa ja rahaa ja yhdistää kaikki.
Lue myös: