Mänskligheten måste övervinna många hinder innan någon återresa kan börja Mars. Det finns två huvudspelare NASA і SpaceX, som arbetar nära tillsammans på uppdrag till den internationella rymdstationen, men har konkurrerande idéer om hur ett besättningsuppdrag till Mars skulle se ut.
Storlek spelar roll
Det största problemet (eller begränsningen) är massan av nyttolast (rymdskepp, människor, bränsle, förnödenheter, etc.) som krävs för resan. Lastens massa är vanligtvis bara en liten procentandel av bärraketens totala massa. Till exempel vägde Saturn V-raketen som skickade Apollo 11 till månen 3000 140 ton. Men den kunde bara skjuta upp 5 ton (50 % av den initiala uppskjutningsmassan) i låg omloppsbana om jorden och 2 ton (mindre än XNUMX % av den initiala uppskjutningsmassan) till månen.
Massan begränsar storleken på en rymdfarkost på Mars och dess kapacitet i rymden. Varje manöver kräver bränsleförbrukning för att avfyra raketmotorerna, och detta bränsle måste nu levereras ut i rymden med rymdfarkoster.
SpaceX plan för sin bemannade rymdfarkost är att tanka i rymden med en separat uppskjuten bränslebil. Det innebär att det kommer att vara möjligt att lägga mycket mer bränsle i omloppsbana än vid en uppskjutning.
Tid spelar roll
En annan fråga som är nära relaterad till bränsle är tid. Uppdrag som skickar obemannade rymdskepp till de yttre planeterna följer ofta komplexa banor runt solen. De använder så kallade gravitationsmanövrar för att effektivt flyga runt olika planeter och få tillräckligt med fart för att nå sitt mål.
Detta sparar mycket bränsle, men kan göra att dessa uppdrag tar år att slutföra. Det är uppenbart att detta är oacceptabelt. Både jorden och Mars har (nästan) cirkulära banor och en manöver känd som Hohman övergång, är det mest ekonomiska sättet att resa mellan de två planeterna. Faktum är att om vi inte går in på detaljer, gör rymdskeppet en enda flygning längs en elliptisk bana av övergång från en planet till en annan.
Hohmann-transiteringen mellan jorden och Mars tar cirka 259 dagar (åtta till nio månader) och är möjlig endast ungefär vartannat år på grund av skillnaden i omloppsbanorna runt jordens och Mars sol. En rymdfarkost kan nå Mars på kortare tid (SpaceX säger sex månader), men du gissade rätt, det kommer att kräva mer bränsle.
Säker landning
Anta att vår rymdfarkost och besättning hamnar på Mars. Nästa uppgift är att landa. En rymdfarkost som kommer in i jordens atmosfär kan använda motståndet som genereras av interaktionen med atmosfären för att sakta ner. Detta gör att enheten kan landa säkert på jordens yta (förutsatt att den tål lämplig uppvärmning). Men atmosfären på Mars är ungefär 100 gånger tunnare än jordens. Detta innebär mindre potential för motstånd, vilket gör det omöjligt att landa säkert utan hjälp.
Vissa uppdrag landade på krockkuddar (som NASAs Pathfinder-uppdrag), medan andra använde thrusters (NASA:s Phoenix-uppdrag). Det senare kräver återigen mer bränsle.
Liv på Mars
En Mars-dag varar i 24 timmar och 37 minuter, men det är där likheterna med jorden slutar. Mars tunna atmosfär gör att den inte kan behålla värmen lika bra som jorden, så livet på Mars kännetecknas av stora dag/natttemperatursvängningar. Mars har en maxtemperatur på 30 ℃, vilket låter ganska trevligt, men dess lägsta temperatur är -140 ℃ och medeltemperaturen är -63 ℃. Den genomsnittliga vintertemperaturen på jordens sydpol är cirka -49℃. Så vi måste vara mycket noga med att välja var vi ska bo på Mars och vad vi ska göra med temperaturen på natten.
Tyngdkraften på Mars är 38 % av jordens (så att du kommer att känna dig lättare), men luften består till största delen av kol (CO₂) med några procent kväve, så den är helt andningsbar. Vi kommer att behöva bygga en klimatkontrollerad plats att bo där. SpaceX planerar flera fraktflygningar innan lanseringen, inklusive kritiska infrastrukturanläggningar som växthus, solpaneler och – ni gissade rätt – en bränsle-luftproduktionsanläggning för uppdragets återkomst till jorden.
Livet på Mars är möjligt, och flera simuleringstester har redan genomförts på jorden för att se hur människor skulle klara en sådan tillvaro.
Du kan läsa om det här: Geologer modellerar Mars markförhållanden för att plantera Mars i framtiden
Återvänd till jorden
Den sista uppgiften är att påbörja återresan och föra människor tillbaka till jorden på ett säkert sätt. Apollo 11 kom in i jordens atmosfär med en hastighet av cirka 40000 47 km/h, vilket är något under den hastighet som krävs för att lämna jordens omloppsbana. Rymdfarkoster som återvänder från Mars kommer att ha atmosfäriska inträdeshastigheter på mellan 000 54 km/h och 000 XNUMX km/h, beroende på omloppsbanan de använder för att komma fram till jorden.
De kunde sakta ner i låg omloppsbana om jorden till cirka 28 800 km/h innan de kommer in i vår atmosfär igen, men, du gissade rätt, skulle de behöva extra bränsle för att göra det. Men de kommer inte heller att kunna bryta sig in i atmosfären helt enkelt. Vi behöver bara se till att vi inte dödar astronauterna genom att överbelasta dem eller bränna ut dem genom överhettning.
Detta är bara några av de utmaningar som ett uppdrag till Mars står inför, och alla tekniska byggstenar för att uppnå det är redan på plats. Vi behöver bara spendera tid och pengar och få ihop allt.
Läs också: