Než může začít jakákoli zpáteční cesta, musí lidstvo překonat mnoho překážek Mars. Hlavní hráči jsou dva NASA і SpaceX, kteří úzce spolupracují na misích k Mezinárodní vesmírné stanici, ale mají konkurenční představy o tom, jak by vypadala mise na Mars s posádkou.
Na velikosti záleží
Největším problémem (nebo omezením) je hmotnost užitečného zatížení (kosmická loď, lidé, palivo, zásoby atd.) potřebné pro cestu. Hmotnost užitečného zatížení je obvykle pouze malé procento z celkové hmotnosti nosné rakety. Například raketa Saturn V, která vynesla Apollo 11 na Měsíc, vážila 3000 tun. Mohla však vypustit pouze 140 tun (5 % hmotnosti počátečního startu) na nízkou oběžnou dráhu Země a 50 tun (méně než 2 % hmotnosti počátečního startu) na Měsíc.
Hmotnost omezuje velikost kosmické lodi na Marsu a její schopnosti ve vesmíru. Každý manévr vyžaduje vynaložení paliva na odpálení raketových motorů a toto palivo musí nyní do vesmíru dopravit kosmická loď.
Plán SpaceX pro svou kosmickou loď s posádkou je tankovat palivo ve vesmíru pomocí samostatně vypouštěného nákladního vozu. To znamená, že na oběžnou dráhu bude možné dostat mnohem více paliva než při jednom startu.
Na čase záleží
Další otázkou úzce související s palivem je čas. Mise, které vysílají kosmické lodě bez posádky k vnějším planetám, často sledují složité trajektorie kolem Slunce. Používají takzvané gravitační manévry, aby efektivně obletěly různé planety a získaly dostatečnou hybnost k dosažení svého cíle.
To ušetří spoustu paliva, ale dokončení těchto misí může trvat roky. Je jasné, že to je nepřijatelné. Země i Mars mají (téměř) kruhové oběžné dráhy a manévr známý jako Hohmanův přechod, je nejekonomičtější způsob cestování mezi dvěma planetami. Ve skutečnosti, pokud nezajdeme do detailů, vesmírná loď provede jediný let po eliptické dráze přechodu z jedné planety na druhou.
Hohmannův přechod mezi Zemí a Marsem trvá asi 259 dní (osm až devět měsíců) a je možný jen asi každé dva roky kvůli rozdílům v oběžných drahách kolem Slunce Země a Marsu. Kosmická loď může dosáhnout Marsu za kratší dobu (SpaceX říká šest měsíců), ale uhodli jste, že bude vyžadovat více paliva.
Bezpečné přistání
Předpokládejme, že naše kosmická loď a posádka skončí na Marsu. Dalším úkolem je přistání. Kosmická loď vstupující do zemské atmosféry může využít odpor generovaný interakcí s atmosférou ke zpomalení. To umožňuje zařízení bezpečně přistát na povrchu Země (za předpokladu, že snese příslušné zahřátí). Ale atmosféra na Marsu je asi 100krát tenčí než na Zemi. To znamená menší potenciál pro odpor, takže není možné bezpečně přistát bez jakékoli pomoci.
Některé mise přistály na airbagech (například mise NASA Pathfinder), zatímco jiné používaly trysky (mise Phoenix od NASA). To druhé opět vyžaduje více paliva.
Život na Marsu
Marťanský den trvá 24 hodin a 37 minut, ale tím podobnost se Zemí končí. Tenká atmosféra Marsu znamená, že nedokáže udržet teplo tak dobře jako Země, takže život na Marsu se vyznačuje velkými teplotními výkyvy den/noc. Mars má maximální teplotu 30℃, což zní docela hezky, ale jeho minimální teplota je -140℃ a průměrná teplota je -63℃. Průměrná zimní teplota na jižním pólu Země je asi -49℃. Musíme si tedy dávat velký pozor na výběr místa, kde na Marsu budeme žít a co dělat s teplotou v noci.
Gravitace na Marsu je 38% gravitace Země (takže se budete cítit lehčí), ale vzduch je převážně uhlík (CO₂) s několika procenty dusíku, takže je naprosto nedýchatelný. Budeme muset vybudovat klimaticky kontrolované místo, kde budeme žít. SpaceX před startem plánuje několik nákladních letů, včetně zařízení kritické infrastruktury, jako jsou skleníky, solární panely a – uhodli jste – zařízení na výrobu paliva a vzduchu pro návrat mise na Zemi.
Život na Marsu je možný a na Zemi již bylo provedeno několik simulačních testů, aby se zjistilo, jak by se lidé s takovou existencí vyrovnali.
Můžete si o tom přečíst zde: Geologové modelují půdní podmínky na Marsu, aby mohli v budoucnu zasadit Mars
Vraťte se na Zemi
Posledním úkolem je zahájit zpáteční cestu a bezpečně přivést lidi zpět na Zemi. Apollo 11 vstoupilo do zemské atmosféry rychlostí asi 40000 47 km/h, což je mírně pod rychlostí potřebnou k opuštění oběžné dráhy Země. Kosmické lodě vracející se z Marsu budou mít rychlost vstupu do atmosféry mezi 000 54 km/h a 000 XNUMX km/h, v závislosti na oběžné dráze, kterou použijí pro přílet k Zemi.
Mohly by zpomalit na nízké oběžné dráze Země na asi 28 800 km/h, než znovu vstoupí do naší atmosféry, ale, jak správně uhodli, k tomu by potřebovaly další palivo. Ale ani oni nebudou moci jednoduše proniknout do atmosféry. Jen se musíme ujistit, že astronauty nezabijeme přetížením nebo nespálíme přehřátím.
To jsou jen některé z výzev, kterým čelí mise na Mars, a všechny technologické stavební kameny k jejímu dosažení jsou již na místě. Musíme jen utratit čas a peníze a dát to všechno dohromady.
Přečtěte si také: