Hay muchas cosas que la humanidad debe superar antes de emprender un viaje de regreso a Marte.
Los dos jugadores principales son la NASA y SpaceX, que trabajan en estrecha colaboración en misiones a la Estación Espacial Internacional, pero tienen ideas contrapuestas sobre cómo sería una misión tripulada a Marte.
El tamaño importa
El mayor desafío (o limitación) es la masa de la carga útil (nave espacial, personas, combustible, suministros, etc.) necesaria para realizar el viaje.
Siempre hablamos de arrojar algo al espacio como arrojar el peso dorado de uno.
La masa de la carga útil suele ser solo un pequeño porcentaje de la masa total del lanzador.
Por ejemplo, el Saturno V cohete que lanzó Apolo 11 hacia la Luna pesaba 3.000 toneladas.
Pero solo pudo lanzar 140 toneladas (5% de su masa de lanzamiento inicial) a la órbita terrestre baja y 50 toneladas (menos del 2% de su masa de lanzamiento inicial) a la Luna.
La masa limita el tamaño de una nave espacial marciana y lo que puede hacer en el espacio. Cada maniobra cuesta combustible para encender los motores de los cohetes, y este combustible debe transportarse actualmente al espacio en la nave espacial.
El plan de SpaceX es para su tripulación Embarcación vehículo para ser repostado en el espacio por un petrolero lanzado por separado. Esto significa que se puede llevar mucho más combustible a la órbita del que se podría transportar en un solo lanzamiento.
El tiempo importa
Otro desafío, íntimamente ligado al combustible, es el tiempo.
Las misiones que envían naves espaciales no tripuladas a planetas exteriores a menudo viajan trayectorias complejas alrededor del Sol. Usan lo que se llama maniobras de asistencia por gravedad para lanzar efectivamente una honda alrededor de diferentes planetas para ganar suficiente impulso para alcanzar su objetivo.
Esto ahorra mucho combustible, pero puede resultar en misiones que tarden años en llegar a sus destinos. Esto es claramente algo que los humanos no querrían hacer.
La Tierra y Marte tienen órbitas (casi) circulares y una maniobra conocida como Transferencia de Hohmann es la forma más económica de viajar entre dos planetas. Básicamente, sin entrar en demasiados detalles, aquí es donde una nave espacial realiza un único grabado en una órbita de transferencia elíptica de planeta a planeta.
Una transferencia de Hohmann entre la Tierra y Marte toma alrededor de 259 días (entre ocho y nueve meses) y solo es posible aproximadamente cada dos años debido a las diferentes órbitas alrededor del Sol de la Tierra y Marte.
Una nave espacial podría llegar a Marte en menos tiempo (afirma SpaceX seis meses) pero, lo adivinó, costaría más combustible hacerlo de esa manera.
Aterrizaje seguro
Supongamos que nuestra nave espacial y su tripulación llegan a Marte. El próximo desafío es aterrizar.
Una nave espacial que ingresa a la Tierra puede usar el arrastre generado por la interacción con la atmósfera para disminuir la velocidad. Esto permite que la nave aterrice de forma segura en la superficie de la Tierra (siempre que pueda sobrevivir al calentamiento asociado).
Pero la atmósfera de Marte es unas 100 veces más delgada que la de la Tierra. Esto significa menos potencial de arrastre, por lo que no es posible aterrizar de manera segura sin algún tipo de ayuda.
Algunas misiones aterrizaron en bolsas de aire (como la de la NASA Explorador misión) mientras que otros usaban propulsores (NASA Fénix misión). Este último, nuevamente, requiere más combustible.
Vida en Marte
Un día marciano dura 24 horas y 37 minutos pero las similitudes con la Tierra terminan ahí.
La delgada atmósfera de Marte significa que no puede contener el calor tan bien como la Tierra, por lo que la vida en Marte se caracteriza por grandes temperaturas extremas durante el ciclo día / noche.
Marte tiene una temperatura máxima de 30 ℃, que se ve bastante agradable, pero su temperatura mínima es de -140 ℃ y su temperatura promedio es -63 ℃. La temperatura promedio en invierno en el Polo Sur de la Tierra es alrededor de -49 ℃.
Así que tenemos que ser muy selectivos sobre dónde elegimos vivir en Marte y cómo manejamos la temperatura durante la noche.
La gravedad en Marte es un 38% de la de la Tierra (por lo que te sentirías más liviano) pero el aire es principalmente dióxido de carbono (CO₂) con varios por ciento de nitrógeno, por lo que es totalmente irrespirable. Necesitaríamos construir un lugar con aire acondicionado solo para vivir allí.
EspaceX planes a lanzar varios vuelos de carga incluyendo infraestructura crítica como invernaderos, paneles solares y, lo adivinó, una instalación de producción de combustible para misiones de regreso a la Tierra.
La vida en Marte sería posible y varias simulaciones pruebas haber ya Verano Terminado en la Tierra para ver cómo la gente afrontaría tal existencia.
Volver a la tierra
El desafío final es el viaje de regreso y el regreso seguro de las personas a la Tierra.
El Apolo 11 entró en la atmósfera de la Tierra a unos 40.000 km / h, que está justo por debajo de la velocidad necesaria para escapar de la órbita de la Tierra.
Las naves espaciales que regresan de Marte tendrán velocidades de reentrada de 47.000 km / ha 54.000 km / h, dependiendo de la órbita que utilicen para llegar a la Tierra.
Podrían desacelerar en órbita baja alrededor de la Tierra a alrededor de 28,800 km / h antes de ingresar a nuestra atmósfera, pero, lo adivinó, necesitarían combustible adicional para hacerlo.
Si simplemente chocan contra la atmósfera, hará toda la desaceleración por ellos. Solo tenemos que asegurarnos de no matar a los astronautas con fuerzas G o quemarlos por el exceso de calor.
Estos son solo algunos de los desafíos que enfrenta una misión a Marte y todos los ladrillos tecnológicos para que suceda están ahí. Solo tenemos que gastar el tiempo y el dinero y ponerlo todo junto.
Artículo de Chris James, Profesor Titular, Centro Hipersónico, La Universidad de Queensland
Este artículo se vuelve a publicar desde La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leerlo artículo original.
