Человечество должно преодолеть множество вещей, прежде чем начнется любое обратное путешествие на Марс. Двумя основными движущими силами являются NASA и SpaceX, которые тесно сотрудничают в миссиях на Международную космическую станцию, но имеют конкурирующие идеи о том, как будет выглядеть миссия на Марс с экипажем.

Размер имеет значение

Самая большая проблема (или ограничение) — это масса полезной нагрузки (космический корабль, люди, топливо, припасы и т. Д.), Необходимой для путешествия. Мы до сих пор говорим о запуске чего-либо в космос, как о запуске на вес золота. Масса полезной нагрузки обычно составляет лишь небольшой процент от общей массы ракеты-носителя.

Например, ракета « Сатурн V », которая запустила "Аполлон-11" на Луну, весила 3000 тонн. Но он мог вывести только 140 тонн (5% от начальной стартовой массы) на низкую околоземную орбиту и 50 тонн (менее 2% от начальной стартовой массы) на Луну.

Масса ограничивает размер космического корабля на Марсе и его возможности в космосе. Каждый маневр требует затрат топлива для запуска ракетных двигателей, и это топливо в настоящее время должно быть доставлено в космос на космическом корабле.

План SpaceX состоит в том, чтобы его пилотируемый корабль Starship заправлялся в космосе с помощью отдельно запускаемого топливозаправщика. Это означает, что на орбиту можно вывести гораздо больше топлива, чем за один запуск.

Источник: SpaceX
Концепт-арт приземления Space Dragon на Марс.

Время имеет значение

Еще одна проблема, тесно связанная с топливом — это время. Миссии, которые отправляют космические корабли без экипажа к внешним планетам, часто проходят сложные траектории вокруг Солнца. Они используют так называемые гравитационные маневры, чтобы эффективно летать по разным планетам и набирать достаточный импульс для достижения своей цели.

Это экономит много топлива, но может привести к выполнению миссий, на выполнение которых уйдут годы. Ясно, что люди этого делать не захотят. И Земля, и Марс имеют (почти) круговые орбиты, и маневр, известный как переход Хомана, является наиболее экономичным способом перемещения между двумя планетами. По сути, если не вдаваться в подробности, здесь космический корабль совершает одиночный проход по эллиптической орбите перехода от одной планеты к другой. Передача Хомана между Землей и Марсом занимает около 259 дней (от восьми до девяти месяцев) и возможна только примерно каждые два года из-за разных орбит вокруг Солнца Земли и Марса.

Космический корабль может достичь Марса за более короткое время (SpaceX заявляет, что шесть месяцев), но, как вы уже догадались, для этого потребуется больше топлива.

Источник: NASA
У Марса и Земли мало общего.

Безопасная посадка

Предположим, наш космический корабль и экипаж попадают на Марс. Следующая задача — приземление. Космический корабль, входящий в Землю, может использовать сопротивление, возникающее при взаимодействии с атмосферой, для замедления. Это позволяет аппарату безопасно приземлиться на поверхность Земли (при условии, что оно выдержит соответствующий нагрев).

Но атмосфера на Марсе примерно в 100 раз тоньше земной. Это означает меньший потенциал для лобового сопротивления, поэтому безопасно приземлиться без какой-либо помощи. Некоторые миссии приземляются на подушки безопасности (например, миссия NASA Pathfinder), в то время как другие используют двигатели (миссия NASA Phoenix). Последний, опять же, требует больше топлива.

Жизнь на Марсе

Марсианский день длится 24 часа 37 минут, но на этом сходство с Землей заканчивается. Тонкая атмосфера на Марсе означает, что он не может удерживать тепло так же хорошо, как Земля, поэтому жизнь на Марсе характеризуется большими перепадами температуры в течение дня / ночи.

Марс имеет максимальную температуру 30 ℃, что звучит довольно приятно, но его минимальная температура составляет -140 ℃, а средняя температура составляет -63 ℃ . Средняя зимняя температура на Южном полюсе Земли составляет около -49 ℃. Поэтому нам нужно очень избирательно подходить к выбору места проживания на Марсе и того, как управлять температурой в ночное время.

Гравитация на Марсе составляет 38% от земной (так что вы почувствуете себя легче), но воздух в основном состоит из углекислого газа (CO with) с несколькими процентами азота, поэтому он совершенно не пригоден для дыхания. Нам нужно будет построить место с контролируемым климатом, чтобы жить там.

SpaceX планирует запустить несколько грузовых рейсов, включая критически важную инфраструктуру, такую ​​как теплицы, солнечные батареи и, как вы уже догадались, объект по производству топлива для миссий по возвращению на Землю. Жизнь на Марсе была бы возможна, и на Земле уже было проведено несколько симуляционных испытаний, чтобы увидеть, как люди справятся с таким существованием.

Источник: NASA
На этой иллюстрации показаны астронавты НАСА, работающие на поверхности Марса. Слева в воздухе находится вертолет, похожий на вертолет Ingenuity Mars Helicopter. 

Вернуться на Землю

Последняя задача — благополучно вернуть людей на Землю. Аполлон-11 вошел в атмосферу Земли со скоростью около 40000 км/ч, что чуть ниже скорости, необходимой для ухода с орбиты Земли. Космические аппараты, возвращающиеся с Марса, будут иметь скорость входа в атмосферу от 47 000 км/ч до 54 000 км/ч, в зависимости от орбиты, которую они используют для прибытия на Землю.

Они могут замедлиться на низкой орбите вокруг Земли примерно до 28 800 км / ч, прежде чем войти в нашу атмосферу, но — как вы уже догадались — для этого им потребуется дополнительное топливо. Если они просто вырвутся в атмосферу, это сделает за них все замедление. Нам просто нужно убедиться, что мы не убиваем космонавтов перегрузкой и не сжигаем их из-за чрезмерного нагрева.

Это лишь некоторые из проблем, с которыми сталкивается миссия на Марс, и все технологические строительные блоки для ее достижения. Нам просто нужно потратить время и деньги и собрать все воедино.

 ← Читайте нас в Facebook