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.
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.
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.
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.
