Людство повинно подолати безліч перепон, перш ніж почнеться будь-яка зворотня подорож на Марс. Двома основними гравцями є NASA і SpaceX, які тісно співпрацюють в рамках місій на Міжнародну космічну станцію, але мають конкуруючі ідеї про те, як буде виглядати місія на Марс з екіпажем.
Розмір має значення
Найбільша проблема (або обмеження) – це маса корисного навантаження (космічний корабель, люди, паливо, запаси і т. д.), необхідна для подорожі. Маса корисного навантаження зазвичай становить лише невеликий відсоток від загальної маси ракети-носія. Наприклад, ракета «Сатурн V», яка запустила Аполлон-11 на Місяць, важила 3000 тонн. Але вона могла запустити тільки 140 тонн (5% від початкової стартової маси) на низьку навколоземну орбіту і 50 тонн (менш як 2% від початкової стартової маси) на Місяць.
Маса обмежує розмір космічного корабля на Марсі і його можливості в космосі. Кожен маневр вимагає витрат палива для запуску ракетних двигунів, і це паливо зараз має бути доставлено в космос на космічному кораблі.
Планом SpaceX є для його зорельота з екіпажем є дозаправка в космосі за допомогою окремо запущеного бензовоза. Це означає, що на орбіту можна буде вивести набагато більше палива, ніж за один запуск.
Час має значення
Ще одна проблема, тісно пов’язана з паливом, – це час. Місії, які відправляють космічні апарати без екіпажу на зовнішні планети, часто проходять складні траєкторії навколо Сонця. Вони використовують так звані гравітаційні маневри, щоб ефективно літати по різних планетах і набирати достатній імпульс для досягнення своєї мети.
Це економить багато палива, але може привести до того, що на виконання цих місій підуть роки. Ясно, що це неприйнятно. І Земля, і Марс мають (майже) кругові орбіти, і маневр, відомий як перехід Хомана, є найекономічнішим способом переміщення між двома планетами. По суті, якщо не вдаватися в подробиці, то космічний корабель здійснює одиночний проліт по еліптичній орбіті переходу від однієї планети до іншої.
Перехід Хомана між Землею і Марсом займає близько 259 днів (від восьми до дев’яти місяців) і можливий тільки приблизно кожні два роки через різницю орбіт навколо Сонця Землі і Марса. Космічний корабель може досягти Марса за коротший час (SpaceX заявляє, що шість місяців), але, як ви вже здогадалися, для цього буде потрібно більше палива.
Безпечне приземлення
Припустимо, наш космічний корабель і екіпаж потрапляють на Марс. Наступне завдання – приземлення. Космічний апарат, який входить в атмосферу Землі може використовувати опір, породжений взаємодією з атмосферою, щоб уповільнитися. Це дозволяє апарату безпечно приземлитися на поверхню Землі (за умови, що він витримає відповідний нагрів). Але атмосфера на Марсі приблизно в 100 разів тонше земної. Це означає менший потенціал для лобового опору, тому безпечно приземлитися без будь-якої допомоги неможливо.
Деякі місії приземлялися на подушки безпеки (наприклад, місія NASA Pathfider), в той час, як інші використовували двигуни (місія NASA Phoenix). Остання, знову ж таки, вимагає більше палива.
Життя на Марсі
Марсіанський день триває 24 години 37 хвилин, але на цьому схожість з Землею закінчується. Тонка атмосфера на Марсі означає, що він не може утримувати тепло так само добре, як Земля, тому життя на Марсі характеризується великими перепадами температури протягом дня/ночі. Марс має максимальну температуру 30℃, що звучить досить приємно, але його мінімальна температура становить -140℃, а середня температура -63℃. Середня зимова температура на Південному полюсі Землі становить близько -49℃. Тому нам потрібно дуже ретельно підходити до вибору місця проживання на Марсі й того, що робити з температурою в нічний час.
Гравітація на Марсі становить 38% від земної (так що ви відчуєте себе легше), але повітря в основному складається з вуглецю (CO₂) з кількома відсотками азоту, тому він абсолютно не придатний для дихання. Нам потрібно буде побудувати місце з клімат-контролем, щоб жити там. SpaceX планує до запуску кілька вантажних рейсів в тому числі критично важливих об’єктів інфраструктури, таких як теплиці, сонячні панелі і – як ви вже здогадалися – паливно-повітряного виробничого об’єкта для повернення місії на Землю.
Життя на Марсі можливе, і на Землі вже було проведено декілька імітаційних випробувань, щоб побачити, як люди впораються з таким існуванням.
Ви можете прочитати про це тут: Геологи моделюють марсіанські грунтові умови, щоб засадити Марс у майбутньому
Повернення на Землю
Останнє завдання – почати зворотню подорож і благополучно повернути людей на Землю. Аполлон-11 увійшов в атмосферу Землі зі швидкістю близько 40000 км/год, що трохи нижче швидкості, необхідної для виходу з орбіти Землі. Космічні апарати, які повертаються з Марса, будуть мати швидкість входу в атмосферу від 47 000 км/год до 54 000 км/год, залежно від орбіти, яку вони використовують для прибуття на Землю.
Вони могли б сповільнитися на низькій орбіті навколо Землі приблизно до 28 800 км/год, перш ніж увійти в нашу атмосферу, але, як ви вже здогадалися, для цього їм буде потрібно додаткове пальне. Але просто увірватися в атмосферу вони також не зможуть. Нам просто потрібно переконатися, що ми не вб’ємо космонавтів перевантаженням і не спалимо їх надмірним нагріванням.
Це лише деякі з проблем, що стоять перед місією на Марс, і всі технологічні будівельні блоки для її досягнення вже є. Нам просто потрібно витратити час і гроші і зібрати всі воєдино.
Читайте також: