L'umanità deve superare molti ostacoli prima che possa iniziare qualsiasi viaggio di ritorno Marte. Ci sono due giocatori principali NASA і SpaceX, che lavorano a stretto contatto nelle missioni verso la Stazione Spaziale Internazionale, ma hanno idee contrastanti su come sarebbe una missione con equipaggio su Marte.
Le misure contano
Il problema (o limitazione) più grande è la massa del carico utile (astronave, persone, carburante, rifornimenti, ecc.) richiesto per il viaggio. La massa del carico utile è solitamente solo una piccola percentuale della massa totale del veicolo di lancio. Ad esempio, il razzo Saturn V che ha lanciato l'Apollo 11 sulla Luna pesava 3000 tonnellate. Ma potrebbe lanciare solo 140 tonnellate (5% della massa di lancio iniziale) nell'orbita terrestre bassa e 50 tonnellate (meno del 2% della massa di lancio iniziale) sulla Luna.
La massa limita le dimensioni di un veicolo spaziale su Marte e le sue capacità nello spazio. Ogni manovra richiede la spesa di carburante per accendere i motori a razzo, e questo carburante deve ora essere trasportato nello spazio da veicoli spaziali.
Il piano di SpaceX per il suo veicolo spaziale con equipaggio è di fare rifornimento nello spazio con un camion di carburante lanciato separatamente. Ciò significa che sarà possibile mettere in orbita molto più carburante rispetto a un lancio.
Il tempo conta
Un altro problema strettamente legato al carburante è il tempo. Le missioni che inviano veicoli spaziali senza equipaggio sui pianeti esterni spesso seguono complesse traiettorie attorno al Sole. Usano le cosiddette manovre gravitazionali per volare in modo efficiente attorno a diversi pianeti e guadagnare abbastanza slancio per raggiungere il loro obiettivo.
Ciò consente di risparmiare molto carburante, ma può richiedere anni per completare queste missioni. È chiaro che questo è inaccettabile. Sia la Terra che Marte hanno orbite (quasi) circolari e una manovra nota come Transizione di Hohmann, è il modo più economico per viaggiare tra i due pianeti. In sostanza, se non entriamo nei dettagli, la navicella compie un unico volo lungo un'orbita ellittica di transizione da un pianeta all'altro.
Il transito di Hohmann tra la Terra e Marte dura circa 259 giorni (da otto a nove mesi) ed è possibile solo circa ogni due anni a causa della differenza nelle orbite attorno al Sole della Terra e di Marte. Un veicolo spaziale può raggiungere Marte in meno tempo (SpaceX dice sei mesi), ma, avete indovinato, richiederà più carburante.
Atterraggio sicuro
Supponiamo che la nostra astronave e il nostro equipaggio finiscano su Marte. Il prossimo compito è l'atterraggio. Un veicolo spaziale che entra nell'atmosfera terrestre può utilizzare la resistenza generata dall'interazione con l'atmosfera per rallentare. Ciò consente al dispositivo di atterrare in sicurezza sulla superficie terrestre (a condizione che possa resistere al riscaldamento appropriato). Ma l'atmosfera su Marte è circa 100 volte più sottile di quella terrestre. Ciò significa meno potenziale di resistenza, rendendo impossibile atterrare in sicurezza senza alcuna assistenza.
Alcune missioni sono atterrate su airbag (come la missione Pathfinder della NASA), mentre altre hanno utilizzato i propulsori (la missione Phoenix della NASA). Quest'ultimo, ancora una volta, richiede più carburante.
Vita su Marte
Un giorno marziano dura 24 ore e 37 minuti, ma è qui che finiscono le somiglianze con la Terra. La sottile atmosfera di Marte significa che non può trattenere il calore così come la Terra, quindi la vita su Marte è caratterizzata da grandi sbalzi di temperatura giorno/notte. Marte ha una temperatura massima di 30℃, che suona abbastanza bene, ma la sua temperatura minima è di -140℃ e la temperatura media è di -63℃. La temperatura media invernale al Polo Sud della Terra è di circa -49℃. Quindi dobbiamo stare molto attenti a scegliere dove vivere su Marte e cosa fare con la temperatura notturna.
La gravità su Marte è il 38% di quella terrestre (quindi ti sentirai più leggero), ma l'aria è composta principalmente da carbonio (CO₂) con una piccola percentuale di azoto, quindi è completamente irrespirabile. Avremo bisogno di costruire un posto climatizzato dove viverci. SpaceX sta pianificando diversi voli cargo prima del lancio, comprese strutture infrastrutturali critiche come serre, pannelli solari e, avete indovinato, un impianto di produzione di carburante e aria per il ritorno della missione sulla Terra.
La vita su Marte è possibile e sulla Terra sono già stati condotti diversi test di simulazione per vedere come gli umani farebbero fronte a una tale esistenza.
Puoi leggerlo qui: I geologi stanno modellando le condizioni del suolo marziano per piantare Marte in futuro
Ritorno sulla Terra
L'ultimo compito è iniziare il viaggio di ritorno e riportare le persone sulla Terra in sicurezza. L'Apollo 11 è entrato nell'atmosfera terrestre a una velocità di circa 40000 km/h, che è leggermente inferiore alla velocità necessaria per lasciare l'orbita terrestre. I veicoli spaziali di ritorno da Marte avranno velocità di ingresso nell'atmosfera comprese tra 47 km/h e 000 km/h, a seconda dell'orbita che utilizzano per arrivare sulla Terra.
Potrebbero rallentare nell'orbita terrestre bassa fino a circa 28 km/h prima di rientrare nella nostra atmosfera, ma, avete indovinato, avrebbero bisogno di carburante extra per farlo. Ma non saranno nemmeno in grado di irrompere semplicemente nell'atmosfera. Dobbiamo solo assicurarci di non uccidere gli astronauti sovraccaricandoli o bruciarli surriscaldandoli.
Queste sono solo alcune delle sfide che deve affrontare una missione su Marte, e tutti gli elementi tecnologici per realizzarla sono già presenti. Dobbiamo solo spendere tempo e denaro e mettere tutto insieme.
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