De mensheid moet veel obstakels overwinnen voordat een terugreis kan beginnen Mars. Er zijn twee hoofdspelers NASA і SpaceX, die nauw samenwerken aan missies naar het internationale ruimtestation ISS, maar tegenstrijdige ideeën hebben over hoe een bemande missie naar Mars eruit zou zien.
Grootte doet er toe
Het grootste probleem (of beperking) is de massa van de lading (ruimteschip, mensen, brandstof, voorraden, etc.) die nodig is voor de reis. De massa van de lading is meestal slechts een klein percentage van de totale massa van het draagraket. De Saturn V-raket die Apollo 11 naar de maan lanceerde, woog bijvoorbeeld 3000 ton. Maar het kon slechts 140 ton (5% van de aanvankelijke lanceringsmassa) in een lage baan om de aarde lanceren en 50 ton (minder dan 2% van de aanvankelijke lanceringsmassa) naar de maan.
Massa beperkt de grootte van een ruimtevaartuig op Mars en zijn mogelijkheden in de ruimte. Elke manoeuvre vereist brandstofverbruik om de raketmotoren af te vuren, en deze brandstof moet nu door ruimtevaartuigen in de ruimte worden afgeleverd.
Het plan van SpaceX voor zijn bemande ruimtevaartuig is om in de ruimte bij te tanken met een afzonderlijk gelanceerde brandstoftruck. Dit betekent dat het mogelijk zal zijn om veel meer brandstof in een baan om de aarde te brengen dan in één lancering.
Tijd is belangrijk
Een ander probleem dat nauw verband houdt met brandstof is tijd. Missies die onbemande ruimtevaartuigen naar de buitenste planeten sturen, volgen vaak complexe trajecten rond de zon. Ze gebruiken zogenaamde zwaartekrachtmanoeuvres om efficiënt rond verschillende planeten te vliegen en voldoende vaart te krijgen om hun doel te bereiken.
Dit bespaart veel brandstof, maar kan ervoor zorgen dat deze missies jaren in beslag nemen. Het is duidelijk dat dit onaanvaardbaar is. Zowel de aarde als Mars hebben (bijna) cirkelvormige banen en een manoeuvre die bekend staat als Hohman-overgang, is de meest economische manier om tussen de twee planeten te reizen. Als we niet in details treden, maakt het ruimteschip een enkele vlucht langs een elliptische overgangsbaan van de ene planeet naar de andere.
De Hohmann-transit tussen de aarde en Mars duurt ongeveer 259 dagen (acht tot negen maanden) en is slechts ongeveer om de twee jaar mogelijk vanwege het verschil in de banen rond de zon van de aarde en Mars. Een ruimtevaartuig kan Mars in minder tijd bereiken (SpaceX zegt zes maanden), maar je raadt het al, het zal meer brandstof nodig hebben.
Veilig landen
Stel dat ons ruimtevaartuig en onze bemanning op Mars terechtkomen. De volgende taak is landen. Een ruimtevaartuig dat de atmosfeer van de aarde binnenkomt, kan de weerstand die wordt gegenereerd door de interactie met de atmosfeer gebruiken om te vertragen. Hierdoor kan het apparaat veilig op het aardoppervlak landen (mits het bestand is tegen de juiste verwarming). Maar de atmosfeer op Mars is ongeveer 100 keer dunner dan die van de aarde. Dit betekent minder kans op weerstand, waardoor het onmogelijk wordt om zonder enige hulp veilig te landen.
Sommige missies landden op airbags (zoals NASA's Pathfinder-missie), terwijl andere gebruik maakten van stuwraketten (NASA's Phoenix-missie). De laatste vereist opnieuw meer brandstof.
Leven op Mars
Een dag op Mars duurt 24 uur en 37 minuten, maar daar eindigen de overeenkomsten met de aarde. Door de dunne atmosfeer van Mars kan het de warmte niet zo goed vasthouden als de aarde, dus het leven op Mars wordt gekenmerkt door grote dag-/nachttemperatuurschommelingen. Mars heeft een maximale temperatuur van 30℃, wat best aardig klinkt, maar de minimumtemperatuur is -140℃ en de gemiddelde temperatuur is -63℃. De gemiddelde wintertemperatuur op de zuidpool van de aarde is ongeveer -49℃. We moeten dus heel voorzichtig zijn bij het kiezen van een plek op Mars om te wonen en wat te doen met de temperatuur 's nachts.
De zwaartekracht op Mars is 38% van die van de aarde (je voelt je dus lichter), maar de lucht bestaat voornamelijk uit koolstof (CO₂) met een paar procent stikstof, dus het is totaal niet in te ademen. We zullen een klimaatgecontroleerde plek moeten bouwen om daar te wonen. SpaceX plant verschillende vrachtvluchten voor de lancering, inclusief kritieke infrastructuurvoorzieningen zoals kassen, zonnepanelen en – je raadt het al – een brandstof-luchtproductiefaciliteit voor de terugkeer van de missie naar de aarde.
Leven op Mars is mogelijk en er zijn al verschillende simulatietests op aarde uitgevoerd om te zien hoe mensen met zo'n bestaan om zouden gaan.
Je kunt er hier over lezen: Geologen modelleren de bodemgesteldheid van Mars om in de toekomst Mars te planten
Keer terug naar de aarde
De laatste taak is om de terugreis te beginnen en mensen veilig terug naar de aarde te brengen. Apollo 11 kwam de atmosfeer van de aarde binnen met een snelheid van ongeveer 40000 km/u, wat iets lager is dan de snelheid die nodig is om de baan van de aarde te verlaten. Ruimtevaartuigen die terugkeren van Mars zullen atmosferische ingangssnelheden hebben van tussen de 47 km/u en 000 km/u, afhankelijk van de baan die ze gebruiken om bij de aarde aan te komen.
Ze zouden in een lage baan om de aarde kunnen vertragen tot ongeveer 28 km/u voordat ze weer onze atmosfeer binnendringen, maar je raadt het al, daarvoor hebben ze extra brandstof nodig. Maar ze zullen ook niet zomaar in de atmosfeer kunnen inbreken. We moeten er alleen voor zorgen dat we de astronauten niet doden door ze te overbelasten of verbranden door oververhitting.
Dit zijn slechts enkele van de uitdagingen waarmee een missie naar Mars wordt geconfronteerd, en alle technologische bouwstenen om dit te bereiken zijn al aanwezig. We moeten gewoon de tijd en het geld besteden en alles bij elkaar brengen.
Lees ook: