Er zijn veel dingen die de mensheid moet overwinnen voordat een terugreis naar Mars wordt gelanceerd.

De twee belangrijkste spelers zijn NASA en SpaceX, die nauw samenwerken aan missies naar het internationale ruimtestation, maar concurrerende ideeën hebben over hoe een bemande Mars-missie eruit zou zien.

Grootte doet er toe

De grootste uitdaging (of beperking) is de massa van de lading (ruimtevaartuig, mensen, brandstof, benodigdheden enz.) die nodig zijn om de reis te maken.

We praten nog steeds over het lanceren van iets in de ruimte alsof het zijn gewicht in goud lanceert.

Het laadvermogen is meestal slechts een klein percentage van de totale massa van het draagraket.

Bijvoorbeeld, de Saturn V-raket die Apollo 11 naar de maan lanceerde, woog 3, 000 ton.

Maar het kon slechts 140 ton (5% van zijn oorspronkelijke lanceringsmassa) lanceren in een lage baan om de aarde, en 50 ton (minder dan 2% van de oorspronkelijke lanceringsmassa) naar de maan.

Massa beperkt de grootte van een Mars-ruimtevaartuig en wat het in de ruimte kan doen. Elke manoeuvre kost brandstof om raketmotoren af ​​te vuren, en deze brandstof moet momenteel met het ruimtevaartuig de ruimte in worden vervoerd.

Het plan van SpaceX is dat het bemande Starship-voertuig in de ruimte wordt bijgetankt door een afzonderlijk gelanceerde brandstoftanker. Dat betekent dat er veel meer brandstof in een baan om de aarde kan worden gebracht dan op een enkele lancering zou kunnen worden vervoerd.

Tijd is belangrijk

Nog een uitdaging, nauw verbonden met brandstof, het is tijd.

Missies die ruimtevaartuigen zonder bemanning naar de buitenste planeten sturen, leggen vaak complexe banen rond de zon af. Ze gebruiken zogenaamde zwaartekracht-assist-manoeuvres om effectief rond verschillende planeten te slingeren om voldoende momentum te krijgen om hun doel te bereiken.

Dit bespaart veel brandstof, maar kan resulteren in missies die jaren duren om hun bestemming te bereiken. Het is duidelijk dat dit iets is wat mensen niet zouden willen doen.

Zowel de aarde als Mars hebben (bijna) cirkelvormige banen en een manoeuvre die bekend staat als de Hohmann-overdracht is de meest brandstofefficiënte manier om tussen twee planeten te reizen. In principe, zonder al te veel in detail te treden, dit is waar een ruimtevaartuig een enkele verbranding doet in een elliptische baan van de ene planeet naar de andere.

Een Hohmann-transfer tussen aarde en Mars duurt ongeveer 259 dagen (tussen acht en negen maanden) en is slechts ongeveer om de twee jaar mogelijk vanwege de verschillende banen rond de zon van de aarde en Mars.

Een ruimtevaartuig zou Mars in kortere tijd kunnen bereiken (SpaceX claimt zes maanden), maar - je raadt het al - het zou meer brandstof kosten om het op die manier te doen.

Veilige landing

Stel dat ons ruimtevaartuig en onze bemanning naar Mars gaan. De volgende uitdaging is landen.

Een ruimtevaartuig dat de aarde binnenkomt, kan de weerstand gebruiken die wordt gegenereerd door interactie met de atmosfeer om te vertragen. Hierdoor kan het vaartuig veilig op het aardoppervlak landen (op voorwaarde dat het de gerelateerde verwarming kan overleven).

Maar de atmosfeer op Mars is ongeveer 100 keer dunner dan die van de aarde. Dat betekent minder kans op weerstand, dus het is niet mogelijk om veilig te landen zonder enige vorm van hulp.

Sommige missies zijn geland op airbags (zoals de Pathfider-missie van NASA), terwijl andere stuwraketten hebben gebruikt (NASA's Phoenix-missie). Het laatste, alweer, meer brandstof nodig.

Leven op Mars

Een Marsdag duurt 24 uur en 37 minuten, maar daar houden de overeenkomsten met de aarde op.

De dunne atmosfeer op Mars betekent dat het de warmte niet zo goed kan vasthouden als de aarde, het leven op Mars wordt dus gekenmerkt door grote temperatuurschommelingen gedurende de dag/nacht-cyclus.

Mars heeft een maximale temperatuur van 30℃, wat best gezellig 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 selectief zijn over waar we op Mars willen wonen en hoe we 's nachts met de temperatuur omgaan.

De zwaartekracht op Mars is 38% van die van de aarde (dus je zou je lichter voelen) maar de lucht bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide (CO₂) met enkele procenten stikstof, dus het is volledig onadembaar. We zouden een klimaatgestuurde plek moeten bouwen om daar te kunnen wonen.

SpaceX is van plan verschillende vrachtvluchten te lanceren, waaronder kritieke infrastructuur zoals kassen, zonnepanelen en - je raadt het al - een brandstofproductiefaciliteit voor terugkeermissies naar de aarde.

Leven op Mars zou mogelijk zijn en er zijn al verschillende simulatieproeven gedaan op aarde om te zien hoe mensen met zo'n bestaan ​​zouden omgaan.

Keer terug naar de aarde

De laatste uitdaging is de terugreis en het veilig terugbrengen van mensen naar de aarde.

Apollo 11 ging de atmosfeer van de aarde binnen om ongeveer 40 uur, 000 km/u, dat is net onder de snelheid die nodig is om uit de baan van de aarde te ontsnappen.

Ruimtevaartuig dat terugkeert van Mars zal een terugkeersnelheid hebben van 47, 000 km/u tot 54, 000 km/u, afhankelijk van de baan die ze gebruiken om bij de aarde aan te komen.

Ze kunnen vertragen in een lage baan rond de aarde tot ongeveer 28, 800 km/u voordat ze onze atmosfeer binnengingen, maar - je raadt het al - daarvoor zouden ze extra brandstof nodig hebben.

Als ze gewoon in de atmosfeer terechtkomen, het zal alle vertraging voor hen doen. We moeten er alleen voor zorgen dat we de astronauten niet doden met G-krachten of ze verbranden door overmatige verhitting.

Dit zijn slechts enkele van de uitdagingen waarmee een Mars-missie wordt geconfronteerd en alle technologische bouwstenen om dit te bereiken zijn aanwezig. We hoeven alleen maar de tijd en het geld te besteden en alles bij elkaar te brengen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.