Ploystock/Getty Images

De menselijke ruimtevaart heeft een opmerkelijk korte geschiedenis. Yuri Gagarin werd in 1961 de eerste mens in de ruimte aan boord van Vostok 1, gevolgd door de eerste EVA van Aleksey Leonov in 1965, en de eerste orbitale verandering door GusGrissom en John Young aan boord van Gemini 3 datzelfde jaar. De Apollo-missies, te beginnen met Apollo 8 in 1968, voerden ons voorbij de lage baan om de aarde naar de maan, en in 1969 liepen Armstrong en Aldrin over het oppervlak ervan. Tegenwoordig streeft het Artemis-programma van NASA ernaar om tegen 2026 astronauten naar de maan terug te brengen en in de jaren 2030 bemande missies naar Mars te lanceren. Het volgende planetaire doelwit na Mars is Jupiter, hoewel een bemande vlucht pas in de jaren 2070 wordt verwacht. Als een dergelijke missie zou worden ondernomen, hoe lang zou de reis dan duren en welke route zou nodig zijn?

Hoe Jupiter te bereiken

Stocktrek-afbeeldingen/Getty Images

Op zijn dichtste punt bevindt Jupiter zich ruim 1500 keer verder van de aarde dan de maan, ongeveer 580 miljoen kilometer verderop. Reizen met de hoogste snelheid ooit bereikt door een door mensen gemaakt voertuig (39.816 km/u) zou die afstand in ongeveer 613 dagen kunnen overbruggen, maar ruimtereizen is veel complexer. De aarde en Jupiter zijn voortdurend in beweging, dus een lancering moet precies zo worden getimed dat het ruimtevaartuig arriveert wanneer Jupiter in positie is. Bovendien kan een voertuig niet zomaar in een rechte lijn rijden; het blijft gebonden aan de zwaartekracht van de zon en moet een baan om de aarde volgen.

Brandstofbeperkingen maken de zaken nog ingewikkelder. In de ruimte moet elke eenheid drijfgas die wordt gebruikt om te versnellen, later worden gebruikt om te vertragen. Missieplanners zoeken dus trajecten die het verbruik van drijfgas minimaliseren. WalterHohmanns concept uit 1925 van de Hohmann-overdrachtsbaan biedt het meest efficiënte pad tussen twee cirkelvormige banen.

Reistijd met een Hohmann-transfer

PaulCampbell/Getty Images

De Hohmann-overdrachtbaan berekent het kortste drijfgas-efficiënte traject van de aarde naar Jupiter. De overdrachtstijd is ongeveer de helft van de som van de omlooptijden van de twee planeten. Met een omlooptijd van Jupiter van 4.333 dagen en die van de aarde van 365 dagen, duurt de enkele reis ongeveer 1.174 dagen – iets meer dan drie jaar.

Omdat de overdracht een specifieke planetaire uitlijning vereist, herhaalt een geschikt lanceervenster zich elke 398,88 dagen (ongeveer 13 maanden). De terugreis zou een vergelijkbaar tijdsbestek nodig hebben, dus de totale missieduur moet rekening houden met deze wachttijden.

Robotmissies naar Jupiter

EvanEl‑Amin/Shutterstock

Hoewel mensen nog geen voet op Jupiter hebben gezet, hebben elf robotmissies – zes flybys en vijf orbiters – het Jupiterstelsel bezocht. De snelste flyby, NewHorizons, bereikte Jupiter in slechts 405 dagen. De orbiters, zoals Galileo en Juno, gebruikten zwaartekrachtondersteuning en langere trajecten, waardoor het ongeveer zes jaar duurde voordat ze arriveerden. Robotmissies geven de voorkeur aan langere routes om drijfgas te besparen voor het inbrengen in de ruimte, terwijl een bemande missie een kortere, snellere aanpak nodig heeft om de vraag naar levensondersteuning te verminderen.