Die Menschheit muss viele Hindernisse überwinden, bevor eine Rückreise beginnen kann Mars. Es gibt zwei Hauptakteure NASA і SpaceX, die bei Missionen zur Internationalen Raumstation eng zusammenarbeiten, aber konkurrierende Vorstellungen darüber haben, wie eine bemannte Mission zum Mars aussehen würde.
Die Größe ist wichtig
Das größte Problem (oder Einschränkung) ist die Masse der Nutzlast (Raumschiff, Menschen, Treibstoff, Vorräte usw.), die für die Reise erforderlich ist. Die Masse der Nutzlast beträgt normalerweise nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtmasse der Trägerrakete. Zum Beispiel wog die Saturn-V-Rakete, die Apollo 11 zum Mond brachte, 3000 Tonnen. Aber es konnte nur 140 Tonnen (5 % der anfänglichen Startmasse) in eine niedrige Erdumlaufbahn und 50 Tonnen (weniger als 2 % der anfänglichen Startmasse) zum Mond bringen.
Die Masse begrenzt die Größe eines Raumfahrzeugs auf dem Mars und seine Fähigkeiten im Weltraum. Jedes Manöver erfordert den Verbrauch von Treibstoff, um die Raketentriebwerke zu zünden, und dieser Treibstoff muss nun von Raumfahrzeugen in den Weltraum befördert werden.
Der Plan von SpaceX für sein bemanntes Raumschiff ist es, im Weltraum mit einem separat gestarteten Tankwagen zu tanken. Dies bedeutet, dass es möglich sein wird, viel mehr Treibstoff in die Umlaufbahn zu bringen als mit einem Start.
Zeit zählt
Ein weiteres Thema, das eng mit dem Kraftstoff zusammenhängt, ist die Zeit. Missionen, die unbemannte Raumschiffe zu den äußeren Planeten schicken, folgen oft komplexen Flugbahnen um die Sonne. Sie nutzen sogenannte Gravitationsmanöver, um verschiedene Planeten effizient zu umfliegen und genügend Schwung zu gewinnen, um ihr Ziel zu erreichen.
Das spart viel Treibstoff, kann aber dazu führen, dass diese Missionen Jahre dauern. Es ist klar, dass dies nicht akzeptabel ist. Sowohl die Erde als auch der Mars haben (fast) kreisförmige Umlaufbahnen und ein Manöver, das als bekannt ist Hohman-Übergang, ist die wirtschaftlichste Art, zwischen den beiden Planeten zu reisen. Wenn wir nicht ins Detail gehen, macht das Raumschiff tatsächlich einen einzigen Flug entlang einer elliptischen Übergangsbahn von einem Planeten zum anderen.
Der Hohmann-Transit zwischen Erde und Mars dauert etwa 259 Tage (acht bis neun Monate) und ist aufgrund der unterschiedlichen Umlaufbahnen um die Sonne von Erde und Mars nur etwa alle zwei Jahre möglich. Ein Raumschiff kann den Mars in kürzerer Zeit erreichen (SpaceX sagt sechs Monate), aber, Sie haben es erraten, es wird mehr Treibstoff benötigen.
Sichere Landung
Angenommen, unser Raumschiff und unsere Crew landen auf dem Mars. Die nächste Aufgabe landet. Ein Raumfahrzeug, das in die Erdatmosphäre eindringt, kann den durch die Wechselwirkung mit der Atmosphäre erzeugten Luftwiderstand nutzen, um langsamer zu werden. Dadurch kann das Gerät sicher auf der Erdoberfläche landen (sofern es der entsprechenden Erwärmung standhält). Aber die Atmosphäre auf dem Mars ist etwa 100-mal dünner als die der Erde. Dies bedeutet ein geringeres Widerstandspotential, wodurch eine sichere Landung ohne Hilfe unmöglich wird.
Einige Missionen landeten auf Airbags (wie die Pathfinder-Mission der NASA), während andere Triebwerke verwendeten (die Phoenix-Mission der NASA). Letzteres wiederum erfordert mehr Kraftstoff.
Leben auf dem Mars
Ein Marstag dauert 24 Stunden und 37 Minuten, aber hier enden die Ähnlichkeiten mit der Erde. Die dünne Atmosphäre des Mars bedeutet, dass er Wärme nicht so gut speichern kann wie die Erde, sodass das Leben auf dem Mars durch große Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht gekennzeichnet ist. Der Mars hat eine Höchsttemperatur von 30℃, was ziemlich gut klingt, aber seine Mindesttemperatur beträgt -140℃ und die Durchschnittstemperatur -63℃. Die durchschnittliche Wintertemperatur am Südpol der Erde beträgt etwa -49℃. Wir müssen also sehr vorsichtig sein, wenn es darum geht, wo wir auf dem Mars leben und was wir mit den nächtlichen Temperaturen machen.
Die Schwerkraft auf dem Mars beträgt 38 % der der Erde (also fühlen Sie sich leichter), aber die Luft besteht hauptsächlich aus Kohlenstoff (CO₂) mit ein paar Prozent Stickstoff, also ist sie völlig unatmbar. Wir müssen einen klimatisierten Ort bauen, um dort zu leben. SpaceX plant mehrere Frachtflüge vor dem Start, darunter kritische Infrastruktureinrichtungen wie Gewächshäuser, Sonnenkollektoren und – Sie haben es erraten – eine Brennstoff-Luft-Produktionsanlage für die Rückkehr der Mission zur Erde.
Leben auf dem Mars ist möglich, und auf der Erde wurden bereits mehrere Simulationstests durchgeführt, um zu sehen, wie Menschen mit einer solchen Existenz zurechtkommen würden.
Hier kannst du darüber lesen: Geologen modellieren die Bodenbedingungen auf dem Mars, um den Mars in Zukunft zu bepflanzen
Kehre zur Erde zurück
Die letzte Aufgabe besteht darin, die Rückreise anzutreten und die Menschen sicher zur Erde zurückzubringen. Apollo 11 trat mit einer Geschwindigkeit von etwa 40000 km/h in die Erdatmosphäre ein, was etwas unter der Geschwindigkeit liegt, die erforderlich ist, um die Erdumlaufbahn zu verlassen. Raumfahrzeuge, die vom Mars zurückkehren, haben atmosphärische Eintrittsgeschwindigkeiten zwischen 47 km/h und 000 km/h, abhängig von der Umlaufbahn, die sie benutzen, um die Erde zu erreichen.
Sie könnten in einer niedrigen Erdumlaufbahn auf etwa 28 km/h abbremsen, bevor sie wieder in unsere Atmosphäre eintreten, aber, Sie haben es erraten, sie würden dafür zusätzlichen Treibstoff benötigen. Aber sie werden auch nicht einfach in die Atmosphäre eindringen können. Wir müssen nur sicherstellen, dass wir die Astronauten nicht durch Überlastung töten oder durch Überhitzung ausbrennen.
Dies sind nur einige der Herausforderungen, denen eine Mission zum Mars gegenübersteht, und alle technologischen Bausteine, um sie zu erreichen, sind bereits vorhanden. Wir müssen nur die Zeit und das Geld investieren und alles zusammenfügen.
Lesen Sie auch: