Ci sono molte cose che l'umanità deve superare prima che venga lanciato un viaggio di ritorno su Marte.

I due attori principali sono NASA e SpaceX, che lavorano insieme intimamente nelle missioni verso la Stazione Spaziale Internazionale, ma hanno idee contrastanti su come sarebbe una missione su Marte con equipaggio.

Le misure contano

La più grande sfida (o vincolo) è la massa del carico utile (astronave, le persone, carburante, rifornimenti ecc.) necessari per effettuare il viaggio.

Parliamo ancora di lanciare qualcosa nello spazio come di lanciare il suo peso nell'oro.

La massa del carico utile è di solito solo una piccola percentuale della massa totale del veicolo di lancio.

Per esempio, il razzo Saturn V che ha lanciato Apollo 11 sulla Luna pesava 3, 000 tonnellate.

Ma potrebbe lanciare solo 140 tonnellate (5% della sua massa di lancio iniziale) nell'orbita terrestre bassa, e 50 tonnellate (meno del 2% della sua massa di lancio iniziale) sulla Luna.

La massa limita le dimensioni di un veicolo spaziale marziano e ciò che può fare nello spazio. Ogni manovra costa carburante per accendere i motori a razzo, e questo carburante deve essere attualmente trasportato nello spazio sulla navicella spaziale.

Il piano di SpaceX prevede che il suo veicolo Starship con equipaggio venga rifornito nello spazio da un'autocisterna lanciata separatamente. Ciò significa che è possibile portare in orbita molto più carburante di quanto potrebbe essere trasportato con un singolo lancio.

Il tempo conta

Un'altra sfida, intimamente connesso con il carburante, è tempo.

Le missioni che inviano veicoli spaziali senza equipaggio sui pianeti esterni spesso percorrono traiettorie complesse attorno al Sole. Usano le cosiddette manovre di assistenza alla gravità per lanciarsi in modo efficace intorno a diversi pianeti per ottenere abbastanza slancio per raggiungere il loro obiettivo.

Ciò consente di risparmiare molto carburante, ma può portare a missioni che impiegano anni per raggiungere le loro destinazioni. Chiaramente questo è qualcosa che gli umani non vorrebbero fare.

Sia la Terra che Marte hanno orbite (quasi) circolari e una manovra nota come trasferimento di Hohmann è il modo più efficiente in termini di consumo di carburante per viaggiare tra due pianeti. Fondamentalmente, senza entrare troppo nei dettagli, qui è dove un'astronave fa una singola bruciatura in un'orbita di trasferimento ellittica da un pianeta all'altro.

Un trasferimento di Hohmann tra la Terra e Marte richiede circa 259 giorni (tra otto e nove mesi) ed è possibile solo ogni due anni circa a causa delle diverse orbite attorno al Sole della Terra e di Marte.

Una navicella spaziale potrebbe raggiungere Marte in un tempo più breve (SpaceX richiede sei mesi) ma, come avete indovinato, costerebbe più carburante per farlo in quel modo.

Atterraggio sicuro

Supponiamo che la nostra navicella spaziale e il nostro equipaggio arrivino su Marte. La prossima sfida è l'atterraggio.

Un veicolo spaziale che entra sulla Terra è in grado di utilizzare la resistenza generata dall'interazione con l'atmosfera per rallentare. Ciò consente all'imbarcazione di atterrare in sicurezza sulla superficie terrestre (a condizione che possa sopravvivere al relativo riscaldamento).

Ma l'atmosfera su Marte è circa 100 volte più sottile di quella terrestre. Ciò significa meno potenziale per la resistenza, quindi non è possibile atterrare in sicurezza senza qualche tipo di aiuto.

Alcune missioni sono atterrate su airbag (come la missione Pathfider della NASA) mentre altre hanno utilizzato propulsori (missione Phoenix della NASA). Quest'ultimo, di nuovo, richiede più carburante.

Vita su Marte

Un giorno marziano dura 24 ore e 37 minuti ma le somiglianze con la Terra si fermano qui.

La sottile atmosfera su Marte significa che non può trattenere il calore come fa la Terra, quindi la vita su Marte è caratterizzata da grandi picchi di temperatura durante il ciclo giorno/notte.

Marte ha una temperatura massima di 30℃, che suona abbastanza piacevole, ma la sua temperatura minima è -140℃, e la sua temperatura media è -63℃. La temperatura media invernale al Polo Sud della Terra è di circa -49℃.

Quindi dobbiamo essere molto selettivi su dove scegliamo di vivere su Marte e su come gestiamo la temperatura durante la notte.

La gravità su Marte è il 38% di quella terrestre (quindi ti sentiresti più leggero) ma l'aria è principalmente anidride carbonica (CO₂) con diverse percentuali di azoto, quindi è completamente irrespirabile. Avremmo bisogno di costruire un luogo climatizzato solo per viverci.

SpaceX prevede di lanciare diversi voli cargo tra cui infrastrutture critiche come serre, pannelli solari e, avete indovinato, un impianto di produzione di carburante per le missioni di ritorno sulla Terra.

La vita su Marte sarebbe possibile e sulla Terra sono già stati fatti diversi esperimenti di simulazione per vedere come le persone potrebbero far fronte a una simile esistenza.

Ritorno sulla Terra

La sfida finale è il viaggio di ritorno e riportare le persone al sicuro sulla Terra.

Apollo 11 è entrato nell'atmosfera terrestre a circa 40 anni, 000 chilometri all'ora, che è appena al di sotto della velocità richiesta per sfuggire all'orbita terrestre.

I veicoli spaziali di ritorno da Marte avranno velocità di rientro da 47, 000 km/h a 54, 000 chilometri all'ora, a seconda dell'orbita che usano per arrivare sulla Terra.

Potrebbero rallentare in un'orbita bassa intorno alla Terra fino a circa 28, 800 chilometri all'ora prima di entrare nella nostra atmosfera, ma - avete indovinato - avrebbero avuto bisogno di carburante extra per farlo.

Se si limitano a precipitare nell'atmosfera, farà tutta la decelerazione per loro. Dobbiamo solo assicurarci di non uccidere gli astronauti con forze G o bruciarli a causa del riscaldamento eccessivo.

Queste sono solo alcune delle sfide che deve affrontare una missione su Marte e tutti i mattoni tecnologici per raggiungerlo ci sono. Abbiamo solo bisogno di spendere tempo e denaro e mettere tutto insieme.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.