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Il volo spaziale umano ha una storia straordinariamente breve. Yuri Gagarin divenne il primo essere umano nello spazio a bordo della Vostok 1 nel 1961, seguito dalla prima EVA di AlekseyLeonov nel 1965 e dal primo cambio orbitale da parte di GusGrissom e JohnYoung a bordo della Gemini 3 nello stesso anno. Le missioni Apollo, a partire dall'Apollo 8 nel 1968, ci portarono oltre l'orbita terrestre bassa, fino alla Luna, e nel 1969 Armstrong e Aldrin camminarono sulla sua superficie. Oggi, il programma Artemis della NASA mira a riportare gli astronauti sulla Luna entro il 2026 e a lanciare missioni con equipaggio su Marte negli anni ’30. Il prossimo obiettivo planetario dopo Marte è Giove, anche se un volo con equipaggio non è previsto fino al 2070. Se si tentasse una missione del genere, quanto tempo durerebbe il viaggio e quale percorso sarebbe necessario?
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Nel suo punto più vicino, Giove si trova oltre 1.500 volte più lontano dalla Terra rispetto alla Luna, a circa 365 milioni di miglia di distanza. Viaggiare alla velocità più elevata mai raggiunta da un veicolo costruito dall’uomo – 24.816 miglia orarie – coprirebbe quella distanza in circa 613 giorni, ma i viaggi nello spazio sono molto più complessi. La Terra e Giove sono in costante movimento, quindi il lancio deve essere programmato con precisione in modo che la navicella arrivi quando Giove è in posizione. Inoltre un veicolo non può semplicemente viaggiare in linea retta; rimane legato alla gravità del Sole e deve percorrere un percorso orbitale.
I vincoli sul carburante complicano ulteriormente le cose. Nello spazio, ogni unità di propellente utilizzata per accelerare deve essere successivamente utilizzata per decelerare. Pertanto i pianificatori delle missioni cercano traiettorie che riducano al minimo il consumo di propellente. Il concetto di orbita di trasferimento di Hohmann di Walter Hohmann del 1925 fornisce il percorso più efficiente dal punto di vista del propellente tra due orbite circolari.
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L'orbita di trasferimento di Hohmann calcola la traiettoria più breve ed efficiente dal punto di vista del propellente dalla Terra a Giove. Il tempo di trasferimento è circa la metà della somma dei periodi orbitali dei due pianeti. Con il periodo orbitale di Giove di 4.333 giorni e quello della Terra di 365 giorni, il viaggio di sola andata dura circa 1.174 giorni, ovvero poco più di tre anni.
Poiché il trasferimento richiede uno specifico allineamento planetario, una finestra di lancio adeguata ricorre ogni 398,88 giorni (circa 13 mesi). La tratta di ritorno richiederebbe una finestra comparabile, quindi la durata complessiva della missione deve tenere conto di questi periodi di attesa.
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Anche se gli esseri umani devono ancora mettere piede su Giove, 11 missioni robotiche – sei flyby e cinque orbitanti – hanno visitato il sistema gioviano. Il sorvolo più veloce, NewHorizons, ha raggiunto Giove in soli 405 giorni. Gli orbitanti, come Galileo e Giunone, utilizzavano l'assistenza gravitazionale e traiettorie più lunghe, impiegando circa sei anni per arrivare. Le missioni robotiche favoriscono percorsi estesi per conservare il propellente per l'inserimento orbitale, mentre una missione con equipaggio necessiterebbe di un approccio più breve e veloce per ridurre le richieste di supporto vitale.
