Hogyan juthatunk el a Marsra a tudományért
Számos technikai megoldás létezik a Marsra menéshez. A nehézség a legjobb kiválasztása lesz.
A Marsra tett utazás nehézsége elég a legvállalkozóbbak elrettentéséhez: a bolygó soha nem esik 80 millió kilométeres körzetünkre, így a visszaút több évet vesz igénybe. A mérnököknek vannak megoldásaik arra, hogy férfiakat küldjenek a Vörös Bolygóra, majd épségben visszahozzák őket, de egy ilyen projekt költsége jelentős.
A Marsra irányuló küldetés költsége elsősorban az űrhajó tömegétől függ, mivel egy könnyű űrhajó kevesebb üzemanyagot igényel. Ez utóbbi önmagában nem drága: a Föld pályájára történő indítás költsége arányos a
a jármű tömege, amelynek 80 százaléka üzemanyag. A Mars összes missziójának célja a jármű tömegének minimalizálása a biztonság vagy a tudományos érdeklődés veszélyeztetése nélkül. 1952-ben Wernher von Braun elképzelte a hagyományos vegyi rakétákkal meghajtott űrjárművek armadájának megépítését; becslése szerint a teljes felszállási tömeg eléri a 37 200 tonnát. Még egy ilyen flotta földi pályára állítása is több milliárd frankba kerül. Azóta a mérnökök elképzeléseik szerint csökkenteni lehetne a jobb teljesítményű nukleáris vagy elektromágneses rakétákat, csökkentenék az űrhajósok számát, csökkentenék a berendezés redundanciájának szintjét, és a Marsra visszavezethetik az üzemanyagot ( lásd az 1. ábrát).
Ma a legegyszerűbb küldetés, a Mars Direct 100 milliárd frank kezdeti költségbe kerülne, egy évtized alatt elosztva, plusz tízmilliárd frank küldetésenként (lásd: Un direct pour Mars, 38. oldal). A "referenciamissziónak" nevezett NASA-projekt több ötletet is átvesz a Mars Direct-től, de körülbelül kétszer annyiba kerül, fokozott biztonsággal és nagyobb személyzettel (négy helyett hat űrhajós).
Ez a projekt három űrhajót képzel el: egy automata hardver modult, amely mászó járművet és üzemanyag üzemet helyez el a Mars felszínén; egy lakatlan modul, amelyet marsi pályára helyeznek; és a legénység átadási modulja, amely, miután az első kettő megérkezik rendeltetési helyére, a Mars és a Föld újbóli igazodásakor, az első indulás után 26 hónappal indul. Az átviteli modul az űrhajósokat a Marsra vinné, és kikötne a lakható modullal. Az űrhajósok hajót cserélnének, leereszkednének a felszínre, ott maradnának 500 napig, majd a felemelkedési járművel távoznának. Az átviteli modul, amely a pályán várt volna, visszahozza őket a Földre. 26 havonta egy új űrhajóhármas maradna, hogy végül állandó bázist építsenek.
Egy ilyen program kevesebbe kerülne, mint a Nemzetközi Űrállomás vagy az Apollo program. Mivel azonban a nasa híres a költségvetés túlköltekezéséről, a Mars-missziók sok támogatója gyűlt össze különböző szervezetekben, például a Planète Mars Egyesületben (Mars Society) más projektek kidolgozása céljából.
A legfejlettebb a ThinkMars egyik tagja, a Massachusettsi Műszaki Intézet és a Harvard Egyetem hallgatóinak csoportja. Ez a csoport egy profitorientált vállalat létrehozását javasolja a Mars-projekt irányítására, alvállalkozásba adva a különféle feladatokat magáncégeknek és a NASA kutatóközpontjainak. A különböző országok kormányai kedvezményes áron vásárolnának helyet vagy helyet a tapasztalatokhoz. A finanszírozás fennmaradó részét a reklám, a televíziós műsorszolgáltatási jogok és a kutatási szabadalmak értékesítése jelentené.
Miután megmutatták, hogy az emberes misszió műszakilag megvalósítható, az ilyen típusú műveletek támogatói most meg akarják győzni az adófizetőket, a megválasztott tisztviselőket és az iparosokat.
Melyik utat kell megtenni a Mars felé?
Nagy tolóerővel rendelkező rakéták esetében a leggazdaságosabb pálya a Hohmann transzferpálya. Ez a Föld és a Mars pályáját érintő ellipszis maximálisan kihasználja a bolygók orbitális mozgását az űrhajó felgyorsítására. Ez akkor kezdődne, amikor a Mars körülbelül 45 fokos szöget zár be a Föld elé (ez 26 havonta történik). Elhagyná a Földet, és a Föld kezdeti helyzetéből a Nap másik oldalára érkezne a Marsra (lásd 3a. Ábra). A bolygók ilyen konfigurációja alkotja azt, amit a csillagászok kötőszónak neveznek. Visszatérésként az űrhajósok megvárják, amíg a Mars 75 fokos szöget zár be a Föld elé, járművüket visszahúzható ívre teszik, és hagyják, hogy a Föld utolérje.
Mindegyik szakasz két gyorsulási fázist igényel. A föld felszínéről 11,5 kilométer/másodperc sebességű robbanás lehetővé teszi a jármű számára, hogy felszabaduljon a föld vonzerejétől és átjusson a pályára. Egy másik megoldás az, ha alacsony földi pályáról indulunk, amelyben az űrszonda már nagy sebességgel forog; a motoroknak ekkor további 3,5 kilométer/másodperc sebességet kell adniuk. Amikor a Mars felé közeledik, a retró rakétáknak vagy a légkörben történő fékezésnek körülbelül két kilométer/másodperc sebességgel kell lassítania az űrhajót, hogy a pályára lépjen, vagy 5,5 kilométer/másodperc alatt landoljon. A visszatérés a fordítottja.
A ki- és visszaút valamivel több mint két és fél évig tart: 260 nap a bolygóközi utazás minden szakaszában és 460 nap a Marson való tartózkodás. A fő projektek, mint például a Mars Direct és a NASA referencia küldetése, a konjunkció típusú pályákat részesítik előnyben, de rövidítik az utazást azáltal, hogy egy kis extra üzemanyagot fogyasztanak az út során. A gondos programozás biztosítja azt is, hogy a hajó motorhiba esetén természetesen visszatérjen a Földre.
Az út lerövidítése érdekében a nasa mérnökei ellenzéki típusú pályákat vizsgálnak (lásd a 3b. Ábrát), amelyeket azért neveznek el, mert a Föld a misszió bármely pillanatában a Marshoz (a csillagászok ellenzékinek nevezett konfigurációhoz) közelebb áll. Ezek a pályák további gyorsulást igényelnek. Az utazás ekkor másfél évig tartana: 220 nap a kiutazáshoz, 30 napos tartózkodás a Marson és 290 nap a visszatéréshez. A visszaút a Nap felé mutatott, végül a Vénusz gravitációs húzásával, és hátulról a Föld felé. A sorrend megfordítható, így a kifelé irányuló utazás a leghosszabb. A tervezett rakétákkal ezek a pályák túl hosszú utat szabnak egy ilyen rövid tartózkodásra, de érdekes lenne, ha nagyon erős nukleáris rakétákat vagy ingákat használnának, amelyek folyamatosan keringenek a Föld és a Mars pályája között anélkül, hogy valaha is ott állnának meg.