Nhân loại phải vượt qua nhiều trở ngại trước khi bắt đầu hành trình trở về Mars. Có hai người chơi chính NASA і SpaceX, những người hợp tác chặt chẽ với nhau trong các nhiệm vụ tới Trạm Vũ trụ Quốc tế, nhưng lại có những ý tưởng trái ngược nhau về nhiệm vụ của phi hành đoàn tới Sao Hỏa sẽ như thế nào.
Vấn đề kích cỡ
Vấn đề lớn nhất (hoặc hạn chế) là khối lượng trọng tải (tàu vũ trụ, con người, nhiên liệu, vật tư, v.v.) cần thiết cho chuyến đi. Khối lượng của thiết bị phóng thường chỉ chiếm một tỷ lệ nhỏ trong tổng khối lượng của phương tiện phóng. Ví dụ, tên lửa Saturn V phóng Apollo 11 lên Mặt trăng nặng 3000 tấn. Nhưng nó chỉ có thể phóng 140 tấn (5% khối lượng phóng ban đầu) vào quỹ đạo thấp của Trái đất và 50 tấn (dưới 2% khối lượng phóng ban đầu) lên Mặt trăng.
Khối lượng giới hạn kích thước của tàu vũ trụ trên Sao Hỏa và khả năng của nó trong không gian. Mỗi thao tác đều yêu cầu tiêu tốn nhiên liệu để kích hoạt động cơ tên lửa và nhiên liệu này hiện phải được đưa vào không gian bằng tàu vũ trụ.
Kế hoạch của SpaceX cho tàu vũ trụ có phi hành đoàn của mình là tiếp nhiên liệu trong không gian bằng một xe tải nhiên liệu được phóng riêng. Điều này có nghĩa là có thể đưa nhiều nhiên liệu hơn vào quỹ đạo so với một lần phóng.
vấn đề thời gian
Một vấn đề khác liên quan chặt chẽ đến nhiên liệu là thời gian. Các nhiệm vụ gửi tàu vũ trụ không người lái đến các hành tinh bên ngoài thường đi theo quỹ đạo phức tạp quanh Mặt trời. Họ sử dụng cái gọi là thao tác trọng lực để bay vòng quanh các hành tinh khác nhau một cách hiệu quả và có đủ động lượng để đạt được mục tiêu của mình.
Điều này giúp tiết kiệm rất nhiều nhiên liệu, nhưng có thể khiến các nhiệm vụ này mất nhiều năm để hoàn thành. Rõ ràng đây là điều không thể chấp nhận được. Cả Trái đất và Sao Hỏa đều có (gần như) quỹ đạo tròn và một thao tác được gọi là quá trình chuyển đổi hohman, là cách tiết kiệm nhất để di chuyển giữa hai hành tinh. Trên thực tế, nếu chúng ta không đi vào chi tiết, con tàu vũ trụ thực hiện một chuyến bay dọc theo quỹ đạo hình elip chuyển từ hành tinh này sang hành tinh khác.
Quá trình Hohmann giữa Trái đất và Sao Hỏa mất khoảng 259 ngày (tám đến chín tháng) và chỉ có thể xảy ra khoảng hai năm một lần do sự khác biệt về quỹ đạo quanh Mặt trời của Trái đất và Sao Hỏa. Một tàu vũ trụ có thể đến Sao Hỏa trong thời gian ngắn hơn (SpaceX cho biết là sáu tháng), nhưng, bạn đoán xem, nó sẽ cần nhiều nhiên liệu hơn.
Hạ cánh an toàn
Giả sử tàu vũ trụ và phi hành đoàn của chúng tôi kết thúc trên sao Hỏa. Nhiệm vụ tiếp theo là hạ cánh. Một tàu vũ trụ đi vào bầu khí quyển của Trái đất có thể sử dụng lực cản do tương tác với bầu khí quyển tạo ra để giảm tốc độ. Điều này cho phép thiết bị hạ cánh an toàn trên bề mặt Trái đất (với điều kiện là nó có thể chịu được nhiệt độ thích hợp). Nhưng bầu khí quyển trên Sao Hỏa mỏng hơn Trái đất khoảng 100 lần. Điều này có nghĩa là khả năng bị cản sẽ ít hơn, khiến bạn không thể hạ cánh an toàn nếu không có bất kỳ sự trợ giúp nào.
Một số sứ mệnh hạ cánh bằng túi khí (chẳng hạn như sứ mệnh Pathfinder của NASA), trong khi những sứ mệnh khác sử dụng động cơ đẩy (sứ mệnh Phoenix của NASA). Loại thứ hai, một lần nữa, cần nhiều nhiên liệu hơn.
Sự sống trên sao Hỏa
Một ngày trên sao Hỏa kéo dài 24 giờ 37 phút, nhưng đó là điểm kết thúc những điểm tương đồng với Trái đất. Bầu khí quyển mỏng của sao Hỏa có nghĩa là nó không thể giữ nhiệt tốt như Trái đất, vì vậy sự sống trên sao Hỏa được đặc trưng bởi sự dao động nhiệt độ ngày/đêm lớn. Sao Hỏa có nhiệt độ tối đa là 30℃, nghe có vẻ khá thú vị, nhưng nhiệt độ tối thiểu của nó là -140℃ và nhiệt độ trung bình là -63℃. Nhiệt độ mùa đông trung bình ở Nam Cực của Trái đất là khoảng -49℃. Vì vậy, chúng ta cần phải rất cẩn thận trong việc chọn nơi sống trên sao Hỏa và phải làm gì với nhiệt độ vào ban đêm.
Trọng lực trên Sao Hỏa bằng 38% so với Trái đất (vì vậy bạn sẽ cảm thấy nhẹ hơn), nhưng không khí chủ yếu là carbon (CO₂) với một vài phần trăm nitơ, vì vậy nó hoàn toàn không thể thở được. Chúng ta sẽ cần xây dựng một nơi kiểm soát khí hậu để sống ở đó. SpaceX đang lên kế hoạch cho một số chuyến bay chở hàng trước khi ra mắt, bao gồm các cơ sở hạ tầng quan trọng như nhà kính, tấm pin mặt trời và – bạn đoán nó – một cơ sở sản xuất nhiên liệu không khí cho nhiệm vụ quay trở lại Trái đất.
Có thể có sự sống trên sao Hỏa và một số thử nghiệm mô phỏng đã được tiến hành trên Trái đất để xem con người sẽ đối phó với sự tồn tại như vậy như thế nào.
Bạn có thể đọc nó ở đây: Các nhà địa chất đang mô hình hóa điều kiện đất trên sao Hỏa để trồng cây trên sao Hỏa trong tương lai
trở về trái đất
Nhiệm vụ cuối cùng là bắt đầu hành trình trở về và đưa mọi người trở lại Trái đất an toàn. Apollo 11 đi vào bầu khí quyển của Trái đất với tốc độ khoảng 40000 km/h, thấp hơn một chút so với tốc độ cần thiết để rời khỏi quỹ đạo Trái đất. Tàu vũ trụ trở về từ sao Hỏa sẽ có tốc độ đi vào khí quyển từ 47 km/h đến 000 km/h, tùy thuộc vào quỹ đạo mà chúng sử dụng để đến Trái đất.
Chúng có thể giảm tốc độ trong quỹ đạo thấp của Trái đất xuống còn khoảng 28 km/h trước khi quay trở lại bầu khí quyển của chúng ta, nhưng, bạn đoán xem, chúng sẽ cần thêm nhiên liệu để làm như vậy. Nhưng họ sẽ không thể đột nhập vào bầu khí quyển một cách đơn giản. Chúng tôi chỉ cần đảm bảo rằng chúng tôi không giết các phi hành gia bằng cách làm họ quá tải hoặc đốt cháy họ do quá nóng.
Đây chỉ là một số thách thức đối với sứ mệnh lên sao Hỏa và tất cả các khối xây dựng công nghệ để đạt được nó đã sẵn sàng. Chúng ta chỉ cần dành thời gian và tiền bạc và đặt tất cả lại với nhau.
Đọc thêm: