La complicata logistica per mandare gli esploratori umani su Marte

Da quando gli esseri umani hanno guardato le stelle, abbiamo sognato di avventurarci e visitare questi luoghi lontani. E nessun luogo è stato oggetto di più speculazioni di Marte. Ora siamo finalmente arrivati ​​a un punto in cui il sogno degli esseri umani di mettere piede su un altro pianeta potrebbe diventare realtà nel corso della nostra vita.

Comprendiamo la tecnologia di cui abbiamo bisogno per inviare esseri umani su Marte e abbiamo anche l'esperienza di inviare missioni robotiche lì. Allora quando faremo il prossimo passo da gigante e invieremo per la prima volta una missione con equipaggio su un altro pianeta? E cosa ci vorrà perché ciò accada?

Abbiamo parlato con l'esperto spaziale Michael Hecht del Massachusetts Institute of Technology, veterano del Jet Propulsion Laboratory e ricercatore principale del Lo strumento per la produzione di ossigeno MOXIE sul rover Perseverance, per capire come arriviamo dalla Terra a Marte e come metteremo gli stivali a terra per la prima volta tempo.

Sempre a 15 anni di distanza

Con la recente ondata di interesse per l’esplorazione di Marte, sembra che siamo più vicini che mai a portare effettivamente le persone sulla superficie del pianeta. Eppure, è anche un obiettivo che sembra costantemente irraggiungibile.

Dopo le missioni Apollo degli anni '60 e '70, molti appassionati di spazio pensavano che avremmo continuato a raggiungere ed esplorare, per poi passare al prossimo obiettivo dell'esplorazione: Marte. Ma l’interesse pubblico è scemato, il supporto per Apollo si è esaurito e da allora gli esseri umani non hanno più lasciato l’orbita terrestre.

Nei decenni successivi, molti hanno ipotizzato che gli esseri umani avrebbero messo piede su Marte in soli 15 anni; che inevitabilmente presto finiremo sul pianeta rosso. Ma un piano di missione concreto e serio per portare le persone su Marte deve ancora materializzarsi.

Ora abbiamo la tecnologia per realizzare una missione su Marte con equipaggio e c’è un crescente interesse per l’argomento. Ma Hecht sostiene che la comunità spaziale, e noi come specie nel suo insieme, dobbiamo ancora assumere un serio impegno finanziario e pratico per realizzare davvero una missione. Se decidessimo di farlo, potremmo. Ma dobbiamo assumerci questo impegno.

"Avremmo potuto inseguire Apollo", ha detto Hecht. “Sarebbe stato difficile e pericoloso. Ma ora possiamo farlo in modo più sicuro. Potevamo andare allora e possiamo andare adesso”.

Un punto magico nel ciclo

Quando si cerca di immaginare come potrebbe essere una missione su Marte con equipaggio, c'è davvero solo un modo pratico per andare da qui a lì. A causa dell’orbita di Marte attorno al sole, un anno dura poco meno di due anni terrestri. Considerando il tempo di viaggio, ciò significa che se vuoi viaggiare dalla Terra a Marte, c'è un periodo in un ciclo di 26 mesi in cui quel viaggio è più semplice: quando i due pianeti sono vicini e un razzo può essere inviato in quello che viene chiamato trasferimento di Hohmann orbita.

"C'è un punto magico in quel ciclo di 26 mesi", ha spiegato Hecht. Quando un razzo viene lanciato dalla Terra proprio al momento giusto, può intersecare l’orbita di Marte nello stesso momento in cui lo fa Marte. “È come cambiare corsia in autostrada.”

Sebbene sia possibile inviare navicelle su Marte utilizzando altre orbite, è più difficile, pericoloso e molto più costoso. Quindi questo ciclo di 26 mesi pone un limite pratico al momento in cui possiamo inviare missioni su Marte. È per questo che le missioni su Marte spesso vengono lanciate nello stesso periodo, come i tre veicoli spaziali lanciati nell'estate 2020: il rover Perseverance della NASA, la missione Tianwen-1 della Cina e la missione Hope degli Emirati Arabi Uniti.

E c’è un’opportunità equivalente per tornare nella direzione opposta. Ciò crea un quadro pragmatico su come sarà una missione su Marte con equipaggio: un viaggio di sei o sette mesi. dalla Terra a Marte, poco più di un anno e mezzo sulla superficie, e altri sei o sette mesi a venire Indietro. Si tratta di una missione di tre anni in totale.

Una missione più lunga di quella a cui siamo abituati

La durata della missione di tre anni pone delle sfide, poiché è una missione più lunga di quella a cui siamo abituati a inviare persone. Le missioni sulla Luna duravano solo pochi giorni, mentre le rotazioni dell’equipaggio sulla Stazione Spaziale Internazionale durano tipicamente da sei mesi a un anno.

Avere persone sulla superficie marziana per circa 18 mesi dà loro l’opportunità di fare scienza ed esplorazione seria, ma comporta anche molti più rischi. Se si verifica un problema durante una missione su Marte, sarà estremamente difficile, se non impossibile, inviare aiuti o rifornimenti dalla Terra. Se qualcosa va storto, gli astronauti si ritroveranno da soli.

"Nessuno che sia vicino a questo si illude che sia sicuro", ha detto Hecht. Dal minaccia per la salute derivante dall’esposizione alle radiazioni ai rischi durante il lancio e l'atterraggio ai problemi che si presentano trascorrere un anno e mezzo in condizioni anguste dove non puoi uscire senza tuta spaziale: “È un’impresa rischiosa”.

Ecco perché l’obiettivo della pianificazione di una missione con equipaggio è mettere a disposizione quanto più equipaggiamento essenziale possibile prima che qualcuno lasci la Terra. Per ridurre al minimo i rischi per gli astronauti, invieresti macchine e attrezzature sul pianeta durante la finestra precedente del ciclo di 26 mesi, in modo che sia pronto per l’arrivo degli astronauti. È necessario assicurarsi che i bisogni più elementari degli astronauti, come l'ossigeno e l'acqua, siano già soddisfatti.

Il progetto MOXIE di Hecht è un esempio del tipo di tecnologia che consentirebbe una missione su Marte con equipaggio e ne ridurrebbe i rischi. È un modo per produrre ossigeno dall'abbondante, e piccola, anidride carbonica presente nell'atmosfera marziana La versione più recente della tecnologia è attualmente all'interno del rover Perseverance e ha avuto diversi test di successo Già. Una versione più grande di questa tecnologia potrebbe essere inviata su Marte insieme a un grande serbatoio di ossigeno, che potrebbe essere riempito con ossigeno pronto per l'arrivo di un equipaggio su Marte.

Luna su Marte?

La NASA sta pianificando di tornare all'esplorazione spaziale umana con le prossime missioni Artemis sulla Luna L'agenzia ha costantemente affermato che uno dei motivi per viaggiare sulla Luna è prepararsi per una missione con equipaggio Marte.

Come ha affermato l’ex amministratore della NASA Jim Bridenstine in un recente rapporto, “La NASA ha sempre puntato sull’esplorazione umana di Marte. Ora, con gli esseri umani che torneranno sulla Luna tra quattro anni per stabilire un’esplorazione lunare sostenibile da parte del Alla fine del decennio, siamo in grado di vedere chiaramente che la Luna è un trampolino di lancio fondamentale verso il pianeta rosso. Imparare a vivere e lavorare sulla Luna ci porterà sempre più vicini al nostro prossimo passo da gigante mentre cerchiamo la vita più lontano nel sistema solare”.

Tuttavia, quanto esattamente le missioni lunari siano analoghe alle missioni su Marte è oggetto di dibattito nella comunità spaziale. Alcuni sostengono che qualsiasi esplorazione spaziale umana aiuterà a costruire conoscenze, tecnologie e procedure che saranno utili per gli sforzi futuri: questo è ciò che L'astronauta di Artemis Kjell Lindgren ha detto a Digital Trends quando lo abbiamo intervistato sugli obiettivi delle missioni Artemis.

Ma altri, come Hecht, sono scettici su quanto si possa imparare su una missione su Marte andando sulla Luna. "Faccio fatica a trovare punti in comune tra i due, a dire il vero", ha detto Hecht. Ha sottolineato le differenze tra Marte e la Luna in termini di durata dei viaggi, gravità e ambienti polverosi incontreranno gli astronauti, la presenza o l'assenza di atmosfera e il modo in cui ciò influisce sugli atterraggi e sulle risorse che sono disponibile. "Semplicemente non lo vedo come un trampolino di lancio."

Quando si tratta di Marte, Hecht ha detto: “Non penso che ti alleni andando da qualche altra parte. Ma capisco il punto di vista delle persone che dicono che andare da qualche parte – non importa se si tratta di un asteroide o della Luna – ci sta dando esperienza nell’operare fuori dalla Terra”.

Non è che le persone a favore di una missione su Marte siano contrarie a visitare la Luna – i sostenitori dell’esplorazione spaziale in generale supportare più missioni di tutti i tipi: è piuttosto che, se vogliamo viaggiare su Marte, dovremmo concentrarci su Marte e sulle sue caratteristiche uniche sfide.

Una stazione McMurdo per il pianeta rosso

Si parla molto di città futuristiche su Marte e dell’invio di centinaia o addirittura migliaia di persone a viverci a lungo termine. Ma è improbabile che queste idee inverosimili si realizzino presto. Invece, una visione più realistica sarebbe un avamposto di ricerca scientifica, come la base McMurdo in Antartide, con una manciata di astronauti che vi trascorrono del tempo in turni di 18 mesi.

Sarebbe possibile organizzare la prima missione con equipaggio su Marte entro 20-25 anni e istituire lì un avamposto di ricerca entro i prossimi decenni.

Anche se potrebbe essere possibile che una missione di questo tipo venga pianificata ed eseguita da un singolo paese, la missione potrebbe essere più solida se fossero coinvolti diversi paesi. Attualmente la NASA collabora strettamente con altre agenzie spaziali come l'Agenzia spaziale europea (ESA) e quella giapponese Space Agency (JAXA), ma c’è uno scisma tra gli Stati Uniti e uno dei maggiori attori nelle missioni spaziali: la Cina. Non è ancora chiaro se queste diverse agenzie siano disposte o meno a lavorare insieme su una futura missione su Marte.

“Se tutto va bene, la prima missione [su Marte] coinvolgerà non solo la NASA e non solo gli Stati Uniti”, ha detto Hecht, “Se tutto va bene coinvolgerà anche la Cina, quindi non ci sarà un solo punto di fallimento. Continuerà ad andare avanti se un partner deciderà di andare da qualche altra parte”.

Non saranno coinvolte solo le agenzie governative nel progetto. Aziende come SpaceX, Blue Origin e Boeing sono tutte fortemente coinvolte nelle missioni spaziali, e anche tu possono aspettarsi che siano coinvolti come subappaltatori o addirittura project manager nelle future missioni su Marte BENE.

Perché andare su Marte?

Ogni volta che si parla di una missione con equipaggio su Marte, ci sono sempre persone che si oppongono al tempo e al tempo denaro che un’impresa del genere richiederebbe e sostiene che questo denaro sarebbe meglio speso per risolvere i problemi qui Terra. E innegabilmente, soprattutto nell’ultimo anno, abbiamo visto crepe nei sistemi che dovrebbero supportare i bisogni primari di molti, come l’alloggio, l’istruzione e l’assistenza sanitaria.

Ma, sottolinea Hecht, non spendiamo soldi solo per soddisfare le esigenze di base della vita. Ha descritto il tentativo frenetico di racimolare un milione di dollari di finanziamenti per mettere un nuovo pezzo di attrezzatura scientifica su Marte e di aver acceso la TV per vedere gli annunci trasmessi durante il Super Bowl. Il costo di ogni spot di 30 secondi avrebbe potuto ripagare più volte la sua attrezzatura.

"Spendiamo soldi per ogni genere di cose stupide, come le pubblicità del Super Bowl", ha detto. “E moltissimi di essi hanno a che fare con il nostro godimento personale della vita e della nostra realizzazione: che si tratti di sport, di biblioteche, di arte, di musica, di parchi. Saremmo una mediocre scusa per una società se l’unica cosa per cui spendere soldi fosse cibo e alloggio”.

Quando si tratta di esplorazione dello spazio, abbiamo l’opportunità di insegnare e ispirare e, forse la cosa più importante di tutte, di comprendere meglio l’universo e il nostro posto al suo interno. Se vogliamo rispondere ad alcune delle più grandi domande della vita: da dove veniamo e se siamo soli nell’universo, allora dobbiamo avventurarci oltre il nostro pianeta ed esplorare.

Cosa impariamo dall'esplorazione

Molti sostenitori dell’esplorazione di Marte sostengono che dovremmo viaggiare su Marte perché lì ci sono cose specifiche che possiamo imparare sulla Terra. Dallo studio alcune delle rocce più antiche del sistema solare per conoscere la formazione della Terra per studiare la clima Per ottenere informazioni sulla pressante questione del cambiamento climatico, ci sono molti modi in cui le scoperte fatte su Marte potrebbero migliorare la vita qui sulla Terra.

Ma per Hecht, cercare di giustificare le missioni spaziali in questo modo “va contro la storia. Nel senso che sì, ci sono sempre stati dei benefici tangibili [nell’esplorazione]. Ma non siamo stati molto bravi a prevederli. Questo è ciò che è meraviglioso. Vai ed esplori un posto nuovo e impari qualcosa che non ti saresti mai aspettato di imparare.

Semplicemente non sappiamo cosa scopriremo da Marte finché non andremo lì. Questo è sempre stato vero per le scoperte scientifiche: dalla scoperta accidentale della penicillina o dei raggi X al modo in cui tecnologia sviluppata per le missioni lunari Apollo portare a migliori macchine per la dialisi renale e migliori dispositivi di protezione per i vigili del fuoco.

E al di là dei vantaggi pragmatici dello sviluppo di tecnologie e conoscenze scientifiche, c’è un impulso più profondo da esplorare. "La ricerca della conoscenza è ciò che ci rende umani", ha detto Hecht.

“Lo facciamo dalla prima volta che abbiamo sbattuto insieme due rocce. Perseguiamo la conoscenza. E l’esplorazione di nuovi posti: ecco perché non c’è un angolo del globo dove gli esseri umani non abbiano messo piede, compreso il fondo dell’oceano. Questo è quello che facciamo.”

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