มนุษยชาติต้องฝ่าฟันอุปสรรคมากมายก่อนที่การเดินทางกลับจะเริ่มต้นขึ้น ดาวอังคาร. มีผู้เล่นหลักสองคน นาซา і ปาซึ่งทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดในภารกิจไปยังสถานีอวกาศนานาชาติ แต่มีความคิดที่แข่งขันกันเกี่ยวกับภารกิจที่มีลูกเรือไปยังดาวอังคารว่าจะเป็นอย่างไร
เรื่องขนาด
ปัญหา (หรือข้อจำกัด) ที่ใหญ่ที่สุดคือมวลของน้ำหนักบรรทุก (ยานอวกาศ คน เชื้อเพลิง เสบียง ฯลฯ) ที่จำเป็นสำหรับการเดินทาง มวลของน้ำหนักบรรทุกมักจะเป็นเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยของมวลรวมของยานปล่อย ตัวอย่างเช่น จรวด Saturn V ที่ส่ง Apollo 11 ไปยังดวงจันทร์มีน้ำหนัก 3000 ตัน แต่สามารถส่งได้เพียง 140 ตัน (5% ของมวลเริ่มต้น) สู่วงโคจรระดับต่ำของโลก และ 50 ตัน (น้อยกว่า 2% ของมวลเริ่มต้น) ไปยังดวงจันทร์
มวลจำกัดขนาดของยานอวกาศบนดาวอังคารและความสามารถในอวกาศ การซ้อมรบแต่ละครั้งต้องใช้เชื้อเพลิงในการยิงเครื่องยนต์จรวด และเชื้อเพลิงนี้จะต้องถูกส่งขึ้นสู่อวกาศโดยยานอวกาศ
แผนของ SpaceX สำหรับยานอวกาศที่มีลูกเรือคือการเติมเชื้อเพลิงในอวกาศด้วยรถบรรทุกเชื้อเพลิงที่เปิดตัวแยกต่างหาก ซึ่งหมายความว่าจะสามารถใส่เชื้อเพลิงเข้าไปในวงโคจรได้มากกว่าในการปล่อยครั้งเดียว
เวลามีความสำคัญ
อีกประเด็นหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับเชื้อเพลิงอย่างใกล้ชิดคือเวลา ภารกิจที่ส่งยานอวกาศไร้คนขับไปยังดาวเคราะห์รอบนอกมักเป็นไปตามวิถีโคจรที่ซับซ้อนรอบดวงอาทิตย์ พวกเขาใช้การซ้อมรบแรงโน้มถ่วงเพื่อบินรอบดาวเคราะห์ต่าง ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพและได้รับแรงผลักดันเพียงพอที่จะบรรลุเป้าหมาย
สิ่งนี้ช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้มาก แต่อาจทำให้ภารกิจเหล่านี้ต้องใช้เวลาหลายปีกว่าจะสำเร็จ เป็นที่ชัดเจนว่านี่เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ ทั้งโลกและดาวอังคารมีวงโคจร (เกือบ) เป็นวงกลม และการซ้อมรบที่เรียกว่า การเปลี่ยนแปลงของ Hohmanเป็นวิธีที่ประหยัดที่สุดในการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์ทั้งสองดวง ในความเป็นจริงหากเราไม่ลงรายละเอียดยานอวกาศจะทำการบินเพียงครั้งเดียวตามวงโคจรวงรีของการเปลี่ยนแปลงจากดาวเคราะห์ดวงหนึ่งไปยังอีกดวงหนึ่ง
การขนส่ง Hohmann ระหว่างโลกและดาวอังคารใช้เวลาประมาณ 259 วัน (แปดถึงเก้าเดือน) และเป็นไปได้ทุก ๆ สองปีเท่านั้น เนื่องจากความแตกต่างของวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลกและดาวอังคาร ยานอวกาศสามารถเข้าถึงดาวอังคารโดยใช้เวลาน้อยลง (SpaceX บอกว่าหกเดือน) แต่คุณเดาได้เลยว่าจะต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น
ลงจอดอย่างปลอดภัย
สมมติว่ายานอวกาศและลูกเรือของเราไปสิ้นสุดที่ดาวอังคาร งานต่อไปคือการลงจอด ยานอวกาศที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกสามารถใช้การลากที่เกิดจากการมีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศเพื่อชะลอความเร็ว สิ่งนี้ทำให้อุปกรณ์สามารถลงจอดบนพื้นผิวโลกได้อย่างปลอดภัย (หากสามารถทนต่อความร้อนที่เหมาะสมได้) แต่ชั้นบรรยากาศบนดาวอังคารนั้นเบาบางกว่าโลกประมาณ 100 เท่า ซึ่งหมายความว่ามีโอกาสลากน้อยลง ทำให้ไม่สามารถลงจอดได้อย่างปลอดภัยหากไม่มีความช่วยเหลือใดๆ
บางภารกิจลงจอดด้วยถุงลมนิรภัย (เช่น ภารกิจ Pathfinder ของ NASA) ในขณะที่ภารกิจอื่นใช้เครื่องขับดัน (ภารกิจ Phoenix ของ NASA) หลังต้องใช้เชื้อเพลิงมากขึ้น
ชีวิตบนดาวอังคาร
วันบนดาวอังคารกินเวลา 24 ชั่วโมง 37 นาที แต่นั่นคือจุดที่ความคล้ายคลึงกันกับจุดจบของโลก ชั้นบรรยากาศที่เบาบางของดาวอังคารหมายความว่ามันไม่สามารถกักเก็บความร้อนได้เช่นเดียวกับโลก ดังนั้นสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารจึงมีลักษณะพิเศษคืออุณหภูมิกลางวันและกลางคืนจะแปรปรวนมาก ดาวอังคารมีอุณหภูมิสูงสุด 30℃ ซึ่งฟังดูดีทีเดียว แต่อุณหภูมิต่ำสุดคือ -140℃ และอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ -63℃ อุณหภูมิเฉลี่ยในฤดูหนาวที่ขั้วโลกใต้ของโลกอยู่ที่ประมาณ -49℃ ดังนั้นเราจึงต้องระมัดระวังอย่างมากในการเลือกว่าจะอาศัยอยู่บนดาวอังคารและจะทำอย่างไรกับอุณหภูมิในตอนกลางคืน
แรงโน้มถ่วงบนดาวอังคารอยู่ที่ 38% ของโลก (ดังนั้นคุณจะรู้สึกเบาลง) แต่อากาศส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน (CO₂) และมีไนโตรเจนเพียงเล็กน้อย ดังนั้นจึงไม่สามารถหายใจได้อย่างสมบูรณ์ เราจะต้องสร้างสถานที่ควบคุมสภาพอากาศเพื่ออาศัยอยู่ที่นั่น SpaceX กำลังวางแผนเที่ยวบินขนส่งสินค้าหลายเที่ยวบินก่อนเปิดตัว รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ เช่น เรือนกระจก แผงเซลล์แสงอาทิตย์ และ – คุณเดาถูก – โรงงานผลิตเชื้อเพลิงอากาศสำหรับภารกิจกลับสู่โลก
สิ่งมีชีวิตบนดาวอังคารเป็นไปได้ และมีการทดสอบการจำลองหลายครั้งบนโลกเพื่อดูว่ามนุษย์จะรับมือกับการดำรงอยู่ดังกล่าวได้อย่างไร
คุณสามารถอ่านได้ที่นี่: นักธรณีวิทยากำลังจำลองสภาพดินของดาวอังคารเพื่อปลูกดาวอังคารในอนาคต
กลับสู่โลก
ภารกิจสุดท้ายคือการเริ่มเดินทางกลับและนำผู้คนกลับสู่โลกอย่างปลอดภัย อพอลโล 11 เข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกด้วยความเร็วประมาณ 40000 กม./ชม. ซึ่งต่ำกว่าความเร็วที่จำเป็นเล็กน้อยในการออกจากวงโคจรของโลก ยานอวกาศที่กลับมาจากดาวอังคารจะมีความเร็วเข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่าง 47 กม./ชม. และ 000 กม./ชม. ขึ้นอยู่กับวงโคจรที่ใช้ในการมาถึงโลก
พวกมันสามารถชะลอความเร็วในวงโคจรระดับต่ำของโลกลงเหลือประมาณ 28 กม./ชม. ก่อนที่จะกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของเรา แต่คุณเดาได้เลยว่าพวกมันต้องการเชื้อเพลิงเพิ่มเติมเพื่อทำเช่นนั้น แต่พวกเขาจะไม่สามารถเจาะเข้าไปในชั้นบรรยากาศได้เช่นกัน เราแค่ต้องทำให้แน่ใจว่าเราจะไม่ฆ่านักบินอวกาศด้วยการบรรทุกเกินพิกัดหรือเผาทิ้งด้วยความร้อนสูงเกินไป
สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงความท้าทายบางส่วนที่ภารกิจสำรวจดาวอังคารต้องเผชิญ และองค์ประกอบทางเทคโนโลยีทั้งหมดเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนั้นมีอยู่พร้อมแล้ว เราเพียงแค่ต้องใช้เวลาและเงินและรวบรวมทั้งหมดเข้าด้วยกัน
อ่าน: