¿Cómo llevar gente de la Tierra a Marte y regresar de manera segura?

Peso de la nave, tiempo, aterrizaje y reentrada a la Tierra, puntos clave

Hay muchas cosas que la humanidad debe superar antes de emprender cualquier viaje de regreso a Marte.

Los dos principales interesados son la NASA y SpaceX, que trabajan juntos íntimamente en misiones a la Estación Espacial Internacional, pero tienen ideas contrapuestas sobre cómo sería una misión tripulada a Marte.

El tamaño importa

El mayor desafío (o limitación) es la masa de la carga útil (naves espaciales, personas, combustible, suministros, etc.) necesaria para realizar el viaje.

Seguimos hablando de que lanzar algo al espacio es como lanzar su peso en oro. La masa de la carga útil suele ser solo un pequeño porcentaje de la masa total del vehículo de lanzamiento. Por ejemplo, el cohete Saturno V que lanzó el Apolo 11 a la Luna pesaba 3.000 toneladas.

Pero solo pudo lanzar 140 toneladas (5% de su masa de lanzamiento inicial) a la órbita terrestre baja y 50 toneladas (menos del 2% de su masa de lanzamiento inicial) a la Luna.

La masa limita el tamaño de una nave espacial a Marte y lo que puede hacer en el espacio. Cada maniobra cuesta combustible para encender los motores de los cohetes, y este combustible debe transportarse actualmente al espacio en la nave espacial.

El plan de SpaceX es que su vehículo tripulado Starship sea reabastecido en el espacio por un camión cisterna de combustible lanzado por separado. Eso significa que se puede llevar mucho más combustible a la órbita del que se podría transportar en un solo lanzamiento.

El tiempo importa

Otro desafío, íntimamente relacionado con el combustible, es el tiempo.

Las misiones que envían naves espaciales sin tripulación a los planetas exteriores a menudo viajan complejas trayectorias alrededor del Sol. Usan lo que se llaman maniobras de asistencia por gravedad para lanzarse de manera efectiva alrededor de diferentes planetas para ganar suficiente impulso para alcanzar su objetivo.

Esto ahorra mucho combustible, pero puede resultar en misiones que tarden años en llegar a sus destinos. Claramente, esto es algo que los humanos no querrían hacer.

Tanto la Tierra como Marte tienen órbitas (casi) circulares y una maniobra conocida como transferencia de Hohmann es la forma más económica de viajar entre dos planetas. Básicamente, sin entrar en demasiados detalles, es aquí donde una nave espacial hace una sola combustión en una órbita de transferencia elíptica de un planeta a otro.

Una transferencia de Hohmann entre la Tierra y Marte toma alrededor de 259 días (entre ocho y nueve meses) y solo es posible aproximadamente cada dos años debido a las diferentes órbitas alrededor del Sol de la Tierra y Marte.

Una nave espacial podría llegar a Marte en menos tiempo (SpaceX reclama seis meses) pero, lo adivinaste, costaría más combustible hacerlo de esa manera.

Aterrizaje seguro

Supongamos que nuestra nave espacial y nuestra tripulación llegan a Marte. El próximo desafío es aterrizar.

Una nave espacial que ingresa a la Tierra puede usar el arrastre generado por la interacción con la atmósfera para disminuir la velocidad. Esto permite que la nave aterrice de forma segura en la superficie de la Tierra (siempre que pueda sobrevivir al calentamiento relacionado).

Pero la atmósfera de Marte es unas 100 veces más débil que la de la Tierra. Eso significa menos potencial de arrastre, por lo que no es posible aterrizar de manera segura sin algún tipo de ayuda.

Algunas misiones han aterrizado en bolsas de aire (como la misión Pathfinder de la NASA) mientras que otras han usado propulsores (misión Phoenix de la NASA). Este último, una vez más, requiere más combustible.

Vida en Marte

Un día marciano dura 24 horas y 37 minutos, pero las similitudes con la Tierra se detienen ahí.

La delgada atmósfera de Marte significa que no puede retener el calor tan bien como la Tierra, por lo que la vida en Marte se caracteriza por grandes temperaturas extremas durante el ciclo día/noche.

Marte tiene una temperatura máxima de 30℃, lo que suena bastante agradable, pero su temperatura mínima es de -140℃ y su temperatura promedio es de -63℃. La temperatura promedio en invierno en el Polo Sur de la Tierra es de aproximadamente -49℃.

Por lo tanto, debemos ser muy selectivos sobre dónde elegimos vivir en Marte y cómo manejamos la temperatura durante la noche.

La gravedad en Marte es el 38% de la de la Tierra (por lo que te sentirías más liviano) pero el aire es principalmente dióxido de carbono (CO₂) con varios por ciento de nitrógeno, por lo que es completamente irrespirable. Necesitaríamos construir un lugar con clima controlado solo para vivir allí.

SpaceX planea lanzar varios vuelos de carga, incluida la infraestructura crítica, como invernaderos, paneles solares y, lo adivinaste, una instalación de producción de combustible para misiones de regreso a la Tierra.

La vida en Marte sería posible y ya se han realizado varios ensayos de simulación en la Tierra para ver cómo las personas afrontarían tal existencia.

Regreso a la Tierra

El desafío final es el viaje de vuelta y hacer que las personas regresen a salvo a la Tierra.

El Apolo 11 entró en la atmósfera de la Tierra a unos 40.000 km/h, que está justo por debajo de la velocidad necesaria para escapar de la órbita terrestre.

Las naves espaciales que regresan de Marte tendrán velocidades de reentrada de 47.000 km/h a 54.000 km/h, dependiendo de la órbita que utilicen para llegar a la Tierra.

Podrían reducir la velocidad a una órbita baja alrededor de la Tierra a alrededor de 28.800 km/h antes de entrar en nuestra atmósfera, pero, lo adivinaste, necesitarían combustible adicional para hacer eso.

Si simplemente se lanzan a la atmósfera, hará toda la desaceleración por ellos. Solo necesitamos asegurarnos de no matar a los astronautas con fuerzas G o quemarlos debido al exceso de calor.

Estos son solo algunos de los desafíos que enfrenta una misión a Marte y todos los componentes tecnológicos para lograrlo están ahí. Solo necesitamos gastar el tiempo y el dinero y juntarlo todo.