Waarom is het moeilijk voor mensen om naar Mars en terug te reizen?
Laat een bericht achter
Reizen naar Mars en terug is een van de meest complexe uitdagingen die de mensheid ooit heeft overwogen. Hoewel robotmissies zijn geslaagd, voegt het sturen van mensen extra moeilijkheidsgraden toe. De recente vermelding van hypergolische drijfgassen (zoals hydrazine en salpeterzuur) houdt feitelijk verband met -rakettechnologie is een belangrijk onderdeel, maar het is slechts één onderdeel. Dit is de reden waarom een bemande Mars-rondreis zo intimiderend is.
1. Afstand en reistijd
Mars is gemiddeld ongeveer140 miljoen mijl (225 miljoen km)van de aarde. Zelfs bij optimale afstemming (wat ongeveer elke 26 maanden plaatsvindt) is er sprake van een enkele reis6–9 maandengebruikmakend van de huidige voortstuwing.
Totale missieduurzou zijn2–3 jaar(inclusief tijd op Mars en de terugkeer).
In tegenstelling tot de maan (3 dagen verwijderd) is er geen snelle reddings- of afbreekoptie.
2. Voortstuwing en grootte van ruimtevaartuigen
Om een bemanning, leefgebied, landingssystemen en terugkeervoertuig naar Mars te krijgen, hebben we een ruimtevaartuig nodig dat veel groter is dan alles wat ooit eerder is gevlogen.
Chemische raketten(zoals degenen die hypergolische brandstoffen gebruiken) zijn betrouwbaar maar hebben een beperkte efficiëntie. We hebben waarschijnlijk meerdere lanceringen nodig om het voertuig in een baan om de aarde te assembleren of om geavanceerde voortstuwing (nucleair thermisch, elektrisch) te gebruiken die nog in ontwikkeling is.
Landen op Marsis lastig: de atmosfeer is dik genoeg om extreme hitte te veroorzaken, maar te dun om alleen parachutes een groot voertuig te laten vertragen. We hebben supersonische retrovoortstuwing nodig-het voorzichtig landen van een zware lading is nog nooit eerder gedaan met mensen aan boord.
Opstijging vanaf Marsvereist een raket die krachtig genoeg is om aan de zwaartekracht van Mars te ontsnappen (ongeveer 38% van die van de aarde), maar klein genoeg om jaren eerder te worden afgeleverd. Die raket moet aan de oppervlakte maandenlang functioneel blijven.
3. Levensondersteuning en benodigdheden
Een bemanning van 4 à 6 personen zou nodig zijnvoedsel-, water-, zuurstof- en afvalbeheerbijna drie jaar zonder herbevoorrading.
De huidige ISS-systemen zijn afhankelijk van reguliere vrachtschepen. Voor Mars moet alles vanaf de aarde worden vervoerd of ter plaatse worden vervaardigd (in-situ resource benutting, ISRU).
WaterrecyclingEnlevensondersteuning met gesloten lusmoet een betrouwbaarheid van bijna 100% bereiken-een storing halverwege de transit kan fataal zijn.
4. Straling
Buiten het beschermende magnetische veld van de aarde worden astronauten blootgesteld aan twee belangrijke stralingsbronnen:
Gebeurtenissen met zonnedeeltjes– onvoorspelbare uitbarstingen van hoogenergetische deeltjes van de zon.
Galactische kosmische straling– constante, zeer doordringende straling van buiten het zonnestelsel.
Een rondreis naar Mars zou astronauten hieraan kunnen blootstellenstralingsdoses boven de huidige carrièrelimieten, waardoor het risico op kanker gedurende het hele leven toeneemt. De afscherming is zwaar; een haalbare oplossing (bijvoorbeeld waterafscherming, snelle transittijden of actieve afscherming) wordt nog steeds verfijnd.
5. Microzwaartekracht en menselijke gezondheid
Langdurige gewichtloosheid veroorzaakt spieratrofie, verlies van botdichtheid, veranderingen in het gezichtsvermogen (als gevolg van vochtverschuivingen in de schedel) en mogelijke problemen met het immuunsysteem.
Op de maan bleven astronauten slechts enkele dagen. Een Mars-bemanning zou meer dan een jaar in nul-g (transit) plus tijd op Mars doorbrengen, waar de zwaartekracht slechts 38% van die van de aarde bedraagt.
Kunstmatige zwaartekracht(bijvoorbeeld roterende delen van ruimtevaartuigen) zouden dit kunnen verzachten, maar er is nog geen enkel ruimtevaartuig met een dergelijk systeem gevlogen.
6. Psychologische en sociale factoren
Isolatie, opsluiting en communicatievertragingen maken de missie psychologisch extreem.
Communicatie vertragingvarieert van4 tot 24 minuteneenrichtingsverkeer, afhankelijk van de uitlijning van de planeten. Realtime gesprekken zijn onmogelijk; bemanningen moeten met een hoge autonomie opereren.
Geen directe ondersteuning van de missiecontrole, geen privacy en jarenlang hetzelfde kleine team. Dit is nog nooit zo lang geprobeerd.
7. Landen en terugkeren met precisie
Ingang, afdaling en landingop Mars staat bekend als ‘zeven minuten terreur’, zelfs voor robots. Voor mensen moeten we met uiterste nauwkeurigheid landen in de buurt van vooraf gepositioneerde voorraden en een retourvoertuig.
Lancering vanaf Marsmoet precies worden getimed om het terugkeertraject van de aarde te ontmoeten. Als het opstijgvoertuig uitvalt, is er geen back-up.
8. In-situ gebruik van hulpbronnen (ISRU)
Om de missie haalbaar te maken, zullen we dat waarschijnlijk nodig hebbendrijfgas produceren op Mars(bijvoorbeeld door de Sabatier-reactie te gebruiken om methaan te maken uit CO₂ en waterijs van Mars). Deze technologie is nog nooit op grote schaal op een andere planeet gedemonstreerd.
9. Kosten en politieke wil
Een menselijke Mars-missie zal naar schatting kostenhonderden miljarden dollarsgedurende tientallen jaren. Het in stand houden van dat engagement tussen meerdere regeringen en internationale partnerschappen is zowel een politieke als een technische uitdaging.
De raketverbinding
U noemde eerder hypergolische drijfgassen (salpeterzuur + hydrazine). Hoewel deze in sommige ruimtevaartuigen worden gebruikt (bijvoorbeeld voor het manoeuvreren van stuwraketten), zou een Mars-missie waarschijnlijk hiervan gebruik makenmethaan/LOXofwaterstof/LOXvoor de hoofdvoortstuwing, omdat ze betere prestaties leveren en op Mars kunnen worden vervaardigd. Hypergolische stoffen zijn giftig en bijtend, waardoor ze minder ideaal zijn voor voertuigen met bemanning waarbij veiligheid bij het hanteren voorop staat.
Samenvatting
De moeilijkheid is niet één enkel probleem-het is deintegratievan allemaal:
Een voertuig dat jarenlang veilig mensen kan vervoeren
Bescherming tegen straling en microzwaartekracht
Betrouwbare levensondersteunende en oppervlaktesystemen
Het vermogen om te landen, te leven en te lanceren vanuit een andere wereld
En dat allemaal binnen een budget en tijdslijn die de samenleving kan volhouden
We lossen deze stukje bij beetje op (Artemis naar de maan dient bijvoorbeeld als proefterrein), maar een bemande rondreis naar Mars blijft de ultieme test van onze techniek en uithoudingsvermogen.
