Há muitas coisas que a humanidade deve superar antes que qualquer viagem de retorno a Marte seja iniciada.

O conceito deste artista retrata astronautas e habitats humanos em Marte. O rover Mars Perseverance da NASA carrega uma série de tecnologias que podem tornar Marte mais seguro e fácil de explorar para os humanos. Crédito: NASA

Os dois principais jogadores são NASA e SpaceX, que trabalham juntos intimamente em missões para a Estação Espacial Internacional, mas têm ideias concorrentes de como seria uma missão tripulada a Marte.

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O tamanho importa

O maior desafio (ou restrição) é a massa da carga útil (espaçonave, pessoas, combustível, suprimentos, etc.) necessária para fazer a viagem.

Ainda falamos em lançar algo ao espaço como lançar seu peso em ouro.

A massa da carga útil é geralmente apenas uma pequena porcentagem da massa total do veículo lançador.

Por exemplo, o foguete Saturn V que lançou a Apollo 11 para a Lua pesava 3.000 toneladas.

Mas ele poderia lançar apenas 140 toneladas (5% de sua massa inicial de lançamento) para a órbita baixa da Terra e 50 toneladas (menos de 2% de sua massa inicial de lançamento) para a lua.

A massa restringe o tamanho de uma espaçonave para Marte e o que ela pode fazer no espaço. Cada manobra custa combustível para disparar os motores do foguete, e esse combustível deve ser transportado para o espaço na espaçonave.

O plano da SpaceX é que seu veículo tripulado Starship seja reabastecido no espaço por um tanque de combustível lançado separadamente. Isso significa que muito mais combustível pode ser transportado para a órbita do que em um único lançamento.

Arte conceitual do Dragon da SpaceX pousando em Marte. Crédito: SpaceX

O tempo é importante

Outro desafio, intimamente ligado ao combustível, é o tempo.

As missões que enviam espaçonaves sem tripulação aos planetas externos costumam percorrer trajetórias complexas ao redor do sol. Eles usam o que são chamadas de manobras assistidas por gravidade para efetivamente girar em torno de planetas diferentes para ganhar impulso suficiente para atingir seu alvo.

Isso economiza muito combustível, mas pode resultar em missões que levam anos para chegar aos seus destinos. Claramente, isso é algo que os humanos não gostariam de fazer.

Tanto a Terra quanto Marte têm órbitas (quase) circulares e uma manobra conhecida como transferência de Hohmann é a forma mais econômica de viajar entre dois planetas. Basicamente, sem entrar em muitos detalhes, uma espaçonave faz uma única queima em uma órbita de transferência elíptica de um planeta para outro.

Uma transferência de Hohmann entre a Terra e Marte leva cerca de 259 dias (entre oito e nove meses) e só é possível aproximadamente a cada dois anos devido às diferentes órbitas em torno do Sol da Terra e de Marte.

Uma espaçonave poderia chegar a Marte em um tempo mais curto (a SpaceX está reivindicando seis meses), mas, você adivinhou, custaria mais combustível para fazê-lo dessa forma.

Marte e a Terra têm poucas semelhanças. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Aterragem segura

Suponha que nossa espaçonave e nossa tripulação cheguem a Marte. O próximo desafio é pousar.

Uma espaçonave entrando na Terra é capaz de usar o arrasto gerado pela interação com a atmosfera para desacelerar. Isso permite que a nave pouse com segurança na superfície da Terra (desde que possa sobreviver ao aquecimento relacionado).

Mas a atmosfera em Marte é cerca de 100 vezes mais fina que a da Terra. Isso significa menos potencial de arrasto, portanto, não é possível pousar com segurança sem algum tipo de ajuda.

Algumas missões pousaram em airbags (como a missão Pathfinder da NASA), enquanto outras usaram propulsores (missão Phoenix da NASA). Este último, mais uma vez, requer mais combustível.

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Vida em Marte

Um dia marciano dura 24 horas e 37 minutos, mas as semelhanças com a Terra param por aí.

A fina atmosfera de Marte significa que ela não pode reter calor tão bem quanto a Terra, então a vida em Marte é caracterizada por grandes extremos de temperatura durante o ciclo dia/noite.

Marte tem uma temperatura máxima de 30°C, o que parece bastante agradável, mas sua temperatura mínima é de -140°C e sua temperatura média é de -63°C. A temperatura média do inverno no Polo Sul da Terra é de cerca de -49°C.

Portanto, precisamos ser muito seletivos sobre onde escolhemos viver em Marte e como gerenciamos a temperatura durante a noite.

A gravidade em Marte é 38% da Terra (então você se sentiria mais leve), mas o ar é principalmente dióxido de carbono (CO2) com vários por cento de nitrogênio, então é completamente irrespirável. Precisaríamos construir um local climatizado apenas para morar lá.

A SpaceX planeja lançar vários voos de carga, incluindo infraestrutura crítica, como estufas, painéis solares e... você adivinhou, uma instalação de produção de combustível para missões de retorno à Terra.

A vida em Marte seria possível e vários testes de simulação já foram feitos na Terra para ver como as pessoas lidariam com tal existência.

Esta ilustração mostra astronautas da NASA trabalhando na superfície de Marte. Um helicóptero semelhante ao Ingenuity Mars Helicopter está no ar à esquerda. A ingenuity está sendo carregada a bordo do rover Perseverance; foi recentemente implantado na superfície marciana para testar se futuros helicópteros poderiam acompanhar missões robóticas e humanas. Crédito: NASA

Voltar para a Terra

O desafio final é a viagem de volta e levar as pessoas em segurança à Terra.

A Apollo 11 entrou na atmosfera da Terra a cerca de 40.000 km/h, que está logo abaixo da velocidade necessária para escapar da órbita da Terra.

As espaçonaves retornando de Marte terão velocidades de reentrada de 47.000 km/h a 54.000 km/h, dependendo da órbita que usam para chegar à Terra.

Eles poderiam diminuir a velocidade para uma órbita baixa ao redor da Terra para cerca de 28.800 km/h antes de entrar em nossa atmosfera, mas, você adivinhou, eles precisariam de combustível extra para fazer isso.

Se eles simplesmente dispararem para a atmosfera, isso causará toda a desaceleração para eles. Só precisamos ter certeza de não matar os astronautas com forças G ou queimá-los devido ao excesso de aquecimento.

Esses são apenas alguns dos desafios enfrentados por uma missão de Marte e todos os blocos de construção tecnológicos para alcançá-los estão lá. Só precisamos gastar tempo e dinheiro e juntar tudo.

E precisamos devolver as pessoas em segurança à Terra, missão cumprida. Crédito: NASA

- Escrito por Chris James, conferencista, Center for Hypersonics, The University of Queensland.

Originalmente publicado em The Conversation.

Fonte: SciTechDaily