Почему улететь с Марса будет точно сложнее, чем с Земли?
Представьте себе, что экспедиция на Марс оказалась успешной и теперь космонавты хотят вернуться на Землю. Улететь с Марса будет не так просто. Что же может помешать в этом, казалось бы, элементарном деле?
Проблема даже ни в том, чтобы поднять ракету с поверхности Марса и вернуть ее обратно на Землю.
Самая большая проблема - заставить достаточно большой аппарат безопасно приземлиться на поверхность Марса в состоянии, необходимом для повторного взлета.
В реальности маленький беспилотный зонд может выполнить миссию по возврату образцов с Марса (покинуть Землю, приземлиться на Марсе, привезти немного грунта обратно). Но пилотируемый полёт - это совсем другая история.
В очень широком приближении, чтобы запустить большой космический корабль с Земли в межпланетное пространство, вам понадобится полноценная ракета. По сути эта система представляет собой небольшой нефтяной танкер. Море топлива и чуть-чуть полезной нагрузки. Такая штука может долететь примерно до Луны.
На Марсе гравитация на поверхности составляет около 40% от земной и у него тонкая атмосфера, так что вам понадобится обычная ракета в масштабе 1/3, чтобы вернуться домой. Ракета должна быть полностью заправленной на Марсе, чтобы долететь домой. Так что, если вы просто хотите полететь на Марс (т. е. без дозаправки) и обратно, вам нужно нести с собой примерно треть бака дополнительно весом 1400 тонн. Такие носители сейчас находятся где-то на уровне фантастики.
Чуть выше было упомянуто, что нужно ещё эту бочку с топливом не разбить при посадке. У Марса есть атмосфера. Атмосфера удобна для «бесплатного» замедления космических кораблей, но, к сожалению, она недостаточно плотная для того, чтобы парашюты работали должным образом, а мы собираемся посадить летающий бак с топливом. Нам понадобится больше мощности двигателя для посадки, и топливо будет жрать эта штука весьма успешно. Также понадобится тепловой экран, который для такого большого корабля должен быть соразмерно массивным, что еще больше сократит эффективную полезную нагрузку.
Было бы даже немного проще, если бы у Марса не было атмосферы. По крайней мере, тогда посадку можно было бы контролировать точнее.
Плотность атмосферы Марса меняется довольно резко, то есть иногда атмосфера плотная и легко останавливает корабль (или сжигает его), а иногда она слишком разреженная и едва ли вообще влияет на корабль. Вот почему в настоящее время предпочтительным методом являются посадки с использованием двигателей, хотя они должны быть полностью автоматизированы из-за задержки во времени между Марсом и Землей, равной скорости света. Посадка чего-либо на Марс по-прежнему является огромным техническим достижением, независимо от того, сколько раз это будет сделано.
Но на этом ещё не все. Значительная сложность заключается в расстоянии между Землей и Марсом, которое постоянно меняется из-за разной скорости их вращения вокруг Солнца. Земля, находясь ближе к нашей звезде, совершает полный оборот примерно за 365,25 дня. Марс же, расположенный дальше, движется медленнее и тратит на это целых 687 земных суток – практически вдвое больше.
В результате, большую часть времени Марс находится от нас на значительном удалении, порой даже за Солнцем, что делает прямой перелет невозможным. Благоприятное положение, когда обе планеты оказываются на одной прямой линии по отношению к Солнцу, наступает довольно редко – примерно раз в 778 дней, что соответствует 2 годам, 1 месяцу и 18 дням.
Именно в эти периоды “окна возможностей” появляется шанс для наиболее эффективного с точки зрения затрат энергии и времени межпланетного перелета. Предположим, вы успешно добрались до Марса во время такого сближения. Но что дальше?
Возвращение на Землю станет возможным только после следующего выравнивания планет, а это значит, что вам придется провести на Марсе более двух лет в ожидании подходящего момента.
При этом вы не взлетите ни с одной из планет, когда они выстраиваются в линию. Космический корабль все равно будет двигаться с орбитальной скоростью планеты, с которой он стартовал, нацеливаясь на точку на орбите другой планеты.
Вот почему прямой перелет туда и обратно пока в принципе невозможен.