Mond gegen Mars. Eignung zur Besiedlung

Nach dem Ende des Apollo-Programms begannen alle darüber nachzudenken, zum Mars zu fliegen. In diesem Artikel werde ich alle Vor- und Nachteile von Flügen zum Mars und zum Mond beschreiben.




1. Flugdauer

Mond : 3 Tage.

Mars : ungefähr 250 Tage entlang der Gomanovsky-Flugbahn, ungefähr 145 Tage entlang der " schnellen Flugbahn ". (Es benötigt zusätzliche 400 m / s dV). Im Falle eines "Fehlschlags" am Mars vorbei oder so. Fehlfunktionen können in ungefähr 145 Tagen auf die Erde zurückgebracht werden und um den Mars fliegen.

2. Energie Flug kostet

Luna : ca. 3000 m / s auf die Flugbahn des Mondes um von LEO + 800 m / s fürVerzögerung undAusgabe an Mondumlaufbahn.

Mars : ungefähr 3600 m / s, um zum Flugweg zum Mars zu gelangen (4000 m / s für den schnellen Weg ). Nach dem Flug zum Mars sind 3 Optionen möglich:

1. Ballistische Erfassung: Das Raumschiff fliegt vor dem Planeten, aber mit einer Geschwindigkeit, die geringer ist als die des Planeten. Dann "kriecht" der Planet in das Raumschiff und fängt es in seiner Umlaufbahn ein. Dann wird es möglich sein, die Atmosphäre zu verlangsamen, wie es MRO getan hat :





Vorteile: Niedriger Kraftstoffverbrauch.
Nachteile: Wir brauchen genaue Berechnungen, um den Mars nicht zu „verpassen“.

2. Atmosphärisches Bremsen. Eintritt in die Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit von ca. 6 km / s.



Vorteile: Niedrigster Treibstoffverbrauch, Berechnungen für Flüge sind einfacher als für die ballistische Erfassung.
Nachteile: Es ist ein Wärmeschutz erforderlich, der dem Eintritt in die Marsatmosphäre mit einer Geschwindigkeit von etwa 6 km / s standhält.

3. Eintritt in die Umlaufbahn mit einem eigenen Antriebssystem.



Vorteile: Berechnungen sind viel einfacher als bei ballistischer Erfassung und atmosphärischem Bremsen.
Nachteile: Hohe Kraftstoffkosten.

Die zweite Methode ist für ein Frachtschiff optimal. Für einen bemannten ist der dritte (im Fall eines effizienten Ionenmotors) oder der erste in Abwesenheit / Kraftstoffverbrauch am besten geeignet.

3. Strahlung des

Mondes : Sie können "aus dem Fenster" fliegen, wenn die Sonne am wenigsten aktiv ist und nichts die Gesundheit der Astronauten gefährdet. Auf der Oberfläche des Mondes unterscheidet sich die Strahlung nicht vom Weltraum, weil Der Mond hat kein Magnetfeld.

Mars : Aufgrund der langen Flugdauer ist es unmöglich, aus dem Fenster zu kommen. Das Mars One-Projekt schlägt vor, Astronauten mit Wasser zu schützen. Die Schutzdichte beträgt 40 g / cm2 für den "Schutz" im Falle einer Sonneneruption und 15 g / cm2 für den Rest des Schiffes. Strahlenschutz erhöht die Masse des Schiffes um ein Vielfaches. Nach dem RAD- Instrument des Curiosity Rovers entsprechen 180 Tage im Weltraum (und der Mond hat keine Atmosphäre oder kein eigenes Magnetfeld) 500 Tagen an der Oberfläche.

4. Landing

Moon : Die Landestufe wiegt 60% der Nutzlast. Aerodynamisches Bremsen ist da nicht möglich Der Mond hat keine Atmosphäre.

Mars: Alle Mars-Missionen verwendeten Luftwiderstand. Die Neugier bremste mit einem Hitzeschild auf 410 m / s und dann mit einem Fallschirm auf 100 m / s. Danach wurde er vom „Himmelskranich“ enttäuscht. Wenn Sie keinen Fallschirm verwenden, benötigen Sie für die Landung nach dem aerodynamischen Bremsen ca. 500-600 m / s dV. Daher beträgt die Masse des Landungsstegs ungefähr 30% der Nutzlastmasse (unter Berücksichtigung des Hitzeschilds).

5. Aufstieg

Mond : das Gewicht der Nutzlast in die Umlaufbahn bei einer Leistung von 40% des Mondes.

Mars : Die Masse der Nutzlast beim Eintritt in die Umlaufbahn des Mars beträgt ungefähr 25%. Obwohl es ein Projekt zur Verwendung von Wasserstoff und CO2 aus der Atmosphäre (und seinen 95% dort) für die Methanproduktion gibt(CH4) und seine weitere Verwendung in der Startphase, wodurch die zum Start gelieferte Kraftstoffmasse auf 7% reduziert wird.
Hier ist alles klar: Die 1. Raumgeschwindigkeit für den Mond beträgt 1,68 km / s und für den Mars 3,55 km / s.

6. Mindestaufenthaltsdauer.

Mond : Sie können sofort nach der Landung / dem Eintritt in die Satellitenumlaufbahn wegfliegen. Sie müssen nicht einmal in die Umlaufbahn, wie Sie es während der Apollo 13- Mission getan haben .

Mars : Nach dem Eintritt in die Umlaufbahn müssen Sie etwa 17 Monate warten, bis sich die Planeten für den Flug in einer günstigen Position befinden. Sie können früher wegfliegen und die Umlaufbahn der Venus überqueren. Dies erfordert jedoch hohe Energiekosten.

7. Schwerkraft
Die Zeit, die Menschen auf dem Mond verbrachten, war sehr kurz, und daher war es nicht möglich, die Auswirkung der geringen Schwerkraft auf den Menschen zu bewerten.
Der Rekord für den Aufenthalt in der Orbitalstation liegt bei 437 Tagen .
Dementsprechend wird für die 145-260 Tage Flug zum Mars mit Astronauten nichts Schädliches durch die Abwesenheit der Schwerkraft passieren.
Es ist nicht bekannt, wie es für einen Astronauten bequemer sein wird, sich auf dem Mars zu bewegen: wie ein Känguru springen oder gehen.
Mond : 16,5% der Erdgravitation

Mars : 37,8% der Erdgravitation.

8. Umgebungsbedingungen des

Mondes: Mondstaub ist abrasiv. Es kann Mechanismen deaktivieren, dadurch ist eine interne Mikroblutung in der Lunge möglich. Es ist unmöglich, etwas auf dem Mondboden zu züchten, aber es ist möglich, Metalle daraus zu extrahieren und dann Strukturen daraus zu errichten.
Die Temperatur auf dem Mond reicht von -180 bis 120 Grad.





Mars : Marsstaub ist nicht so abrasiv wie Lunar. Die Marsatmosphäre ist je nach Jahreszeit 110-150 Mal „schwächer“ als die Erdatmosphäre. Die genaue Zusammensetzung des Marsbodens ist unbekannt, daher kann ich nicht auf die Möglichkeit eingehen, etwas anderes als Wasser daraus zu gewinnen. Im Jahr 2018 plante SpaceX , eine Mission zu sendenProben von Marsboden zu entnehmen und auf die Erde zu bringen, aber dann wurde diese Mission auf 2022 verschoben. Die Temperatur auf dem Mars reicht von -140 bis 20 Grad. In Bezug auf die Temperatur ist der Mars günstiger als der Mond.
Pflanzen können auf Marsboden gezüchtet werden. Lesen Sie hier und hier mehr darüber .





9. Wasser

Mond : Auf dem Mond erwies sich die Anwesenheit von etwa 600 Mio. m3 Eis am Nordpol.

Mars : Wenn das gesamte Eis auf dem Mars geschmolzen wäre, könnte der Planet 22 Meter mit Wasser bedeckt sein. In Wirklichkeit wird dies jedoch nicht passieren. Die Atmosphäre ist zu schwach, um Wasser in einem flüssigen Zustand zu halten.
Mehr über Wasser auf dem Mars schrieb die Grüne Katze hier und hier.

10. Sonnenenergie
Mond : Die Leistung der Sonnenstrahlung auf dem Mond beträgt ca. 1400 W / m2. Der Wirkungsgrad von Solarmodulen beträgt 20-40%, wodurch 280-560 W / m2 Strom erhalten werden können. Das Problem ist jedoch, dass der Mond in 28 Tagen 1 Umdrehung macht, d.h. Es gibt 14 Tage am Tag und 14 Tage die Nacht. Daher muss der Mond viele Batterien liefern, um die Betriebsfähigkeit der Station für 2 Wochen aufrechtzuerhalten.
Mars : Der Mars ist weiter von der Sonne entfernt als die Erde und der Mond. Die Leistung der Sonnenstrahlung beträgt ca. 600 W / m2. Sonnenkollektoren produzieren 120-240 W / m2. Mars macht 1 Umdrehung in 24 Stunden 40 Minuten.

Die NASA plant Flüge zum Mars und Roskosmos zum Mond. Aber jeder kann SpaceX einen Schritt voraus sein. Elon Musk ist im Begriff 2025 einen Flug zum Mars organisieren.

Source: https://habr.com/ru/post/de389973/