Luna vs Marte. Idoneidad para la colonización.

Después de que terminó el programa Apollo, todos comenzaron a pensar en volar a Marte. En este artículo describiré todos los pros y los contras de los vuelos a Marte y la Luna.




1. Duración del vuelo

Luna : 3 días.

Marte : unos 250 días a lo largo de la trayectoria de Gomanovsky, unos 145 días a lo largo de la " trayectoria rápida ". (Necesita un extra de 400 m / s dV). En el caso de una "señorita" pasado Marte o esos. los fallos de funcionamiento pueden ser devueltos a la Tierra en aproximadamente los mismos 145 días, volando alrededor de Marte.

2. Costos de energía para el vuelo de la

Luna : aproximadamente 3000 m / s para la transición a la ruta de vuelo de la Luna con DOE + 800 m / s para frenar y entrar en la órbita de la Luna.

Marte : aproximadamente 3600 m / s para ir a la ruta de vuelo a Marte (4000 m / s para la ruta rápida ). Después del vuelo a Marte, son posibles 3 opciones:

1. Captura balística: La nave espacial vuela frente al planeta, pero a una velocidad menor que la del planeta. Luego, el planeta "se arrastra" hacia la nave espacial, y lo captura en su órbita. Entonces será posible ralentizar la atmósfera, como lo hizo MRO :





Pros: Bajo consumo de combustible.
Contras: Necesitamos cálculos precisos para no "perder" el pasado Marte.

2. Frenado atmosférico. Entrada a la atmósfera a una velocidad de unos 6 km / s.



Pros: Consumo de combustible más bajo, los cálculos para vuelos son más fáciles que para la captura balística.
Contras: Se requiere protección térmica, capaz de resistir la entrada a la atmósfera de Marte a una velocidad de aproximadamente 6 km / s.

3. Entrando en órbita usando su propio sistema de propulsión.



Pros: Los cálculos son mucho más simples que para la captura balística y el frenado atmosférico.
Contras: altos costos de combustible.

El segundo método será óptimo para un buque de carga. Para uno tripulado, el tercero (en el caso de un motor de iones eficiente) o el primero en ausencia / economía de combustible es el más adecuado.

3. Radiación de la

Luna : puedes volar "por la ventana" cuando el Sol está menos activo, y nada amenaza la salud de los astronautas. En la superficie de la luna, la radiación no es diferente del espacio porque La luna no tiene campo magnético.

Marte : Es imposible "salir de la ventana" debido a la larga duración del vuelo. El proyecto Mars One propone proteger a los astronautas con agua. La densidad de protección será de 40 g / cm2 para el "refugio" en caso de una llamarada solar y de 15 g / cm2 para el resto de la nave. La protección radiológica aumenta la masa de la nave varias veces. Según el instrumento RAD del rover Curiosity, 180 días en el espacio exterior (y la Luna no tiene atmósfera ni su propio campo magnético) equivalen a 500 días en la superficie.

4.

Luna de aterrizaje : la etapa de aterrizaje pesará el 60% de la carga útil. El frenado aerodinámico no es posible porque La luna no tiene atmósfera.

Marte: Todas las misiones marcianas usaban resistencia aerodinámica. La curiosidad frenó a 410 m / s usando un escudo térmico, y luego a 100 m / s usando un paracaídas. Después de eso fue decepcionado por la "grúa del cielo". Si no utiliza un paracaídas, para aterrizar después del frenado aerodinámico necesitará aproximadamente 500-600 m / s dV. Por lo tanto, la masa de la etapa de aterrizaje será aproximadamente el 30% de la masa de la carga útil (teniendo en cuenta el escudo térmico).

5. Despegue de la

Luna : la masa de la carga útil al entrar en la órbita de la Luna será del 40%.

Marte : la masa de la carga útil al entrar en la órbita de Marte será aproximadamente del 25%. Aunque hay un proyecto sobre el uso de hidrógeno y CO2 traído de la atmósfera (y su 95% allí) para la producción de metano(CH4) y su uso posterior en la etapa de despegue, lo que reducirá la masa de combustible entregado para el despegue al 7%.
Aquí todo está claro: la primera velocidad espacial para la Luna es 1.68 km / s, y para Marte 3.55 km / s.

6. Duración mínima de la estadía

Luna : puede volar inmediatamente después de aterrizar / ingresar a la órbita del satélite. Ni siquiera tiene que entrar en órbita, como tuvo que hacer durante la misión Apolo 13 .

Marte : después de entrar en órbita, debe esperar unos 17 meses para que los planetas estén en una posición favorable para el vuelo. Puedes volar antes, cruzando la órbita de Venus. Pero esto requiere altos costos de energía.

7. Gravedad
El tiempo que pasaron las personas en la luna fue muy corto y, por lo tanto, no fue posible evaluar el efecto de la pequeña gravedad en los humanos.
El récord de permanencia en la estación orbital es de 437 días .
En consecuencia, durante los 145-260 días de vuelo a Marte con astronautas, no ocurrirá nada dañino por la ausencia de gravedad.
No se sabe cómo será más conveniente para un astronauta moverse por Marte: saltar como un canguro o caminar.
Luna : 16.5% de la gravedad de la Tierra

Marte : 37.8% de la gravedad de la Tierra.

8. Condiciones ambientales de la

luna.: El polvo lunar es abrasivo. Puede deshabilitar mecanismos, a partir de esto es posible una micro hemorragia interna en los pulmones. Es imposible cultivar algo en el suelo lunar, pero es posible extraer metales de él y luego erigir estructuras a partir de ellos.
La temperatura en la luna varía de -180 a 120 grados.





Marte : el polvo marciano no es tan abrasivo como el lunar. La atmósfera de Marte es "más débil" que la atmósfera de la Tierra 110-150 veces dependiendo de la temporada. Se desconoce la composición exacta del suelo marciano, por lo que no puedo comentar sobre la posibilidad de extraer nada de él que no sea agua. En 2018, SpaceX planeó enviar una misióntomar muestras de suelo marciano y entregarlas a la Tierra, pero luego esta misión se pospuso para 2022. La temperatura en Marte varía de -140 a 20 grados. En términos de temperatura, Marte es más favorable que la Luna.
Las plantas se pueden cultivar en suelo marciano. Lea más sobre esto aquí y aquí .





9.

Luna de agua : en la Luna, se ha demostrado la presencia de aproximadamente 600,000,000 m3 de hielo en el Polo Norte.

Marte : Si todo el hielo en Marte se derritiera, entonces el planeta podría cubrirse con agua por 22 metros. Pero en realidad esto no sucederá. La atmósfera es demasiado débil para retener el agua en estado líquido.
Más sobre el agua en Marte escribió el Gato Verde aquí y aquí.

10. Energía solar
Luna : el poder de la radiación solar en la luna es de aproximadamente 1400 W / m2. La eficiencia de los paneles solares es del 20-40%, esto permitirá recibir 280-560 W / m2 de electricidad. Pero el problema es que la Luna hace 1 revolución en 28 días, es decir Hay 14 días al día y 14 días a la noche. Por lo tanto, la luna tendrá que entregar muchas baterías para mantener la operatividad de la estación durante 2 semanas.
Marte : Marte está más alejado del Sol que la Tierra y la Luna. La potencia de la radiación solar es de unos 600 W / m2. Los paneles solares producirán 120-240 W / m2. Marte hace 1 revolución en 24 horas y 40 minutos.

La NASA tiene planes para vuelos a Marte y Roskosmos a la Luna. Pero todos pueden adelantarse a SpaceX. Elon Musk está a punto de Organizar un vuelo a Marte en 2025.

Source: https://habr.com/ru/post/es389973/