Lune contre Mars. Aptitude à la colonisation

Après la fin du programme Apollo, tout le monde a commencé à penser à voler vers Mars. Dans cet article, je décrirai tous les avantages et les inconvénients des vols vers Mars et la Lune.




1. Durée du vol

Lune : 3 jours.

Mars : environ 250 jours le long de la trajectoire de Gomanovsky, environ 145 jours le long de la " trajectoire rapide ". (Il a besoin de 400 m / s dV supplémentaires). Dans le cas d'un "miss" passé Mars ou ceux-là. les dysfonctionnements peuvent être renvoyés sur Terre dans les mêmes 145 jours, survolant Mars.

2. Coûts énergétiques pour le vol de la

Lune : environ 3000 m / s pour aller sur la trajectoire de vol de la Lune avec DOE + 800 m / s pour ralentir et entrer dans l'orbite de la Lune.

Mars : environ 3600 m / s pour aller sur la trajectoire de vol vers Mars (4000 m / s pour la Fast path ). Après le vol vers Mars, 3 options sont possibles:

1. Capture balistique: Le vaisseau spatial vole devant la planète, mais à une vitesse inférieure à celle de la planète. Ensuite, la planète "rampe" dans le vaisseau spatial et la capture sur son orbite. Ensuite, il sera possible de ralentir l'atmosphère, comme l'a fait MRO :





Avantages: Faible consommation de carburant.
Inconvénients: Nous avons besoin de calculs précis afin de ne pas "rater" Mars.

2. Freinage atmosphérique. Entrée dans l'atmosphère à une vitesse d'environ 6 km / s.



Avantages: Consommation de carburant la plus faible, les calculs pour les vols sont plus faciles que pour la capture balistique.
Inconvénients: Une protection thermique est requise, capable de résister à l'entrée dans l'atmosphère de Mars à une vitesse d'environ 6 km / s.

3. Entrer en orbite en utilisant son propre système de propulsion.



Avantages: Les calculs sont beaucoup plus simples que pour la capture balistique et le freinage atmosphérique.
Inconvénients: coûts de carburant élevés.

La seconde méthode sera optimale pour un cargo. Pour un véhicule habité, le troisième (dans le cas d'un moteur ionique efficace) ou le premier en absence / économie de carburant est le mieux adapté.

3. Rayonnement de la

Lune : Vous pouvez voler "par la fenêtre" lorsque le Soleil est le moins actif, et rien ne menace la santé des astronautes. A la surface de la lune, le rayonnement n'est pas différent de l'espace car la lune n'a pas de champ magnétique.

Mars : Il est impossible de sortir «par la fenêtre» en raison de la longue durée du vol. Le projet Mars One propose de protéger les astronautes avec de l'eau. La densité de protection sera de 40 g / cm2 pour «l'abri» en cas de poussée solaire et de 15 g / cm2 pour le reste du navire. La radioprotection augmente plusieurs fois la masse du navire. Selon l'instrument RAD du rover Curiosity, 180 jours dans l'espace (et la Lune n'a pas d'atmosphère ni son propre champ magnétique) équivalent à 500 jours à la surface.

4.

Lune d' atterrissage : la phase d'atterrissage pèsera 60% de la charge utile. Le freinage aérodynamique n'est pas possible car la lune n'a pas d'atmosphère.

Mars: Toutes les missions martiennes ont utilisé la traînée aérodynamique. La curiosité a freiné à 410 m / s à l'aide d'un bouclier thermique, puis à 100 m / s à l'aide d'un parachute. Après cela, il a été abandonné par la «grue céleste». Si vous n'utilisez pas de parachute, pour l'atterrissage après un freinage aérodynamique, vous aurez besoin d'environ 500 à 600 m / s dV. Par conséquent, la masse de la plate-forme d'atterrissage sera d'environ 30% de la masse de la charge utile (en tenant compte de l'écran thermique).

5.

Lune au décollage : la masse de la charge utile à l’entrée sur l’orbite de la Lune sera de 40%.

Mars : La masse de la charge utile à l'entrée de l'orbite de Mars sera d'environ 25%. Bien qu'il existe un projet sur l'utilisation de l'hydrogène et du CO2 provenant de l'atmosphère (et de ses 95% là-bas) pour la production de méthane(CH4) et son utilisation ultérieure au décollage, ce qui réduira à 7% la masse de carburant livrée au décollage.
Tout est clair ici: la 1ère vitesse spatiale pour la Lune est de 1,68 km / s, et pour Mars 3,55 km / s.

6. Durée minimale de séjour

Lune : Vous pouvez vous envoler immédiatement après l'atterrissage / l'orbite du satellite. Vous n'avez même pas besoin de vous mettre en orbite, comme vous avez dû le faire lors de la mission Apollo 13 .

Mars : Après être entré en orbite, vous devez attendre environ 17 mois pour que les planètes soient dans une position favorable pour le vol. Vous pouvez vous envoler plus tôt, traverser l'orbite de Vénus. Mais cela nécessite des coûts énergétiques élevés.

7. Gravité
Le temps passé par les gens sur la lune était très court, et il n'a donc pas été possible d'évaluer l'effet de la petite gravité sur les humains.
Le record de séjour à la station orbitale est de 437 jours .
En conséquence, pour les 145-260 jours de vol vers Mars avec des astronautes, rien de nuisible à l'absence de gravité ne se produira.
On ne sait pas comment il sera plus pratique pour un astronaute de se déplacer sur Mars: sauter comme un kangourou ou marcher.
Lune : 16,5% de la gravité terrestre

Mars : 37,8% de la gravité terrestre.

8. Conditions environnementales de la

lune: La poussière de lune est abrasive. Il peut désactiver les mécanismes, à partir de là un micro-saignement interne dans les poumons est possible. Il est impossible de faire pousser quoi que ce soit sur le sol lunaire, mais il est possible d'en extraire des métaux puis d'en ériger des structures.
La température sur la lune varie de -180 à 120 degrés.





Mars : la poussière martienne n'est pas aussi abrasive que lunaire. L'atmosphère de Mars est «plus faible» que l'atmosphère terrestre 110 à 150 fois selon la saison. La composition exacte du sol martien est inconnue, je ne peux donc pas commenter la possibilité d'en extraire autre chose que de l'eau. En 2018, SpaceX prévoyait d'envoyer une missionpour prélever des échantillons de sol martien et les livrer sur Terre, mais cette mission a été reportée à 2022. La température sur Mars varie de -140 à 20 degrés. En termes de température, Mars est plus favorable que la Lune.
Les plantes peuvent être cultivées sur le sol martien. En savoir plus ici et ici .





9.

Lune d' eau : Sur la Lune, la présence d' environ 600 000 000 m3 de glace au pôle Nord a été prouvée .

Mars : Si toute la glace sur Mars fondait, la planète pourrait être recouverte d'eau de 22 mètres. Mais en réalité, cela ne se produira pas. l'atmosphère est trop faible pour retenir l'eau à l'état liquide.
En savoir plus sur l'eau sur Mars a écrit le chat vert ici et ici.

10. Énergie solaire
Lune : La puissance du rayonnement solaire sur la lune est d'environ 1400 W / m2. L'efficacité des panneaux solaires est de 20 à 40%, ce qui permettra de recevoir 280 à 560 W / m2 d'électricité. Mais le problème est que la Lune fait 1 révolution en 28 jours, c'est-à-dire il y a 14 jours par jour et 14 jours par nuit. Par conséquent, la lune devra fournir beaucoup de batteries pour maintenir le fonctionnement de la station pendant 2 semaines.
Mars : Mars est plus éloigné du Soleil que la Terre et la Lune. La puissance du rayonnement solaire est d'environ 600 W / m2. Les panneaux solaires produiront 120-240 W / m2. Mars fait 1 révolution en 24 heures 40 minutes.

La NASA prévoit des vols vers Mars et Roskosmos vers la Lune. Mais tout le monde peut devancer SpaceX. Elon Musk s'apprête à organiser un vol vers Mars en 2025.

Source: https://habr.com/ru/post/fr389973/