📏 📂 🧕🏽 Tanyakan Ethan No. 55: Bisakah Anggota Misi di Mars Membatalkan Penerbangan? 🤦🏽 😢 👩🏾‍🤝‍👨🏽

Jika sesuatu yang mengerikan terjadi, apakah mungkin untuk kembali ke Bumi?

Terkadang saya mendapati diri saya memandang ke bulan dan ingat bagaimana keberuntungan telah berubah dalam perjalanan panjang kami, saya berpikir tentang ribuan orang yang bekerja untuk membawa kami pulang. Saya melihat bulan dan berpikir - kapan orang akan kembali ke sana, dan siapa sebenarnya?
- Tom Hanks

Ada beberapa ide yang menggairahkan imajinasi kita dengan cara yang sama seperti melakukan perjalanan melampaui batas gravitasi Bumi dan ke kedalaman Alam Semesta kita - ke planet-planet dan bintang-bintang. Anda mengirimkan kepada saya pertanyaan Anda, seperti biasa, dan minggu ini saya senang menjawab pertanyaan berikut yang diajukan Joan:

Dapatkah misi Mars One kembali setengah jalan jika mereka ragu? Ketika mereka melihat bagaimana planet biru kita yang indah menjadi lebih kecil, sementara mereka terbang ke planet yang mati dan beracun, atau ketika angin matahari dan radiasi melampaui semua batas aman.

Bayangkan: Anda terpilih untuk perjalanan seumur hidup, dan Anda adalah salah satu anggota pertama dari tim misi berawak pertama ke Mars!

Tak satu pun dari orang-orang yang melakukan perjalanan lebih jauh dari tim Apollo 13 ketika mereka mengelilingi sisi jauh bulan di dekat puncak bulan, mencapai jarak maksimum 400.171 dari permukaan Bumi pada 15 April 1970. Tetapi ketika penerbangan berawak pertama ke planet lain terjadi, catatan ini akan rusak hanya dalam beberapa hari.

Metode yang digunakan untuk menjangkau dunia lain dengan teknologi kami saat ini terdiri dari tiga langkah:

Peluncuran awal, yang mengatasi gravitasi Bumi dan meluncurkan pesawat ruang angkasa dengan kecepatan yang cukup tinggi (dari urutan beberapa km / detik) relatif terhadap gerakan Bumi di sekitar Matahari.
Penyesuaian jalur ketika menghidupkan kecil mesin shunting mempercepat kapal menuju lintasan optimal.
Bantuan gravitasi, ketika kita menggunakan gravitasi planet lain yang mengorbit Matahari, untuk mengubah kecepatan kapal kita, setiap kali menambah atau menguranginya.

Dengan menggabungkan tiga langkah ini, kita dapat mencapai titik mana pun menggunakan teknologi roket saat ini, tunduk pada kesabaran dan perencanaan yang cermat.

Sekarang peluncuran awal adalah tahap yang sangat sulit. Sejumlah besar sumber daya diperlukan untuk mengatasi gravitasi Bumi, untuk mempercepat massa yang signifikan ke kecepatan kosmik pertama, dan untuk menaikkannya melalui atmosfer Bumi. Semua ini harus terjadi pada saat yang bersamaan, dan itulah mengapa kita memimpikan sebuah elevator ruang angkasa yang suatu hari nanti kita dapat dengan mudah dan andal menghindari pemborosan energi dan bahan bakar sebesar itu dengan hanya naik di atas atmosfer.

Tetapi sampai itu menjadi kenyataan, kita hanya memiliki roket yang tersisa. Dan itu tidak begitu sulit - ini hanya mahal dalam hal payload yang perlu kita luncurkan ke luar angkasa jika kita ingin mencapai planet lain.

Ketika kita berbicara tentang misi berawak ke Mars, kita membahas beberapa rencana berbeda. Yang paling optimal dari mereka untuk penerbangan satu arah, yang, jika Anda tertarik, meminimalkan waktu penerbangan dan jumlah energi yang diperlukan, menyiratkan penyesuaian dengan waktu peluncuran yang diinginkan.

Setiap 780 hari, jendela peluncuran terbuka, berlangsung sekitar dua bulan, ketika Bumi mengejar Mars di orbitnya, dan kemudian waktu penerbangan ke Mars adalah sekitar 243 hari - 8 setengah bulan. Kesulitannya adalah bahwa dalam perjalanan ke sana Anda bergerak dengan kecepatan luar biasa, dan Anda tidak punya cukup bahan bakar untuk memperbaiki lintasan.

Kenapa tidak

Karena setiap kilogram tambahan kargo meningkatkan biaya peluncuran roket, dan mengurangi jumlah ruang yang dapat digunakan untuk menyimpan makanan, air, dan persediaan lainnya. Akibatnya, ada sedikit ruang untuk kesalahan. Jika misi Apollo 13 yang terkenal tidak berencana untuk turun ke bulan, bangkit untuk bersatu kembali dengan modul perintah dan kembali ke Bumi, mereka tidak akan memiliki cukup bahan bakar untuk menyesuaikan jalan dan kembali ke rumah.

Jika Anda terbang ke Mars, dan tiba-tiba memutuskan untuk kembali ke Bumi, menggunakan bahan bakar di kapal untuk mengubah arah agar perjalanan pulang ke rumah sama sekali tidak berhasil: terlalu mahal dalam hal bahan bakar. Dengan kata lain, Joan, menjawab salah satu pertanyaan Anda, jika radiasi akan membunuh Anda - bahwa, pada prinsipnya, masuk akal untuk dikhawatirkan, karena orang tidak pernah menghabiskan begitu banyak waktu di luar medan magnet pelindung Bumi - Anda hanya akan mati.

Tetapi jika waktu tidak habis untuk Anda, Anda akan memiliki cukup makanan, air dan persediaan untuk bertahan hidup, dan bahan bakar untuk terbang ke Mars, Anda akan memiliki kesempatan untuk kembali ke rumah. Ini bisa sangat penting untuk misi yang Anda maksud - Mars One - karena sekarang direncanakan sebagai misi kematian.

Saat Anda terbang dari planet bagian dalam (Bumi) ke bagian luar (Mars), Anda harus tetap berpegang pada lintasan Hohman [orbit elips yang digunakan untuk bertransisi antara dua orbit lainnya, biasanya terletak di bidang yang sama]. Sederhananya, Anda perlu meningkatkan kecepatan ke nilai yang diinginkan pada waktu yang tepat untuk meningkatkan jarak Anda dari Matahari, sementara pada saat yang sama mencapai kecepatan akhir untuk memenuhi planet yang Anda tuju. Jika terjadi pendaratan, Anda perlu mengubah kecepatan lagi untuk memulai penurunan ke atmosfer planet, dan inilah yang kami rencanakan untuk lakukan pendaratan di Mars.

Kami sudah berhasil melakukan ini beberapa kali!

Tetapi bagaimana jika kita perlu membatalkan misi dan kembali ke rumah? Ada efek fantastis yang telah saya sebutkan: penggunaan gravitasi planet untuk mengubah jalur kapal. Yaitu, untuk mengubah arah dan kecepatan penerbangan!

Anda akan ingat tentang konservasi energi dan pikirkan bagaimana ini mungkin. Memang, untuk tindakan apa pun ada reaksi yang sama, jadi bagaimana kita bisa membuat kapal dan planet ini berinteraksi sehingga kapal kita berubah kecepatan? Jawabannya adalah kita memiliki tubuh ketiga - Matahari!

Ketika planet ini berputar mengelilingi Matahari, dalam sistem ini ada banyak energi, gravitasi dan kinetik. Ketika tubuh ketiga berpartisipasi dalam interaksi, ia dapat menerima energi dengan mencuri dari sistem planet-Matahari, atau kehilangan energi dengan memberikannya ke sistem planet-Matahari. Jumlah energi yang digunakan oleh mesin kapal, biasanya tidak melebihi 20% dari energi yang diterima atau diberikan dalam interaksi!

Ini adalah bagaimana kapal Utusan NASA memasuki orbit di sekitar Merkurius, memberikan banyak energi selama kontak gravitasi, dan itulah cara Voyager dan Perintis keluar dari Tata Surya!

Jadi, jika dalam perjalanan ke Mars Anda memutuskan untuk kembali, satu-satunya peluang nyata Anda, mengingat jumlah bahan bakar yang sesuai dengan kapal, adalah dengan menggunakan gravitasi Planet Merah untuk beralih ke Bumi. Ini akan menghasilkan perjalanan yang berlangsung dari 400 hingga 450 hari. Tanpa infrastruktur di antara planet-planet, ini adalah kesempatan terbaik Anda.

Dan meskipun ini bukan jawaban yang ingin Anda peroleh, tetapi inilah jawaban yang dimungkinkan oleh hukum gravitasi, ditambah dengan keterbatasan teknologi. Untuk menghibur Anda, saya akan mengatakan bahwa dosis radiasi maksimum yang aman untuk seumur hidup bagi seorang astronot dihitung pada 1 sievert, dan bahkan perjalanan 450 hari, ke Mars dan kembali, akan memberi Anda hanya 0,66 sievert. Jadi faktor ini tidak mungkin berfungsi sebagai batasan, tetapi sampai perencana misi berawak ke Mars menganggap serius masalah kelangsungan hidup jangka panjang, Anda tidak akan menemukan saya di antara mereka yang berharap. Setahun di gurun Arizona adalah pendekatan terkuat saya untuk mimpi bepergian ke Mars!

Omong-omong, ini bukan Arizona, melainkan Mars. Tetapi bagaimana cara membedakannya?

Jika Anda membuat keputusan cukup awal, bahkan sebelum Anda menyalakan mesin dan meninggalkan orbit di sekitar Bumi, Anda bisa terbang di sepanjang elips dan kembali ke rumah. Ini akan ideal jika terjadi kesalahan selama lepas landas. Jika Anda ingin menggunakan gravitasi Bumi, Anda akan memiliki beberapa peluang sebelum jendela peluang terakhir ditutup.

Tetapi secara signifikan tertunda, Anda akan terbang jauh sebelum Anda memiliki harapan untuk kembali. Terima kasih atas pertanyaan hebatnya, Joan, dan jika Anda ingin jawaban untuk pertanyaan Anda lain kali, kirimkan kepada saya!

Tanyakan Ethan No. 55: Bisakah Anggota Misi di Mars Membatalkan Penerbangan?

Jika sesuatu yang mengerikan terjadi, apakah mungkin untuk kembali ke Bumi?

More articles: