Lua vs Marte. Adequação para colonização

Depois que o programa Apollo terminou, todos começaram a pensar em voar para Marte. Neste artigo, descreverei todos os prós e contras dos voos para Marte e a Lua.




1. Duração do vôo

Lua : 3 dias.

Marte : cerca de 250 dias ao longo da trajetória de Gomanovsky, cerca de 145 dias ao longo da " trajetória rápida ". (Ele precisa de 400 m / s dV extras). No caso de uma "falta" passada de Marte ou outros. os defeitos podem ser devolvidos à Terra nos mesmos 145 dias, voando ao redor de Marte.

2. Custos de energia para o vôo

da Lua : cerca de 3000 m / s para percorrer a trajetória de vôo da Lua com DOE + 800 m / s para diminuir a velocidade e entrar na órbita da Lua.

Marte : aproximadamente 3600 m / s para a rota de vôo para Marte (4000 m / s para o caminho rápido ). Após o vôo para Marte, são possíveis 3 opções:

1. Captura balística: A sonda voa na frente do planeta, mas a uma velocidade menor que a do planeta. Então o planeta "rasteja" para dentro da espaçonave e a captura em sua órbita. Em seguida, será possível desacelerar a atmosfera, como fez o MRO :





Prós: Baixo consumo de combustível.
Contras: precisamos de cálculos precisos para não "perder" o passado de Marte.

2. Frenagem atmosférica. Entrada na atmosfera a uma velocidade de cerca de 6 km / s.



Prós: menor consumo de combustível, cálculos para voos são mais fáceis do que para captura balística.
Contras: É necessária proteção térmica, capaz de suportar a entrada na atmosfera de Marte a uma velocidade de cerca de 6 km / s.

3. Entrando em órbita usando seu próprio sistema de propulsão.



Prós: Os cálculos são muito mais simples do que para captura balística e frenagem atmosférica.
Contras: Altos custos de combustível.

O segundo método será ideal para um navio de carga. Para um tripulado, o terceiro (no caso de um mecanismo de íons eficiente) ou o primeiro na economia de ausência / combustível é mais adequado.

3. Radiação da

Lua : Você pode voar "pela janela" quando o Sol estiver menos ativo, e nada ameaça a saúde dos astronautas. Na superfície da lua, a radiação não difere do espaço porque a lua não tem campo magnético.

Marte : É impossível sair da janela por causa da longa duração do voo. O projeto Mars One propõe proteger os astronautas com água. A densidade de proteção será de 40 g / cm2 para o "abrigo" em caso de erupção solar e 15 g / cm2 para o resto do navio. A proteção contra radiação aumenta a massa do navio várias vezes. De acordo com o instrumento RAD do rover Curiosity, 180 dias no espaço sideral (e a Lua não possui atmosfera ou campo magnético próprio) são equivalentes a 500 dias na superfície.

4.

Lua de desembarque : o estágio de pouso pesará 60% da carga útil. A frenagem aerodinâmica não é possível porque a lua não tem atmosfera.

Marte: Todas as missões marcianas usavam arrasto aerodinâmico. A curiosidade freou a 410 m / s usando um escudo térmico e depois a 100 m / s usando um pára-quedas. Depois disso, ele foi decepcionado com o "guindaste do céu". Se você não usar um paraquedas, para aterrissar após a frenagem aerodinâmica, precisará de aproximadamente 500-600 m / s dV. Portanto, a massa da etapa de aterrissagem será de aproximadamente 30% da massa da carga útil (levando em consideração a blindagem térmica).

5.

Lua de decolagem : a massa da carga útil ao entrar na órbita da Lua será de 40%.

Marte : A massa da carga ao entrar na órbita de Marte será de aproximadamente 25%. Embora exista um projeto sobre o uso de hidrogênio e CO2 trazido da atmosfera (e seus 95%) para a produção de metano(CH4) e seu uso posterior na etapa de decolagem, o que reduzirá a massa de combustível entregue para decolagem para 7%.
Tudo está claro aqui: a primeira velocidade espacial para a Lua é de 1,68 km / s, e para Marte, 3,55 km / s.

6. Duração mínima da estadia

Lua : Você pode voar imediatamente após o pouso / entrada na órbita do satélite. Você nem precisa entrar em órbita, como teve que fazer durante a missão Apollo 13 .

Marte : Depois de entrar em órbita, você precisa esperar cerca de 17 meses para que os planetas estejam em uma posição favorável para o vôo. Você pode voar mais cedo, cruzando a órbita de Vênus. Mas isso requer altos custos de energia.

7. Gravidade
O tempo gasto pelas pessoas na Lua foi muito curto e, portanto, não foi possível avaliar o efeito da pequena gravidade nos seres humanos.
O recorde de permanência na estação orbital é de 437 dias .
Consequentemente, durante os 145-260 dias de voo para Marte com astronautas, nada prejudicial pela ausência de gravidade acontecerá.
Não se sabe como será mais conveniente para um astronauta se mover em torno de Marte: pule como um canguru ou caminhe.
Lua : 16,5% da gravidade da Terra

Marte : 37,8% da gravidade da Terra.

8. Condições ambientais da

lua: O pó da lua é abrasivo. Pode desabilitar mecanismos, dele a microbleeding interna nos pulmões é possível. É impossível cultivar qualquer coisa no solo lunar, mas é possível extrair metais dele e erguer estruturas a partir deles.
A temperatura na lua varia de -180 a 120 graus.





Marte : O pó marciano não é tão abrasivo quanto o lunar. A atmosfera de Marte é "mais fraca" do que a atmosfera da Terra 110-150 vezes, dependendo da estação. A composição exata do solo marciano é desconhecida, por isso não posso comentar sobre a possibilidade de extrair algo dele além de água. Em 2018, a SpaceX planejava enviar uma missãopara colher amostras do solo marciano e entregá-las à Terra, mas essa missão foi adiada para 2022. A temperatura em Marte varia de -140 a 20 graus. Em termos de temperatura, Marte é mais favorável que a Lua.
As plantas podem ser cultivadas em solo marciano. Leia mais sobre isso aqui e aqui .





9.

Lua da Água : Na Lua, a presença de aproximadamente 600.000.000 m3 de gelo no Pólo Norte foi comprovada .

Marte : se todo o gelo em Marte derreter, o planeta poderá ser coberto de água por 22 metros. Mas, na realidade, isso não vai acontecer. a atmosfera é fraca demais para reter a água no estado líquido.
Mais sobre a água em Marte escreveu o gato verde aqui e aqui.

10. Energia solar
Lua : O poder da radiação solar na Lua é de cerca de 1400 W / m2. A eficiência dos painéis solares é de 20 a 40%, o que permitirá receber 280-560 W / m2 de eletricidade. Mas o problema é que a Lua faz 1 revolução em 28 dias, ou seja. há 14 dias por dia e 14 dias por noite. Portanto, a lua precisará fornecer muitas baterias para manter a operacionalidade da estação por 2 semanas.
Marte : Marte está mais longe do Sol que a Terra e a Lua. O poder da radiação solar é de cerca de 600 W / m2. Os painéis solares produzirão 120-240 W / m2. Marte faz 1 revolução em 24 horas e 40 minutos.

A NASA tem planos para voos para Marte e Roskosmos para a Lua. Mas todos podem ficar à frente da SpaceX. Elon Musk está prestes a organizar um voo para Marte em 2025.

Source: https://habr.com/ru/post/pt389973/