Pergunte a Ethan No. 55: Os membros da missão em Marte podem cancelar um voo?
Se algo terrível acontecer, será possível retornar à Terra?
Às vezes me vejo olhando para a lua e lembro como a sorte mudou em nossa longa jornada, penso nas milhares de pessoas que trabalharam para nos levar para casa. Olho para a lua e penso - quando as pessoas voltarão para lá e quem exatamente?
- Tom Hanks
Existem poucas idéias que excitam nossa imaginação da mesma maneira que viajam além dos limites da gravidade da Terra e nas profundezas do nosso Universo - para planetas e estrelas. Você me envia suas perguntas, como sempre, e nesta semana tenho o prazer de responder à seguinte pergunta que Joan faz:A missão Mars One pode voltar a meio caminho, se tiver alguma dúvida? Quando eles vêem como nosso belo planeta azul se torna menor, enquanto voam para um planeta morto e tóxico, ou quando o vento solar e a radiação excedem todos os limites de segurança.Imagine: você foi escolhido para a jornada de uma vida e é um dos primeiros membros da equipe da primeira missão tripulada a Marte!
Nenhuma das pessoas viajou além da equipe Apollo 13 quando circulou o lado mais distante da lua perto do apogeu lunar, atingindo um ponto de distância máxima de 400.171 da superfície da Terra em 15 de abril de 1970. Mas quando o primeiro voo tripulado para outro planeta ocorrer, esse recorde será quebrado em apenas alguns dias.
O método usado para alcançar outros mundos com nossas tecnologias atuais consiste em três etapas:Lançamento inicial, que supera a gravidade da Terra e lança uma nave espacial a uma velocidade suficientemente alta (da ordem de vários km / s) em relação ao movimento da Terra em torno do Sol.Ajustes de curso quando a pequena ativação dos motores de manobra acelera o navio em direção à trajetória ideal.Assistência gravitacional, quando usamos a gravidade de outros planetas que orbitam o Sol, para alterar a velocidade de nossa nave, cada vez aumentando ou diminuindo.Combinando essas três etapas, podemos chegar a qualquer ponto usando a tecnologia de foguete de hoje, sujeita a paciência e planejamento cuidadoso.
Agora, o lançamento inicial é uma etapa muito difícil. É necessária uma enorme quantidade de recursos para superar a gravidade da Terra, acelerar uma massa significativa até a primeira velocidade cósmica e aumentá-la através da atmosfera da Terra. Tudo isso deve acontecer ao mesmo tempo, e é por isso que sonhamos com um elevador espacial com o qual algum dia possamos evitar de maneira fácil e confiável desperdiçar uma quantidade de energia e combustível simplesmente subindo acima da atmosfera.
Mas até que isso se torne realidade, restam apenas foguetes. E não é tão difícil - é apenas caro em termos de carga útil que precisamos lançar no espaço se queremos alcançar outro planeta.Quando falamos sobre uma missão tripulada a Marte, discutimos vários planos diferentes. O melhor deles para o vôo só de ida, o que, se você estiver interessado, minimiza o tempo de vôo e a quantidade necessária de energia, implica um ajuste no tempo de lançamento desejado.
A cada 780 dias, uma janela de lançamento se abre, durando cerca de dois meses, quando a Terra alcança Marte em sua órbita e, em seguida, o tempo de vôo para Marte é de cerca de 243 dias - 8 meses e meio. A dificuldade é que, no caminho para lá, você está se movendo a uma velocidade tremenda e não tem combustível suficiente para corrigir a trajetória.Porque nãoPorque cada quilograma extra de carga aumenta o custo do lançamento de um foguete e reduz a quantidade de espaço utilizável para armazenar comida, água e outros suprimentos. Como resultado, há menos espaço para erros. Se a notória missão Apollo 13 não planejasse descer para a lua, subir para se reunir com o módulo de comando e retornar à Terra, eles não teriam combustível suficiente para ajustar o curso e voltar para casa.
Se você voa para Marte e, de repente, decide retornar à Terra, usar o combustível a bordo para mudar o rumo da viagem de volta para casa simplesmente não funciona: é muito caro em termos de combustível. Em outras palavras, Joan, respondendo a uma de suas perguntas, se a radiação o matar - que, em princípio, faz sentido se preocupar, já que as pessoas nunca passaram tanto tempo fora do campo magnético protetor da Terra - você simplesmente morrerá.Mas se o tempo não se esgotasse, você teria comida, água e suprimentos suficientes para sobreviver e combustível para voar para Marte, teria a chance de voltar para casa. Isso pode ser vital para a missão a que você está se referindo - Mars One - porque agora está planejada como uma missão de morte.
Quando você voa do planeta interior (Terra) para o exterior (Marte), precisa seguir a trajetória de Hohman [uma órbita elíptica usada para fazer a transição entre duas outras órbitas, geralmente localizadas no mesmo plano]. Simplificando, você precisa aumentar a velocidade até o valor desejado no momento certo para aumentar sua distância do Sol e, ao mesmo tempo, atingir a velocidade final para encontrar o planeta para o qual está se dirigindo. No caso de uma aterrissagem, você precisa alterar a velocidade novamente para iniciar a descida na atmosfera do planeta, e é isso que planejamos fazer para aterrissar em Marte.Já fizemos isso com sucesso várias vezes!
Mas e se precisarmos cancelar a missão e voltar para casa? Há um efeito fantástico que eu já mencionei: o uso da gravidade planetária para mudar o caminho de uma nave. Ou seja, para mudar a direção e a velocidade do vôo!Você se lembrará da conservação de energia e pensará em como isso é possível. De fato, para qualquer ação há uma reação igual, então como podemos fazer a nave e o planeta interagirem para que a nave mude de velocidade? A resposta é que temos um terceiro corpo - o Sol!
Quando o planeta gira em torno do Sol, neste sistema há muita energia, gravitacional e cinética. Quando o terceiro corpo participa da interação, ele pode receber energia roubando-o do sistema do planeta Sol ou perder energia dando-o ao sistema do planeta Sol. A quantidade de energia usada pelos motores do navio geralmente não excede 20% da energia recebida ou dada na interação!Foi assim que a nave Messenger da NASA entrou em órbita em torno de Mercúrio, fornecendo muita energia durante os contatos gravitacionais, e foi assim que os Voyagers e os Pioneiros saíram do Sistema Solar!
Portanto, se você estiver voltando para Marte, sua única chance real, dada a quantidade de combustível que caberá no navio, será usar a gravidade do Planeta Vermelho para se voltar para a Terra. Isso resultará em uma jornada de 400 a 450 dias. Sem infraestrutura entre os planetas, esta é sua melhor chance.
E, embora essa não seja exatamente a resposta que você deseja obter, é a resposta que as leis da gravidade permitem, juntamente com as limitações da tecnologia. Para animá-lo, direi que a dose máxima segura de radiação durante toda a vida de um astronauta é calculada em 1 sievert, e mesmo uma viagem de 450 dias a Marte e volta fornecerá apenas 0,66 sievert. Portanto, é improvável que esse fator sirva de limitação, mas até que os planejadores de missões tripuladas em Marte levem a sério a questão da sobrevivência a longo prazo, você não me encontrará entre aqueles que desejam. Um ano no deserto do Arizona é a minha abordagem mais forte ao sonho de viajar para Marte!
A propósito, este não é o Arizona, mas Marte. Mas como distingui-los?Se você tomar uma decisão com antecedência, mesmo antes de ligar os motores e deixar a órbita ao redor da Terra, basta voar pela elipse e voltar para casa. Isso seria ideal se algo der errado durante a decolagem. Se você quiser usar a gravidade da Terra, terá algumas chances antes que a última janela de oportunidade se feche.
Mas com um atraso significativo, você voará muito mais longe antes de ter esperança de retornar. Obrigado pela ótima pergunta, Joan, e se você quiser uma resposta para sua pergunta da próxima vez, envie-a para mim!Source: https://habr.com/ru/post/pt395285/
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