Zborurile spațiale umane se desfășoară de 65 ani, iar cea mai lungă distanță la care s-au aventurat oamenii era misiunea Artemis II din luna Aprilie a acestui an, când oameni vii au ajuns la 406 771 km de planeta noastră. Această distanță este echivalentul a aproximativ 1,36 secunde-lumină. Dar cât de departe am putea trimite astronauți umani dacă am vrea? Probabil nu foarte departe. Totuși, ar merita să ne gândim ce s-ar întâmpla dacă am depăși în mod semnificativ realitățile planurilor actuale de explorare a spațiului.
Dacă oamenii ar fi trimiși pe Marte chiar acum, situația ar fi complicată și riscantă, dar șansele de succes ar fi ridicate. În condiții de poziții planetare optime, călătoria ar dura doar șapte luni, și ar fi posibil să ne întoarcem și mai repede. Așadar ce s-ar întâmpla dacă ne-am gândi mai îndrăzneț. Ce-ar fi dacă am lansa o misiune cu echipaj uman către Saturn?
Stație de alimentare pe Titan
Planul este simplu: zbor spre Saturn, colectare de mostre de pe Enceladus, luna înghețată a gigantului gazos cu un ocean subteran. Adițional de pe Titan, cea mai mare lună cunoscută din sistemul solar, care se pare că conține lacuri de metan și o chimie complexă, după care drumul spre acasă. O joacă de copii. Dar cât timp ar dura misiunea? Conform unui studiu conex, care a evaluat fezabilitatea misiunii, întreaga călătorie ar dura aproximativ 17 ani tereștrii.
"Am început să lucrăm la acest proiect ca parte a programului NASA Innovative Advanced Concepts", spune Geoffrey Landis, autorul studiului și fizician și cercetător în domeniul rachetelor la Centrul John Glenn al NASA. "Ce ar fi cu adevărat provocator. Și ceea ce am constatat este că nimeni nu a făcut vreodată, este o misiune de achiziționarea a unor probe pe Titan", continuă el.
Unul dintre aspectele-cheie ale explorării spațiale, în special propunerile care includ zboruri spațiale umane , este utilizarea resurselor locale. Aceasta înseamnă pur și simplu căutarea și utilizarea materiilor găsite la fața locului pentru a atinge obiectivul misiunii. În elaborarea planului de a aduce înapoi eșantioane de pe Titan, cercetătorii au ajuns la concluzia că dispun deja de majoritatea tehnologiilor necesare, și că proiectul ar putea fi larg fezabil. Au o idee excelentă pentru a reduce masa de propulsie necesară: odată ajunși pe Titan, ar petrece câțiva ani transformând atmosfera bogată în metan și gheața de apă îngropată sub suprafață, în combustibil.
Una dintre marile provocări a fost vehiculul de aterizare, care va fi nevoit a fi alimentat pe Titan, din resurse locale. Pentru aspect au fost dezvoltate mai multe concepte diferite, la un moment dat luându-se în considerare chiar un elicopter cu patru rotoare. În cele din urmă, s-a dezvoltat un concept care să se umfle cu combustibil.
"Am demonstrat că ar fi fezabil să producem combustibil din materiale găsite pe Titan."
- spune Landis.
Echipajul ipotetic ar putea avea cele mai bune șanse de supraviețuire dacă s-ar trimite câteva misiuni fără pilot pentru a începe să producă combustibil, să colecteze mostre și să le pună pe orbită. Echipajul ar zbura apoi prin sistemul Saturn, ar colecta probele, s-ar alimenta cu combustibilul de la "benzinăria" interplanetară, și ar pleca acasă. Acest lucru ar reduce cu câțiva ani timpul necesar pentru producerea combustibilului, dar lungimea călătoriei nu s-ar micșora. "Întreaga călătorie durează mult timp, așa că nu este în niciun caz o misiune rapidă", spune Landis, care este și scriitor de science fiction. "Este probabil un pic prea lungă pentru oameni."
Probleme majore
Delta-v este un indicator care reprezintă impulsul pe unitatea de masă a navei spațiale necesare pentru accelerare, decelerare și schimbarea orbitei, o valoare critică pentru a măsura posibilitățile de deplasare în spațiu. Nava spațială trebuie să fie mare, deci este nevoie de foarte mult combustibil numai pentru a o așeza pe orbita pământului. Desigur, putem încerca să utilizăm câmpurile gravitaționale din apropierea Pământului și a altor planete pentru a câștiga impulsuri adiționale, dar pentru o misiune cu echipaj uman, o călători care include manevre nenumărate în jurul obiectelor cerești nu este una practică, întinzând timpul de zbor, posibil peste limita umană.
Masa economisită cu combustibilul achiziționat de pe Titan trebuie susținută și cu hrană, iar o călătorie de 17 ani ar necesita o cantitate destul de mare. Astronauții consumă mult mai multe calorii decât o persoană tipică pe Pământ, și întrucât nu am dezvoltat încă o metodă de producere a alimentelor la scară largă în spațiu (câteva roșii și căpățâni de salată cultivate pe stația spațială sunt irelevante), sunt pe moment nevoiți a transporta toate alimentele, inclusiv pentru reîntoarcere. Desigur, ar putea folosi hrană extrem de compactă și unică, cu multă grăsime și ulei, dar problema echilibrului dietetic este o problemă majoră în acest fel.
Dacă doriți să obțineți un aport nutritiv sănătos, consumul zilnic este de aproximativ 2 kilograme pe o navă spațială. Totalul exact fiind de 12 tone pentru întreaga călătorie, fără a se considera evenimente neprevăzute.
Așadar, proiectul pare să fie limitat de cantități de materiale majore, fără a fi menționate riscurile precum radiațiile, împotriva cărora nava spațială trebuie să fie protejată, și reprezintă o masă foarte mare din totalul navei spațiale. Prin urmare, delta-v, pus simplu, este balanța deplasării masei totale își consumabilul folosit, care are și ea masă, care la rândul lui este variabil.
"Primul lucru pe care doresc să îl dezvolt este un sistem de propulsie pentru a ajunge la Saturn și înapoi. Va fi o călătorie foarte, foarte lungă cu sistemele de propulsie chimice existente. Mi-ar plăcea foarte mult să am un sistem cu o împingere și un impuls specific mai mare, cum ar fi un motor nuclear termic", a declarat Landis.
NASA a studiat astfel de sisteme încă din anii 1960, ca parte a proiectului NERVA, iar agenția le reexaminează ca parte a expediției spre Marte, car pot dura doar câteva săptămâni, nu luni. O posibilitate conceptuală este o călătorie care ar dura 45 zile, destul de realist. Pentru Saturn, călătoria ar dura totuși câțiva ani, dar considerând un deceniu și jumate alternativ, este o schimbare majoră.
***
În general, călătoria unui echipaj uman către Saturn nu este încă fezabil folosind metodele actuale. Dacă am încerca, probabil că s-ar ucide echipajul. Dar tehnologiile curente avansează în ritm rapid, unele necesitând doar aprobări pentru a fi utilizate, făcând posibilitatea de a le utiliza iminentă.
