Az emberiség először 1969-ben teljesített sikeres emberes űrmissziót. Akkor a Holdra szálltunk le, azonban nem az volt az egyetlen égitest, amelyet közelebbről szemügyre vettünk a Naprendszerben. 1964-ben már küldtünk szondát feltérképezni a Marsot, a Mariner 4-et, amely ugyan nem szállt le, de sikeresen teljesítette az utat. Emberes misszióra azonban még nem vállalkoztunk, mivel egy ilyen bonyolult utazás rengeteg kockázattal jár. Dr. Pál Bernadett Mars kutatóval arról beszélgettünk, hogy miért olyan nehéz küldetés embert küldeni a Marsra. A vörös bolygót meghódítani ugyanis sokkal nehezebb, mint a Holdat.
Hohmann transzfer
A Mars-Föld távolsága átlagosan 225 millió km. A Föld közel körkörös pályán kering a Nap körül, a Mars ezzel szemben egy elnyúlt elliptikus alakú pályán mozog, így két eléggé eltérő pályán haladunk. Amikor a Marsra szeretnénk menni, akkor az utat nem úgy kell elképzelnünk, mintha nyílegyenesen átmennénk az egyik bolygóról a másikra. Az ugyanis hatalmas mennyiségű üzemanyagot emésztene fel, így nem is érné meg.
A Hohmann transzfer Walter Hohmann német mérnök nevét viseli, aki már 1925-ben hivatkozott a pályára egy tanulmányában.
A transzfer lényege röviden, hogy amikor egy égitestről egy másikra szeretnénk eljutni, akkor egy olyan Nap körüli pályára állítjuk az űreszközünket, amely mindkét égitest pályáját érinti.
A Föld és a Mars esetében az űreszköz pályája napközelben a Föld, naptávolban a Mars pályáját metszi. Így tudunk a leghatékonyabban eljutni a vörös bolygóra. Amikor a Föld és a Mars a legközelebb helyezkednek el egymáshoz a pályáikon, akkor is körülbelül 55 millió km a Föld-Mars távolság. Amikor pedig a legtávolabb, akkor mintegy 401 millió km.
Lunar Gateway
A jövőbeli tervek először egy újabb Hold küldetésre koncentrálnak. Első körben egy, a Hold körüli pályán keringő bázist terveznek építeni, amely a Lunar Gateway nevet viseli majd.
Ez az állomás a NASA vezetésével nemzetközi együttműködésben készül, melyben többek között az Európai Űrügynökség (ESA) is részt vesz.
A Holdon vagy akörül bármilyen bázis kialakítása segítheti a marsi projektet, hiszen amit meg tudunk építeni a Holdon, azt kisebb-nagyobb változtatásokkal a Marson is fel lehetne építeni. Ha ki tudnánk alakítani egy bázist a Marson, akkor egy emberes misszió alkalmával az űrhajósokat legalább várja valamilyen bázis a helyszínen, ahol erőforrásokat, például ennivalót, oxigént is fel lehetne előre halmozni. Több ESA projekt kutatói dolgoznak azon, hogy holdi nyersanyagokból téglákat készítsenek. Ennek az lenne az előnye, hogy nem kellene a bázis felépítéséhez szükséges nyersanyagokat a helyszínre szállítani. A LEGO-nak és az ESA-nak volt is már egy projektje, amelynek keretein belül lego kockákat nyomtattak Hold és meteorit porból. Ezeket a technológiákat szépen ki tudjuk kísérletezni egy Hold bázis építése alatt.
Egy, a Holdon kialakított indítóállomás a marsi küldetéseket is egyszerűsíthetné, mivel ha még nem is lennénk félúton, de legalábbis közelebb kerülnénk a célhoz.
Egy űrhajót először az adott bolygó légkörén kell átjuttatni. A Föld és a Hold gravitációja viszont eltér egymástól. A Hold ugyanis sokkal kisebb, így kisebb rajta a gravitációs vonzás, légköre pedig gyakorlatilag nincsen. Ha nem a Földről, hanem a Holdról indítjuk az űrhajót, akkor nem kellene annyi üzemanyagot felhasználnunk. Így amennyiben egy Hold körüli vagy esetleg egy holdfelszíni indítóállomásról indulhatna a küldetés, az nagyban megkönnyítené a feladatot, mivel az energiahatékonyság egy ekkora küldetésnél kulcskérdés.
Jelenlegi technológia
A Föld-Mars távolság mindig változik, legutóbb 2003-ban volt hozzánk a legközelebb a vörös bolygó. A Hohmann transzfer nagyban megkönnyíti a dolgunkat, de természetesen a jövőben más lehetőségek is felmerülhetnek.
A Föld 12 hónap alatt kerüli meg a Napot, a Mars viszont 19 hónap alatt. Ez azt eredményezi, hogy folyamatosan elcsúszik egymáshoz képest a két bolygó a pályájukon. A Földről körülbelül 25-26 havonta lehet a lehető legkisebb energia befektetéssel űrszondát indítani a Marsra.
Amikor elindítunk valamit az űrbe, akkor a teljes teher körülbelül 90%-át az üzemanyag teszi ki.
A marsi missziót előreláthatólag Elon Musk cégének, a SpaceX-nek a rakétája fogja majd indítani.
Amikor felbocsátunk valamit a Földről, akkor amint a Föld légköréből kiérünk az űrbe, már le is lehet csatlakoztatni a rakétát, és onnantól a szonda szépen sodródik magától a megfelelő pályán, amelyre ráállítottuk. Azért energiahatékonyabb ezzel az úgynevezett Hohmann transzferrel utazni, mert ezen haladva menet közben alig van szükség a hajtóművekre. Az indítás után leállíthatjuk azt, és csak akkor kell újra beindítani a hajtóműveket, ha menet közben korrigálni kell a pályát, vagy amikor a Marshoz érünk. Ott majd lassítani kell, utána pedig vagy pályára állni, vagy leszállni. Ehhez már rendelkezésünkre áll a technika.
Ha rendelkezésre állna egy energiahatékonyság szempontjából sokkal kedvezőbb hajtóműrendszer, akkor egy egyenes vonalban akár két hét alatt át lehetne érni a Marsra, amikor az a legközelebb ér a Földhöz.
Az elméleti legrövidebb út azonban az emberiség jelenlegi technikájával lehetetlen.
Dolgoznak lézeres foton meghajtású hajtóműveken, amelyekkel a tervek szerint akár közel fénysebességgel is lehetne haladni, azonban egyelőre még nem tartunk ott technikailag, hogy így tudjunk utazni. Azzal a technikával, amely most a rendelkezésünkre áll, körülbelül 9 hónap eljutni a Marsra.
Visszaút
Azt, hogy a visszaút hogyan alakulna, még csak elméletben tudjuk.
Mivel a Mars kisebb, mint a Föld, azt biztosan tudjuk, hogy – ugyanúgy, mint a Hold esetében – a kisebb gravitáció egyszerűbb rakéta utat jelentene az űrbe. Ráadásul a marsi légkör sűrűsége a Föld légkörének mindösszesen 1%-a, így sokkal könnyebb rajta átjutni.
Eddig semmit nem hoztunk vissza a Marsról. Ugyanúgy ki tudjuk számítani, hogy hogyan lehetne pályára állítani valamit, de nyilván nehézség, hogy nem vagyunk ott az indításnál. Ezt valahogyan autonóm módon kell megoldanunk. Túl messze van ugyanis egymáshoz a két bolygó ahhoz, hogy valós időben tudjunk kommunikálni. Amikor élő adásban figyeljük, hogy hogyan száll le a Marsra egy odaküldött szondánk, akkor az már valójában több, mint 11 perce leszállt a helyszínen.
Egy ekkora volumenű küldetésnél felmerül a kérdés, hogy mit lehet tenni, ha esetleg elvétjük az irányt pár fokkal.
Szerencsére arra is van megoldás, hiszen menet közbeni ellenőrzőpontokon a hajtóművek segítségével lehet korrigálni a pályát. Ha nagyon elvétenénk az irányt, akkor végső esetben akár úgynevezett gravitációs hintamanőverrel is módosítható lehetne a pálya – de ilyen nagy hibára a mai technológiával már nem számítunk. Amikor ugyanis megközelítünk egy bolygót, akkor fel tudjuk használni annak gravitációs vonzását arra, hogy felgyorsítsuk, vagy lelassítsuk az űrszondánkat. Még a pálya megváltoztatásra is van lehetőség. Sokszor használják ezt a manővert a Naprendszerben való közlekedésre, akár a Merkúrhoz, akár a külső bolygókhoz, például a Jupiterhez tartunk.
