Secondo la NASA, un viaggio di sola andata verso Marte durerebbe circa nove mesi. Se volessi fare un viaggio di andata e ritorno, tutto sommato, ci vorrebbero circa 21 mesi poiché dovrai aspettare circa tre mesi sul Pianeta Rosso per assicurarti che la Terra e Marte siano in un luogo adatto per effettuare il viaggio di ritorno a casa.
Raggiungere Marte
Per determinare quanto tempo ci vorrà per raggiungere Marte, dobbiamo prima conoscere la distanza tra i due pianeti.
Marte è il quarto pianeta a partire dal Sole e il secondo più vicino alla Terra (Venere è il più vicino). Ma la distanza tra la Terra e Marte cambia costantemente mentre viaggiano intorno al sole .
In teoria, il punto più vicino tra Terra e Marte sarebbe quando Marte si trova nel punto più vicino al Sole (perielio) e la Terra è nel suo punto più lontano (afelio). Ciò metterebbe i pianeti a soli 33,9 milioni di miglia (54,6 milioni di chilometri) di distanza. Tuttavia, questo non è mai accaduto nella storia documentata. L’avvicinamento più vicino registrato tra i due pianeti si è verificato nel 2003, quando erano distanti solo 34,8 milioni di miglia (56 milioni di km).
I due pianeti sono più distanti quando sono entrambi nel punto più lontano dal sole, sui lati opposti della stella. A questo punto, possono essere distanti 250 milioni di miglia (401 milioni di km).
La distanza media tra la Terra e Marte è di 140 milioni di miglia (225 milioni di km).
La luce viaggia a circa 186.282 miglia al secondo (299.792 km al secondo). Pertanto, una luce proveniente dalla superficie di Marte impiegherebbe il seguente tempo per raggiungere la Terra (o viceversa):
•Avvicinamento più vicino possibile: 182 secondi o 3,03 minuti
•Avvicinamento più vicino registrato: 187 secondi o 3,11 minuti
•Avvicinamento più lontano: 1.342 secondi o 22,4 minuti
•In media: 751 secondi, ovvero poco più di 12,5 minuti
La navicella spaziale più veloce è la Parker Solar Probe della NASA , che continua a battere i propri record di velocità mentre si avvicina al sole. Il 21 novembre 2021, la sonda solare Parker ha raggiunto una velocità massima di 101 miglia (163 chilometri) al secondo durante il suo decimo sorvolo ravvicinato della nostra stella, che si traduce in una fenomenale 364.621 mph (586.000 kmh).
Secondo una dichiarazione della NASA , quando la sonda solare Parker arriverà a 4 milioni di miglia (6,2 milioni di chilometri) dalla superficie solare nel dicembre 2024, la velocità della navicella supererà le 430.000 miglia all’ora (692.000 km/h)!
Quindi, se teoricamente potessi fare un passaggio sulla sonda solare Parker e portarla in una deviazione dalla sua missione incentrata sul sole per viaggiare in linea retta dalla Terra a Marte, viaggiando alla velocità raggiunta dalla sonda durante il suo decimo sorvolo ( 101 miglia al secondo), il tempo necessario per arrivare su Marte sarebbe:
•Avvicinamento più vicino possibile: 93 ore
•Avvicinamento più vicino registrato: 95 ore
•Avvicinamento più lontano: 686 ore (28,5 giorni)
•In media: 384 ore (16 giorni)
Il parere dell’esesperto Michael Khan
Sono state poste a Michael Khan, analista di missione senior dell’ESA, alcune domande frequenti sui tempi di viaggio su Marte.
Il tempo necessario per passare da un corpo celeste all’altro dipende in gran parte dall’energia che si è disposti a spendere. Qui “energia” si riferisce allo sforzo compiuto dal veicolo di lancio e alla somma delle manovre dei motori a razzo a bordo del veicolo spaziale, nonché alla quantità di propellente utilizzato. Nei viaggi spaziali tutto si riduce all’energia. Il volo spaziale è la gestione intelligente dell’energia.
Alcune soluzioni comuni per i trasferimenti sulla Luna sono 1) il trasferimento tipo Hohmann e 2) il trasferimento di ritorno gratuito.
L’Hohmann Transfer viene spesso definito quello che richiede meno energia, ma questo è vero solo se si desidera che il trasferimento duri solo pochi giorni e, inoltre, se si applicano alcuni vincoli al lancio. Da lì in poi le cose diventano molto complicate, quindi non entrerò nei dettagli.
Per quanto riguarda i trasferimenti su Marte, si tratta necessariamente di trasferimenti interplanetari, cioè di orbite che hanno come corpo centrale il Sole. Per il resto vale molto di quanto detto sopra: il problema resta la spesa energetica. Un’ulteriore complicazione sta nel fatto che l’orbita di Marte è piuttosto eccentrica ed anche il suo piano orbitale è inclinato rispetto a quello della Terra. E, naturalmente,
Marte impiega più tempo per orbitare attorno al sole rispetto alla Terra. Tutto questo viene preso in considerazione in un tipo di diagramma comune chiamato “diagramma delle braciole di maiale”, che essenzialmente indica le date di partenza e di arrivo richieste e la quantità di energia richiesta.
Il “pork chop plot” mostra all’esperto di traiettoria che le opportunità per i trasferimenti su Marte si presentano ogni 25-26 mesi circa, e che questi trasferimenti sono suddivisi in diverse classi, una un po’ più veloce, con tipicamente circa 5-8 mesi e l’altra ci vogliono circa 7-11 mesi. Ci sono anche trasferimenti che richiedono molto più tempo, ma non sto parlando di quelli qui.
Nella maggior parte dei casi, ma non sempre, il secondo, più lento, risulta essere più efficiente dal punto di vista energetico. Una regola pratica è che il trasferimento su Marte dura circa quanto il periodo di gestazione umana, circa 9 mesi. Ma in realtà questo non è altro che un valore approssimativo; devi ancora fare tutti i conti per scoprire cosa si applica a una data specifica.
Se vuoi che la tua navicella spaziale entri nell’orbita di Marte o atterri sulla superficie, aggiungi molti vincoli al problema di progettazione. Per un modulo orbitante è necessario considerare la notevole quantità di propellente necessaria per l’inserimento in orbita, mentre per un lander è necessario progettare e costruire uno scudo termico in grado di resistere ai carichi atmosferici.
Di solito, ciò significa che la velocità di arrivo di Marte non può superare un certo limite. L’aggiunta di questo vincolo al problema di ottimizzazione della traiettoria limiterà la gamma di soluzioni ottenute ai trasferimenti di tipo Hohmann. Questo di solito porta ad un aumento della durata del trasferimento.
Il problema con i calcoli precedenti è che misurano la distanza tra i due pianeti come una linea retta. Viaggiare attraverso il passaggio più lontano della Terra e di Marte comporterebbe un viaggio direttamente attraverso il sole, mentre i veicoli spaziali devono necessariamente muoversi in orbita attorno alla stella del sistema solare.
Sebbene questo non sia un problema per l’approccio più vicino, quando i pianeti si trovano dallo stesso lato del sole esiste un altro problema. I numeri presuppongono anche che i due pianeti rimangano a distanza costante; cioè, quando una sonda viene lanciata dalla Terra mentre i due pianeti sono nell’avvicinamento più vicino, Marte rimarrebbe alla stessa distanza per il tempo impiegato dalla sonda per viaggiare.
In realtà, tuttavia, i pianeti si muovono a velocità diverse durante le loro orbite attorno al sole. Gli ingegneri devono calcolare le orbite ideali per inviare un veicolo spaziale dalla Terra a Marte. Come lanciare un dardo contro un bersaglio in movimento da un veicolo in movimento, devono calcolare dove si troverà il pianeta quando arriverà la navicella spaziale, non dove si troverà quando lascerà la Terra.
Inoltre, non è possibile viaggiare il più velocemente possibile se il tuo obiettivo è quello di orbitare attorno al pianeta di destinazione. I veicoli spaziali devono arrivare abbastanza lentamente da poter eseguire manovre di inserimento in orbita e non semplicemente oltrepassare la destinazione prevista.
Il tempo di viaggio verso Marte dipende anche dagli sviluppi tecnologici dei sistemi di propulsione.
Secondo il sito web del Goddard Space Flight Center della NASA, la formazione ideale per un lancio su Marte ti porterebbe sul pianeta in circa nove mesi. Il sito cita il professore di fisica Craig C. Patten , dell’Università della California, San Diego:
“La Terra impiega un anno per orbitare attorno al sole e Marte impiega circa 1,9 anni (diciamo 2 anni per un calcolo facile) per orbitare attorno al sole. L’orbita ellittica che ti porta dalla Terra a Marte è più lunga dell’orbita terrestre ma più corta di Marte ‘
Di conseguenza, possiamo stimare il tempo necessario per completare questa orbita facendo la media delle lunghezze dell’orbita della Terra e dell’orbita di Marte. Pertanto, ci vorrebbe circa un anno e mezzo per completare l’orbita ellittica.
“Nei nove mesi necessari per arrivare su Marte, Marte percorre una distanza considerevole nella sua orbita, circa tre ottavi del giro del sole.
Devi pianificare per assicurarti che quando raggiungi la distanza di Marte orbita, Marte è dove ne hai bisogno! In pratica, questo significa che puoi iniziare il tuo viaggio solo quando la Terra e Marte sono correttamente allineati. Ciò accade solo ogni 26 mesi, ovvero c’è solo una finestra di lancio ogni 26 mesi .”
Il viaggio potrebbe essere abbreviato bruciando più carburante, un processo non ideale con la tecnologia odierna, ha affermato Patten.
La tecnologia in evoluzione può aiutare ad abbreviare il volo. Lo Space Launch System (SLS) della NASA sarà il nuovo cavallo di battaglia per trasportare le prossime missioni, e potenzialmente gli esseri umani, sul pianeta rosso.
SLS è attualmente in fase di costruzione e test, con la NASA che ora punta a un lancio a marzo o aprile 2022 per il suo volo Artemis 1 , il primo volo del suo razzo SLS.
Un giorno le navicelle spaziali robotiche potrebbero compiere il viaggio in soli tre giorni. La propulsione fotonica si baserebbe su un potente laser per accelerare il veicolo spaziale a velocità prossime a quella della luce.
Philip Lubin, professore di fisica presso l’Università della California, Santa Barbara, e il suo team stanno lavorando sulla propulsione energetica diretta per l’esplorazione interstellare (DEEP-IN). Il metodo potrebbe spingere un 220 libbre. (100 chilogrammi) su Marte in soli tre giorni, ha detto.
“Ci sono recenti progressi che portano tutto questo dalla fantascienza alla realtà scientifica”, ha detto Lubin al simposio autunnale 2015 della NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) . “Non c’è alcuna ragione nota per cui non possiamo farlo.”
Qual è la temperatura su Marte?
La temperatura su Marte è molto più fredda che sulla Terra . Ma poi il pianeta è anche più lontano dal sole . Il piccolo e sterile pianeta ha anche un’atmosfera sottile composta per il 95% da anidride carbonica.
Questa combinazione di fattori rende Marte un mondo rigido e freddo, la cui temperatura può scendere fino a meno 200 gradi Fahrenheit (meno 128 gradi Celsius). Come punto di confronto, la temperatura più bassa registrata sulla Terra è di meno 128,6 gradi F (meno 88 gradi C) in Antartide secondo l’ Arizona State University.
Nel frattempo, la temperatura più alta su Marte è di 70 gradi F (21 gradi C), significativamente inferiore alla temperatura più alta registrata sulla Terra, che l’Arizona State University colloca a 134 gradi F (56 gradi C) nella contea di Inyo, California, USA.
Il rover Mars Curiosity della NASA ci fornisce continuamente nuove informazioni sull’ambiente su Marte. Ad esempio, ha misurato temperature dell’aria fino a 43 gradi F (6 gradi C) nel pomeriggio, con temperature che sono salite sopra lo zero per un numero significativo di giorni. Nel frattempo, il rover Perseverance ha registrato una temperatura massima di 8 gradi F e una minima di -112 gradi F il 29 gennaio 2022.
“Che vediamo temperature così calde già durante il giorno è una sorpresa e molto interessante”, ha detto in una nota Felipe Gómez, del Centro de Astrobiologia di Madrid .
Di notte si forma la brina sulle rocce, ma quando l’alba si avvicina e l’aria diventa più calda, la brina si trasforma in vapore e c’è il 100% di umidità finché non evapora. L’elevata umidità potrebbe contribuire a rendere Marte più abitabile, se l’acqua si condensasse formando pozzanghere nelle prime ore del mattino.
“Le condizioni su Marte, dove l’umidità relativa è elevata e il vapore acqueo disponibile è di circa 100 micron precipitabili, sono l’equivalente delle parti più secche del deserto di Atacama in Cile”, ha detto a Space.com John Rummel, della East Carolina University.
Secondo Rummel, l’umidità di Marte è legata alle fluttuazioni della temperatura. Di notte, i livelli di umidità relativa possono salire dall’80 al 100%, con l’aria che talvolta raggiunge la saturazione atmosferica. L’aria diurna è molto più secca, a causa delle temperature più calde.
“Al momento, le temperature e le pressioni atmosferiche su Marte sono troppo basse perché l’acqua liquida esista stabilmente”, hanno scritto William Sheehan e Jim Bell in ” Discovering Mars: A History of Observation and Exploration of the Red Planet ” (University of Arizona Press, 2021).
Sulla Terra, alcune forme di vita sono in grado di sopravvivere in regioni aride sottraendo acqua all’aria umida. Tra questi dominano i licheni, che sopravvivono nei climi aridi senza soccombere ai periodi di siccità che frequentemente si verificano. È stato scoperto che alcuni licheni presenti in aree estremamente secche effettuano la fotosintesi a livelli di umidità relativa fino al 70%. Altre ricerche hanno dimostrato che una forma di lichene antartico può adattarsi alla vita in condizioni marziane simulate.
“Tali periodi umidi a breve termine potrebbero essere abbastanza lunghi e abbastanza caldi da consentire agli organismi terrestri di metabolizzare e persino riprodursi”, ha affermato Rummel.
Come la Terra, Marte ha quattro stagioni perché il pianeta è inclinato sul proprio asse. “Sulla Terra, le stagioni primavera, estate, autunno e inverno hanno tutte la stessa durata. Su Marte, a causa della marcata eccentricità della sua orbita, le stagioni differiscono molto di più in lunghezza”, hanno scritto Sheehan e Bell. Nell’emisfero settentrionale, la primavera è la stagione più lunga con sette mesi. L’estate e l’autunno durano entrambi circa sei mesi. L’inverno dura solo quattro mesi.
Durante l’estate marziana, la calotta polare, composta principalmente da ghiaccio di anidride carbonica, si restringe e potrebbe scomparire del tutto. Quando arriva l’inverno, la calotta glaciale ricresce. Potrebbe esserci dell’acqua liquida intrappolata sotto gli strati di ghiaccio di anidride carbonica, dicono gli scienziati.