Учените имат идея как да изпратят хора на Червената планета

Успехите през последните години дават надежда, че пилотирана мисия до Марс може да стане реалност през следващите десетилетия.

През 2007 г. инженерът от JPL Роб Манинг, който изигра ключова роля в успешните мисии за кацане на марсоход на Марс, призна, че изпращането и кацането на хора му изглежда почти невъзможно.

Въпреки това, след 17 години изследвания и тестове, перспективите за тази амбициозна задача се подобриха значително.

Основната трудност при кацането на Марс е свързана с неговата атмосфера, която е 100 пъти по-тънка от земната.

В същото време изпращането на хора ще изисква голям космически кораб с тегло от 20 до 100 тона.

„Много хора смятат, че кацането на хора на Марс е лесно, защото вече сме кацали на Луната и редовно се връщаме от орбита на Земята. Но марсианската атмосфера поставя уникални предизвикателства, които не съществуват нито на Луната, нито на Земята“, обяснява Манинг.

Когато космически кораб навлезе в атмосферата на Марс с междупланетна скорост (като 19 500 км/ч, като марсохода Perseverance), той има само няколко минути, за да намали до дозвукова скорост и да кацне безопасно.

През 2007 г. инженерите заключиха, че атмосферата на Марс не е достатъчна за подобно кацане. И нарекоха това явление „Проблем със свръхзвуковия преход“.

„Това е проблем, уникален за Марс. Има разлика между възможностите за атмосферно спиране и дозвуковите техники за забавяне като парашути или реактивни двигатели“, коментира експертът.

Към днешна дата най-тежкият успешно доставен на Марс апарат си остава Perseverance с тегло около 1 тон.

Кацането му стана възможно благодарение на сложна комбинация от технологии, включително системата Sky Crane.

В търсене на решение НАСА тества нови технологии, включително надуваеми спирачни устройства.

Решението идва, когато се обмисляше една изключителна идея: да се използва ретропропулсия – повторно включване на двигателите за спиране при свръхзвукови скорости.

„Ние дори не мислехме, че това е възможно през 2007 г.“, категоричен е Роб Манинг. И допълва: „Но сега знаем, че работи. Технологията за обратно задвижване не само ви позволява да намалите скоростта със свръхзвукови скорости, но също така минимизира зависимостта от сложни системи като парашути.“

Ретропропулсирането отваря пътя към създаването на по-големи и по-тежки космически кораби, способни да доставят хора и оборудване на Марс.

Въпреки това предизвикателствата пред инженерите са все още невероятно сложни.

„Изминахме дълъг път от 2007 г. Но кацането на хора на Марс остава една от най-предизвикателните мисии в историята на изследването на Космоса“.

Ключов момент в развитието на технологиите за кацане на Марс беше използването на метода свръхзвукова ретропропулсия (SRP) – включване на двигателите в обратна посока със свръхзвукова скорост. Въпреки че изглеждаше като невъзможна идея през 2007 г., практическите тестове започнаха благодарение на SpaceX.

„НАСА нямаше ресурсите да изстреля ракета само за да тества SRP“, спомня си още Роб Манинг. „Но SpaceX реши да опита.“

През 2013 г. SpaceX за първи път използва SRP, за да забави първата степен на ракета Falcon 9, когато навлиза обратно в земната атмосфера. Въпреки че ракетата падна в океана, самата идея проработи.

След години на разработка, първата степен на Falcon 9 успешно кацна за първи път в Кейп Канаверал през 2015 г.

Този успех беше революционен не само за частните космически полети, но и за плановете на НАСА да изследва Марс.

Съвместен проект между НАСА и SpaceX направи възможно анализирането на SRP данни и адаптирането им към условията на Марс.

Изследванията показват, че SRP може да създаде „балон“ от ударна вълна около кораба, който го предпазва от турбуленция и прегряване.

Това откритие потвърди, че технологията е подходяща за мащабируеми мисии с различни размери, от доставка на товари до слизане на хора.

„Сега знаем, че кацането на тежки превозни средства на Марс не изисква фантастична технология или нарушаване на законите на физиката“, обяснява ученият.

SRP обаче решава само част от проблема. Манинг подчертава, че трудните въпроси остават за инженерите. Например, как управлявате огромен кораб като Starship в тънката атмосфера на Марс? Как да избегнете повреда на двигателите от прах и отломки, които се издигат по време на кацане?

Друг проблем са условията на повърхността. Марс може да бъде ветровит и почвата му да е камениста. Това изисква нови решения за опори за кацане и стабилност на превозното средство.

Логистиката също поставя предизвикателства: как да се достави оборудване, да се изгради инфраструктура и да се заредят корабите с гориво за връщане?

„Кацането на Марс е не само техническо предизвикателство, но и изпитание за търпение“, цитира HiTech специалиста.

„Прозорецът за стартиране се отваря на всеки 26 месеца, така че може да отнеме десетилетие, за да се коригират грешките.“