Inviare una squadra di astronauti sulla superficie del Pianeta Rosso è da decenni nei piani della Nasa ma il viaggio verso Marte nasconde molte incognite e insidie.
Nel corso degli anni sono stati presentati diversi progetti per inviare esseri umani su Marte e riportarli sani e salvi sulla Terra. Il viaggio potrebbe durare molti mesi e la permanenza degli astronauti sul pianeta rosso necessita di un habitat studiato per rendere il soggiorno il più confortevole e sicuro possibile.
Tuttavia, il primo passo da affrontare nel viaggio verso Marte è quello di pianificare la partenza dalla Terra, che deve essere organizzata rispettando una certa tempistica. Prima di lanciare un veicolo spaziale verso Marte, abitato o meno, occorre attendere che i due pianeti siano allineati e questo allineamento avviene ogni 26 mesi.
Il viaggio verso Marte è pericoloso, nel corso della storia una buona metà delle missioni con veicoli automatici sono fallite. La difficoltà cresce in base all’impostazione della missione: il sorvolo ravvicinato, l’entrata in orbita o l’atterraggio sulla superficie del pianeta rosso.
I propulsori dei veicoli spaziali in viaggio nel sistema solare vengono utilizzati per la partenza, l’arrivo e per effettuare alcune correzioni di rotta necessarie.
Se un veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra deve giungere su Marte, basta aspettare il momento adatto, accendere i propulsori per alcuni minuti, e dopo qualche mese il veicolo giungerà a destinazione senza dover effettuare manovre aggiuntive durante il viaggio.
La spinta dei propulsori deve protrarsi per il tempo necessario a raggiungere la velocità richiesta. La variazione di velocità tra l’inizio e la fine dell’accensione è chiamata Delta-V.
Il viaggio verso Marte per effettuare un semplice sorvolo ravvicinato di pochi minuti ha bisogno di un Delta-V di 12.960 km/h, pari a circa 3,6 Km/s. In questo caso si parte dall’orbita bassa terrestre o LEO con una velocità iniziale di 27.600 km/h,
Al momento opportuno si accendono i propulsori e nel giro di pochi minuti si raggiungono i 40.560 km/h. Sei/nove mesi dopo si potrà sorvolare Marte per qualche minuto.
Se invece l’equipaggio deve effettuare una missione più complessa, che comprende anche lo sbarco e l’atterraggio sul pianeta rosso, occorrerà inserirsi in orbita attorno a Marte. Questo profilo di missione necessita di ulteriori Delta-V.
Si può descrivere il viaggio verso Marte a tappe: decollo e immissione in orbita bassa, passaggio all’orbita geostazionaria, passaggio all’orbita iperbolica di fuga dalla gravità della Terra e ingresso nell’orbita di trasferimento verso Marte. Una volta percorsa l’orbita di trasferimento si può entrare in orbita marziana e atterrare sulla superficie.
Questa semplificazione prende in considerazione la manovra più semplice di trasferimento orbitale: il trasferimento alla Hohmann. Questa manovra consiste nel fornire due impulsi al veicolo spaziale, in modo che il semi ellisse di trasferimento abbia un apside nell’orbita di partenza e l’altro nell’orbita di arrivo.
Viaggio verso Marte passando per Venere
Un’altra proposta di missione, ideata dal geologo planetario Noam Izenberg e dal suo team, sarebbe quella di effettuare un passaggio su Venere per sfruttare l’effetto fionda del campo gravitazionale del pianeta.
I ricercatori sostengono che un fly-by di Venere non solo “Offrirebbe l’opportunità di praticare operazioni umane nello spazio profondo“, oltre che “numerose opzioni di ritorno sicuro sulla Terra“. inoltre, cosa non da poco si risparmierebbe qualche mese di permanenza nello spazio.
Lo studio, pubblicato su ArxIv, che sarà sottoposto a peer review presso Acta Astronautica, propone di sfruttare il campo gravitazionale di Venere per compiere il viaggio verso Marte.
Il coautore Kirby Runyon, geomorfologo planetario della Johns Hopkins University, crede fermamente che sfruttare un fly-by di Venere sia il miglior modo per arrivare in sicurezza su Marte.
Il fly-by con Venere verrebbe effettuato dal veicolo spaziale che farebbe perno attorno al pianeta, per fare rotta verso Marte. La stessa manovra verrebbe effettuata nel viaggio di ritorno, ma significherebbe aspettare un anno e mezzo prima che i pianeti siano nuovamente allineati nella posizione corretta.
Mentre l’opzione diretta significa impiegare 26 mesi tra un viaggio e l’altro, la finestra di opportunità del “fly-by” su Venere si aprirebbe ogni 19 mesi.
Venere stessa potrebbe rivelarsi una destinazione preziosa come Marte, con equipaggi che esplorano entrambi i pianeti senza costi aggiuntivi. Gli astronauti potrebbero addirittura pilotare i droni sulla superficie di Venere per sfruttare al massimo le opportunità di esplorazione.
Il viaggio verso Marte che sfrutta un fly-by di Venere permette soggiorni molto più brevi sul pianeta rosso, a differenza dell’anno e mezzo che una missione diretta potrebbe richiedere.
L’opzione Venere a un piano di volo su Marte significa che gli astronauti potrebbero tornare sulla Terra anche un anno prima. Questa opzioni diminuirebbe le dosi di radiazioni assorbite dall’equipaggio.
Inoltre, nel caso in cui qualcosa non funzioni a dovere il fly-by di Venere consente anche la possibilità di cambiare rapidamente rotta e tornare sulla Terra in un lasso di tempo molto più breve.
La NASA non ha confermato come prevede di arrivare su Marte, ma Runyon ritiene che ci siano prove che sta esplorando una missione fly-by passando per Venere.
