Grzebiąc po internecie znalazłem bardzo ciekawą prezentację NASA pokazującą dwa typy załogowych misji na Marsa – jedną gdy Ziemia i Mars są w koniunkcji a druga gdy są w opozycji.
Misja gdy planety są w koniunkcji jest znacznie tańsza z energetycznego punktu widzenia – delta V dla takiej misji daje się zoptymalizować do 2.81 km/s (Delta V to to o ile trzeba w sumie zmienić prędkość załogowego pojazdu w ciągu całej misji). Niestety taka misja zajmuje bardzo dużo czasu – 1005 dni z czego na orbicie Marsa (lub na powierzchni Marsa lub jednego z jego księżyców) 558 dni. Prędkość wejścia kapsuły w atmosferę Ziemi przy tej misji to 13 km/s.
Misja gdy planety są w opozycji jest znacznie krótsza – 560 dni z czego na orbicie Marsa tylko 40 dni. Jednak delta V dla tej misji to 5.69 km/s – ponad dwa razy więcej. Za to prędkość wejścia kapsuły w atmosferę Ziemi przy tej misji jest mniejsza i wynosi 11.5 km/s.
Obie misje mają to do siebie że jakiekolwiek odchyłki z czasem ich trwania powodują gwałtowny wzrost kosztu (w sensie delta V).
Poniżej slajdy pokazujące każdą z tych misji z wykorzystaniem projektowanej rakiety SLS:
Misja gdy planety są w koniunkcji wymaga czterech lotów rakiety SLS – trzech by dostarczyć na orbitę różne moduły i czwartego z załogą.
Misja gdy planety są w opozycji wymaga sześciu lotów rakiety SLS – po prostu potrzeba znacznie więcej paliwa na manewry (te dwa dodatkowe loty dostarczają paliwo).
Poniżej porównanie tego jak załadowane były by rakiety w każdym scenariuszu – jak widać w wersji misji z planetami w opozycji rakieta SLS była by bardzo załadowana w czterech lotach i praktycznie pusta w dwóch. W przypadku misji z planetami w koniunkcji, trzy loty były by ze średnio załadowaną rakietą SLS i jeden z praktycznie pustą. Ten ostatni lot w obu przypadkach to lot załogowy Oriona z modułem serwisowym.
Podsumowując – z tej prezentacji wynika że misja na Marsa jest zupełnie nierealna w przewidywalnej przyszłości. O ile misja z planetami w koniunkcji wydaje się troszkę bardziej realna, o tyle wysłanie astronautów na prawie trzyletnią wycieczkę jest niewyobrażalne. Misja z planetami w opozycji wymaga tylko półtora roku przebywania w kosmosie, jednak jej koszt (sześć SLS’ów!) jest nierealny.
Jak widać nawet użycie wielkiej i strasznie drogiej rakiety SLS do lotu na Marsa wymaga wielu jej startów. Nadzieja więc w Musku/SpaceX i ich tanich rakietach – zakładając że Falcon Heavy będzie w stanie udźwignąć 53 tony na orbitę, to tańsza z tych misji dała by się obsłużyć sześcioma lotami tej rakiety = kosztowała by mniej niż jeden start SLS’a.
