Hvor lang tid tar det å reise til Mars?

vektløse astronauter

Astronauter må regne med å bruke 6-8 måneder i vektløshet og stråling.

Jorda og Mars går i hver sin ellipseformede bane rundt Sola. Jordas bane ligger nærmest Sola, med en snittavstand på 150 millioner km mot Mars’ 228 millioner km. Jorda bruker 365 dager på et omløp, mens Mars bruker 687 dager, det betyr at avstanden til Mars hele tiden forandrer seg.

Avstand til Jorda

Når de to planetene står på samme side av Sola og er nærmest hverandre (kalles opposisjon), kan avstanden være «bare» 55 millioner km. Når de er på hver sin side av Sola (konjunksjon), er avstanden opptil 401 millioner kilometer.

Mars og Jorda står i opposisjon rundt hver 25. måned, og da er det ekstra gunstig å sende romskip til Mars. Slike «launch windows» eller oppskytningsvinduer forklarer hvorfor NASA sendte romsonder til Mars i 2003, 2005, 2007 og 2011 og ikke i årene imellom. Av samme grunn snakker Elon Musk om å sende BFR-raketten til Mars i 2022 og 2024.

Også ferder tilbake til Jorda har oppskytningsvinduer, og det avgjør hvor lenge astronauter kan utforske Mars før de er nødt til å reise hjem.

Den mest effektive måten å reise til Mars på

En annen faktor å ta hensyn til, er planetenes fart gjennom verdensrommet. Jordas banehastighet er 30 kilometer i sekundet (over 100 000 km/t!) mot Mars’ 24 km/s, så et romskip kan ikke sendes når avstanden mellom planetene er minst. Isteden må romferden starte i god tid før opposisjon, så romskipet (som flyr med Jordas fart pluss sin egen) ikke raser forbi «langsomme» Mars.

I prinsippet kan Mars nås raskere ved å bruke mer rakettbrennstoff. Men når vi svir av mer brennstoff ved Jorda, må det også brukes mer ved Mars, fordi romskipet har høyere fart og må bremse ved ankomst. Det krever større brennstofftanker, noe som igjen krever enda mer brennstoff. For å unngå at vekt og kostnader baller på seg, følger romferder til Mars en kurs som regnes som den mest fornuftige avveiningen mellom reisetid og brennstofforbruk.

Banen kalles for Hohmann-banen, og er oppkalt etter den tyske forskeren Walter Hohmann som først foreslo den i 1925. En Hohmann-bane til Mars er en ellipse med Jorda i det ene ytterpunktet (se figuren nedenfor), Mars i det andre og Sola i et av brennpunktene for ellipsen. Romskipet sendes fra Jorda slik at det når punktet i ellipsebanen som er lengst fra Sola akkurat idet Mars er på samme sted. Da vil romskip og Mars ha samme fart, og det trengs lite brennstoff å få romskipet inn i bane og lande det på overflaten.

Skjematisk fremstilling av en Hohmann-bane til Mars.

En ferd til Mars (og tilbake til Jorda) langs Hohmann-banen tar mellom seks og åtte måneder, avhengig av hvor Mars står i sin ganske avlange (elliptiske) bane. For en romsonde er et halvår i interplanetarisk rom uproblematisk, naturligvis. Romsondene Voyager 1 og 2 har sust gjennom rommet siden 1977 og sender fremdeles signaler tilbake til Jorda! Men for mennesker stiller det seg veldig annerledes.

Vektløshet og stråling truer astronautenes helse

Tiårs erfaring med romstasjoner viser at langvarig opphold i vektløshet skade astronauters helse på ulike måter. Det største problemet er muskelsvekkelse og skjelettproblemer på grunn av manglende belastning. Selv om Mars-astronautene trener underveis, vil de slite med tyngdekraften når de kommer frem. Det hjelper at tyngdekraften på Mars bare er en tredel av Jordas, men siden astronautene må igang med krevende arbeid fra dag én er det likevel et stort problem.

Det er mulig å skape kunstig gravitasjon med rotasjon, men slike romskip er kompliserte og kostbare, og inngår ikke i f.eks. SpaceX’ planer.

Astronaut bæres etter landing pga effekten av vektløshet

Astronaut bæres bort fra Sojuz-kapsel etter landing på grunn av muskelsvekkelse etter langvarig opphold i vektløshet. På Mars står det ingen kraftige russere klar til å løfte (kilde: NASA)

Stråling i rommet utgjør både en økt risiko for kreft på sikt, og en umiddelbar trussel under strålingsutbrudd fra Sola (solstormer). Det er vanskelig å skjerme astronautene mot kosmisk bakgrunnsstråling uten å gjøre veggene i romskipet urealistisk tykke, men under solstormer skjule seg i et eget tilfluktsrom i romskipet. Dette rommet vil antagelig være plassert midt i skipets vanntank, fordi vann stanser energirike partikler. Det er også mulig å lage en mini-utgave av Jordas beskyttende magnetfelt som innhyller romskipet og holder sol-partikler unna, men  her vil kostnad måtte veies opp mot risiko.

Hvordan flyr man raskere til Mars?

Vurderingene over gjelder for konvensjonelle kjemiske raketter, der drivkraften skapes av en rakettflamme som oppstår når brennstoff tilføres oksygen og antennes.

Siden 1950-tallet har det vært forsket på mer effektive raketter, blant annet med kjernekraft som utgangspunkt. NASAs atomdrevne NERVA-motor var langt på vei klar til Mars-ferder, og var med i  planer for å følge opp Apollo-programmet i 1969. Men etter at amerikanerne vant romkappløpet ved å komme først til Månen, forsvant den politiske støtten til et storstilt romprogram, og NERVA ble kansellert.

Den atomdrevne rakettmotoren NERVA

NASA-tegning av NERVA-rakettmotoren, som bruker varmen fra reaktorkjernen til å skape drivkraft. Det trengs kun drivgass, oksygen er unødvendig fordi det ikke skjer noen forbrenning.

Et annet alternativ er ioneraketter, der en strøm av raske elektriske partikler eller ioner skaper drivkraften. Ioneraketter har vært testet i rommet med hell, blant annet i romsonden Dawn som utforsket asteroiden Vesta og dvergplaneten Ceres. Dagens ioneraketter er mest effektive på små romsonder, men det utvikles også elektromagnetiske rakettmotorer som kan drive større romskip. Et eksempel er VASIMR-motoren, som for øyeblikket utvikles med støtte fra NASA og som potensielt kan korte reisetiden til Mars ned til 39 dager.

Men inntil videre er det likevel kjemiske raketter som gjelder, og planene til både NASA og SpaceX baserer seg på det.

Eksterne kilder

Wikipedia om rakettmotorer
Wikipedia om VASIMR-motoren

3 Comments on “Hvor lang tid tar det å reise til Mars?”

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *

Dette nettstedet bruker Akismet for å redusere spam. Lær om hvordan dine kommentar-data prosesseres.