QUANTO TEMPO LEVA PARA CHEGAR A MARTE?

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Este artigo apareceu originalmente na Space Magazine em julho de 2012, mas foi atualizado com um vídeo relacionado.

O planeta Marte é um dos objetos mais brilhantes do céu noturno, facilmente visível a olho nu como uma estrela vermelha brilhante. A cada dois anos, Marte e a Terra atingem o ponto mais próximo, chamado “oposição”, quando Marte pode estar a 55.000.000 km da Terra. E a cada dois anos, as agências espaciais aproveitam esse alinhamento orbital para enviar naves espaciais para o Planeta Vermelho. Quanto tempo leva para chegar a Marte?

O tempo total da viagem da Terra a Marte leva entre 150 e 300 dias, dependendo da velocidade do lançamento, do alinhamento da Terra e de Marte e da duração da jornada que a sonda leva para atingir seu objetivo. Depende realmente de quanto combustível você está disposto a queimar para chegar lá. Mais combustível, menor tempo de viagem.

História de Marte:

A primeira espaçonave a fazer a viagem da Terra a Marte foi o Mariner 4 da NASA, lançado em 28 de novembro de 1964 e chegou a Marte em 14 de julho de 1965, tirando com sucesso uma série de 21 fotografias. O tempo total de voo do Mariner 4 foi de 228 dias.

A próxima missão bem-sucedida a Marte foi o Mariner 6, que decolou em 25 de fevereiro de 1969 e atingiu o planeta em 31 de julho de 1969; um tempo de voo de apenas 156 dias. O bem sucedido Mariner 7 levou apenas 131 dias para fazer a viagem.

O Mariner 9, a primeira sonda a entrar em órbita com sucesso em torno de Marte, foi lançada em 30 de maio de 1971 e chegou em 13 de novembro de 1971 por 167 dias. Esse é o mesmo padrão que se mantém por quase 50 anos de exploração de Marte: aproximadamente 150 a 300 dias.

Aqui estão mais alguns exemplos:

Viking 1 (1976) - 335 dias
Viking 2 (1976) - 360 dias
Mars Reconnaissance Orbiter (2006) - 210 dias
Phoenix Lander (2008) - 295 dias
Curiosity Lander (2012) - 253 dias

Por que demora tanto tempo?:

Quando você considera o fato de que Marte está a apenas 55 milhões de quilômetros de distância e a sonda está viajando além de 20.000 km / hora, seria de esperar que a sonda fizesse a viagem em cerca de 115 dias, mas leva muito mais tempo. Isso ocorre porque a Terra e Marte estão orbitando em torno do Sol. Você não pode apontar diretamente para Marte e começar a disparar seus foguetes, porque quando chegasse lá, Marte já teria se movido. Em vez disso, naves espaciais lançadas da Terra precisam ser apontadas para onde Marte vai ser.

A outra restrição é o combustível. Novamente, se você tivesse uma quantidade ilimitada de combustível, apontaria sua espaçonave para Marte, dispararia seus foguetes até o meio do caminho da viagem e, em seguida, vira-se e desacelera durante a última metade da jornada. Você poderia reduzir o tempo de viagem para uma fração da taxa atual - mas seria necessário uma quantidade impossível de combustível.

Como chegar a Marte com a menor quantidade de combustível:

A principal preocupação dos engenheiros é como levar uma nave espacial para Marte, com a menor quantidade de combustível. Os robôs realmente não se importam com o ambiente hostil do espaço; portanto, faz sentido diminuir os custos de lançamento do foguete o máximo possível.

Os engenheiros da NASA usam um método de viagem chamado Órbita de Transferência Hohmann - ou Órbita Mínima de Transferência de Energia - para enviar uma espaçonave da Terra para Marte com a menor quantidade de combustível possível. A técnica foi proposta pela primeira vez por Walter Hohmann, que publicou a primeira descrição da manobra em 1925.

Em vez de apontar seu foguete diretamente para Marte, você aumenta a órbita de sua espaçonave para que ela siga uma órbita maior ao redor do Sol que a Terra. Eventualmente, essa órbita cruzará a órbita de Marte - no momento exato em que Marte está lá também.

Se você precisar lançar com menos combustível, demore mais para aumentar sua órbita e aumentar a jornada para Marte.

Outras idéias para diminuir o tempo de viagem a Marte:

Embora exija alguma paciência para esperar que uma espaçonave viaje 250 dias para chegar a Marte, podemos querer um método de propulsão completamente diferente se enviarmos seres humanos. O espaço é um local hostil, e a radiação do espaço interplanetário pode representar um risco à saúde a longo prazo para os astronautas humanos. Os raios cósmicos de fundo infligem uma barreira constante de radiação indutora de câncer, mas há um risco maior de tempestades solares maciças, que podem matar astronautas desprotegidos em poucas horas. Se você pode diminuir o tempo de viagem, reduz a quantidade de tempo que os astronautas ficam irritados com a radiação e minimiza a quantidade de suprimentos necessários para uma viagem de volta.

Go Nuclear:
Uma ideia é foguetes nucleares, que aquece um fluido de trabalho - como o hidrogênio - a temperaturas intensas em um reator nuclear e depois explode um bico de foguete em alta velocidade para criar impulso. Como os combustíveis nucleares são muito mais densos em energia do que os foguetes químicos, você pode obter uma velocidade de empuxo mais alta com menos combustível. Propõe-se que um foguete nuclear possa diminuir o tempo de viagem para cerca de 7 meses

Ir magnético:
Outra proposta é uma tecnologia chamada Foguete Magnetoplasma de Impulso Específico Variável (ou VASIMR). Este é um propulsor eletromagnético que usa ondas de rádio para ionizar e aquecer um propulsor. Isso cria um gás ionizado chamado plasma, que pode ser empurrado magneticamente para fora da parte traseira da nave espacial em altas velocidades. O ex-astronauta Franklin Chang-Diaz é pioneiro no desenvolvimento dessa tecnologia, e espera-se que um protótipo seja instalado na Estação Espacial Internacional para ajudá-lo a manter sua altitude acima da Terra. Em uma missão a Marte, um foguete VASIMR poderia reduzir o tempo de viagem para 5 meses.

Ir Antimatéria:
Talvez uma das propostas mais extremas seria usar um foguete antimatéria. Criado em aceleradores de partículas, a antimatéria é o combustível mais denso que você poderia usar. Quando átomos de matéria encontram átomos de antimatéria, eles se transformam em energia pura, como previsto pela famosa equação de Albert Einstein: E = mc². Seriam necessários apenas 10 miligramas de antimatéria para impulsionar uma missão humana a Marte em apenas 45 dias. Mas então, produzir até essa quantidade minúscula de antimatéria custaria cerca de US $ 250 milhões.

Missões futuras em Marte:

Embora algumas tecnologias incríveis tenham sido propostas para reduzir o tempo de viagem a Marte, os engenheiros usarão os métodos testados e comprovados de seguir órbitas mínimas de transferência de energia usando foguetes químicos. A missão MAVEN da NASA será lançada em 2013 usando essa técnica, bem como as missões ExoMars da ESA. Pode levar algumas décadas até que outros métodos se tornem técnicas comuns.

Pesquisa adicional:
Informações sobre órbitas interplanetárias - NASA
7 minutos de terror - o desafio de pousar em Marte
Proposta da NASA para um motor de foguete nuclear
Órbitas de Transferência Hohmann - Universidade Estadual de Iowa
Transferências mínimas e órbitas interplanetárias
Nave espacial antimatéria nova e aprimorada para missões em Marte - NASA
Astronomy Cast Episódio 84: Como se locomover no sistema solar

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Este artigo apareceu originalmente na Space Magazine em julho de 2012, mas foi atualizado com um vídeo relacionado.