Gli umani atterreranno su Marte? Scopri la storia dell'esplorazione di Marte e le 7 sfide chiave dell'invio di esseri umani su Marte

L'esplorazione di Marte è stata a lungo oggetto di fascino umano. Mentre le missioni su Marte sono spesso oggetto di libri e film di fantascienza, la realtà potrebbe non essere così lontana. I recenti progressi nella tecnologia spaziale e la rapida commercializzazione del mercato spaziale potrebbero presto rendere possibile una missione umana su Marte. Inoltre, se si guarda ai 300.000 anni di storia dell'esplorazione umana, è evidente che la necessità di esplorare è fondamentale per la nostra natura. Inquadrata in questo modo, una missione su Marte non è davvero una questione di se, è più una questione di quando.

Vai alla sezione

• Perché gli umani dovrebbero viaggiare su Marte?
• Qual è la storia dell'esplorazione di Marte?
• 7 sfide chiave per arrivare su Marte
• In che modo gli umani alla fine arriveranno su Marte?
• Vuoi saperne di più sull'esplorazione spaziale?
• Scopri di più sulla MasterClass di Chris Hadfield

L'ex comandante della Stazione Spaziale Internazionale ti insegna la scienza dell'esplorazione spaziale e cosa riserva il futuro.

Perché gli umani dovrebbero viaggiare su Marte?

Uno dei maggiori impatti di una missione su Marte sarebbe trovare vita o prove di vita estinta, non importa quanto semplice possa essere quella vita. Non solo risponderebbe alla domanda se siamo soli nel cosmo, ma indicherebbe anche che c'è potenziale per la vita ovunque nell'universo.

Qual è la storia dell'esplorazione di Marte?

Molti veicoli spaziali che sono atterrati sulla superficie di Marte, tra cui il Viking 1, il Viking 2 e il Mars Pathfinder. Veicoli spaziali come il Mariner 4, il Mariner 9, il Mars Express, il 2001 Mars Odyssey, il Mars Global Surveyor e il Mars Reconnaissance Orbiter hanno condotto lavori di rilevamento per mappare la superficie di Marte. Mars Exploration Rover della NASA e dell'Agenzia spaziale europea (ESA) hanno esplorato la superficie di Marte, inviando dati e immagini preziosi sulla Terra.

Nel 2010, il presidente degli Stati Uniti Barack Obama ha annunciato al Kennedy Space Center in Texas una proposta per una missione con equipaggio su Marte entro il 2030. La NASA prevede di lanciare la missione rover Mars 2020, che invierà un lander senza equipaggio sul pianeta rosso per esplorare i segni della vita, sia passata che presente.

La NASA sta anche testando veicoli spaziali progettati per trasportare gli esseri umani su Marte per la prima volta.

7 sfide chiave per arrivare su Marte

La sfida tecnica e ingegneristica per arrivare su Marte è ardua. La Terra e Marte hanno orbite diverse attorno al sole, il che significa che la distanza tra i due pianeti cambia continuamente. Anche con una finestra di lancio ottimale, è comunque un lungo viaggio verso l'ignoto con una nave non provata, che trasporta tutto ciò di cui hai bisogno, senza alcun modo per rifornire oggetti critici. E questo è solo l'inizio. Altre sfide includono:

1. Costruire l'astronave giusta . Raggiungere la luna è un viaggio di tre giorni, quindi sarà sufficiente un'astronave utilitaria come l'Apollo. La prima missione su Marte richiede un viaggio molto più lungo, quindi la navicella dovrebbe avere più spazio vitale, più spazio per i sistemi di backup, attrezzature per le passeggiate spaziali, un sistema di propulsione affidabile e, forse la cosa più importante, strutture ricreative per tenere impegnati gli astronauti , produttivo e sano durante i viaggi nello spazio.
2. Capacità di riciclaggio dell'aria e dell'acqua . Gran parte di ciò che fa il sistema di supporto vitale sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) imita ciò che accade naturalmente sulla Terra. I processori purificano l'aria degli astronauti, filtrando i gas in tracce e rimuovendo l'anidride carbonica espirata. Ove possibile, l'ossigeno viene estratto e rimesso in cabina, ma le piccole perdite vengono integrate con ossigeno immagazzinato. L'acqua viene riciclata in modo simile dall'urina e dai deumidificatori, in genere con un'efficienza di circa il 90%. È meglio che mai, ma ogni nave da carico trasporta ancora aria e acqua verso la ISS. Dobbiamo arrivare al riciclaggio praticamente al 100% prima di viaggiare con fiducia su Marte e oltre, nello spazio profondo.
3. Crescita alimentare . Per le missioni spaziali su Marte e oltre, portare cibo preparato diventerà meno pratico. Attualmente ci sono esperimenti sulla ISS per esplorare come coltivare, testare cose come la direzione in cui una pianta cresce senza gravità, come impollinare e quali tipi di terreno idroponico sono i migliori. La capacità di essere autosufficienti e di coltivare cibo mentre si è nello spazio è solo una delle tante tecnologie necessarie per le missioni su Marte e la futura esplorazione dello spazio.
4. Pedaggio sul corpo umano . L'assenza di gravità estesa mette a dura prova il corpo umano. Ci sono impatti significativi sull'equilibrio, sulla regolazione della pressione sanguigna, sulla densità ossea e talvolta sulla vista. Per gli astronauti che viaggiano sul Pianeta Rosso, non ci sarà una squadra di supporto a terra per assistere dopo l'atterraggio sulla superficie marziana. Il peso e la configurazione delle tute spaziali marziane dovranno anche consentire il periodo di adattamento alla gravità marziana. Inoltre, l'ambiente naturale sulla superficie del pianeta è mortale per la vita umana; l'atmosfera di Marte ha una pressione atmosferica molto bassa, assenza di ossigeno, il 96% di anidride carbonica, radiazioni elevate e raggi cosmici. L'habitat e le tute spaziali dovranno proteggere gli equipaggi dall'atmosfera marziana.
5. Mancanza di comunicazione . La vita su Marte sarà anche psicologicamente impegnativa. Anche quando la Terra e Marte sono al loro punto più vicino, a 35 milioni di miglia di distanza, le onde radio impiegano circa quattro minuti per andare da qui a lì. Quindi, se l'equipaggio marziano trasmette un segnale a Houston, la risposta più rapida dalla NASA sarà otto minuti dopo, nel peggiore dei casi 48 minuti dopo. La comunicazione in tempo reale sarà quindi impossibile e l'equipaggio marziano dovrà sapere come essere autosufficiente, tecnicamente e mentalmente, soprattutto in caso di tempesta di sabbia o altra emergenza.
6. Determinare la strada giusta . Il percorso che prendiamo tra la Terra e Marte deve essere deciso. Ogni giorno di viaggio è un altro giorno trascorso a mangiare cibo, bere acqua, respirare l'aria della nave e produrre rifiuti, oltre a essere esposto alle radiazioni interplanetarie e al rischio di guasti critici ai sistemi. Se c'è abbastanza carburante, potrebbe essere usato un percorso più diretto, forzando la meccanica orbitale. Se inventiamo motori più efficienti, potremmo accenderli più a lungo e costeggiare meno, diminuendo anche il tempo totale.
7. Atterraggio con attenzione . Anche se raggiungiamo l'atmosfera di Marte, l'atterraggio presenta un'altra serie di sfide. Una volta raggiunta la velocità orbitale, potremmo usare la sottile atmosfera di Marte per fornire attrito frenante, sterzando per immergerci esattamente in essa per rallentare gradualmente alla giusta velocità. Ma l'intera nave di transito dovrebbe essere abbastanza resistente da sopportare il calore e la pressione associati. Un'opzione di compromesso potrebbe essere quella di gettare a mare l'habitat che ci ha portato su Marte, entrare in una capsula e portarla direttamente in superficie. Ma l'atmosfera marziana è molto più sottile di quella terrestre, il che significa che i paracadute non funzionano altrettanto bene. Eppure è abbastanza spesso che l'attrito provoca il riscaldamento, quindi la nave ha bisogno di un'adeguata schermatura termica. L'oggetto più pesante che abbiamo atterrato su Marte nel 2018 è stato il Curiosity Rover della NASA (parte della missione del Mars Science Laboratory), che pesa circa una tonnellata (sulla Terra). Una nave con equipaggio peserebbe molto di più di un rover su Marte. Per mettere le persone su Marte, probabilmente dovremo usare l'atmosfera marziana per rallentare parzialmente l'imbarcazione, quindi i vigili del fuoco per rallentare la velocità verso la superficie fino al sito di atterraggio.

MasterClass

Consigliato per te

Lezioni online tenute dalle più grandi menti del mondo. Amplia le tue conoscenze in queste categorie.

come si inizia un'autobiografia

Insegna l'esplorazione dello spazio

Insegna Conservazione

Insegna pensiero scientifico e comunicazione

Insegna la scienza del sonno migliore

In che modo gli umani alla fine arriveranno su Marte?

Pensa come un professionista

L'ex comandante della Stazione Spaziale Internazionale ti insegna la scienza dell'esplorazione spaziale e cosa riserva il futuro.

Sebbene raggiungere Marte sarebbe finanziariamente e logisticamente difficile, gli scienziati ritengono che alla fine possa essere raggiunto seguendo alcuni passaggi chiave:

• Continua ad esplorare la luna . Le missioni sulla luna e su Marte sono intrecciate, poiché la luna offre la possibilità di testare nuovi strumenti come i sistemi di supporto vitale e gli habitat umani che potrebbero essere utilizzati in una futura missione su Marte. L'esplorazione continua della luna è fondamentale per volare un giorno su Marte.
• Sviluppa una tecnologia spaziale più avanzata . Non ci sono stazioni spaziali nello spazio profondo, il che significa che la nave che porta gli umani su Marte dovrà compiere il viaggio senza fare rifornimento. La NASA sta attualmente sviluppando un sistema di propulsione elettrica solare per effettuare il volo nello spazio profondo. Inoltre, la navicella richiederà un sistema di navigazione nello spazio profondo, razzi abbastanza potenti da spingere gli astronauti per la lunghezza del viaggio e ritorno e attrezzature di atterraggio che funzionino su Marte, che ha un'atmosfera sottile.
• Progetta tute spaziali per garantire la sicurezza degli astronauti . L'ambiente su Marte è ostile: la sua mancanza di uno strato di ozono significa che non esiste uno scudo integrato contro le radiazioni ultraviolette e i superossidi sul suolo marziano possono avere un impatto sugli esseri umani che camminano sulla sua superficie. Gli ingegneri dovranno progettare tute spaziali di habitat protettivi per prevenire danni al corpo umano.

Vuoi saperne di più sull'esplorazione spaziale?

Che tu sia un ingegnere astronautico in erba o desideri semplicemente essere più informato sulla scienza dei viaggi spaziali, conoscere la storia ricca e dettagliata del volo spaziale umano è essenziale per capire come è avanzata l'esplorazione dello spazio. Nella MasterClass di Chris Hadfield sull'esplorazione dello spazio, l'ex comandante della Stazione Spaziale Internazionale fornisce informazioni preziose su ciò che serve per esplorare lo spazio e cosa riserva il futuro per gli umani nell'ultima frontiera. Chris parla anche della scienza dei viaggi spaziali, della vita da astronauta e di come volare nello spazio cambierà per sempre il modo in cui pensi di vivere sulla Terra.

Vuoi saperne di più sull'esplorazione dello spazio? L'abbonamento annuale a MasterClass offre lezioni video esclusive di scienziati esperti e astronauti come Chris Hadfield.