Există multe lucruri pe care omenirea trebuie să le depășească înainte de lansarea oricărei călătorii de întoarcere pe Marte. Cei doi jucători majori sunt NASA și SpaceX, care lucrează împreună în misiuni la Stația Spațială Internațională și au idei concurente despre cum ar arăta o misiune Marte cu echipaj. Cea mai mare provocare (sau constrângere) este masa sarcinii utile (nave spațiale, oameni, combustibil, provizii etc.) necesară pentru a face posibilă călătoria. Încă vorbim despre lansarea unor obiecte în spațiu, ca și cum ar fi lansarea greutății lor în aur. Masa sarcinii utile este de obicei doar un procent mic din masa totală a vehiculului de lansare. De exemplu, racheta Saturn V care a lansat Apollo 11 pe Lună cântărea 3.000 de tone. Dar ar putea lansa doar 140 de tone (5% din masa inițială de lansare) pe orbita scăzută a Pământului și 50 de tone (mai puțin de 2% din masa inițială de lansare) pe Lună.
Masa constrânge dimensiunea unei nave spațiale pe Marte și ce poate face în spațiu. Fiecare manevră costă combustibil pentru lansarea motoarelor rachete, iar acest combustibil trebuie transportat în prezent în spațiu pe nava spațială. Planul SpaceX este ca vehiculul său Starship cu echipaj să fie realimentat în spațiu de un cisterna lansată separat. Asta înseamnă că poate fi transportat pe orbită mult mai mult combustibil decât ar putea fi transportat la o singură lansare.
Misiunile care trimit nave spațiale fără echipaj pe planetele exterioare călătoresc adesea traiectorii complexe în jurul Soarelui. Ei folosesc ceea ce se numesc manevre de asistență gravitațională pentru a arunca efectiv prașile în jurul diferitelor planete pentru a câștiga suficient impuls pentru a-și atinge ținta. Acest lucru economisește foarte mult combustibil, dar poate duce la misiuni care durează ani până ajung la destinații. În mod clar, acest lucru este ceva ce oamenii nu ar vrea să facă. Atât Pământul, cât și Marte au orbite (aproape) circulare, iar o manevră cunoscută sub numele de transfer Hohmann este cea mai eficientă modalitate de a călători între două planete. Practic, fără a intra în prea multe detalii, acesta este locul în care o navă spațială face o singură aprindere a motoarelor într-o orbită de transfer eliptică de pe o planetă pe cealaltă. Un transfer Hohmann între Pământ și Marte durează în jur de 259 de zile (între opt și nouă luni) și este posibil doar aproximativ la fiecare doi ani datorită diferitelor orbite din jurul Soarelui Pământului și al Marte. O navă spațială ar putea ajunge pe Marte într-un timp mai scurt (SpaceX pretinde șase luni), dar – ați ghicit – ar consuma mai mult combustibil.
Să presupunem că nava noastră și echipajul ajung pe Marte. Următoarea provocare este aterizarea. O navă spațială care intră pe Pământ este capabilă să folosească forța de frecare generată de interacțiunea cu atmosfera pentru a încetini. Acest lucru permite ambarcațiunii să aterizeze în siguranță pe suprafața Pământului (cu condiția să poată supraviețui încălzirii aferente). Dar atmosfera de pe Marte este de aproximativ 100 de ori mai subțire decât cea a Pământului. Acest lucru înseamnă un potențial mai redus de încetinire, deci nu este posibil să aterizați în siguranță fără un fel de ajutor. Unele misiuni au aterizat pe airbag-uri (cum ar fi misiunea Pathfinder a NASA), în timp ce altele au folosit propulsoare (misiunea Phoenix a NASA). Acesta din urmă, încă o dată, necesită mai mult combustibil.
O zi marțiană durează 24 de ore și 37 de minute, dar asemănările cu Pământul se opresc acolo. Atmosfera subțire de pe Marte înseamnă că nu poate reține căldura la fel de bine ca Pământul, așa că viața pe Marte este caracterizată de temperaturi extreme mari în timpul ciclului zi / noapte. Marte are o temperatură maximă de 30 ℃, ceea ce sună destul de plăcut, dar temperatura sa minimă este -140 ℃, iar temperatura medie este de -63 ℃. Temperatura medie de iarnă la Polul Sud al Pământului este de aproximativ -49 ℃. Deci, trebuie să fim foarte selectivi în ceea ce privește locul în care alegem să trăim pe Marte și modul în care gestionăm temperatura în timpul nopții. Gravitația de pe Marte este de 38% din cea a Pământului (așa că v-ați simți mai ușor), dar aerul este în principal dioxid de carbon (CO₂) cu câteva procente de azot, deci este complet irespirabil. Ar trebui să construim un loc controlat de climă doar pentru a locui acolo. SpaceX intenționează să lanseze mai multe zboruri de marfă, inclusiv infrastructură critică precum sere, panouri solare și – ați ghicit – o instalație de producere a combustibilului pentru misiuni de întoarcere pe Pământ. Viața pe Marte ar fi posibilă și s-au făcut deja mai multe încercări de simulare pe Pământ pentru a vedea cum oamenii ar face față unei astfel de existențe.
Ultima provocare este călătoria de întoarcere și readucerea oamenilor în siguranță pe Pământ. Apollo 11 a pătruns în atmosfera Pământului cu aproximativ 40.000 km / h. Navele spațiale care se întorc de pe Marte vor avea viteze de reintrare de la 47.000 km / h la 54.000 km / h, în funcție de orbita pe care o folosesc pentru a ajunge pe Pământ. Ar putea încetini pe orbita joasă în jurul Pământului până la aproximativ 28.800 km / h înainte de a intra în atmosfera noastră, dar – ați ghicit – ar avea nevoie de combustibil suplimentar pentru a face acest lucru. Dacă pur și simplu pătrund în atmosferă, aceasta va face toată decelerarea pentru ei. Trebuie doar să ne asigurăm că nu ucidem astronauții cu forțe G sau nu îi ardem din cauza încălzirii excesive. Acestea sunt doar câteva dintre provocările cu care se confruntă o misiune pe Marte și toate elementele tehnologice pentru a realiza acest lucru sunt acolo. Trebuie doar să cheltuim timpul și banii și să le reunim pe toate.
Jurnal FM 
