Cada vez está más cercano el día en que los seres humanos pongamos nuestros pies en el planeta Marte. Sin embargo, lograr esta hazaña representa un reto extremadamente difícil ya que para lograrla se requiere del desarrollo de nuevas tecnologías y de invertir cantidades enormes de recursos. La razón es que, con las condiciones actuales de la tecnología de propulsión, un viaje de ida a Marte se llevaría aproximadamente 3 años: 9 meses para llegar, del orden de año y medio de permanencia en Marte, y 9 meses para retornar a la tierra. Estas duraciones no son arbitrarias: se basan en el uso de una trayectoria de mínimo consumo de combustible o Trayectoria de Hohmann, la cual por razones obvias es por ahora la más conveniente. Cualquier otra trayectoria gastará más combustible que el mínimo, con el correspondiente aumento en la masa del vehículo, con una repercusión significativa en la complejidad y en el costo de la misión.
Si bien la trayectoria de Hohmann es la que consume menos combustible, tiene la desventaja de que no puede realizarse en cualquier momento, sino en ciertas posiciones relativas de la tierra con respecto a Marte. Si se usa la trayectoria de Hohmann, la posibilidad de enviar una nave de la tierra a Marte se limita a una vez cada 26 meses durante una periodo muy cerrado llamado ventana de lanzamiento. De manera similar, una vez que lleguemos a Marte, tendremos que permanecer en ese planeta del orden de año y medio en espera de que ocurra la ventana de lanzamiento de regreso. Esto se ilustra mejor en la siguiente figura:
En este ejemplo, una vez que se abre la ventana de lanzamiento de despegue a Marte, el viaje de llegada duraría 224 días. Luego habría que esperar 458 días en Marte para que ocurra la ventana de lanzamiento de regreso y seguiría un viaje de retorno a la tierra con una duración de 237 días. Todo esto hace que la duración total del viaje sea de 919 días.
En comparación con un viaje a Luna, que toma del orden de 4 días de ida con la tecnología actual, un viaje a Marte es una hazaña extraordinaria. La Luna prácticamente está a la vuelta de la esquina y, más importante, se encuentra a una distancia más o menos constante de la tierra, por lo que podemos realizar nuestro viaje de ida y regreso a la Luna prácticamente en cualquier momento, sin tener que esperar ventanas de lanzamiento como en el caso de Marte.
Las dificultades para el viaje Marte no terminan aquí. Una vez que la nave llegue a Marte, se necesitará también gastar algo de combustible para frenar y posarse en la superficie marciana. Y una vez que se esté en condiciones de regresar a la tierra, se necesitará combustible para vencer la gravedad de Marte y hacer las maniobras necesarias para la llegada y el reingreso a la tierra. Todo esto significa que la nave, a pesar de que emplee trayectorias de mínimo consumo, tenga que llevar cantidades considerables de combustible.
Otro reto del viaje a Marte es el nivel de radiación al que estará expuesta la nave y los tripulantes. Al salir del confort de la tierra y su campo magnético, la nave recibirá radiaciones solares y cósmicas que pondrán en riesgo los sistemas y la salud de la tripulación. Para protegerse, el vehículo deberá contar con blindajes que podrían aumentar considerablemente su masa.
Además, para mantener a la tripulación de un viaje a Marte habrá que llevar otros suministros como alimentación, agua, medicinas, herramientas, refacciones, instrumentos, ropa, etc. que garanticen la supervivencia de los astronautas durante los más de tres años que dura el viaje de ida y vuelta.
Para darnos una idea de lo que esto significa, la NASA estima que para una tripulación de seis personas, se necesitan 1,500 toneladas de suministros para el viaje de ida y regreso a Marte. Una nave convencional actual como el Falcon Heavy puede transportar del orden de 20 toneladas de suministros a una órbita geoestacionaria. Si tomamos esta capacidad como aproximada para llegar también a Marte, se requerirían de 75 viajes para completar las 1,500 toneladas.
Por lo tanto, entre muchas posibilidades, se hace necesario o crear naves espaciales con mayor capacidad de transporte o contar con estaciones que proporcionen suministros en puntos intermedios del viaje de ida y regreso. Esto es más fácil decirlo que lograrlo, ya que en el espacio todo cuerpo está en movimiento por lo que no existen “puntos fijos”. Por lo tanto las órbitas de estas estaciones tendrían que estar situadas convenientemente para sincronizarse con la órbita de la nave que transporte a la tripulación.
Como puede verse, los requerimientos para lograr viaje tripulado de ida y vuelta a Marte son formidables. Esto sin tomar en cuenta las consecuencias fisiológicas y psicológicas que pudieran experimentar los astronautas durante un recorrido tan largo y alejados de casa.
Por lo anterior, para que un viaje tripulado de ida y regreso a Marte sea factible sería deseable que ocurran cambios tecnológicos como los siguientes:
Desarrollo de naves espaciales más grandes y más poderosas que las actuales.
Desarrollo de nuevos sistemas de propulsión que proporcionen más energía por unidad de masa.
Desarrollo de sistemas livianos de blindaje contra la radiación.
Mejoramiento de las tecnologías de reciclado de desechos y de apoyo a la vida humana.
Desarrollo de sistemas agrícolas a bordo para generar alimentos.
Desarrollo de sistemas de generación de combustible para propulsión que aprovechen materiales existentes en Marte para el viaje regreso.
Entre muchos otros.
Como vemos, a pesar de nuestros deseos, todavía falta mucho por hacer para lograr una misión tripulada exitosa de ida y vuelta a Marte. La NASA habla de que esto será posible en la década de los 2030. Esperemos que esto ocurra y ojalá tengamos vida para llegar a atestiguar este hecho. Con toda seguridad, la hazaña de poner un pie en Marte será uno de los hitos más importantes del siglo 21.
