2030

El presidente Obama ha señalado el 2030 como el año en que un viaje tripulado llegue a Marte. Viajes con robots y sondas han llegado al planeta rojo desde 1975. El reto es que el hombre ponga el pie en la superficie de Marte, como lo hizo en 1969 en la Luna.

Las diferencias entre las dos misiones son significativas. La Luna está a menos de medio millón de kilómetros de la Tierra. La menor distancia Tierra-Marte es más de 100 veces esa cifra, 56 millones de kilómetros, y la máxima lo es 800 veces más: 400 millones de kilómetros.

Uno de los mayores retos tecnológicos es cómo proteger a la tripulación de la radiación cósmica. En el viaje Tierra-Luna, el campo magnético de la Tierra protege casi totalmente de la radiación cósmica, en especial de la que emite el Sol. Esta protección desaparece en la trayectoria interplanetaria. Hay riesgo de desarrollar tumores cerebrales. Aislar la cabina de la tripulación para protegerla de la radiación aumenta el peso de la carga con un crecimiento exponencial del combustible necesario. Otro riesgo es el debilitamiento de los huesos por lo prolongado del viaje en caída libre, gravedad cero.

En 1925, W. Hohmann encontró que la trayectoria que debe seguir una nave para minimizar el consumo de combustible siguiendo sus cálculos se encuentra que el viaje Tierra-Marte duraría 259 días, debe esperarse al menos 454 días en Marte antes de poder iniciar el regreso en la trayectoria de máximo ahorro de combustible y el retorno tomaría 254 días. En total el viaje tardaría 2,66 años.

En la película El marciano, de Ridley Scott, un joven y excéntrico astrofísico propone una trayectoria más corta para rescatar al astronauta que se encuentra atrapado en el hostil planeta. Es la trayectoria de oposición, que utiliza la gravedad de Venus —efecto cauchera—. El problema es que la nave de rescate se acercaría mucho al Sol, aumentando más que proporcionalmente la radiación. Este sistema de ayuda gravitatoria se ha utilizado en el envío de sondas a Júpiter y a los cometas que están cerca de la órbita de Plutón. La velocidad se duplica gracias a este empuje gravitacional.

Es prohibitiva la cantidad de combustible necesario para un viaje de ida y de regreso. Con los combustibles actuales, llevar y traer 1 kg de carga útil requiere cerca de 120 kg. Se plantea enviar naves no tripuladas cargadas con reactores nucleares e hidrógeno, que sintetizan el anhídrido carbónico de la atmósfera de Marte para producir metano y agua, con electrólisis se produce el oxígeno que, con el hidrógeno, producen el combustible para el regreso.

La cantidad de combustible para alcanzar velocidades apropiadas depende de la velocidad de salida de la nave. Con sistemas de magneto-plasma-dinámico se han obtenido velocidades de escape de combustible 100 veces mayores que las actuales, pero solo por pocos segundos. Esta tecnología permitiría reducir a semanas el viaje de ida y de regreso y no habría que esperar tanto tiempo en la superficie de Marte.

Es posible que en un futuro no muy cercano exista la tecnología para confinar la antimateria, diez miligramos de positrones serían el combustible necesario para una misión tripulada a Marte.

Se cree que la misión a Marte sea precedida con envíos previos de materiales para la supervivencia de la tripulación utilizando órbitas de Hohmann y la tripulación, con poca carga, iría en una trayectoria entre la de menor tiempo y la más económica en combustible.