Marte contra los polos de Mercurio Colonización WRT

Su análisis delta-v no tiene en cuenta el aterrizaje delta-v. En Marte, solo una fracción de km/s tiene que hacerse de manera propulsiva, en Mercurio todo el aterrizaje será propulsor.

Tampoco tiene en cuenta el tiempo de tránsito. BepiColombo se lanzó en 2018 y no podrá entrar en órbita hasta fines de 2025. MESSENGER se lanzó de manera similar en 2004 y no entró en órbita hasta 2011. Estás viendo un viaje de 7 años en un entorno de radiación solar que alcanza un máximo de 6 veces peor que en la Tierra, 12 veces peor que en Marte, y esa es solo una forma. Peor aún, su nave espacial Mercury pasará gran parte de su tiempo total en el extremo de alta radiación de ese rango mientras realiza sus maniobras finales de sobrevuelo de Mercury.

A Marte, en comparación, se puede llegar con tránsitos de unos pocos meses. En la charla IAC de 2016 de Musk, propuso tránsitos de alta energía que duran entre 80 y 150 días. Estos comienzan en el entorno de radiación cercano a la Tierra y se mueven rápidamente hacia el exterior, pasando la mayor parte del tránsito más cerca del entorno de radiación cercano a Marte, con aproximadamente la mitad de la radiación solar experimentada a la distancia de la Tierra. Y una vez que aterrizas, la atmósfera brinda protección contra la radiación similar a la que brinda la magnetosfera de la Tierra en LEO: https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA03480

Necesita una gran ventaja para compensar el problema delta-v, y realmente no la hay. Los hielos volátiles están disponibles en Mercurio, pero en realidad no se comparan con los grandes cuerpos de hielo de agua pura y la atmósfera de CO2/N2/Ar de Marte. Las ventanas de lanzamiento son más frecuentes, pero dado un cierto tamaño de vehículo, necesitará muchos más lanzamientos para mover la misma cantidad de material debido a las fracciones de carga útil más bajas. Y Mercurio tiene 12 veces la potencia de un panel solar frente al sol... pero estarás en los polos, donde tendrás que espaciar los paneles o erigirlos en torres para que no se den sombra entre sí. , o tenerlos en un ángulo tan pronunciado que en realidad no captan mucha luz solar. En Marte, puede aterrizar en latitudes medias y simplemente desenrollar/desplegar paneles solares en los campos.

No puedes aterrizar en el lado diurno de Mercurio ni en un pico de luz perpetua porque hace demasiado calor (800 grados F / 430 grados C), aunque no tanto como en Venus. Una misión tripulada debe aterrizar en el lado nocturno o en un cráter de oscuridad prolongada. Este cráter puede estar y probablemente estará en el polo norte o sur si hay oscuridad perpetua.

Además, un vuelo tripulado no puede permitirse múltiples sobrevuelos de planetas como BepiColombo. Su objetivo sería llegar a Mercurio (y volver a la Tierra si quieren) lo más rápido posible a menos que tengan una nave espacial realmente grande y que pueda proporcionar gravedad centrípeta.

La colonización permanente de todo el planeta es imposible con la tecnología actual y del futuro cercano porque Mercurio no está en rotación sincrónica con el Sol, por lo tanto, todo Mercurio (excepto los cráteres de oscuridad perpetua) eventualmente será iluminado por el Sol.

Hay varios argumentos que favorecen a Marte sobre Mercurio como candidato para misiones humanas.

Llegar allí y volver a casa

Como han resaltado la pregunta y otras respuestas, el delta-v para transferir a Mercurio es significativamente más alto que el requerido para transferir a Marte. Esto se traducirá en costos de lanzamiento y propulsor monumentalmente más altos para la transferencia de salida.

Volver a casa también es un problema. El uso de recursos in situ para fabricar propulsor puede, en teoría, reducir en gran medida los costos generales de lanzamiento de la misión. La mayor ventaja en términos de ahorro de masa de lanzamiento generalmente se obtendrá si puede producir todo el propulsor de retorno in situ. Regresar de Mercurio requerirá más propulsor que regresar de Marte. Esto significa que la escala de cualquier producción de propulsor de ISRU a partir de recursos autóctonos también tendrá que aumentar en tamaño. Esto significa MÁS hardware que debe transportarse a la superficie de Mercurio y, por lo tanto, más propulsor para el viaje de ida, etc.

Siempre hay soluciones para reducir el tránsito delta-v con estrategias de transferencia alternativas, pero esto casi siempre tiene el costo de aumentar el tiempo de transferencia. Actualmente, esta no es una solución viable para las misiones humanas, ya que minimizar el tiempo en la microgravedad es una preocupación principal. BepiColombo tardará alrededor de 9 años solo en llegar a Mercurio. Se trata de un orden de magnitud del tiempo de transferencia combinado de ida y vuelta necesario para una misión a Marte si se utilizan transferencias cortas (tipo I/II).

Sobrevivir al entorno local

El entorno de la superficie de Mercurio es mucho más peligroso para la vida que el de Marte.

Mercurio está mucho más cerca del Sol en comparación con Marte y recibirá un flujo solar aproximadamente 14 veces mayor. Esto sería bueno para las operaciones de alimentación con paneles solares, pero esto podría verse superado por la complejidad de los sistemas de control térmico necesarios para mantener todo el hardware en rangos de temperatura aceptables. El control térmico de los trajes EVA también sería un desafío, lo que podría limitar lo que la tripulación puede hacer en la superficie de Mercurio. Si esto no es un sensacional, sin duda sería un gran problema a abordar.

La proximidad al Sol y la falta de una atmósfera perceptible en Mercurio también harían que el entorno de radiación fuera significativamente más peligroso que el de Marte. Nuevamente, habría formas de mitigar esto, pero esto tendría el costo adicional de hardware, sistemas y complejidad de diseño adicionales.

Uso de recursos locales

Acceder y usar hielo de agua en Mercurio y Marte será un desafío debido a la ubicación y la complejidad de acceder al recurso (es decir, en cráteres de sombra polar o enterrados bajo la superficie). Estos recursos no son necesariamente ubicuos, por lo que la ubicación de los recursos puede dictar dónde se establece un sitio de colonización. El jurado está decidiendo si las primeras misiones humanas a Marte necesitarán depender de las operaciones ISRU de hielo de agua, la colonización probablemente deba tener esto en cuenta.

Sin embargo, Marte tiene otro recurso autóctono que es mucho más accesible que el hielo de agua, más fácil de adquirir y no dictaría en qué lugar del planeta necesita aterrizar: la atmósfera, compuesta principalmente de dióxido de carbono. Esto se puede usar en una variedad de diferentes procesos ISRU, incluida la producción de oxígeno para sistemas de soporte vital y oxidante para propulsor de retorno. Esta es una ventaja para Marte sobre Mercurio si se considera el alcance de los recursos locales para las primeras misiones tripuladas.

Comunicarse con el hogar

Marte entra en conjunción superior con la Tierra cada dos años. Durante este tiempo, Marte y la Tierra están en lados opuestos del Sol y la comunicación directa no es posible. Este período de conjunción puede durar de 1 a 2 meses, dependiendo de la banda de frecuencia de comunicaciones utilizada.

Esto presenta un desafío para el diseño de la misión humana a Marte. Es operacionalmente peligroso pasar tanto tiempo sin que la tripulación en Marte pueda comunicarse con el apoyo terrestre en la Tierra. Sin embargo, podría ser posible diseñar misiones de manera que la permanencia en la superficie ocurra fuera de los períodos de conjunción.

Mercurio está mucho más cerca del Sol y por lo tanto completa su órbita en mucho menos tiempo, unos 88 días. Estos eventos de conjunción entre la Tierra y Mercurio, por lo tanto, ocurrirán con mucha más frecuencia (aunque probablemente durante menos tiempo). Esto significa que habrá períodos de tiempo frecuentes en los que se perderá la comunicación.

En ambos casos, en teoría, esto podría remediarse estableciendo naves espaciales de retransmisión de comunicaciones en puntos de Lagrange adecuados. Esto podría ser esencial para las primeras misiones humanas a la superficie de Mercurio, pero no necesariamente para las primeras misiones humanas a Marte.

¿Qué harán los humanos en la superficie?

Marte es científicamente convincente. Sabemos que Marte alguna vez albergó un entorno mucho más habitable. Alguna vez fue mucho más parecida a la Tierra de lo que es hoy, y es uno de los destinos importantes para la búsqueda de vida en nuestro sistema solar.

Hay un argumento convincente para enviar humanos a Marte; serían capaces de hacer avanzar nuestra exploración y nuestras investigaciones científicas a un ritmo mucho mayor que si confiáramos solo en naves espaciales robóticas. En pocas palabras, los humanos pueden hacer mucho más que los robots.

No estoy seguro de que el mismo argumento para enviar humanos a Mercurio sea tan convincente. Las temperaturas extremas y el entorno de radiación implican que Mercurio es un hogar poco probable para la vida. Esto puede disuadir a algunas partes interesadas de invertir en misiones humanas a Mercurio cuando Marte ya está sobre la mesa.