این زمان بستگی به نوع فضاپیما و فاصله بین دو سیاره دارد که با توجه به مدارهایشان به دور خورشید تغییر میکند. فضاپیمای پرسِوِرَنس ناسا جدیدترین فضاپیمایی است که این سفر را انجام داده و حدود هفت ماه طول کشید.
اگر این سفر اینقدر طولانی نبود، مریخ زودتر در دسترس مأموریتهای انسانی قرار میگرفت. ناسا در حال بررسی ایده استفاده از پیشرانه هستهای-الکتریکی برای کاهش زمان سفر است.
ارسال مأموریت انسانی به مریخ بسیار پیچیدهتر از ارسال یک کاوشگر رباتیک مانند پرسِوِرَنس است. پرسِوِرَنس پس از پایان مأموریت در مریخ باقی میماند، اما انسانها باید به زمین بازگردند. یکی از محدودیتهای اصلی، زمانبندی پرتاب است که هر ۲۶ ماه یکبار، زمانی که سیارات به یکدیگر نزدیکتر هستند، رخ میدهد و سفر را کوتاهتر و مدیریتپذیرتر میکند. بنابراین، یک مأموریت رفت و برگشت انسانی به مریخ ممکن است حدود چهار سال طول بکشد که به عواملی مانند مدتزمان اقامت خدمه در مریخ بستگی دارد.
یک سیستم پیشرانه کارآمدتر که در دست توسعه است، میتواند زمان سفر رفت و برگشت به مریخ را به حدود دو سال کاهش دهد. مهندسان مرکز تحقیقات لانگلی ناسا روی سیستم پیشرانه هستهای-الکتریکی کار میکنند که میتواند مریخ را در این بازههای زمانی در دسترس قرار دهد. این سیستم از یک رآکتور هستهای برای تولید برق استفاده میکند که برای یونیزه کردن یا شارژ مثبت گازهای پیشرانه و ایجاد نیروی رانش به کار میرود.
اما یک چالش وجود دارد: این سیستم باید در فضا مونتاژ شود.
این سیستم به نام MARVL (رادیاتورهای مونتاژشده مدولار برای وسایل نقلیه پیشرانه هستهای-الکتریکی) شناخته میشود و با هدف توسعه وسیله نقلیه انتقال مریخ، معروف به حملونقل در اعماق فضا، تا دهه آینده یا اواخر دهه ۱۴۰۸ مرتبط است.
یکی از اجزای اصلی این سیستم، سامانه دفع حرارت آن است. این سامانه پس از استقرار بهاندازه یک زمین فوتبال خواهد بود. ایده اصلی این است که سامانه به اجزای جداگانه تقسیم شود و در فضا بهصورت رباتیک مونتاژ گردد.
آماندا استارک، مهندس انتقال حرارت در ناسا لانگلی و محقق اصلی MARVL، میگوید: «با انجام این کار، تلاش برای جا دادن کل سیستم در یک محفظه موشک را حذف میکنیم. در نتیجه، میتوانیم طراحی را انعطافپذیرتر کنیم و آن را واقعاً بهینه سازیم.»
جا دادن کل سیستم در یک محفظه موشک گزینه مناسبی نیست. مهندسان توانستهاند فضاپیماهای دیگر را در محفظههای دماغه موشک تا کنند و پس از پرتاب آنها را مستقر کنند. آینه تلسکوپ فضایی جیمز وب نمونهای از این دست است. اما آینه جیمز وب تنها ۶.۵ متر قطر دارد که بسیار کوچکتر از سامانه دفع حرارت MARVL است و حتی همین نیز یک چالش پیچیده بود.
مدولار کردن سامانه دفع حرارت و مونتاژ آن در فضا با استفاده از رباتها امکانات جدیدی ایجاد میکند. اجزا میتوانند به هر ترتیبی که منطقی باشد، به فضا پرتاب شوند.
فناوری رباتیک فضایی در حال پیشرفت است و در آینده نقش بیشتری ایفا خواهد کرد. این ایده یک چالش مهندسی است، اما چندان دور از دسترس نیست. مرکز تحقیقات لانگلی ناسا دههها است که روی این نوع مسائل کار میکند.
لانگلی، یک مجتمع عظیم با بیش از ۷۰۰ هکتار مساحت است که هزاران مهندس، تکنسین و دانشمند در آن کار میکنند. این مرکز مشارکتهای پیشگامی در حوزه پرواز و سفرهای فضایی داشته است. توسعه ماژول قمری آپولو، تلسکوپ فضایی هابل و فضاپیمای وایکینگ مریخ بخشی از دستاوردهای آن است. فناوری فضایی و پژوهشهای مرتبط، از تمرکزهای اصلی این مرکز هستند.
این پروژه فرصتی برای ساخت یک وسیله نقلیه است که از ابتدا برای پرتاب در قطعات جداگانه و مونتاژ در فضا طراحی شده است.
جولیا کلاین، مشاور پروژه در اداره تحقیقات ناسا لانگلی میگوید: «وسایل نقلیه موجود در گذشته، مونتاژ در فضا را در فرآیند طراحی در نظر نگرفته بودند، اما اکنون این فرصت را داریم که بپرسیم: “چگونه میتوانیم این وسیله را در فضا بسازیم؟ و اگر این کار را انجام دهیم، این وسیله چه شکلی خواهد داشت؟” فکر میکنم این رویکرد دیدگاه ما را درباره پیشرانه هستهای گسترش خواهد داد.»
سامانه پیشرانه هستهای-الکتریکی (NEP) تنها گزینه مورد بررسی ناسا نبود. ناسا سیستم پیشرانه هستهای-حرارتی (NTP) را نیز بررسی کرد. همچنین طراحی «چهاربال» برای سامانه NEP مورد ارزیابی قرار گرفت، زیرا میتوانست در محفظه بار موشک SLS جا بگیرد. با این حال، این سیستم به سطح بیشتری نیاز داشت و سامانههای استقرار در این طراحی سنگین و پیچیده بودند. همچنین به پیشرانه بیشتری نیاز داشت.
طراحی «دوبال» چندین مزیت نسبت به طراحی چهاربال دارد. این طراحی میتواند قطعهبهقطعه در موشکهای تجاری پرتاب شود و به SLS نیازی ندارد. اندازه رادیاتور به محفظه بار موشک محدود نمیشود و از تابش خورشید، که ممکن است خنکسازی را مختل کند، جلوگیری میکند.
تیم پروژه MARVL از ناسا دو سال فرصت دارد تا این ایده را توسعه دهد. تا آن زمان، تیم امیدوار است یک نمونه کوچک برای نمایش زمینی آماده کند.
آماندا استارک میگوید: «یکی از مربیان ما گفت: “به همین دلیل است که میخواستم در ناسا کار کنم، برای پروژههایی مثل این.” که فوقالعاده است، زیرا من از اینکه در این پروژه مشارکت دارم خوشحالم و دقیقاً همین حس را دارم.»
