Mars fascynuje ludzkość od dekad jako kolejny cel kosmicznej eksploracji. Wysyłaliśmy tam sondy i łaziki, a w kolejnych latach planujemy pierwsze misje załogowe na Czerwoną Planetę. Zanim jednak pierwsi astronauci wyruszą w tę długą drogę, warto zrozumieć, jak długo trwa lot na Marsa, od czego ten czas zależy i z jakimi wyzwaniami wiąże się międzyplanetarna podróż. Poniżej przedstawiamy popularnonaukowy przewodnik po czasie lotu na Marsa – od zasad orbitalnych, przez planowanie misji i zagrożenia, po przyszłe technologie, które mogą skrócić taką wyprawę.

Od czego zależy długość podróży na Marsa?

Czas lotu na Marsa nie jest stały – zależy od wielu czynników.

Kluczową rolę odgrywa wzajemne położenie Ziemi i Marsa. Obie planety krążą po orbitach wokół Słońca z różnymi prędkościami i w różnych odległościach, dlatego dystans między nimi ciągle się zmienia. Najdogodniej wyruszyć podczas opozycji Marsa, gdy Ziemia i Mars ustawiają się po tej samej stronie Słońca i odległość jest najmniejsza. Takie okno startowe zdarza się mniej więcej co 26 miesięcy (dwa lata i dwa miesiące).

Nawet wtedy dystans do pokonania bywa różny – orbita Marsa jest eliptyczna, więc w jednych oknach minimalna odległość może wynosić około 56 milionów km (np. historyczne zbliżenie Marsa w 2003 roku), a w innych nawet ponad 100 milionów km. Dla porównania, gdy planety znajdują się po przeciwnych stronach Słońca, może je dzielić aż 400 milionów km przestrzeni! To pokazuje, że wybór odpowiedniego momentu startu ma ogromny wpływ na długość lotu.

Drugim istotnym czynnikiem jest technologia napędu i możliwości rakiety. Im większą prędkość początkową nada statek kosmiczny, tym szybciej dotrze do Marsa – ale rozpędzenie się wymaga paliwa. Obecne rakiety nośne i statki kosmiczne mają ograniczoną ilość paliwa i określony ciąg silników, co narzuca pewne tempo podróży. Masa statku wraz z zaopatrzeniem również wpływa na czas lotu: cięższy pojazd trudniej rozpędzić. Ponadto statek załogowy będzie musiał nie tylko dolecieć do Marsa, ale i wyhamować przy celu (np. wejść na orbitę Marsa lub od razu lądować). To dodatkowe wymaganie oznacza, że nie wystarczy „pędzić na złamanie karku” – trzeba zachować paliwo na hamowanie, co ogranicza maksymalną prędkość przelotową lub wymaga zabrania jeszcze większej ilości paliwa.

Poniżej przyjrzymy się typowym strategiom lotu na Marsa i temu, ile trwały dotychczasowe misje.

Lot na Czerwoną Planetę – Trajektoria Hohmanna

Skoro Ziemia i Mars ciągle się poruszają, a więc lot na Marsa to coś więcej niż zwykła podróż „po linii prostej”. W praktyce planuje się go tak, by lecieć tam, gdzie Mars będzie w momencie dotarcia statku, a nie tam, gdzie jest w chwili startu. Astronauci będą więc niczym baseballista rzucający piłkę nie wprost do zawodnika, ale w punkt, do którego tamten dobiegnie. Do wyznaczenia takiej trasy służą sprawdzone rozwiązania orbitalne.

Najczęściej wykorzystywana trajektoria to tak zwany transfer Hohmanna. Jest to eliptyczna orbita transferowa, której periapsis (punkt najbliższy Słońcu) styka się z orbitą Ziemi, a apoapsis (punkt najdalszy) sięga orbity Marsa.

Statek opuszczający Ziemię po takiej trajektorii początkowo oddala się od Słońca, przecinając orbitę Marsa dokładnie w momencie, gdy Mars się tam zjawia. Transfer Hohmanna jest najbardziej ekonomiczny paliwowo – pozwala dotrzeć do innej planety przy minimalnym zużyciu paliwa, kosztem dłuższego czasu lotu.

Typowy lot z Ziemi na Marsa takim spokojnym, balistycznym szlakiem zajmuje około 6 do 9 miesięcy (czyli 200–270 dni). Większość sond wysłanych na Marsa właśnie tyle mniej więcej leciała.

Inny rodzaj trasy to trajektorie z asystami grawitacyjnymi planet. Dla lotów na odległe zewnętrzne planety wykorzystuje się czasem przelot obok Wenus lub Ziemi, by zmienić prędkość i zaoszczędzić paliwo. W kontekście Marsa asysty grawitacyjne nie są zwykle potrzebne do lotu w tamtą stronę – wystarcza bezpośredni transfer w odpowiednim oknie. Jednak mogą się przydać przy powrocie lub w nietypowych profilach misji. Przykładowo rozważano trajektorie, w których statek wracający z Marsa zahaczy o Wenus, co pozwoli wcześniej skierować go z powrotem ku Ziemi. Takie rozwiązanie jest elementem planów misji z krótkim pobytem na Marsie (tzw. profil opozycyjny), gdzie załoga spędza na powierzchni tylko kilkadziesiąt dni i wraca szybciej, zamiast czekać prawie dwa lata na kolejne okno Ziemia–Mars.

Ile trwa lot na Marsa w praktyce?

Do tej pory na Marsa dotarło kilkadziesiąt sond bezzałogowych wysłanych przez różne agencje kosmiczne. Ich czasy lotu różniły się w zależności od roku startu i profilu misji, ale mieszczą się w przedziale mniej więcej 6 do 11 miesięcy.

Na przykład marsjański łazik NASA Perseverance, wystrzelony w lipcu 2020 podczas wyjątkowo korzystnego ustawienia planet, dotarł do celu w lutym 2021 – podróż zajęła około 7 miesięcy. Z kolei sondy Viking 1 i 2 w latach 70., wysłane w mniej optymalnym oknie, leciały na Marsa odpowiednio około 10 i 11 miesięcy zanim osiągnęły orbitę i wylądowały na powierzchni. Historycznie najszybsze były misje typu fly-by, które nie zatrzymywały się przy Marsie, a jedynie przelatywały obok. Przykładowo amerykańska sonda Mariner 6 w 1969 roku dotarła w pobliże Marsa w niespełna 5 miesięcy, ale przeleciała obok planety bez wchodzenia na orbitę (nie musiała więc zwalniać na dotarcie).

Obecna wiedza i doświadczenia wskazują, że załogowa wyprawa na Marsa potrwa mniej więcej tyle, co typowe misje bezzałogowe – NASA szacuje około 7–9 miesięcy lotu w jedną stronę przy użyciu dostępnych technologii rakietowych.

W planach misji załogowej zakłada się, że astronauci po dotarciu na miejsce spędzą na Marsie pewien czas i będą mogli wrócić przy kolejnym oknie startowym z Marsa do Ziemi. Rozważany często scenariusz wygląda następująco: 9 miesięcy podróży tam, około 3–4 miesięcy pobytu na powierzchni, a następnie 9 miesięcy z powrotem. Łącznie dałoby to wyprawę trwającą blisko 2 lata (około 21–24 miesięcy). Taki harmonogram wynika z mechaniki orbitalnej – jeśli nie zastosujemy nietypowych manewrów, statek musi poczekać, aż Ziemia i Mars znów znajdą się we właściwej konfiguracji, by wyszło najkrótsze trajektoryczne „odbicie” do domu.

Istnieją warianty misji, w których załoga mogłaby zostać na Marsie znacznie dłużej (nawet około 500 dni – ponad półtora roku) i wrócić przy jeszcze kolejnym oknie, co zmniejszyłoby nieco wymogi co do czasu lotu powrotnego. Możliwy jest też odwrotny ekstremum – bardzo krótki pobyt ok. 30 dni i szybki powrót trajektorią z asystą Wenus, skracający całą misję. Jednak każdy z tych profili ma wady: albo załoga bardzo długo czeka na Marsie, albo musi wykonać bardziej skomplikowane manewry międzyplanetarne. Na obecną chwilę najbardziej prawdopodobny wydaje się plan z kilkumiesięcznym pobytem i łącznym czasem misji ok. 2 lat.

Warto zauważyć, że dwuletni lot w kosmosie to wyzwanie bez precedensu. Najdłużej ciągiem przebywał w przestrzeni kosmicznej rosyjski kosmonauta Waleri Polakow – 14 miesięcy na pokładzie stacji Mir.

Marsjańska misja byłaby więc sporo dłuższa niż dotychczasowe rekordy. To rodzi poważne pytania o zdrowie i kondycję astronautów, logistykę zaopatrzenia oraz sprawność sprzętu przez tak długi okres poza Ziemią. W kolejnych częściach przyjrzymy się tym wyzwaniom.

Misja załogowa na Marsa – przygotowania i wymagania

Przygotowania do lotu ludzi na Marsa trwają już od wielu lat pod kątem inżynieryjnym i logistycznym. Taka wyprawa wymaga statku kosmicznego o zupełnie innej skali niż dotychczasowe pojazdy. Dla porównania: kapsuła Apollo, która zabierała astronautów na Księżyc, była w stanie utrzymać załogę tylko przez około 2 tygodnie. Nowoczesna kapsuła Orion budowana dla NASA (planowana do lotów księżycowych i marsjańskich) może zapewnić warunki życia przez maksymalnie 21 dni samodzielnego lotu. Tymczasem lot na Marsa to kilkaset dni w jedną stronę – potrzebny jest więc statek kosmiczny z prawdziwego zdarzenia, zapewniający przestrzeń i podtrzymanie życia przez wiele miesięcy.

Najbardziej prawdopodobne podejście do misji marsjańskiej zakłada, że astronauci polecą w czymś w rodzaju małej, kosmicznej arki. Może to być duży, modułowy statek z habitatem (np. koncepcja NASA/Lockheed Martin o nazwie Mars Base Camp, czyli „obóz marsjański” – rodzaj stacji kosmicznej lecącej do Marsa i krążącej wokół niego).

Alternatywne podejście proponuje SpaceX Elona Muska – ogromny, zintegrowany statek Starship, który ma zabrać ludzi bezpośrednio na powierzchnię Marsa i służyć im za habitat w trakcie lotu i po lądowaniu.

Niezależnie od koncepcji, taki pojazd będzie musiał być wyposażony w takie rzeczy jak:

Wszystkie powyższe przygotowania mają jeden cel: sprawić, by długi lot na Marsa był dla załogi maksymalnie bezpieczny, znośny i efektywny. Mimo to pewnych zagrożeń i trudności nie da się w pełni wyeliminować. Przyjrzyjmy się teraz najważniejszym z nich.

Zagrożenia i wyzwania długiej podróży kosmicznej

Podróż na Marsa będzie prawdopodobnie najtrudniejszym przedsięwzięciem, jakiego podjęli się dotąd ludzie. Trwający wiele miesięcy lot w głębokiej przestrzeni kosmicznej oznacza narażenie na warunki, z jakimi nie mieliśmy wcześniej do czynienia w takiej skali czasowej. Oto główne zagrożenia i wyzwania, którym będą musieli stawić czoła marsjańscy astronauci:

Jak widać, wyzwania długiej podróży na Marsa są liczne – zarówno fizyczne, techniczne, jak i psychologiczne. Mimo to wszystkie wydają się rozwiązywalne lub przynajmniej możliwe do zminimalizowania odpowiednimi przygotowaniami. Każda kolejna misja na Międzynarodową Stację Kosmiczną i każda symulacja marsjańska na Ziemi dostarcza nowych danych, jak chronić i wspierać ludzi w skrajnych warunkach kosmosu. Dzięki temu, gdy w końcu odważymy się wysłać załogę na Marsa, będzie ona jak najlepiej zabezpieczona.

Marsjańskie misje – dotychczasowe osiągnięcia i planowane wyprawy

Zanim ludzie polecą na Marsa, drogę torują nam misje bezzałogowe. Historia eksploracji Marsa sięga początku lat 60. XX wieku, kiedy ZSRR i USA rozpoczęły wyścig ku Czerwonej Planecie. Pierwsze próby (sowieckie sondy z serii Mars) kończyły się niepowodzeniami, ale w 1965 roku amerykański Mariner 4 jako pierwsza sonda przeleciała obok Marsa i przesłała zdjęcia – ukazując kraterowaną powierzchnię.

W 1971 Mariner 9 wszedł na orbitę Marsa, stając się pierwszym marsjańskim satelitą, a niedługo potem ZSRR posłał próbnik Mars 3, który wprawdzie wylądował, lecz urwał kontakt po kilkudziesięciu sekundach działania. Prawdziwym przełomem była misja Viking NASA: w 1976 roku dwa lądowniki Viking 1 i 2 osiadły na Marsie, wykonując pierwsze eksperymenty na gruncie i robiąc panoramiczne zdjęcia pustynnego krajobrazu.

Kolejne dekady przyniosły wzloty i upadki misji marsjańskich. Mars okazał się trudnym celem – około połowa wysłanych sond ulegała awariom. Udało się jednak stopniowo zbudować flotyllę orbiterów (np. Mars Global Surveyor od 1997, Mars Express od 2003 – pierwsza europejska sonda wokół Marsa) oraz wykonać efektowne lądowania z użyciem poduszek powietrznych i żurawi spadochronowych.

W 1997 roku niewielki łazik Sojourner (misja Pathfinder) potwierdził, że da się jeździć po Marsie. Później NASA dostarczyła dwa bardziej zaawansowane łaziki bliźniacze: Spirit i Opportunity (w 2004 roku) – każdy wielkości wózka golfowego. Miały działać 3 miesiące, a jeździły latami, odkrywając dowody na istnienie wody w przeszłości Marsa.

Sukcesy te zachęciły do wysłania większych maszyn: w 2012 na Marsie wylądował Curiosity (laboratorium naukowe wielkości małego samochodu), a w 2021 – Perseverance z miniaturowym helikopterem Ingenuity. Te łaziki nie tylko badają geologię i klimat planety, ale też testują technologie przydatne dla przyszłych misji załogowych (np. wspomniany instrument do produkcji tlenu MOXIE czy eksperymenty z autonomicznym lądowaniem).

Nie tylko USA i Europa skierowały wzrok ku Marsowi. W 2021 swoje pierwsze udane misje marsjańskie przeprowadziły Chiny (orbiter i łazik Zhurong w ramach misji Tianwen-1) oraz Zjednoczone Emiraty Arabskie (orbiter Hope badający atmosferę). Indie już w 2014 roku umieściły orbitera Mangalyaan wokół Marsa, stając się pierwszym krajem Azji z sukcesem marsjańskim. Ta internacjonalizacja eksploracji Marsa sprawia, że rośnie grono doświadczonych inżynierów i nowe pomysły na to, jak sięgnąć dalej.

Na horyzoncie mamy kilka ekscytujących projektów: NASA i ESA wspólnie planują misję Mars Sample Return, która około 2028–2030 roku może dostarczyć na Ziemię próbki marsjańskiej gleby zebrane przez Perseverance. Będzie to pierwszy raz, kiedy materiał z innej planety wróci na naszą – technologiczny krok w stronę przyszłych lotów załogowych (bo pokaże, jak wystartować z powierzchni Marsa i powrócić). ESA planuje również wysłać własny łazik Rosalind Franklin (projekt ExoMars) do poszukiwania śladów życia pod powierzchnią Marsa – jego start opóźnił się, ale Europa dąży do samodzielnego wkładu w badania Czerwonej Planety.

Lot człowieka na marsa

Wszystkie te robotyczne misje przygotowują grunt pod lot człowieka na Marsa.

Oficjalnie NASA zakłada, że pierwsza załogowa wyprawa mogłaby nastąpić w latach 30. XXI wieku. Obecna amerykańska strategia to program Artemis, który najpierw ma ustanowić stałą obecność ludzi na Księżycu (baza orbitująca Gateway i bazy powierzchniowe), aby przetestować technologie potrzebne do Marsa.

Po opanowaniu Księżyca uwaga ma się przenieść na Marsa. Pojawiają się różne daty – optymiści mówią o połowie lat 30-tych (np. 2035-2037), sceptycy raczej o latach 40-tych. Wiele zależy od finansowania, rozwoju rakiety SLS/Statku załogowego oraz od wyników misji Artemis.

Tymczasem SpaceX i Elon Musk snują plany dużo śmielsze i w krótszym terminie. SpaceX rozwija Starship – pojazd, który ma zrewolucjonizować podróże kosmiczne dzięki pełnej wielokrotności użycia i ogromnemu udźwigowi. Musk wielokrotnie deklarował, że chce wysłać pierwszych ludzi na Marsa już w latach 20. lub na początku lat 30. XXI wieku, nawet jeśli miałaby to być misja prywatna. Według jego wizji Starship (zatankowany wcześniej na orbicie dzięki misjom tankującym) mógłby zabrać kilkadziesiąt osób i wylądować bezpośrednio na Marsie. SpaceX planuje nawet budowę na Marsie kolonii samowystarczalnej w perspektywie kilkudziesięciu lat – marzeniem Muska jest “multi-planetarna cywilizacja”. Oczywiście te zapowiedzi należy traktować z pewną ostrożnością; sam Starship dopiero przechodzi testy orbitalne. Jednak już fakt, że prywatna firma aktywnie rozwija ciężki system międzyplanetarny, wywołał nowy wyścig kosmiczny – tym razem między wizją państwową a komercyjną. Być może skutkiem będzie przyspieszenie terminu postawienia ludzkiej stopy na Marsie.

Nie ulega wątpliwości, że pierwsza załogowa misja na Marsa będzie wydarzeniem na miarę lądowania na Księżycu, jeśli nie większym. Będzie to kulminacja dziesięcioleci przygotowań i postępu technologicznego. Mimo braku jeszcze konkretnej daty, w powietrzu czuć, że ten moment nadchodzi – być może szybciej, niż się wydaje, bo rywalizacja i współpraca międzynarodowa potrafią czynić cuda.

Innowacje technologiczne – skracanie drogi na Marsa

Obecnie lot na Marsa trwa około 9 miesięcy, ale trwają prace nad technologiami, które mogą skrócić ten czas do kilku tygodni. Inżynierowie rozwijają nowe napędy – od oszczędnych silników jonowych po potężne reaktory jądrowe. Najbardziej obiecujące są systemy hybrydowe (termiczno-elektryczne), które mogłyby skrócić podróż nawet do 45 dni.

Testy napędów jądrowych (np. program DRACO) planowane są już na drugą połowę dekady. Równolegle SpaceX chce skrócić lot Starshipem do 3 miesięcy dzięki tankowaniu na orbicie.

W dalszej przyszłości pojawiają się też śmiałe wizje silników plazmowych, żagli słonecznych czy nawet napędów opartych o fuzję jądrową. Choć część z tych koncepcji brzmi futurystycznie, tempo rozwoju kosmicznego technologii pokazuje, że szybkie loty międzyplanetarne są realnym celem nadchodzących dekad.

Czy warto lecieć tak daleko? – Pytanie na koniec

Podróż na Marsa to ogromne wyzwanie: wymaga miesięcy w trasie, pokonania milionów kilometrów, poradzenia sobie z samotnością kosmosu i wieloma niebezpieczeństwami.

Mimo to ludzie nie przestają marzyć o czerwonych wydmach Marsa widzianych na własne oczy. Wizja postawienia stopy na innej planecie rozpala wyobraźnię i pcha naprzód postęp naukowy. Choć dziś lot na Marsa trwa około 9 miesięcy, być może już za kilka dekad skrócimy go do kilku tygodni. Z

każdym wynalazkiem i udoskonaleniem stajemy się bliżsi chwili, gdy człowiek powie: „Houston, wylądowaliśmy na Marsie”. Droga jest długa – dosłownie i w przenośni – ale cel wydaje się absolutnie w zasięgu. Czerwona Planeta czeka, a my przygotowujemy się, by pewnego dnia tam polecieć, niezależnie od tego, ile to potrwa. Bo ostatecznie czas podróży to tylko jeden z elementów wielkiej przygody eksploracji, na którą ludzkość jest gotowa poświęcić lata pracy… i miesiące spędzone wśród gwiazd.

Powodzenia dla przyszłych marsjańskich odkrywców!

Najczęściej zadawane pytania

Paweł Klimala

Jestem doświadczonym redaktorem specjalizującym się w tematach związanych z nowinkami technologicznymi. Moja pasja do pisania artykułów o innowacjach w technologii przekłada się na bogate doświadczenie w kreowaniu treści zrozumiałych i przystępnych dla czytelników. Posiadam szeroką wiedzę na temat najnowszych trendów w branży IT , które angażują i edukują naszą społeczność.