Perjalanan ke Mars tidak bisa dilakukan kapan saja karena wahana harus menunggu susunan orbit yang paling hemat energi. Di luar momen itu, misi tetap mungkin diluncurkan, tetapi biaya bahan bakarnya jauh lebih besar dan waktu tempuhnya bisa lebih panjang.
Jarak juga menjadi kendala utama yang tidak bisa dihindari. Saat Mars berada paling dekat dengan Bumi, jaraknya sekitar 54,6 juta kilometer, namun ketika kedua planet berada di sisi orbit yang berlawanan, jarak itu dapat menembus lebih dari 400 juta kilometer.
Jendela peluncuran yang sangat terbatas
Ilmuwan antariksa menunggu launch window, yaitu periode ketika posisi Bumi dan Mars paling menguntungkan untuk peluncuran. Jendela ini muncul sekitar setiap 26 bulan sekali dan menjadi kesempatan terbaik untuk menghemat bahan bakar.
Karena itu, roket tidak bisa sekadar diberangkatkan saat siap secara teknis. Penentuan waktu keberangkatan harus mengikuti perhitungan orbit agar wahana dapat mengejar posisi Mars di masa depan, bukan posisi planet itu saat roket lepas landas.
Jalur terhemat bukan jalur tercepat
Sebagian besar misi menuju Mars memakai Hohmann transfer orbit, yaitu lintasan elips yang dirancang untuk menghemat energi. Jalur ini memang bukan yang paling cepat, tetapi jauh lebih efisien dibanding memaksa wahana terbang lurus dengan dorongan besar.
Dalam tata surya, setiap benda bergerak mengikuti gravitasi Matahari. Karena itu, pesawat ruang angkasa harus menyesuaikan diri dengan lintasan orbit agar penggunaan bahan bakar tetap masuk akal.
Roket yang lebih berat justru makin sulit didorong
Masalah berikutnya datang dari roket itu sendiri. Semakin banyak bahan bakar dibawa, semakin besar massa roket, dan semakin besar pula dorongan yang dibutuhkan untuk lepas dari gravitasi Bumi.
Tambahan dorongan itu justru memerlukan bahan bakar lebih banyak lagi. Kondisi ini dikenal sebagai tyranny of the rocket equation, ketika penambahan bahan bakar membuat peluncuran semakin sulit dan efisiensi makin sulit dipertahankan.
Misi berawak harus menghitung perjalanan pulang
Untuk misi berawak, tantangannya tidak berhenti saat astronaut mendarat di Mars. Mereka harus menunggu sampai Bumi dan Mars kembali sejajar agar perjalanan pulang bisa dilakukan pada waktu yang tepat.
Karena itu, skenario misi berawak umumnya memperkirakan enam hingga sembilan bulan perjalanan ke Mars, sekitar 18 bulan tinggal di permukaan, lalu enam hingga sembilan bulan lagi untuk kembali ke Bumi. Total durasinya bisa mendekati 1.000 hari.
Angka itu menunjukkan bahwa perjalanan ke Mars bukan soal apakah roket mampu meluncur, melainkan soal bagaimana fisika orbit, efisiensi bahan bakar, dan perencanaan waktu bisa disatukan. Hingga kini, teknologi propulsi manusia belum mampu memangkas perjalanan antarp planet itu secara drastis.