برنامه‌ریزی و طراحی ماموریت‌های فضایی به سیاره مریخ، به دلایل متعدد و پیچیده‌ای، کاری بسیار دشوار و چالش‌برانگیز است. این موضوع از جنبه‌های مختلفی قابل بررسی است. حتی صرف رساندن یک مریخ‌نورد، کاوشگر یا سایر تجهیزات و ابزارهای مورد نیاز برای تحقیقات علمی به سطح سیاره سرخ، با موانع و مشکلات بی‌شماری روبرو بوده و هست. با این وجود، خوشبختانه باید اذعان کرد که این مهم، یعنی ارسال تجهیزات به مریخ، بارها و بارها با موفقیت توسط سازمان‌های فضایی مختلف در سراسر جهان انجام شده و تجربیات ارزشمندی را در این زمینه فراهم آورده است.
اما همانطور که ما به تدریج به امکان انجام ماموریت‌های فضایی سرنشین‌دار و اعزام انسان به مریخ نزدیک‌تر می‌شویم، چالش‌ها و موانع جدید و جدی‌تری نیز پدیدار می‌شوند که نیازمند بررسی دقیق و یافتن راهکارهای مناسب برای غلبه بر آن‌ها هستند.
یکی از بزرگترین و مهم‌ترین این موانع، چگونگی و نحوه بازگرداندن فضانوردان و افراد اعزام شده، به زمین است. این موضوع به دلیل مسائل فنی و لجستیکی پیچیده‌ای که دارد، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ارسال یک فضاپیما از زمین به مریخ و سپس فرود ایمن آن بر سطح این سیاره، خود به تنهایی نیازمند مقدار بسیار زیادی سوخت است. حال اگر قرار باشد که همان فضاپیما، سوخت کافی برای سفر برگشت به زمین را نیز با خود حمل کند، این امر نه تنها دشوار و پیچیده خواهد بود، بلکه از نظر اقتصادی و فنی نیز بسیار ناکارآمد و غیربهینه خواهد بود و هزینه‌های گزافی را به ماموریت تحمیل خواهد کرد.
اما خوشبختانه، بر اساس یافته‌های علمی جدید، شاید این کار، یعنی حمل سوخت برای سفر برگشت از زمین، به طور کامل ضروری نباشد و راه‌حل‌های جایگزین و هوشمندانه‌تری برای این منظور وجود داشته باشد!
طبق یافته‌های یک مقاله علمی جدید که اخیراً در مجله معتبر Science Advances به چاپ رسیده و منتشر شده است، این احتمال وجود دارد که تمام یا بخش عمده‌ای از آنچه برای تولید سوخت موشک در سیاره مریخ مورد نیاز است، دقیقاً در همانجا، یعنی بر روی سطح مریخ، یافت شود. این یافته علمی، دریچه‌ای جدید به سوی امکان سفرهای طولانی‌تر و مقرون به صرفه‌تر به مریخ و سایر نقاط منظومه شمسی می‌گشاید.
محققان در این مقاله تخمین می‌زنند که حدود 80 درصد از دی‌اکسید کربنی که قبلاً در جو رقیق مریخ وجود داشته و بخش مهمی از ترکیبات جوی آن را تشکیل می‌داده است، اکنون به شکل ترکیبات آلی مبتنی بر کربن در نزدیکی سطح این سیاره به دام افتاده و ذخیره شده است. این کربن ذخیره شده، این پتانسیل را دارد که استخراج شده و پس از انجام فرآیندهای شیمیایی مناسب، به سوخت مورد نیاز برای موشک‌ها و فضاپیماها تبدیل شود و امکان بازگشت آن‌ها به زمین یا سفرهای فضایی دیگر را فراهم آورد.
نکته قابل توجه اینجاست که این فرآیند، یعنی تبدیل دی‌اکسید کربن به سوخت، قبلاً بارها در اینجا روی زمین توسط دانشمندان و مهندسان انجام شده است و بنابراین، دانش و فناوری لازم برای انجام آن به خوبی شناخته شده و در دسترس است. این امر، احتمال موفقیت در اجرای این طرح در مریخ را نیز افزایش می‌دهد.
الیور جاگوتز (Oliver Jagoutz)، استاد برجسته زمین‌شناسی در دانشگاه MIT، در یک بیانیه رسمی در این خصوص گفته:
بر اساس یافته‌ها و تحقیقاتی که ما در زمین انجام داده‌ایم، می‌توانیم نشان دهیم که فرآیندهای مشابه احتمالاً در سیاره مریخ نیز در گذشته رخ داده‌اند و مقادیر قابل توجهی از CO2 موجود در جو مریخ می‌توانسته طی این فرآیندها به گاز متان تبدیل شده و سپس در ساختارهای خاک رسی ذخیره شود. این گاز متان هنوز هم به احتمال زیاد می‌تواند در مریخ وجود داشته باشد و شاید حتی در آینده به عنوان یک منبع ارزشمند انرژی در این سیاره مورد استفاده قرار گیرد.
ماده‌ای که دانشمندان معتقدند این حجم از CO2 را در خود جای داده و ذخیره کرده، نوع خاصی از خاک رس به نام خاک رس اسمکتیت (Smectite) است که خوشبختانه در زمین نیز به وفور یافت می‌شود و به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. دانشمندان با بررسی شواهد موجود، به این نتیجه رسیده‌اند که حدود 3.5 میلیارد سال پیش، سیاره مریخ دارای مقادیر بسیار زیادی آب سطحی، مانند دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، بوده است.
جاشوا موری (Joshua Murray)، نویسنده همکار این مطالعه و دانشجوی دکترای علوم سیاره‌ای در دانشگاه MIT، در این باره اینگونه توضیح می‌دهد:
در این بازه زمانی در تاریخ مریخ، ما بر این باوریم که CO2 در همه جا، در هر گوشه و کناری از این سیاره وجود داشته و آبی که از میان سنگ‌ها نفوذ می‌کرده نیز سرشار از CO2 بوده است. این خاک‌های رس اسمکتیت، ظرفیت بسیار بالایی برای ذخیره کربن در ساختار خود دارند. بنابراین، ما با استفاده از دانش و اطلاعات موجود در مورد نحوه ذخیره این مواد معدنی در خاک‌های رس روی زمین و با انجام برون‌یابی، این فرضیه را مطرح کردیم که اگر سطح مریخ این مقدار خاک رس را در خود داشته باشد، چه مقدار گاز متان می‌تواند در این خاک‌ها ذخیره شده باشد؟
به نظر می‌رسد پاسخی که دانشمندان برای این سوال پیدا کرده‌اند، «مقدار بسیار زیاد» است. در حالی که احتمالاً اولین افرادی که به مریخ سفر می‌کنند، نمی‌خواهند به طور کامل به این منبع به عنوان تنها منبع سوخت برای سفر برگشت خود به زمین تکیه کنند و از آن به عنوان یک راه‌حل قطعی استفاده نمایند، اما این یافته علمی قطعاً یک گزینه بسیار امیدوار کننده و نویدبخش برای آینده سفرهای فضایی به سیاره مریخ و سفرهای فضایی از مریخ به سایر نقاط منظومه شمسی ما به شمار می‌رود.
با توجه به این یافته‌ها، می‌توان اینگونه تصور کرد که سیاره مریخ در آینده می‌تواند به عنوان یک «ایستگاه سوخت‌گیری» یا «پمپ بنزین» برای سفرهای فضایی در سراسر منظومه شمسی ما عمل کرده و هزینه‌ها و پیچیدگی‌های این سفرها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
