Leben auf dem Mars

Beschreibung des Bildes: Auf dem Mars ist die Sonnenstrahlung schädlich, wie die Kinder des Mondes müssen wir uns vor der Sonne schützen. Die dünne Atmosphäre des Mars enthält Kohlendioxid und Stickstoff. Der Atmosphärendruck beträgt 0,6 KPa, auf der Erde 101 KPa. Die Schwerkraft auf dem Mars beträgt 0,376 g (9,806 m/s2), auf der Erde 1 g. Die Umgebung des Mars ist besonders lebensfeindlich, es gibt keinen Sauerstoff und die Temperatur erreicht durchschnittlich -60°C. Quellbild:astrono

Kinder des Mars

DERReise zum Marsist ein alter Menschheitstraum, viel ehrgeiziger als die in den 1970er Jahren durchgeführte Reise zum Mond (Apollo-Programme).

Vor welchen Hindernissen stehen wir im Jahr 2014, um Menschen zum Mars zu schicken und sie vor allem gesund auf unseren Planeten zurückzubringen?

Die Hindernisse sind zahllos, aber die größten aktuellen Hindernisse sind technologischer, finanzieller und menschlicher Natur. Der Flug zum Mars und die Rückkehr zur Erde ist für die 2020er Jahre eine unmögliche Mission, da es so viele Fallstricke gibt. Es wird sicherlich viele Jahrzehnte dauern, diese Hindernisse zu überwinden und die erforderliche Technologie zu erwerben.

Was das Leben dort betrifft, zeigen Simulationen wie Mars 500 die enorme technische und menschliche Komplexität einer solchen Mission. Seit den 1960er Jahren haben Wissenschaftler den Planeten Mars im Rahmen zahlreicher vergangener und aktueller Weltraummissionen untersucht (Mars Global Surveyor, Mars Pathfinder, Mars Odyssey, Mars Express, Mars Exploration Rover, Mars Reconnaissance Orbiter, Phoenix, Mars Science Laboratory). Ihre Sonden und Roboter präsentieren uns regelmäßig die lebensfeindliche Umgebung des Mars und Wissenschaftler haben inzwischen eine ziemlich genaue Vorstellung von der Geschichte seines Wassers, seines Klimas, seines Untergrunds, der potenziellen Gefahren auf der Marsoberfläche, der möglichen Landeplätze für Menschen und der Lebensbedingungen für eine bemannte Mission.

Aber das reicht nicht aus, um auf dem Mars zu leben; Zunächst müssen einige Zwischenmissionen durchgeführt werden, um nach und nach die für die Marskinder wesentlichen Technologien zu erwerben. Darüber hinaus ist die Zusammenarbeit zwischen globalen Regierungs- und Nichtregierungsorganisationen unerlässlich, da das erforderliche Budget gigantisch ist. Allein die einfache Fahrt würde 10 Milliarden US-Dollar kosten. Um zum Mars zu fliegen, muss man bei guter Gesundheit sein. Deshalb ist es das Hauptanliegen der Wissenschaftler, die Gesundheit der Männer und Frauen zu erhalten, die in der Schwerelosigkeit reisen.

In den 1970er Jahren erprobten die Sowjets mit Sojus 9 längere Aufenthalte im Weltraum. Bereits nach 18 Tagen waren die Knochen und Muskeln der Kosmonauten verkümmert (30 % Muskelverlust). Seitdem haben Astronauten in Raumstationen eine Reihe von mehrstündigen Übungen am Tag durchgeführt, um ihre Muskelmasse zu erhalten. Der Masseverlust ist jedoch weiterhin erheblich (Muskelverlust von etwa 15 % alle 300 Tage). Für die Gesundheit ist dies jedoch nicht besonders besorgniserregend. Der Stress durch Langzeitreisen ist enorm und das psychische Gleichgewicht wird durch diese Isolation stark gestört. Die Auswahl der Austrittsmänner und -frauen wird daher äußerst selektiv sein, da sie dem Schock mehrere Jahre lang standhalten müssen.

Die Reise zum Mars

Beschreibung des Bildes: Seit 1997 ist die französisch-italienische Antarktisbasis Concordia auf einer Höhe von 3.233 Metern eine von drei Forschungsstationen innerhalb des antarktischen Kontinents. Die anderen beiden sind der amerikanische Stützpunkt Amundsen-Scott und der russische Stützpunkt Wostok. Während der neun Wintermonate beherbergt Concordia unter besonders schwierigen Bedingungen rund fünfzehn Menschen in völliger Autonomie in der kältesten Region der Welt. Im Vordergrund des Bildes sehen wir die polygonalen Gebäude, die auf sechs Hydraulikzylindern stehen, um Schwankungen des gefrorenen Bodenniveaus auszugleichen, und im Hintergrund die komplette Station (Kraftwerk, Heizraum, Wasserreserve, Funkraum, Labor, Schlafzimmer, Küche, Restaurant, Bibliothek usw.). Während diese Wissenschaftler auf der Erde sind, ist alles, was sie außer Sauerstoff benötigen, für die Hilfe auf der Erde bestimmt. Zur Versorgung der Menschen in Concordia werden riesige Land- und Lufttransportmittel eingesetzt. In drei während der Sommerkampagne organisierten Landkonvois trafen rund 350 Tonnen Vorräte ein. Die langfristige Isolation einer kleinen Gruppe von Menschen ist ideal, um Standardporträts für die Erforschung des Planeten Mars zu erstellen.

Die Mission zum Mars

Um die Reisekosten zu minimieren, muss die Mission mindestens 15 Jahre dauern, da die günstigsten Ausrichtungen zwischen Erde und Mars (kürzeste Entfernung) nur sehr selten auftreten. Der kürzeste Abstand zwischen den beiden Sternen besteht, wenn der Planet Mars in Opposition steht, also wenn die Erde zwischen Mars und Sonne eingefügt ist. Diese Oppositionen finden ungefähr alle 780 Tage (26 Monate) statt, aber unter Berücksichtigung der jeweiligen Exzentrizität der Umlaufbahnen von Mars und Erde kommt die kürzeste Entfernung zwischen Erde und Mars (55 Millionen km) nicht alle 26 Monate vor. Wir müssen auf die Übereinstimmung zwischen dem Perihel des Mars und der Opposition der beiden Planeten warten, also 7 Oppositionen, also 15 Jahre. Unter diesen günstigen Bedingungen reisen die Astronauten bei besten Bedingungen nur 6 Monate für den Hinflug und weniger als 4 Monate für den Rückflug. Die Astronauten werden in einer engen Box eingesperrt, und der psychologische Aspekt dieser Einsperrung ist schwer zu bewältigen, nicht alle Menschen sind dazu in der Lage, tatsächlich werden es nur sehr wenige tolerieren. Es wird eine drastische Auswahl der Kandidaten erforderlich sein.

Um monatelang in vollkommener Autonomie in einer Kapsel leben zu können, müssen Sie den für die Reise notwendigen Sauerstoff, Wasser und Nahrung zu sich nehmen. Für eine 9-monatige Reise ist die Menge an Sauerstoff, Wasser und Nahrung, die benötigt wird, gigantisch. Täglich nimmt ein Mensch etwa 1 kg Nahrung, 1 kg Sauerstoff und 3 kg Wasser zu sich. Um die Ladung zu optimieren, ist es daher notwendig, Wasser und Abfall zu recyceln und ein Mini-Ökosystem auf der Erde zu schaffen, das das Überleben der Besatzung während dieser langen Reise ermöglicht. Für Sauerstoff ist es notwendig, das freigesetzte CO2 aufzunehmen und durch pflanzliche Photosynthese Sauerstoff zu erzeugen. Für Wasser muss Urin recycelt werden. Für Lebensmittel wird es notwendig sein, organische Abfälle zu recyceln und dann Gemüse in den Abfällen anzubauen. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass kein Krankheitserreger in die Kapsel eindringt. Das psychologische Gleichgewicht zwischen Männern und Frauen wird auf eine harte Probe gestellt. Obwohl die Astronauten angesichts ihrer Enge in einer engen Box eingesperrt werden, bleibt die Hinreise der einfachste Teil der Mission.

Auf dem Mars gesund bleiben

Bei der Ankunft auf Marsboden müssen die Kandidaten autonom sein und vor allem bei guter Gesundheit bleiben, und diese Aufgabe ist viel komplexer, als es scheint. Die Marsatmosphäre ist lebensfeindlich, das Licht ist schwach, die Sonnenstrahlung schädlich, es gibt keinen Sauerstoff, kein flüssiges Wasser und die Temperatur erreicht im Durchschnitt -60°C und kann auf -130°C sinken. Auf dem Wüstenboden des Mars wächst nichts, also müssen wir in beheizten Mini-Gewächshäusern Wasser finden, Energie, Sauerstoff, Wasser und Nahrung produzieren. Um dies zu bauen, benötigen Sie viele Materialien, die auf dem Mars fehlen. Es wird nicht möglich sein, die notwendigen Materialien für den Bau eines Kraftwerks, eines Heizraums, eines Wasserspeichers, einer Abwasseraufbereitungsanlage, eines Funkraums, eines Labors, einer Werkstatt, von Büros, Schlafzimmern, Sporthallen, einer Küche, eines Restaurants, einer Bibliothek usw. mitzunehmen. Was die Rückkehr zur Erde betrifft, bleibt dies der dunkelste Teil der Mission. Wir müssen auf einen gigantischen Technologiesprung warten, um darüber nachzudenken.

Hinweis:MELiSSA(Micro-Ecological Life Support System Alternative) ist ein Projekt, dessen Ziel die Untersuchung eines Ökosystems aus Mikroorganismen und Pflanzen ist. Dieses Tool ermöglicht uns ein besseres Verständnis des Verhaltens künstlicher Ökosysteme und die Entwicklung von Technologie für ein zukünftiges regeneratives Überlebenssystem für langfristige bemannte Weltraummissionen, beispielsweise eine Mondbasis oder eine Mission zum Mars. Die treibende Kraft hinter MELISSA ist die Rückgewinnung von Nahrung, Wasser und Sauerstoff aus Abfallstoffen (Kot, Harnstoff), Kohlendioxid und Mineralien. Basierend auf dem Prinzip eines „aquatischen“ Ökosystems besteht MELISSA aus 5 Kompartimenten, die jeweils von thermophilen anoxygenen Bakterien, photohererotrophen Bakterien, Nitrifikationsbakterien, photosynthetischen Bakterien, höheren Pflanzen und der Besatzung besiedelt werden. Gefährliche Abfälle und Luftschadstoffe werden mithilfe der natürlichen Funktion von Pflanzen behandelt, die wiederum Nahrung liefern und zur Reinigung von Wasser und Sauerstoff zur Belebung der Luft beitragen.

Der Fahrplan für eine Mars-Mission

Beschreibung des Bildes: Der idealistische Fahrplan zur Vorbereitung einer möglichen bemannten Mission zum Mars verdeutlicht die finanziellen Anstrengungen, die unternommen werden müssen. Die Roadmap zur Erreichung dieses Ziels erstreckt sich über einen Zeitraum von 25 Jahren und beschreibt eine Abfolge notwendiger Zwischenmissionen von Robotern und Menschen.

Eine Reihe notwendiger Missionen in der Mondumgebung und auf der Mondoberfläche wurden identifiziert, bevor für die 2030er Jahre eine bemannte Mission zum Mars in Betracht gezogen wurde. Zehn Raumfahrtagenturen trafen sich am 30. August 2011 in Kyoto im Rahmen der ISECG (International Space Exploration Coordination Group), um die Entwicklung eines gemeinsamen Fahrplans für die international koordinierte Weltraumforschung zu diskutieren. Bevor man Männer zum Mars schickt, muss man zum Mond zurückkehren und Männer zu einem Asteroiden schicken. Jedes dieser Ziele sollte es Raumfahrtagenturen ermöglichen, nach und nach die Technologien zu erwerben, die für die Erreichung des Mars unerlässlich sind. Der Fahrplan zur Vorbereitung einer möglichen bemannten Mission zum Mars verdeutlicht die finanziellen Anstrengungen, die unternommen werden müssen, und die technologischen Sprünge, die von globalen Organisationen unternommen werden müssen. Die nachhaltige, erschwingliche und produktive Erforschung der Marsoberfläche durch den Menschen ist ein sehr langfristiges Ziel. Die Global Roadmap for Mars Exploration schafft einen Rahmen für die Koordinierung vorbereitender Aktivitäten. Dieser globale Fahrplan für die Erforschung des Mars ist mit einer Reihe von Prioritäten und vorläufigen Zielen verbunden, die es zu respektieren gilt, und es gibt nicht nur technologische Ziele. Natürlich müssen wir die Explorationstechnologien und die Infrastruktur entwickeln, die zum Leben und Arbeiten außerhalb der erdnahen Umlaufbahn erforderlich sind.

Aber wir müssen die Öffentlichkeit auch interaktiv für ein gemeinsames Anliegen wie die Erforschung des Weltraums einbinden. Bemannte Missionen außerhalb der erdnahen Umlaufbahn sind nur mit koordinierter internationaler Beteiligung möglich, da die Fallstricke erheblich sind. Es wird viel Fachwissen erfordern, um die Sicherheit zu stärken, die menschliche Präsenz über die erdnahe Umlaufbahn hinaus auszudehnen, die Anzahl der Menschen an jedem Ziel kontinuierlich zu erhöhen, die Dauer autarker bemannter Missionen zu verlängern, die Risiken der Weltraumumgebung für die menschliche Gesundheit und die technische Ausrüstung zu verringern und schließlich die Vorteile für die gesamte Menschheit hervorzuheben.

Hinweis: Die Agenturen, die an der Entwicklung einer gemeinsamen Roadmap für die koordinierte Weltraumforschung beteiligt waren, sind: ASI (Italien), CNES (Frankreich), CSA (Kanada), DLR (Deutschland), ESA (Europäische Weltraumorganisation), JAXA (Japan), KARI (Republik Korea), NASA (Vereinigte Staaten), Roscosmos (Russland), UKSA (Großbritannien).