Bemannter Marsflug
Der bemannte Marsflug ist ein erklärtes Fernziel der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA und der europäischen Raumfahrtagentur ESA und gilt allgemein als das bisher ehrgeizigste Zukunfts-Projekt der Raumfahrt.
Die ersten Planungen zu einem bemannten Flug zum Mars entstanden im Vorfeld und im Verlauf des Apollo-Programms der USA. Nach der Mondlandung 1969 wurde dieses Ziel aber nicht zuletzt aus finanziellen Gründen wieder in Frage gestellt. Auch US-Präsident George H. W. Bush stellte in seiner Regierungszeit derartige Pläne vor, die aber wieder verworfen wurden.
Planungen einzelner Nationen und Organisationen
In der Vergangenheit haben immer wieder einzelne Nationen oder Organisationen Absichtserklärungen zu Planung und Durchführung einer bemannten Marsmission abgegeben. Für die USA ist es das erklärte Fernziel. Die Pläne von Russland und den Europäern sehen zurzeit eine internationale Kooperation vor. Die große Unbekannte ist China. In den USA sehen sich einige Raumfahrtexperten schon in einem Wettlauf mit der aufstrebenden Raumfahrtnation, deren Pläne aber bisher nur auf den Mond zielen.
Europa
Die europäische Raumfahrt-Agentur ESA setzte 2001 das Aurora-Programm auf, dessen Ziel unter anderem die Planung einer bemannten Mond- und Marsmission ist. Eine Landung von Astronauten auf dem Mars wird für das Jahr 2030 anvisiert. Da jedoch die finanziellen Möglichkeiten der ESA relativ gering sind, dürften diese Pläne nur in einer internationalen Zusammenarbeit umzusetzen sein.
USA
US-Präsident George W. Bush stellte Anfang 2004 eine langfristige Planung für die NASA vor, die den Schwerpunkt auf bemannten Missionen zum Mond und Mars setzt. Zur Umsetzung dieser Ziele wurde von der NASA das Raumfahrtprogramm Constellation gestartet. Im Rahmen dieses Programms soll im ersten Schritt bis 2010 mit dem Raumschiff_Orion (früher Crew Exploration Vehicle genannt) ein neues bemanntes Raumfahrzeug konstruiert werden, mit dem die Astronauten zunächst zum Mond und später auch zum Mars fliegen könnten. Weiter soll ab 2024 nach den Plänen der NASA eine permanent bemannte Mondstation entstehen, die ausdrücklich auch als Vorbereitung für den Flug zum Mars benutzt werden soll. Einig ist man sich in dem Vorhaben, dass unbemannte Missionen die Landung von Menschen auf dem Mars vorbereiten sollen und werden. Sowohl das US-amerikanische als auch das europäische Programm sehen dies so vor.
Russland
Im Raumfahrtprogramm Russlands bis 2015 ist eine unbemannte Mission zum Marsmond Phobos vorgesehen. Ein bemannter Flug ist im nationalen Raumfahrprogramm ebenfalls vorgesehen. Optimistische Schätzungen gehen von einer Realisierung bereits im Jahr 2017/2018 aus. Angesichts der technischen und finanziellen Schwierigkeiten erscheint dies aber fraglich. Innerhalb dieses Programms wurden bereits Bewerber für eine Testsimulation auf der Erde ausgewählt.Indien
Indiens Präsident Abdul Kalam unternahm am 26. Juni 2004 einen ersten entsprechenden Vorstoß seines Landes, in dem er den USA anbot, ein US-amerikanisch-indisches Team bis zum Jahr 2050 auf den Mars zu schicken. Diese Offerte wurde im Rahmen einer kurz vorher vereinbarten engeren Zusammenarbeit im Bereich der Raumfahrt abgegeben. Darüber hinaus ist der Vorstoß auch auf Grund der Biografie von Kalam erklärbar, war er doch in der Vergangenheit für die Entwicklungen indischer Raketenprogramme verantwortlich.
China
Über Pläne, die Volksrepublik China könne eine bemannte Marsmission starten, wurde bisher nichts bekannt. Zwar hat man ein ambitioniertes Raumfahrtprogramm, welches neben weiteren bemannten Flügen auch eine Raumstation und Mondmissionen vorsieht, über eine Marsmission denkt man offiziell jedoch noch nicht nach.Ziele einer zukünftigen Mission
Neben dem eigentlichen Ziel eines bemannten Marsflugs, mehrere Menschen von der Erde auf die Oberfläche des Mars und wieder zurück zu bringen, ist die Suche nach Ressourcen außerhalb der Erde eines der wichtigsten Ziele einer solchen Mission.
Viele Wissenschaftler vertreten die Ansicht, dass die unbemannte Erforschung mit Raumsonden oder Landungsrobotern alleine nicht ausreichen wird.
Nur einen einzelnen Astronauten auf die Reise zu schicken, erscheint nicht realistisch, unter anderem wegen der Projektorganisation und der Weltraummedizin.
Einige Befürworter einer Marskolonisation wollen Menschen auf den Planeten senden, die den Rest ihres Lebens als Vorkolonisatoren dort verbringen sollen. Langfristig ist dann, nach einem Terraforming, die Besiedlung denkbar.
Auswirkungen auf die Astronauten
Physiologie
Durch die DNA-verändernde Einwirkung von kosmischer und solarer Strahlung auf den Menschen ist eine ernsthafte Gewebeschädigung zu erwarten. Durch technische Maßnahmen kann die Strahlendosis vermindert werden, aber bis jetzt gibt es keine Erfahrung mit Langzeitaufenthalten im interplanetaren Weltraum, d.h außerhalb des schützenden Erdmagnetfeldes.
Daneben gilt die lang anhaltende Schwerelosigkeit während des Raumflugs als größtes medizinisches Problem. Muskeln, Knochen und Kreislauf werden durch die fehlende Schwerkraft erheblich geschwächt.
Psychologie
Neben den körperlichen Auswirkungen eines Langzeitfluges rückten in den vergangenen Studien auch psychologische Aspekte in den Blickpunkt. Die lange Isolationsphase eines Astronauten und der damit verbundenen Abkopplung von einer sich verändernden Umwelt kann gerade in einer kleinen Gruppe zu erheblichen Spannungen führen. Forschungsergebnisse aus verschiedenen Projekten auf der Erde wie z. B. Biosphere 2 belegen das. Die Diskussionen über eine optimale Gruppenzusammensetzung gehen jedoch derzeit weit auseinander. So wurden Überlegungen diskutiert, Gruppen ausschließlich aus Frauen zusammenzusetzen, da man erwartet, dass diese nachweislich sozial stabiler und ausgeglichener sind als gemischte oder reine Männergruppen und weniger zwischenmenschliche Spannungen zu erwarten seien. Allgemein bekannt ist, dass diese Aspekte in langzeitig isolierten kleinen Gruppen wichtig sind.
Hinzu kommen psychische Phänomene, die bei fehlendem Sichtkontakt zur Erde entstehen und extreme Gefühle von Einsamkeit und Verlorenheit bereiten können. Dies kann insbesondere bei großen Entfernungen zur Erde, die sich auf ihrer Umlaufbahn auch über Monate in den Sonnenschatten bewegt, schwer mit sozialen Kontakten nach außerhalb der Gruppe kompensiert werden (Chat, Funkkontakte), da mit Zeitverzögerungen von 2 Minuten 31 Sekunden (Opposition) bis 22 Minuten 16 Sekunden (Konjunktion) zwischen Absendung und Ankunft eines Satzes keine üblichen Gespräche mehr möglich sind, sondern nur Monologe gehalten und gehört werden können. Das Laden einer Internetseite oder das Abwarten einer Chat-Antwort aus einer Marsumlaufbahn kann unabhängig von der Übertragungskapazität bis zu 1,5 Stunden dauern, je nachdem wie der Mars zur Erde steht und wo sich die Relais befinden. Die Kommunikation trägt deshalb nicht zur Bildung eines sozialen Sicherheitsgefühls bei, sondern verdeutlicht den Reisenden ihre Isolation.
Weitere psychologische Effekte entstehen durch die Zeitfenster, die keine freie Entscheidung über Zeitpunkte der Rückkehr oder Missionsänderungen zulassen, sondern auf wenige Tage beschränken, zwischen denen Monate oder Jahre liegen können, in denen die Gruppe keinerlei weitere Optionen verfügbar hat. So kann eine einmal getroffene Entscheidung aus bahnmechanischen Gründen nicht revidiert werden und die Gruppe muss die Reise zwangsweise auf einem unveränderbaren Weg fortsetzen, bis sich das nächste Fenster öffnet. Getroffene Entscheidungen werden deshalb subjektiv schwerer wiegend und schicksalhaft empfunden, selbst wenn objektiv betrachtet keine Gefahr damit verbunden ist.
Empfindungen von Kontrollverlust sind auch bei unvorhersehbaren technischen Ausfällen zu befürchten, die die Handlungsfähigkeit der Gruppe einschränken oder deren Lebensstandard senken. So kann bereits der Ausfall eines Backautomaten, einer Weltraumtoilette oder einer Reinigungsanlage zu erheblichen Störungen im Gruppenzusammenhalt führen, wenn die Gruppe über viele Monate auf engem Raum unter unzumutbaren Bedingungen leben muss oder ein einzelnes Gruppenmitglied den Ausfall verschuldet hat. Zudem ist mit Problemen zu rechnen, wenn sich die Crew aus Strahlenschutzgründen über mehrere Tage gemeinsam in einem einzigen Raum aufhalten muss. Das persönliche Abstandsbedürfnis und die Intimitätsgrenzen werden dabei permanent unterschritten und es kann auch unter vernünftigen Personen zu massiven Aversionen und gegenseitigen Abneigungen kommen. Die Auswahl der Astronauten darf deshalb nicht nur nach technischen Qualifikationen, sondern muss auch nach psychischer Belastbarkeit und persönlicher Reife geschehen. Unter solchen Bedingungen müssen die Astronauten jederzeit in der Lage sein, die sozialen Spannungen als Resultat der Umstände zu erkennen und nicht in Schuldzuweisungen umzusetzen.
Diskussion der Technik
Unfallgefahr
Nach dem heutigen Stand der Technik würde ein Raumschiff unter optimalen Bedingungen etwa sechs Monate für den Hinflug und die gleiche Zeit für den Rückflug benötigen. Dabei müsste etwa ein Jahr Wartezeit auf dem roten Planeten einkalkuliert werden, bis der Mars auf seiner Bahn wieder am erdnächsten Punkt angekommen ist. Durch diese lange Missionsdauer von etwa zwei Jahren steigt die Gefahr und die Wahrscheinlichkeit von technischem Versagen lebenswichtiger Systeme und unvorhersehbarer externer Ereignisse, beispielsweise ein Einschlag von Mikrometeoriten in das Raumschiff.
Ein weiteres Problem stellen regelmäßige, aber unvorhersehbar auftretende Sonneneruptionen dar, die für einige Tage eine stark erhöhte Strahlenbelastung für die Mannschaft bringen. Außerhalb des Erdmagnetfeldes muss sich die Crew für diese Zeit in den strahlengeschützen Raum des Fahrzeugs zurück ziehen und kann diesen nicht oder nur für sehr kurze Zeit verlassen. Unterdessen können notwendige Arbeiten nur eingeschränkt durchgeführt werden. Mit Störungen, insbesondere der Computertechnik und der Kommunikation ist in dieser Zeit aber verstärkt zu rechnen.
Durch die große Entfernung zur Erde ist eine Hilfeleistung im Falle eines solchen Unfalls von der Erde aus unmöglich, es sei denn, die Havarie ereignete sich bei Ab- oder Rückflug in Erdnähe. Eine Umkehr aus der Hinflugbahn heraus wäre ein Manöver, das aus bahnmechanischen Gründen ebenfalls nicht möglich ist, selbst wenn bereits klar wäre, dass die Missionsziele am Mars nicht erfüllt werden können.
Auf dem Mars angekommen, stellt die Atmosphäre des Planeten für die Astronauten die größte Gefahr dar. Im Gegensatz zum Mond ist auf dem Mars mit ständigen kurzfristigen Veränderungen der Umweltbedingungen zu rechnen. Dazu zählen der relativ schnelle Wechsel von Tag und Nacht und somit der Temperaturen an der Oberfläche sowie ganz besonders die atmosphärischen Bewegungen in Form von horizontalen und vertikalen Winden mitsamt der Staublast, die sie bewegen. Eine Landung unter diesen Bedingungen wäre sehr schwierig. Weiter dürften auf dem Mars unbekannte Gefahren lauern, die jede Bewegung auf der Oberfläche zum Risiko werden lassen, wie etwa optische oder akustische Phänomene und Täuschungen, erst kürzlich entdeckte, mit den sehr häufigen Windhosen in Verbindung stehende elektrische Entladungen, verdeckte Spalten und ähnliches weiter.
Missionsszenarien
= ?Mars Direct?
=?Mars Direct? ist ein Missionsplan, der 1990 von Robert Zubrin erstellt wurde. Es werden Startraketen von der Kapazität der Saturn V benötigt. Bevor Menschen Richtung Mars geschickt werden, startet ein unbemanntes Raumfahrzeug, das auch das Raumschiff zur Rückkehr beinhaltet, von der Erde und landet auf dem Mars. Dieses führt einen kleinen Kernreaktor mit, der 100 kW elektrische Leistung liefert. Mit 6 Tonnen von der Erde mitgebrachtem Wasserstoff, dem Kohlendioxid der Marsatmosphäre und der elektrischen Energie aus dem Kernreaktor wird Methan und Wasser erzeugt (Sabatier-Prozess). Das Wasser wird elektrolytisch gespalten, der Wasserstoff wird wieder zur Methan- und Wasserherstellung verwendet. So entstehen aus 6 Tonnen Wasserstoff und Kohlendioxid aus der Marsatmosphäre 24 Tonnen Methan und 48 Tonnen Sauerstoff, die bei tiefen Temperaturen als Flüssigkeiten gespeichert werden. Zusätzliche 36 Tonnen Sauerstoff sollen durch Elektrolyse von Kohlendioxid gewonnen werden. Von den so erzeugten 108 Tonnen Treibstoff und Oxidationsmittel werden 96 Tonnen für die Rückkehr zur Erde benötigt, der Rest wird für Fahrzeuge auf der Marsoberfläche verwendet.
Beim nächsten Startfenster, also 26 Monate nach dem unbemannten Raumschiff, startet das bemannte Raumschiff. Damit während der 6-monatigen Reise zum Mars keine Schwerelosigkeit herrscht (eine Adaption an die Marsschwerkraft würde danach Zeit kosten), wird die Oberstufe der Startrakete mit einem Seil mit dem bemannten Raumschiff verbunden, das System wird danach in Rotation versetzt, um Marsschwerkraft zu simulieren. Kurz vor der Landung, die in unmittelbarer Umgebung des 26 Monate früher gestarteten unbemannten Schiffs erfolgen soll, wird diese Seilverbindung wieder getrennt. Das bemannte Raumschiff bringt das Habitat mit, in dem die Astronauten auf der Marsoberfläche leben. Falls die Landung aufgrund von Fehlern weiter weg von der ursprünglichen Landestelle erfolgt, so sollen die Astronauten mit dem mitgeführten Fahrzeug bis zu 1000 km zu dieser fahren können. Nach ca. 1,5 Erdjahren auf der Marsoberfläche sollen die Astronauten mit dem bereitstehenden Rückkehrraumschiff den Mars wieder verlassen und zur Erde zurückkehren.
Ungefähr gleichzeitig mit dem Start einer bemannten Mission soll das nächste unbemannte Schiff zur Treibstofferzeugung gestartet werden, damit später die nächste Region der Marsoberfläche erforscht werden kann.
Die Kosten für drei solcher Missionen werden auf ca. 50 Milliarden US-Dollar geschätzt, wesentlich weniger als die 400 Milliarden US-Dollar, auf die die Kosten eines bemannten Marsflugs 1989 nach einer Initiative von US-Präsident George H. W. Bush geschätzt wurden.
Möglicher Nutzen der Mission
Durch die hohen Anforderungen in den Bereichen Antriebs- und Sicherheitstechnik, Lebenserhaltungssysteme und exobiologischer Forschung wird die Entwicklung neuer Technologien notwendig. Viele erwarten daher von einer Marsmission einen Innovationsschub, ähnlich dem durch die Mondlandung ausgelösten der 1960er-Jahre. Insgesamt verspricht man sich davon eine wirtschaftliche Belebung, die die hohen Kosten aufwiegt. Daneben wird die Bedeutung für die menschliche Zivilisation angeführt, wenn erstmals ein Mensch einen anderen Planeten betritt und damit einer möglichen späteren Besiedlung den Weg bereitet.
Siehe auch
IMIS Studie 1968
Marskolonisation
Weblinks
• Mars Society Deutschland
• Planetary Society
• extrasolar-planets.com ? Bemannte Marsmission
• Thomas Mütsch, "Bemannte Marsmission"
• Bernd Leitenberger, "Der Flug zum Mars", (fundierte, skeptische Analyse)
• Raumfahrer.net: Planet Mars
• NASA: Human Mars Exploration (englisch)
• NASA: Studie über Risiken eines bemannten Marsflugs (englisch)
• Übersicht aller Studien zu bemannten Marsflügen der letzten 50 Jahre(englisch)
• urbin.de: The Next Step
• Spiegel Online: Russen wollen Menschen auf den Mars schicken
