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Nächster Halt: Mars

Reise zum Roten Planeten Nächster Halt: Mars

Kein anderer Planet beflügelt die menschliche Fantasie mehr als der Mars. Der Rote Planet, so glauben nicht nur Schwärmer, kann eines Tages der Menschheit ein zweites Zuhause werden. Die Nasa hat sogar schon einen Zeitplan für die große Reise.

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Das höchste Gut

Amerikanische Unternehmen wie Boeing und SpaceX entwickeln zur Zeit neue Trägersysteme, die Menschen und Fracht in einer sechs- bis neunmonatigen Reise zum Mars bringen könnten.

Quelle: SpaceX

Washington . Er ist rot, staubig, tagsüber ziemlich warm und nachts mörderisch kalt. Es gibt wenig Atmosphäre, kaum Sauerstoff, keinen Baum, keinen Strauch, keinen Fluss – und vergleichsweise geringe Anziehungskraft. Und doch zieht er Wissenschaftler und Weltraumpioniere magisch in seinen Bann: der Mars.

Unser Nachbarplanet ist etwa anderthalb Mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde, und er eiert auf seiner Umlaufbahn um das Zentralgestirn ziemlich herum. Das hat Monsterstürme mit gigantischen Windgeschwindigkeiten und erhebliche Temperaturunterschiede zur Folge – lebenswert geht anders.

Das schreckt ein Heer von Forschern und wagemutigen Investoren nicht ab. Besondere Ambitionen hat Elon Musk, Multimilliardär und Gründer des E-Auto-Bauers Tesla. Er will mit seinem Projekt SpaceX den Mars besiedeln – und zwar schnell. 2025 soll es losgehen. “Die Menschheit sollte eine multiplanetare Spezies werden“, sagte er voriges Jahr beim Internationalen Astronautenkongress im mexikanischen Guadalajara. Zur Vorsorge sozusagen, falls unser Planet unbewohnbar werden sollte.

Projektplan für die nächsten 20 Jahre

Zeitlich etwas weniger ambitioniert, dafür aber mit einem gigantischen Aufwand hat sich 2010 die amerikanische Weltraumagentur Nasa mit etlichen Partnern aus Industrie und Forschung ans Werk gemacht. Bis Mitte der Dreißigerjahre will sie Astronauten auf der Marsoberfläche absetzen. Ihre Mission heißt “Journey to Mars“. Fundamentale Fragen will die Behörde beantworten: Gab oder gibt es Leben auf dem Roten Planeten? Bekommen wir Erkenntnisse, ob es Leben im Kosmos geben kann und wie es auf der Erde entstand? Was lernen wir über die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Erde? Und, zu guter Letzt: Kann der Mars Menschen eines Tages ein sicheres Zuhause bieten?

Tausende Wissenschaftler, Ingenieure und Facharbeiter sind damit befasst, die notwendigen Technologien zu entwickeln. Sie kennen das Ziel, aber der Weg dahin ist gepflastert mit schier unendlich vielen technischen Hürden, für die es noch keine Lösungen gibt. Die Betonung liegt auf noch, denn es gibt einen Projektplan für die nächsten 20 Jahre. Dieser gibt vor, bis wann welcher Baustein auf dem Weg zum Mars erfunden sein muss.

Der Plan soll allerdings so flexibel sein, dass man auf Unwägbarkeiten schnell und ohne Nachteile für das Gesamtprojekt reagieren kann – vergleichbar mit agiler Produktentwicklung in der Wirtschaft. Ebenso wichtig ist das Wissensmanagement, denn es gibt etliche Beteiligte der Marsmission, die den Start aus Altersgründen entweder als Pensionär oder überhaupt nicht mehr erleben werden.

Die Frau für eine sanfte Landung

Die Frau für eine sanfte Landung: Michelle Munk ist als Ingenieurin bei der Nasa-Marsmission für “Eintritt in die Atmosphäre, Sinkflug, Landung“ zuständig.

Quelle: NASA/Sean Smith

Eine, der dieser Plan im Nacken sitzt, ist Michelle Munk. Sie kümmert sich um das sogenannte EDL, die Abkürzung für Entry, Descent, Landing (Eintritt in die Atmosphäre, Sinkflug, Landung). Die Ingenieurin soll Technologien für eine Fähre entwickeln, die die Astronauten sicher auf die Marsoberfläche und wieder zurück in den Orbit zum Raumschiff bringt. Sie und ihre Kollegen haben viel von den jüngsten unbemannten Marsmissionen gelernt und wollen noch weitere auswerten.

Um an verlässliche Daten zu kommen, wurde zum Beispiel bei der “Curiosity“-Mission im Jahr 2012 ein kleines Loch in den Hitzeschild gebohrt und mit Sensoren gespickt. “Niemand war wirklich glücklich damit“, erinnert sich Munk. Was, wenn der Hitzeschild nicht gehalten hätte? “Aber alles ging gut und wir haben unzählige wertvolle Daten gewonnen.“

EDL ist eine der größten Herausforderungen der Mission: Wie bremst man die Fähre, wenn es kaum Atmosphäre gibt? Um dieses Problem zu lösen, hat die Nasa schon gigantische Fallschirme in Fußballfeldgröße, Bremsraketen und neuartige Hitzeschilde getestet. Und: Wie navigiert man eigentlich über solch große Entfernungen? Dafür arbeiten die Wissenschaftler an extrem genauen Atomuhren und Laserstrahlkommunikation zwischen Raumschiff und Erde. Aber so weit müssen sie erst einmal kommen.

Reisedauer von mindestens 200 Tagen

Bislang gehen die Nasa-Experten davon aus, dass man die Astronauten mit dem Raumfahrzeug “Orion“ ins All bringt. Dort dockt die Fähre an ein weit größeres, im Orbit zusammengebautes Wohnmobil an, in dem die voraussichtlich sechs Astronauten ihre lange Reise zum Mars verbringen. Bestenfalls sind sie rund 200 Tage an Bord, wenn Erde und Mars in der günstigsten Konstellation zueinander stehen: in etwa 54 Millionen Kilometern Distanz zueinander. Schon dieser Trip wird den Astronauten gehörig zusetzen. Sie müssen vor der immensen kosmischen Strahlung, vor Knochen- und Muskelschwund und vor Langeweile bewahrt werden.

Der russische Kosmonaut Michail Kornijenko und sein amerikanischer Kollege Scott Kelly haben die Auswirkungen eines Langzeitaufenthalts im All bereits getestet: 340 Tage waren sie in der Raumstation ISS und legten dabei etwa die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Mars zurück: rund 230 Millionen Kilometer. Nach der Landung auf der Erde konnten sie kaum gehen. Zu geschwächt war jeder ihrer Muskeln, zu gering ihre Lungenkapazität.

Ein gigantisches Raumschiff soll in der Lage sein, mindestens vier Astronauten sowie Treibstoff, Lebensmittel und Material für drei Jahre in den

Ein gigantisches Raumschiff soll in der Lage sein, mindestens vier Astronauten sowie Treibstoff, Lebensmittel und Material für drei Jahre in den Orbit zu transportieren.

Quelle: NASA

Forscher fragen sich etwa, wie man verhindern kann, dass sich ein Marsastronaut beim Ausstieg gleich ein Bein bricht. Deshalb wird es für die Langzeitreisenden ein ausgefeiltes Fitnessprogramm geben und womöglich auch ein rotierendes Raumschiff, das – wie in Science-Fiction-Filmen – durch die Zentrifugalkraft die Schwerkraft simuliert.

Die hochenergetische Strahlung aus den Tiefen des Alls soll, so eine Idee, mit grünen Wänden im Wohnschiff eingedämmt werden. Wassertanks an den Innenwänden sollen Schutz bieten – und gleichzeitig den dort angebauten Salat wässern.

Wenn das Wohnmobil in die Marsumlaufbahn einschwenkt, soll es an der Landefähre andocken. Die soll vorab unbemannt zu unserem Nachbarplaneten geschickt werden. Sollte EDL-Expertin Michelle Munk mit all ihren Thesen richtig liegen, wird die Fähre hoffentlich sanft auf der Marsoberfläche landen – was nur der Auftakt zur nächsten großen Herausforderung wäre: Wie können sechs Astronauten für mindestens 500 Tage auf dem kargen Planeten überleben? Denn erst nach diesem Zeitraum gibt es eine ähnlich günstige Erde-Mars-Konstellation wie beim Hinflug. Denkbar ist auch ein kürzerer Aufenthalt von rund einem Monat, dann dauerte der Rückflug aber sehr viel länger.

Nahrung, Wasser, Sauerstoff

Eines ist sicher: Die Crew wird weder Nahrung, Wasser noch Sauerstoff in ausreichenden Mengen für den Aufenthalt mitnehmen können. Die Last wäre viel zu schwer für den Trip. Hier kommt Molly Anderson ins Spiel. Die Nasa-Wissenschaftlerin beschäftigt sich mit der Frage, wie ein Langzeitaufenthalt möglich ist mit dem bisschen, das die Raumfahrer mitbringen können – und dem, was der Mars bietet. Die Aufgabe lautet: Wie kann ein erdunabhängiges Leben auf dem Mars möglich sein? Die Ressourcen müssen also vornehmlich vom Planeten selbst stammen, und es ist notwendig, Prozesse zu entwickeln, um sie in nützliche Dinge umzuwandeln.

Sauerstoff ließe sich aus der Marsatmosphäre gewinnen, allerdings ist er dort mit einem Anteil von 0,2 Prozent nur spärlich vorhanden – auf der Erde sind es rund 21 Prozent. Wie man das lebenswichtige Gas gewinnt, wird gerade erforscht. Etwas einfacher scheint die Wasserversorgung zu sein. Unbemannte Marsmissionen haben den Nachweis geliefert, dass es auf dem Roten Planeten Eisvorkommen und womöglich sogar flüssiges Wasser gibt. Sie anzuzapfen wird ein Ziel der Mission sein. Alternativ werden die Marsbewohner aus ihrem Urin und Schweiß die wertvolle Flüssigkeit destillieren.

Die heikelsten Details müssen gelöst sein

Die heikelsten Details müssen gelöst sein: Wie werden die Astronauten vor kosmischer Strahlung und Sonnenstürmen, die sie bei lebendigem Leib rösten könnten, geschützt? Wie lässt sich eine “sanfte Landung“ sicherstellen? Und was für eine Art Behausung können sie für die Pioniere bauen, um 14 Monate auf dem Mars zu überleben?

Quelle: WWW.MARS-ONE.COM

Schwieriger ist die Nahrungsbeschaffung. Zwar gibt Matt Damon im Film “Der Marsianer“ als einsamer Eremit Anschauungsunterricht, indem er in einer Art Gewächshaus Kartoffeln anpflanzt. Obwohl viele Nasa-Experten voll des Lobes für den Film sind und viele seiner Details als wissenschaftlich fundiert bewerten: Ganz so einfach dürfte es dann doch nicht sein. Auch die Nasa plant gegenwärtig mit Gewächshäusern, Wohnmodulen, Kraftwerksmodulen für die Energiegewinnung und Marsrovern für Ausflüge der Astronauten. All diese Gerätschaften müssten vorab mit unbemannten Raumschiffen auf demMars abgesetzt werden.

Molly Anderson geht in ihrer Forschung einen Schritt weiter. Die Nasa-Ingenieurin untersucht zum Beispiel, inwieweit der menschliche Körper Stoffe mitbringt, die auf dem Mars nützlich sein können. Dabei geht es nicht nur um die Ausscheidungen, die wiederaufbereitet werden könnten. Anderson glaubt, dass man die Myriaden an Bakterien, ohne die unser Körper nicht funktionieren würde, nutzen kann, um wertvolle Produkte quasi zu züchten: der Mensch als Bioreaktor. Die Forschung steckt noch in den Anfängen, verspricht aber nicht nur für die Marsmission vielversprechende Erkenntnisse, sondern auch für das Leben auf der Erde.

Die ISS als Testlabor

Auch die bislang üblichen Astronautenanzüge taugen nicht. “Wir müssen völlig neue Materialien entwickeln“ für den staubig-stürmischen Lebensraum, sagt Anderson. Bei den sperrigen Arbeitshandschuhen, die bisher im Einsatz sind, “fallen den Leuten die Fingernägel ab“, nennt Anderson als Beispiel. Die internationale Raumstation ISS ist hierfür, wie auch für etliche andere Entwicklungen, im Zusammenhang mit der Marsmission ein wichtiges Labor, um die neuen Produkte unter den Bedingungen des Weltraums zu testen.

Die Astronauten werden sich, anders als bei dem Ansatz von ­SpaceX-Pionier Elon Musk, nicht nur um ihr Überleben kümmern, sondern auch Forschung betreiben. Und anders als die Muskianer, die der Tesla-Gründer, wenn alles gut geht, für 140 000 Dollar pro Reise zum Mars schicken will, soll die Nasa-Crew zur Erde zurückfliegen. Eine Idee ist, die Fähre für die Rückkehr quasi vorab auf dem Mars landen zu lassen. Der Treibstoff würde extra geschickt.

Beim Anflug auf die Erde wird das größte Problem sein, das Raumschiff abzubremsen. Schätzungsweise mit 50 000 Kilometern pro Stunde nähert es sich dem Blauen Planeten. Langwierige Manöver werden nötig sein, damit es beim Eintritt in die Erdatmosphäre nicht verglüht. Und sofern alles gut geht, wird die Landekapsel an gigantischen Fallschirmen zur Erde schweben.

Scheitern an Donald Trump?

Wenn nicht alles ganz anders kommt. Denn die Finanzierung dieses Hunderte Milliarden teuren Menschheitsprojekts ist alles andere als gesichert. Etliche privatwirtschaftliche und institutionelle Geldgeber müssen über Jahrzehnte am Ball bleiben.

Ob das gelingt, ist gerade in diesen Tagen ungewiss. US-Präsident Barack Obama hat die “Journey to Mars“ mit angeschoben. Ob sein Nachfolger Donald Trump das Projekt ebenfalls unterstützt, ist fraglich. In seiner Amtszeit hat er sich dazu noch nicht geäußert, aber im Wahlkampf sprach er von “Problemen bei der Nasa“, was für Verunsicherung bei den Weltraumpionieren sorgt.

Ob es in den Dreißigerjahren dieses Jahrhunderts eine bemannte Marsmission geben wird, steht nicht zuletzt aufgrund politischer Unwägbarkeiten in den Sternen.

Interview mit Physikerin Christiane Heinicke

„Das Gefährlichste ist die Langeweile“

Christiane Heinicke, Physikerin, hat im Auftrag der Nasa die Mars-Mission geprobt

Christiane Heinicke, Physikerin, hat im Auftrag der Nasa die Mars-Mission geprobt. Jetzt erscheint ihr Buch „Leben auf dem Mars. Mein Jahr in einer außerirdischen Wohngemeinschaft“.

Quelle: TU Ilmenau/Cyprien Verseux

Frau Heinicke, sind Sie mutig?

Ja, ich bin sehr mutig.

Muss ein Mensch, der auf eine drei Jahre lange Reise zu einem unerforschten Planeten geht, nicht nur mutig, sondern auch angstfrei sein?

Bloß nicht! Ein bisschen Angst ist der beste Schutz. Aber: Es darf keine Angst werden, die lähmt. Wer zum Mars will, muss stressresistent sein. Und muss damit zurechtkommen, auf sich allein gestellt zu sein.

Sie haben mit fünf Kollegen ein Jahr abgeschnitten von der Außenwelt auf Hawaii gelebt, in einer Station, die das Forscherleben auf dem Mars simuliert. Wie realistisch ist so eine Simulation?

Die Station lag auf einem Vulkanfeld und kommt der Wirklichkeit schon sehr nah. Wir haben unter einer Kuppel mit gerade mal 11 Metern Durchmesser gelebt, zu sechst, dazu ein Versorgungstrakt mit Labor und Vorratsräumen. Mehr geschützten Raum werden die Astronauten, die wirklich zum Mars fliegen, nicht haben können. Wir wurden alle paar Monate mit neuen Lebensmitteln und Material versorgt. Kommunikation via Skype oder Telefon war unmöglich. Wenn’s ein Problem gab, konnte man nur per E-Mail um Rat fragen. Aber das dauert. Jedes Signal vom Mars zur Erde und umgekehrt braucht bis zu 20 Minuten.

Fühlt man sich da nicht gleichzeitig verloren und eingesperrt?

Privat ist es nicht immer leicht. Aber das Wissen um die lange Signallaufzeit weckt auch Kräfte: In der Wartezeit hat man das Problem meist selbst gelöst. Und alle zwei bis drei Tage sind wir in Raumanzügen nach draußen, um unsere Feldforschung zu machen. Auch das war sehr „echt“: Wir waren fünf Minuten in der Druckschleuse, bevor wir rauskonnten. Und wie auf dem Mars hört und fühlt und riecht man in diesen Anzügen nichts von der Außenwelt.

Dann sind sie auf Hawaii herumgehüpft wie Mondastronauten?

Das denn doch nicht. Die Erdanziehungskraft konnten wir nicht ausschalten. Aber der Mars hat eine Anziehungskraft, die ungefähr jener eines Drittels unserer Erde entspricht. Man wird sich auch dort ganz gut bewegen können.

Was für Experimente haben Sie gemacht?

Ich bin Geophysikerin und habe zum Beispiel versucht, Wasser aus trockenem Vulkangestein zu gewinnen.

Hat’s geklappt?

Nach einer Reihe von Fehlschlägen ja. Aber eigentlich ging es sowieso vor allem um das soziologische Experiment: Wie verändern sich Menschen in langer Isolation? Was können sie dort leisten? Wie muss eine Gruppe zusammengesetzt sein, damit sie weit draußen im Weltall funktioniert? Natürlich sind wir alle sechs Naturwissenschaftler. Aber ausgewählt wurden wir vor allem nach unseren Charaktereigenschaften.

Welche Typen dürfen nicht mit?

Jemand, der nur seinen eigenen Kopf durchsetzen will, ist bestimmt nicht geeignet. Gewalttätigkeit geht gar nicht. Und eine Dramaqueen, die beim ersten kleinen Streit in ihrem Zimmer heult, sollte auch nicht dabei sein. Der Klassenclown hat aber eine gute Chance – ein Scherzchen kann helfen, wenn die Anspannung zu groß wird.

Haben Sie Krisensituationen erlebt?

Mehrere. Wir haben uns gestritten über die richtigen Experimente und manchmal auch um Kleinkram wie stehen gelassene Kaffeetassen. Vor allem aber ist die psychische Anspannung enorm, wenn man auf so engem Raum miteinander leben muss. Das Gefährlichste ist die Langeweile. Dann haben die Leute Zeit, einander mit Belanglosigkeiten zu nerven.

Was haben Sie dagegen getan?

Wir hatten Filme auf Festplatte dabei, Spiele, E-Books und ein paar echte Bücher, weil man das braucht, zum Anfassen. Ich habe mir selbst beigebracht, Mundharmonika zu spielen. Und ich habe ein, zwei Stunden täglich Sport getrieben.

Wollten Sie auch mal abbrechen?

Das kam nie ernsthaft infrage. Man weiß ja, dass das in der Realität auch nicht ginge. Auf dem Mars hätten wir jeden Einzelnen von uns gebraucht, um zu überleben. In der Simulation wollte jeder von uns unbedingt dieses Jahr schaffen. Es klingt banal, aber darauf bin ich wirklich stolz: Wir haben das zusammen, als Gruppe, durchgehalten.

Würden Sie sich als Astronautin für eine Marsmission bewerben?

Ja.

Das Dasein auf dem Mars haben Sie geübt. Wie aber bereitet man sich emotional auf die fast neun Monate lange Reise dahin vor?

Das ist ein langer Prozess, der parallel zum jahrelangen Training ablaufen wird. Ich glaube, dass man das Ausmaß dieser Reise erst wirklich begreifen kann, wenn man schon auf dem Weg ist und die Sonne immer schwächer wird.

Interview: Susanne Iden

Von Rüdiger Ditz

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