Die knifflige Logistik, menschliche Entdecker auf den Mars zu bringen

Seit Menschen zu den Sternen blicken, träumen wir davon, diese fernen Orte zu besuchen. Und kein Ort war Gegenstand größerer Spekulationen als der Mars. Jetzt sind wir endlich an einem Punkt angelangt, an dem der Traum, dass Menschen einen anderen Planeten betreten, noch zu unseren Lebzeiten Wirklichkeit werden könnte.

Wir verstehen die Technologie, die wir benötigen, um Menschen zum Mars zu schicken, und wir haben auch die Erfahrung, Robotermissionen dorthin zu schicken. Wann werden wir also den nächsten großen Schritt wagen und zum ersten Mal eine bemannte Mission auf einen anderen Planeten schicken? Und was ist nötig, um das zu erreichen?

Wir sprachen mit dem Weltraumexperten Michael Hecht vom Massachusetts Institute of Technology, Veteran des Jet Propulsion Laboratory und Hauptforscher des Jet Propulsion Laboratory MOXIE-Sauerstofferzeugungsinstrument auf dem Rover Perseverance, um zu verstehen, wie wir von der Erde zum Mars gelangen – und wie wir zum ersten Mal auf den Boden gelangen Zeit.

Immer 15 Jahre entfernt

Angesichts des jüngsten großen Interesses an der Erforschung des Mars fühlt es sich so an, als wären wir näher als je zuvor daran, tatsächlich Menschen auf die Oberfläche des Planeten zu bringen. Und doch ist es auch ein Ziel, das ständig außer Reichweite zu sein scheint.

Nach den Apollo-Missionen in den 1960er- und 1970er-Jahren gingen viele Weltraumbegeisterte davon aus, dass wir die Erde weiter erreichen und erforschen würden, um zum nächsten Ziel der Erkundung überzugehen: dem Mars. Doch das öffentliche Interesse ließ nach, die Unterstützung für Apollo versiegte und die Menschen haben seitdem die Erdumlaufbahn nicht mehr verlassen.

In den vergangenen Jahrzehnten haben viele spekuliert, dass Menschen in nur 15 Jahren den Mars betreten würden; dass wir unweigerlich bald auf dem Roten Planeten landen werden. Ein konkreter, ernsthafter Missionsplan, Menschen auf den Mars zu bringen, steht jedoch noch aus.

Wir verfügen jetzt über die Technologie, um eine bemannte Marsmission durchzuführen, und das Interesse an diesem Thema nimmt zu. Aber Hecht argumentiert, dass die Weltraumgemeinschaft und wir als Spezies als Ganzes noch keine ernsthaften finanziellen und praktischen Verpflichtungen eingehen müssen, um eine Mission tatsächlich zu verwirklichen. Wenn wir uns dazu entschließen würden, könnten wir es tun. Aber wir müssen diese Verpflichtung eingehen.

„Wir hätten Apollo verfolgen können“, sagte Hecht. „Es wäre schwer und gefährlich gewesen. Aber wir können es jetzt sicherer machen. Wir hätten damals gehen können, und wir können jetzt gehen.“

Ein magischer Punkt im Zyklus

Wenn man sich vorstellt, wie eine bemannte Marsmission aussehen könnte, gibt es eigentlich nur einen praktischen Weg, um von hier nach dort zu gelangen. Aufgrund der Umlaufbahn des Mars um die Sonne dauert ein Jahr dort knapp zwei Erdenjahre. Wenn man die Reisezeit berücksichtigt, bedeutet das, dass es einen Zeitraum in einem 26-Monats-Zyklus gibt, in dem man von der Erde zum Mars reisen möchte Diese Reise ist am einfachsten: Wenn die beiden Planeten nahe beieinander sind und eine Rakete in einen sogenannten Hohmann-Transfer geschickt werden kann Orbit.

„In diesem 26-Monats-Zyklus gibt es einen magischen Punkt“, erklärte Hecht. Wenn eine Rakete genau zum richtigen Zeitpunkt von der Erde startet, kann sie gleichzeitig mit dem Mars die Umlaufbahn des Mars kreuzen. „Es ist wie ein Spurwechsel auf der Autobahn.“

Obwohl es möglich ist, Raumschiffe in anderen Umlaufbahnen zum Mars zu schicken, ist dies schwieriger und gefährlicher und viel teurer. Dieser 26-Monats-Zyklus setzt also eine praktische Grenze dafür, wann wir Missionen zum Mars schicken können. Aus diesem Grund starten Mars-Missionen oft etwa zur gleichen Zeit, wie die drei Raumschiffe, die im Sommer 2020 starteten – der Perseverance-Rover der NASA, die chinesische Tianwen-1-Mission und die Hope-Mission der Vereinigten Arabischen Emirate.

Und es gibt eine gleichwertige Möglichkeit, in die andere Richtung zurückzukehren. Dies gibt einen pragmatischen Rahmen dafür vor, wie eine bemannte Marsmission aussehen wird: eine sechs- oder siebenmonatige Reise von der Erde zum Mars, etwas mehr als anderthalb Jahre auf der Oberfläche, und es folgen weitere sechs oder sieben Monate zurück. Das entspricht insgesamt etwa einer dreijährigen Mission.

Eine längere Mission als wir es gewohnt sind

Diese Missionsdauer von drei Jahren stellt eine Herausforderung dar, da es sich um eine längere Mission handelt, als wir es gewohnt sind, Menschen dorthin zu schicken. Die Missionen zum Mond dauerten nur wenige Tage, und die Besatzungsrotationen auf der Internationalen Raumstation dauern normalerweise zwischen sechs Monaten und einem Jahr.

Wenn sich Menschen etwa 18 Monate lang auf der Marsoberfläche aufhalten, haben sie die Möglichkeit, ernsthafte Wissenschaft und Forschung zu betreiben, bergen aber auch ein viel größeres Risiko. Wenn bei einer Mars-Mission ein Problem auftritt, wird es äußerst schwierig – wenn nicht sogar unmöglich –, Hilfe oder Vorräte von der Erde zu schicken. Wenn etwas schief geht, sind die Astronauten auf sich allein gestellt.

„Niemand, der in der Nähe davon ist, macht sich Illusionen darüber, dass es sicher ist“, sagte Hecht. Von dem Gesundheitsgefährdung durch Strahlenexposition zu Risiken bei Start und Landung zu den Problemen, die Ihnen entstehen eineinhalb Jahre in beengten Verhältnissen verbringen wo man ohne Raumanzug nicht nach draußen gehen kann: „Es ist ein riskantes Unterfangen.“

Aus diesem Grund liegt der Schwerpunkt bei der Planung einer bemannten Mission darauf, so viel wichtige Ausrüstung wie möglich an Ort und Stelle zu bringen, bevor jemand die Erde verlässt. Um die Risiken für Astronauten zu minimieren, würden Sie im vorherigen Fenster des 26-Monats-Zyklus Maschinen und Ausrüstung zum Planeten schicken, damit diese für die Ankunft der Astronauten bereit sind. Sie müssen sicherstellen, dass die grundlegendsten Bedürfnisse der Astronauten, wie Sauerstoff und Wasser, bereits gedeckt sind.

Hechts MOXIE-Projekt ist ein Beispiel für die Art von Technologie, die eine bemannte Marsmission ermöglichen und deren Risiken verringern würde. Es ist eine Möglichkeit, aus dem reichlich vorhandenen Kohlendioxid in der Marsatmosphäre Sauerstoff zu erzeugen, und zwar in geringem Umfang Die neue Version der Technologie befindet sich derzeit im Rover Perseverance und hat mehrere erfolgreiche Einsätze hinter sich bereits. Eine größere Version dieser Technologie könnte zusammen mit einem großen Sauerstofftank zum Mars geschickt werden, der für die Ankunft einer Marsbesatzung mit Sauerstoff gefüllt werden könnte.

Mond zum Mars?

Die NASA plant, mit den bevorstehenden Artemis-Missionen zum Mond zur bemannten Weltraumforschung zurückzukehren Die Agentur hat immer wieder erklärt, dass einer der Gründe für eine Reise zum Mond darin besteht, sich auf eine bemannte Mission vorzubereiten Mars.

Wie der ehemalige NASA-Administrator Jim Bridenstine es kürzlich in einem Bericht ausdrückte: „Die NASA hatte schon immer die Erforschung des Mars durch Menschen im Visier. Jetzt kehren die Menschen in vier Jahren zum Mond zurück, um eine nachhaltige Monderkundung zu etablieren Ende des Jahrzehnts können wir deutlich erkennen, dass der Mond ein entscheidendes Sprungbrett zum Roten Planeten ist. Zu lernen, auf dem Mond zu leben und zu arbeiten, wird uns unserem nächsten großen Sprung immer näher bringen, während wir weiter im Sonnensystem nach Leben suchen.“

Allerdings ist die genaue Analogie zwischen Mondmissionen und Marsmissionen in der Weltraumgemeinschaft umstritten. Einige argumentieren, dass jede bemannte Weltraumforschung dazu beitragen wird, Wissen, Technologien und Verfahren aufzubauen, die für zukünftige Unternehmungen von Nutzen sein werden – das war es Artemis-Astronaut Kjell Lindgren sagte gegenüber Digital Trends als wir ihn zu den Zielen der Artemis-Missionen interviewten.

Aber andere, wie Hecht, sind skeptisch, wie viel man über eine Marsmission lernen kann, wenn man zum Mond fliegt. „Um ehrlich zu sein, fällt es mir schwer, Gemeinsamkeiten zwischen den beiden zu finden“, sagte Hecht. Er wies auf Unterschiede zwischen Mars und Mond hinsichtlich der Dauer der Reisen, der Schwerkraft und der Staubumgebung hin Astronauten begegnen werden, das Vorhandensein oder Fehlen einer Atmosphäre und wie sich dies auf Landungen auswirkt, und welche Ressourcen vorhanden sind verfügbar. „Ich sehe es einfach nicht als Sprungbrett.“

Wenn es um den Mars geht, sagte Hecht: „Ich glaube nicht, dass man übt, indem man woanders hingeht.“ Aber ich verstehe den Standpunkt der Leute, die sagen, dass wir irgendwohin gehen – egal, ob es sich um einen Asteroiden oder den Mond handelt – uns Erfahrung in Operationen außerhalb der Erde verschaffen.“

Es ist nicht so, dass Menschen, die eine Mission zum Mars befürworten, gegen einen Besuch auf dem Mond sind – Befürworter der Weltraumforschung im Allgemeinen Unterstützen Sie mehr Missionen aller Art. Wenn wir zum Mars reisen wollen, sollten wir uns vielmehr auf den Mars und seine Einzigartigkeit konzentrieren Herausforderungen.

Eine McMurdo-Station für den Roten Planeten

Es wird viel über futuristische Städte auf dem Mars gesprochen und darüber, Hunderte oder sogar Tausende von Menschen dorthin zu schicken, um dort langfristig zu leben. Doch die weit hergeholten Ideen dürften so schnell nicht umgesetzt werden. Eine realistischere Vision wäre stattdessen ein Außenposten für wissenschaftliche Forschung wie die McMurdo-Basis in der Antarktis, auf dem eine Handvoll Astronauten in 18-Monats-Schichten Zeit verbringen würden.

Es wäre möglich, innerhalb von 20 bis 25 Jahren die erste bemannte Mission zum Mars durchzuführen und in den nächsten Jahrzehnten dort einen Forschungsaußenposten zu errichten.

Obwohl es möglich wäre, dass eine solche Mission von einem einzelnen Land geplant und durchgeführt wird, könnte die Mission robuster sein, wenn mehrere Länder beteiligt wären. Derzeit arbeitet die NASA eng mit anderen Weltraumagenturen wie der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und den Japanern zusammen Raumfahrtbehörde (JAXA), aber es gibt eine Spaltung zwischen den USA und einem der größten Akteure bei Weltraummissionen: China. Ob diese verschiedenen Agenturen bereit wären, bei einer zukünftigen Marsmission zusammenzuarbeiten, ist noch unklar.

„Hoffentlich wird an dieser ersten Mission [zum Mars] nicht nur die NASA und nicht nur die Vereinigten Staaten beteiligt sein“, sagte Hecht. „Hoffentlich wird auch China beteiligt sein, sodass es nicht nur einen Fehlerpunkt gibt.“ Es wird weitergehen, wenn sich ein Partner entscheidet, woanders hinzugehen.“

An dem Projekt werden nicht nur staatliche Stellen beteiligt sein. Unternehmen wie SpaceX, Blue Origin und Boeing sind alle stark an Weltraummissionen beteiligt, und Sie auch Es kann davon ausgegangen werden, dass sie als Subunternehmer oder sogar als Projektmanager an künftigen Mars-Missionen beteiligt sein werden Also.

Warum zum Mars fliegen?

Wann immer das Thema einer bemannten Mission zum Mars zur Sprache kommt, gibt es immer Leute, die Einwände gegen die Zeit und den Zeitaufwand haben dass ein solches Unterfangen Geld erfordern würde, und argumentieren, dass dieses Geld besser für die Lösung von Problemen hier ausgegeben werden sollte Erde. Und unbestreitbar haben wir insbesondere im letzten Jahr Risse in den Systemen gesehen, die die Grundbedürfnisse vieler Menschen wie Wohnen, Bildung und Gesundheitsversorgung decken sollen.

Hecht betont jedoch, dass wir Geld nicht nur für die Erfüllung der Grundbedürfnisse des Lebens ausgeben. Er beschrieb, wie er verzweifelt versuchte, eine Million US-Dollar zusammenzukratzen, um ein neues wissenschaftliches Gerät auf dem Mars zu installieren, und wie er den Fernseher einschaltete, um die Werbespots zu sehen, die während des Super Bowls liefen. Die Kosten für jeden 30-Sekunden-Spot hätten sein Gerät um ein Vielfaches decken können.

„Wir geben Geld für alle möglichen albernen Dinge wie Super-Bowl-Werbung aus“, sagte er. „Und sehr viele davon haben mit unserer persönlichen Lebensfreude und Erfüllung zu tun – sei es beim Sport, ob in Bibliotheken, ob Kunst, ob Musik, ob Parks. Wir wären eine ziemlich schlechte Ausrede für eine Gesellschaft, wenn das einzige, wofür wir Geld ausgeben würden, Nahrung und Unterkunft wären.“

Wenn es um die Erforschung des Weltraums geht, haben wir die Möglichkeit zu lehren und zu inspirieren und, was vielleicht am wichtigsten ist, mehr über das Universum und unseren Platz darin zu verstehen. Wenn wir einige der größten Fragen im Leben beantworten wollen: Woher wir kommen und ob wir allein im Universum sind – dann müssen wir uns über die Grenzen unseres Planeten hinauswagen und ihn erforschen.

Was wir aus der Erkundung lernen

Viele Befürworter der Marsforschung werden argumentieren, dass wir zum Mars reisen sollten, weil wir dort bestimmte Dinge über die Erde lernen können. Vom Studium einige der ältesten Gesteine ​​im Sonnensystem um etwas über die Entstehung der Erde zu lernen, um die zu studieren Klima Um Einblicke in das drängende Problem des Klimawandels zu erhalten, gibt es viele Möglichkeiten, wie Entdeckungen auf dem Mars das Leben hier auf der Erde verbessern könnten.

Aber für Hecht ist der Versuch, Weltraummissionen auf diese Weise zu rechtfertigen, „ein Widerspruch zur Geschichte.“ In dem Sinne, dass es schon immer greifbare Vorteile [für die Erforschung] gegeben hat. Aber wir waren nicht sehr gut darin, sie vorherzusagen. Das ist das Wunderbare daran. Man geht und erkundet etwas Neues und lernt etwas, von dem man nie erwartet hätte, dass man es lernen würde.“

Wir wissen einfach nicht, was wir vom Mars aus entdecken werden, bis wir dorthin gehen. Das galt schon immer für wissenschaftliche Entdeckungen – von der zufälligen Entdeckung von Penicillin oder Röntgenstrahlen bis hin zu der Art und Weise, wie das geschah Technologie, die für die Apollo-Mondmissionen entwickelt wurde zu besseren Nierendialysegeräten und verbesserter Schutzausrüstung für Feuerwehrleute führen.

Und jenseits der pragmatischen Vorteile der Entwicklung von Technologien und wissenschaftlichen Erkenntnissen gibt es einen tieferen Anstoß zur Erforschung. „Das Streben nach Wissen macht uns zu Menschen“, sagte Hecht.

„Wir machen das, seit wir zum ersten Mal zwei Steine ​​zusammengeschlagen haben. Wir streben nach Wissen. Und die Erkundung neuer Orte – deshalb gibt es keinen Winkel der Welt, den nicht Menschen betreten haben, auch nicht den Meeresgrund. Das ist was wir machen."

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