Die fünf schlimmsten Gefahren des Weltraums

Der Mensch ist nicht für den Weltraum geschaffen, aber er hat sich nun mal vorgenommen, das Sonnensystem zu erobern. Nach mehr als 50 Jahren bemannter Raumfahrt bekommen wir langsam eine Ahnung, wo die schlimmsten Gefahren lauern.

Auf dem Internetportal des Journals Science habe ich am 2.12.2016 einen Artikel gefunden, der fünf wichtige Risiken zusammenfasst. Einige davon hätte man erwartet, andere eher nicht. Hier sind sie:

1. Kosmische Strahlung

Die Erde hat ein starkes Magnetfeld, eine dicke Atmosphäre und eine Ozonschicht. Diese drei Komponenten halten so ziemlich alles an Strahlung ab, was uns gefährlich werden könnte. Um eine ähnliche Schutzwirkung zu erreichen, müsste ein Raumschiff unglaublich dicke Wände bekommen. Dann wäre es aber viel zu schwer. Also muss man einen Kompromiss schließen. Ein Raumschiff mit der gleichen Wandstärke wie die ISS würde Astronauten auf dem Weg zum Mars einer beträchtlichen Strahlendosis aussetzen. Besonders die im Weltraum zahlreich herumschwirrenden schnellen Atomkerne richten beim Durchgang durch menschliches Gewebe beträchtlichen Schaden an. Auf der ISS kommen nur wenige davon an, weil das Erdmagnetfeld sie bereits weiter außen abfängt. Im interplanetaren Raum aber durchdringen sie die dünne Aluminiumhülle des Raumschiffs und zerstören insbesondere Nervenzellen. Das könnte möglicherweise bei einer einzigen Reise zum Mars schon üble Folgen haben. Die Intelligenz, die Reaktionsfähigkeit oder die emotionale Stabilität könnten deutlich nachlassen. Einige Forschergruppen arbeiten im Moment an Medikamenten, die dabei helfen sollen, Zellen strahlenresistenter zu machen. Wirklich überzeugende Ergebnisse hat aber noch niemand vorzuweisen.

Ein Schaden am Nervensystem wäre nicht das einzige Problem: Wenn eine Zelle sich nach einem Strahlenschaden der DNA selbst repariert, kann sie die Fähigkeit verlieren, ihre Vermehrung im Gewebe zu koordinieren. Sie wird dann zur Krebszelle.

Bis wirklich Menschen zum Mars fliegen, sollte man sich also einen besseren Strahlenschutz überlegen.

2. Lagerkoller

Auf der ISS leben sechs Menschen dicht aufeinander. Da können manchmal Reibereien nicht ausbleiben, selbst wenn jeder einen restlos ausgefüllten Arbeitstag hat. Man kann sich einfach kaum zurückziehen, Privatsphäre gibt es nicht. Man kann auch nicht kurz nach draußen gehen, wenn einem die anderen wieder mal auf den Wecker fallen. Wenn ein Mitbewohner immer dass gleiche Liedchen vor hin pfeift, ist das zunächst vielleicht noch lustig, aber nach einigen Wochen lässt es die Nerven vibrieren.

Auf längeren Reisen müsste man also deutlich mehr Platz vorsehen, und Rückzugsräume schaffen. Ein Flug zum Mars dauert Monate, und während dieser Zeit haben die Astronauten und/oder Kolonisten wenig zu tun. Glücklicherweise sind Schlägereien in der Schwerelosigkeit eher schwierig, aber es könnte schon passieren, dass sich verfeindete Lager bilden, die kaum noch miteinander reden. Auch hier werden sich die Verantwortlichen Gedanken machen müssen, wie sie solche Entwicklungen verhindern. Vielleicht sollte ein Marsraumschiff für 100 Passagiere, wie Elon Musk es plant, eher wie ein Kreuzfahrtschiff aussehen.

3. Schimmelpilze und Bakterien

Wo immer Menschen hinkommen, bringen sie einen ganzen Mikrokosmos von Organismen mit. Unsere Haut, unser Mund und unser Dickdarm ist von Bakterien und Pilzen besiedelt. Einige davon fühlen sich im Weltraum sehr wohl. Schwerelosigkeit und Strahlung machen ihnen wenig aus. Eine Arbeitsgruppe des JPL in Kalifornien hat vor einigen Monaten den Schimmelpilz Aspergillus fumigatus aus der Gattung der Gießkannenschimmel (Aspergillus) in Abstrichen von der Internationalen Raumstation gefunden. Ganz normalen A.F., keine irgendwie mutierte oder besonders weltraumtaugliche Variante. Glücklicherweise ist dieser Pilz weitgehend harmlos, kann aber Asthma auslösen, wenn er sich beispielsweise in der Klimaanlage ungestört vermehren kann und dann große Mengen Sporen verteilt. Bakterien nutzen ebenfalls jede nährstoffreiche Oberfläche, um Kolonien zu bilden. Und nicht zuletzt könnten auch kleine Insekten durch die Kontrollen schlüpfen und im ungünstigsten Moment Chaos anrichten. Und natürlich ist dann weder ein Insektenspray noch eine Fliegenklatsche zur Hand und der nächste Drogeriemarkt ist eine Million Kilometer entfernt …

4. Schwerelosigkeit

Können Menschen Rückenschmerzen entwickeln, wenn ihr Rücken kaum belastet wird? Eigentlich sollte man annehmen, dass die ständige Entlastung als angenehm empfunden wird. Tatsächlich leidet auf der ISS aber etwa die Hälfte der Astronauten unter Schmerzen im Bereich der Wirbelsäule. Trotz des obligatorischen Krafttrainings von zwei Stunden am Tag geht die Rückenmuskulatur im Verlauf von einigen Monaten um durchschnittlich 20 % zurück. Wenn die Astronauten auf die Erde zurückkommen, müssen sie erst wieder gehen lernen. Man kann sich schon eher vorstellen, warum viele Astronauten unter einem Blutandrang im Kopf leiden. Auf der Erde muss das Herz gegen die Schwerkraft anpumpen, wenn es Blut in den Kopf befördert. Wenn man sich hinlegt, wird das automatisch angepasst. Dieser Mechanismus gerät in der Schwerelosigkeit durcheinander. Die angeschwollenen Schleimhäute im Rachen und in der Nase erzeugen das Gefühl einer hässlichen Erkältung. Erst nach einigen Tagen lässt dieses Gefühl nach. Die Umverteilung führt auch zu einer allgemeinen Verringerung der Flüssigkeitsmenge im Körper. Das Herz muss weniger Volumen bewegen, wird zu bequem und verliert Kraft. Zurück auf der Erde können sich die Astronauten zunächst nur für einige Minuten aufrecht halten, bevor die Durchblutung des Gehirns so schwach wird, dass sie ohnmächtig werden. Es ist sicherlich keine schöne Vorstellung, dass Marssiedler nach ihrer Ankunft einige Wochen lang kaum arbeitsfähig sind. Auch hier müsste man unbedingt Lösungen finden, bevor man ernsthaft daran denkt, Menschen auf interplanetare Reisen zu schicken.

5. Menschliche Fehler

Zwei von fünf amerikanischen Raumfähren sind abgestürzt und beide wegen vermeidbarer Fehler. Die NASA wusste um die Probleme, hielt sie aber nicht für kritisch. Schließlich waren sie schon vorher aufgetreten, ohne fatale Folgen. Darum hatten die Verantwortlichen geglaubt, sie seien auf der sicheren Seite. Ein fataler Irrtum.

Der Weltraum ist eine lebensfeindliche Umgebung, und für menschliche Fehler bleibt nicht viel Raum. Aber sie werden auftreten, und dann wird es kritisch. Bei der Havarie von Apollo 13 gelang es noch, die Astronauten heil nach Hause zu bringen, aber bei Marsflügen könnte jedes rettende Ufer Wochen entfernt sein – weit, um sich zu retten.

Auch die besten künstlichen Intelligenzen können nicht jede kritische Situation meistern, oder voraussehen, was Menschen alles falsch machen können. Letztlich lernt man nur aus Fehlern, und wer neue Welten erobern will, muss mit Verlusten rechnen.

Was noch?

Wenn man alle diese Probleme gemeistert hat, sollte man eigentlich vor Aliens, Mikrometeoriten oder Marsbakterien keine Angst mehr haben. Aber letztlich wissen wir natürlich nicht, was uns noch alles begegnen kann. Das macht es ja gerade so spannend.

Martina Grüter ist Medizinerin und befasst sich seit 2001 der angeborenen Prosopagnosie, einem erblichen Defizit in der Gesichtserkennung und Verarbeitung. Das Thema hat ihr gezeigt, wie vielschichtig die Verarbeitung von Informationen im Gehirn sind und wie wenige Erkenntnisse wirklich gesichert sind. Worte und Sprachen haben sie von jeher fasziniert.

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  1. Eine gute Zusammenfassung der Problematik.

    Ich möchte noch hinzufügen: Bei der kosmischen Strahlung unterscheidet man zwischen der, die von der Sonne kommt und der, die aus der Galaxie stammt. Die von der Sonne hat eine hohe Flussdichte und besteht zum weitaus überwiegenden Teil aus Elektronen und Protonen und ist zumeist relativ niederenergetisch.

    Galaktische kosmische Strahlung (Galactic Cosmic Radiation, GCR) hat zum Glück eine viel niedrigere Flussdichte, ist dafür aber viel härter. Darunter hat man auch vielfach ionisierte schwere Atomkerne. Bis hin zu solchen “netten” Dingen wie 56fach ionisiertem Eisen, zu deren Bildung Energien erforderlich sind, wie sie in Supernovae vorliegen.

    Der geforderte bessere Strahlenschutz wird wohl nur gegen heliogene Korpuskularstrahlung funktionieren. Dort ist eigentlich bekannt, was gemacht werden muss. Die effektivste Schutzwirkung erreicht man mit Material, das reich an Wasserstoff ist, also nicht unbedingt metallische Werkstoffe, sondern entweder Kunststoffe oder Wasser bzw. typische Raketentreibstoffe wie Hydrazin (NH4). Man könnte also die Trinkwasser- und Treibstofftanks um das Habitat herum anordnen. Das würde einen guten Schutz bei normaler Sonnenaktivität bieten.

    Wenn aber die Sonne in einem koronalen Massenauswurf die Flussdichte und auch die Teilchenenergie um viele Größenordnungen ansteigt und der Auswurf gerade in die Richtung geht, in der dasr Raumschiff sich befindet, dann brauchen die Menschen darin wahrscheinlich einen kleinen Schutzraum, in dem sie sich bis zu ein paar Tage werden aufhalten müssen. Das wird dann wahrscheinlich zu den im Artikel auch erwähnten psychologischen Konflikten führen, was aber nicht zu ändern ist.

    Bei der GCR sieht es anders aus. Die wird paradoxerweise durch den Teilchenstrahlung von der Sonne zumindest teilweise aufgehalten. Bei hoher Sonnenaktivität sinkt die gemessene GCR-Flussdichte. Gegen die GCR, die ein interplanetares Raumschiff erreicht, ist Abschirmung wenig Erfolg versprechend. Man muss einfach dieses Zusatzrisiko akzeptieren.

    Manchmal liest man von Vorschlägen für starke Magnetfelder, die geladene Teilchen aller Couleur abhalten sollen. Ich habe da so meine Zweifel, ob diese Vorschläge einer Nachrechnung standhalten. Das sollte man grundsätzlich kritisch hinterfragen.

    Was die psychologischen Aspekte angeht: Das ist weit außerhalb meiner Expertise, ich kann nur weiter geben, was mir im Rahmen von Studien zu Marsmissionen Leute gesagt haben, die davon weit mehr wissen als ich: Zum einen versucht man man natürlich schon im Vorfeld, solche Leute auszusieben, die problematisch werden können.

    Dann kann man auch mit der Gruppenzusammensetzung Probleme vermeiden. Beispielsweise sollte man immer eine ungerade Anzahl von Teammitgliedern vorsehen, damit sich nicht zwei gleich große Lager bilden, die Entscheidungen blockieren. Auch die bekannte Tatsache, dass Untätigkeit zu Problemen führt, kann man aktiv angehen. Tests, Übungen, wissenschaftliche Experimente, sogar EVAs haben einen positiven psychologischen Effekt.

    Grundsätzlich meine ich, dass wir in allen Problemfeldern noch eine Menge zu lernen haben. Deswegen ist es auch aus meiner Sicht nicht richtig, sich gleich auf bemannte Marsreisen zu versteifen. Davor liegen noch Mondmissionen, mit einer Dauer von 2-3 Wochen und dann, später, Missionen zu erdnahen Asteroiden, bei denen zwischen Abflug und Rückkehr weniger als ein Jahr vergeht. Der Mars läuft uns nicht weg, wir sollten uns erst einmal warm laufen.

    Aliens und extraterrestrischen Bakterien wären nicht meine größte Sorge, Mikrometeoriten (oder viellleicht auch nicht mehr Mikro….) sehe ich dagegen schon eher als Problem. Wieder eins der Kategorie: “Dagegen kann man nichts machen, man muss das Risiko akzeptieren”.

      • Genau so etwas meinte ich mit diesen Vorschägen, die man in der Presse liest, und die man doch lieber mal nachrechnen sollte. Angefangen dabei, was denn so ein magnetischer Schutzschild für eine elektrische Eingangsleistung hat und für welche Arten von Korpuskularstrahlung und welchen Bereich an Teilchenenergien seine Schutzwirkung zugeschnitten sein soll.

    • Vielen Dank für die ausführliche Erläuterung. Der astronomische Hintergrund ist nicht so sehr mein Thema, deshalb ist es gut, wenn das ein Fachmann noch einmal beleuchtet. Vorläufig wird man wohl die Reisen möglichst kurz halten müssen, denn alle anderen Lösungen sind wenig praktikabel.

      • Die Reise kurz zu halten, ist halt auch nicht so einfach. Die Transfers ergeben sich aus der wahrscheinlich unvermeidlichen Notwendigkeit, den ohnehin immer großen Treibstoffbedarf einigermaßen beherrschbar zu halten. Das führt zu den bekannten Transferdauern zwischen 6 und 12 Monaten (je nachdem, wo mars auf seiner exzentrischen Bahn ist). Die ganz schnellen Transfers führen zu viel höherer Erdflucht- und Mars-Ankunftsgeschwindigkeit (bzw. umgekehrt beim Rückflug). So etwas ist dann vielleicht nicht mehr machbar bzw. es kann erhebliche negative und auch sicherheitsrelevante Auswirkungen an anderer Stelle haben.

        In der Literatur sieht man übrigens auch oft, wenn es um bemannte Marsmissionen geht, Vorschläge für verkürzte Misssionen, bei denen der Aufenthalt am Mars ein ungefähr einem Monat statt anderthalb Jahre und die gesamte Missionsdauer bei rund 500 statt 1000 Tagen liegt. Klingt ja erst einmal gut, nur sind diese Schnellmissionen ziemlich “teuer” (ausgedrückt in Delta-v und Treibstoff) und es bedarf dabei entweder auf dem Hin- oder auf dem Rückflug eines kleinen Ausflugs bis hinunter zum Venus-Orbit, was erhebliche Auswirkungen auf alles andere in der Mission, inklusive Gesundheit und Sicherheit der Besatzung haben dürfte.

        Mehr zu diesen “Short Stay”-Missionen in diesem älteren Artikel von mir (dort etwas weiter unten).

        Es gibt da halt keine einfachen Antworten. Man dreht an einem Parameter und ein anderer wird dadurch schlechter.

  2. Das ist ein arger Dämpfer für alle Freunde der Weltraumforschung.
    Das Strahlenproblem dürfte das größte Hindernis sein für die Erforschung der nahen Planeten.
    Bleibt nur als Lösung der Einsatz von Robotern. Die könnte man ja mit Videokameras ausstatten und so programieren, dass sie fast in Echtzeit die Befehle von der Erde aus ausführen.

  3. Elon Musk will ab den 2020er Jahren den Mars kolonisieren. Konzentrieren wir uns zuerst auf den Flug zum Mars und darauf wie Elon Musk die obengenannten Probleme mit seinem Interplanetaren Transportsystem lösen will. 4 der oben genannten 5 Probleme, nämlich die Strahlenbelastung, den Lagerkoller durch Enge und Langeweile, das Wachstum von Mikroben an Bord und die ungünstigen Auswirkungen der Schwerelosigkeit mitigiert er (schwächt er ab), indem er eine möglichst kurze Flugzeit anstrebt, eine Dauer zwischen 150 und 80 Tagen für den Hinflug zum Mars. Die NASA dagegen rechnet mit 8 bis 9 Monaten Reisezeit. Ob man 3 oder 9 Monate unterwegs ist, macht schon einen Riesenunterschied aus. Es bedeutet eine weniger lange Exposition durch kosmische Strahlung, weniger Muskel- und Knochenschwund durch fehlende Schwekraft und weniger psychologische Probleme, denn das Ende der Reise ist absehbar.
    Im übrigen hält Elon Musk das Problem der kosmischen Strahlung für nicht allzu gross. Tatsächlich entspräche die Strahlendosis, die man durch eine Marsreise erhält, etwa 24 Ganzkörper-CT-Aufnahmen. Allerdings könnte die Wirkung der schweren geladenen Partikel der kosmischen Strahlung auf das Hirn ungünstig sein, dafür gibt es einige experimentelle Hinweise. Wirkungsvolle Massnahmen zur Abschirmung solcher kosmischer Strahlung sind übrigens inzwischen nicht nur bekannt, sondern auch schon in Projekten getestet worden: Als Abschirmungsmaterialien gegen kosmische Strahlung sind Metalle wenig geeignet, denn sie erzeugen Sekundästrahlung. Materialien mit einem hohen Wasserstoffgehalt sind dagegen ideal. Polyethylen (Plastikbeutel bestehen daraus) schützt gut vor kosmischer Strahlung, noch besser wäre “Hydrogenated boron nitride nanotubes”. Einen fast perfekten Schutz vor kosmischer Strahlung kann man mit künstlichen magnetischen oder elektrischen Feldern erreichen. Allerdings wäre das aufwändig sowohl vom Energiebudget her als auch baulich, müsste man doch supraleitende Magnete in Betracht ziehen. Die Frage ist deshalb nicht ob man die Astronauten vor der Strahlung schützen kann – man kann -, sondern ob sich der Aufwand lohnt bezugsweise ob der Aufwand nötig ist.
    Mein eigenes Fazit ist damit: Eine Marsreise ist ohne aussergewöhnliche Vorkehrungen für Astronauten verkraftbar. Je kürzer diese Reise ist, umso besser.

    Kommen wir noch zu Punkt 5 der obigen Liste, der Auswirkung von Fehlern in der Raumfahrt. Fehler und Unfälle im Raum können schnell tödlich enden, das zeigt auch die Raumfahrtgeschichte. Das spricht eigentlich dafür, bevorzugt automatische Sonden und Vehikel und nicht Menschen auf die Reise zu schicken. Doch bis jetzt waren Automaten und Roboter zuwenig flexibel und intelligent, um anspruchsvolle Aufgaben im Alleingang anzugehen. Mit den aktuellen schnellen Fortschritten bei der künstlichen Intelligenz ändert sich das gerade: Wenn Elon Musk es mit seinem Mars-Projekt nicht schafft, dann wäre die NASA gut beraten eine Mondkolonie durch Roboter aufbauen zu lassen. Menschen könnten dann irgendwann nachkommen und das bewohnen und benutzen was Roboter für sie geschaffen haben.

  4. Holzherr,
    entscheidend wird sein, ob sich diese Projekte rechnen. Wenn man auf dem Mond oder dem Mars Rohstoffe findet, deren Ausbeutung sich lohnt, dann hat die (bemannte) Raumfahrt eine Zukunft.

    • entscheidend wird sein, ob sich diese Projekte rechnen. Wenn man auf dem Mond oder dem Mars Rohstoffe findet, deren Ausbeutung sich lohnt, dann hat die (bemannte) Raumfahrt eine Zukunft.

      Eine seltsame Sichtweise auf wissenschaftliche Raumfahrtmissionen.

  5. “Was noch?”

    Außer den natürlichen Gefahren des Weltraums würde ich bei dessen Erkundung Softwareprobleme in die Liste mit aufnehmen. Diese sind ein nicht zu unterschätzendes Risiko, das haben sowohl die zurückliegenden wie auch die aktuellen Verluste, z.B. der Absturz von “Schiaparelli”, gezeigt.
    In den neunziger Jahren waren Softwarefehler sogar die häufigste Fehlerquelle in der Raumfahrt.
    http://scienceblogs.de/wasgeht/2015/11/25/die-softwarefehlerseuche-in-der-raumfahrt-der-spaeten-90er/

  6. Michael Khan,
    da der Steuerzahler solche Projekte bezahlen muss, muss man auch wirtschaftlich denken. Für reinen Pioniergeist sind diese Projekte eine Nummer zu groß.

  7. Letztlich lernt man nur aus Fehlern, und wer neue Welten erobern will, muss mit Verlusten rechnen.

    Das ist sicherlich richtig und unbestreitbar.

    Man kann den Lernprozess aber mehr oder weniger schmerzhaft gestalten. Weniger schmerzhaft wird er dann, wenn allzu große Sprünge in der Technologie vermieden wären. Beispielsweise, indem man erst kurze Missionen zum Mond macht, dann vielleicht längere Aufenthalte in einer bemannten orbitalen Station in Mondnähe, was Ziel der NASA ist, sofern Blondschöpfchen das nicht ändert, dann etwa einjährige Missionen zu Asteroiden und zurück. All das sind wichtige und wissenschaftlich wertvolle Dinge.

    Jetzt gleich, hopplahopp zum Mars, das ist so, als wolle man rennen, bevor man gehen kann. Das ist eigentlich …. unverantwortlich.

  8. Michael Khan,
    ……finanzielle Verpflichtung,
    das möchte ich auch nicht, die Forschung muss unabhängig bleiben. Das schließt aber nicht aus, dass man pragmatisch denkt. Schließlich müssen die Forschungsgelder auch bewilligt werden. Und ein bischen Werbung schadet nicht.

  9. Khan,
    ……hoppla hopp zum Mars.
    Da gebe ich Ihnen recht. Die Mondlandung 1969 war ein reines Prestigeobjekt der USA und war übereilt, weil danach keine sinnvolle Fortsetzung stattgefunden hat.
    Kleine, sinnvolle Schritte sind angesagt, wie Sie es auch sagen.

    • Das Apollo-Programm war politisch motiviert und ein politischer Erfolg. Also schon einmal Mission accomplished. Unhd keine Sorge: Da wo die Botschaft “Jetzt schaut mal her, wo der Hammer hängt!” ankommen sollte, wurde sie auch verstanden: In der UdSSR.

      Apollo war volkswirtschaftlich erfolgreich. Die Raumfahrttechnik wurde durch die satte Anschubfinanzierung für die Hochtechnologie über ein Jahrzehnt hinweg zu einer leistungsfähigen “enabling technology”, die auf einen Schlag auch Anwendungen wie satellitengestützte Telekommunikation, Erdbeobachtung, Meteorologie nutzbar machte und viele verbundene Zweige wie Elektronik und Computertechnik mit zog. Die USA waren in allen diesen Branchen weltweit führend und blieben es, eine Generation lang.

      Apollo war bildungpolitisch erfolgreich. Der Anteil der Universitätsabschlüsse in Natur- und Ingenieurswissenschaften in den USA kletterte während der 60er Jahre kontinuierlich und erreichte Anfang der 70er ein Allzeithoch.

      Apollo war nicht teuer. Die Kosten waren 25 Milliarden der damaligen Zeit, ca. 125 Milliarden nach heutigem Geld. Das Programm war on budget, on time. Das NASA-Budget war selbst zu Spitzenzeiten des Apollo-Programms nie mehr als 5% der Staatsausgaben. Die Staatsverschuldung der USA nahm während der 60er kontinuierlich ab.

      Apollo war ein friedenspolitischer Erfolg. jeder Dollar, der in das Programm floss, floss nicht in die Rüstung.

      Apollo war geopolitisch erfolgreich. Nicht nur die NASA wurde zu einer bis heute weltweit bekannten und geachteten Institution. Auch die USA gewann an Ansehen. Das sie dann zugegebenermaßen durch den Vietnamkrieg wieder verspielten. Aber in 100 200 oder 500 Jahren wird die Erinnerung an diesen Krieg verblasst sein. Er wird nur eine der zahllosen Schandtaten des 20sten Jahrhunderten sein. In allen Geschichtsbüchern wird dann aber immer noch stehen, welche Nation als erste einen Menschen zum Mond schickte. Dann werden viele der heutigen Nationen vergessen sein, so wie heute auch viele Nationen des 16. Jahrhunderts nicht mehr bekant sind. Aber der Name USA wird dann noch geläufig sein – wegen der Mondlandung.

      Was soll also immer das Gemecker? Wann hat es denn jemals, davor oder danach, dort oder anderswo ein staatliches Programm gewesen, das so ein durchschlagender Erfolg war?

  10. @ Kahn
    Zustimmung

    Vor allem ist “volkswirtschaftlich” gesehen das Geld auch nicht weg.
    Z. B. hat die NASA keine 25mrd $ auf dem Mond geparkt, sondern das Geld ist ja auf der Erde in Industrie-Handwerks und was weiß ich was für Zweige geflossen.

    Also quasi fast alles einmal umverteilt

  11. Die Raumfahrt ist für mich und für Leute, die an eine Kolonisation des Mars oder gar eine Inbesitznahme des gesamten Sonnensystems denken, immer noch in der Aufbauphase. In dieser Phase geht es darum Technologien zu schaffen, die die Ressourcenbasis erweitern, welche den Raumfahrtmissionen zur Verfügung steht:
    Der Zugang zum Weltraum muss kostengünstiger werden und Missionen zu Asteroiden und Planeten sollten irgendwann auf eine Infrastruktur zurückgreifen können ähnlich wie das der Zugverkehr zwischen München und Berlin kann ( es gibt Schienen, diese müssen nicht für jede Zugfahrt neu gelegt werden). Wiederverwendbare Raketen oder/und Raketen, die als zweite Stufe ein Scramjet-Triebwerk besitzen, können den Zugang zum Weltraum verbilligen. Treibstoffdepots im Orbit von Erde, Mars und Venus könnten die Reise zu Venus und Mars beschleunigen. Projekte, die solche Ziele anstreben, erhöhen die Ressourcenbasis für alle zukünftigen Missionen.
    Projekte, die ihre Versprechungen nicht einhalten können wirken sich dagegen negativ auf die Zukunft der Raumfahrt aus. Das Space-Shuttle-Projekt erreichte die versprochene Wiederverwendbarkeit nicht (versprochen waren weniger als 500 Dollar Kosten pro kg in den Orbit transportierte Masse, doch in der Realität war der Transport mit dem Space-Shuttle teurer als mit konventionellen Raketen), zudem erhöhte es das Risiko für die Astronauten. Es wurden also nicht neue Ressourcen geschaffen, sondern bestehende Resourcen (Milliarden von Dollar) verbrannt ohne Aussicht auf etwas, auf dem man aufbauen kann. Bemannte Raumfahrt mit Zielen wie dem Mars ist heute äusserst zweischneidig: bei Erfolg könnten sie ähnlich wirken wie die erste Mondlandung, bei Misserfolg aber könnten sie die Raumfahrt um Jahrzehnte zurückwerfen. Die hohen Risiken, die solche Unternehmen innewohnen, sprechen für Zurückhaltung und für ein etappenweises Vorgehen. Wenn die kosmische Strahlung ein Hindernis für eine bemannte Reise zum Mars ist, könnte man sich dem Ziel indirekt annähern, beispielsweise über die Einrichtung eines gut gegen Strahlung geschützten Erd-Mars-Cyclers, also einer periodisch zwischen Erde und Mars pendelnden Fähre, die einen Mannschaftsraum besitzt, der gut gegen Strahlung geschützt ist. Die zum Mars Hinreisenden würden an dieser Fähre andocken und in seinem geschützten Mannschaftsraum wohnen bis sie in Marsnähe wären, wo sie wieder zum angedockten Marslander wechseln würden. Mit einem solchen Vorgehen würde man das Risiko für die Mannschaft deutlich reduzieren, denn anstatt auf dem Mars zu landen wäre es auch möglich im Cycler zu verbleiben bis der wieder die Erde erreicht. Der Erd-Mars Cycler könnte vor der eigentlichen Marsreise Ausrüstungsmaterial von der Erde zum Mars transportieren.

  12. Martin Holzherr,
    das hört sich doch optimistisch an. Der Erd-Mars Cycler ist ein intelligenter Vorschlag.
    Frage: Wie ist es mit der Strahlenbelastung auf dem Mars? Darüber habe ich noch nichts gelesen.

    Michael Khan,
    Sie haben mich restlos überzeugt. Die NASA hat praktisch die Raumfahrt “hoffähig” gemacht und die Akzeptanz geschaffen, die man für solche Projekte benötigt.

    • Curiosity hat eine Strahlenbelastung auf dem Mars von 0,67 Millisievert pro Tag gemessen, womit ein immer an der Oberfläche lebender “Marsianer” nach 1200 Tagen die von der NASA festgelegte Obergrenze von 0.8 Sievert aufgenommen hat, was bedeutet, dass er sein Krebserkrankungsrisiko um 3% erhöht hat. Folgerung: Marsianer, die ihr ganzes Leben auf dem Mars verbringen wollen, sollten untermarsisch wohnen (Einige Meter unter der Marsoberfläche) und pro Tag höchstens einige Stunden nach “draussen” gehen, wobei sie ein geeigneter Schutzanzug (den sie ohnehin tragen müssen) zusätzlich vor Strahlung schützen kann.

    • Unter welchen Umsränden müssten Marsianer leben? Diese Frage wurde von Mona und ihrem Link aufgeworfen. Die Kurzfassung lautet: Eine Marsstation wäre ein Hybrid zwischen Antarktisstation und International Space Station. Antarktisstation, weil es auf dem Mars durchschnittlich 60 Grad kälter ist als auf der Erde, ISS weil der Mars kaum eine Atmosphäre hat und jeder Marsspaziergang im Druckanzug absoviert werden muss. Das ist die negative Seite. Nun die positive: Es gibt meterdicke Eisschichten unter der Marsoberfläche und damit und mit dem Methan in der Marsatmosphäre könnte man auf dem Mars sogar Raketentreibstoff herstellen. Eine Marsstation könnte mit fortgeschrittener Technologie sogar völlig autark werden, also unabhängig von der Erde. Das gleiche wäre auf dem Mond viel schwieriger. Allerdings wäre es ein steiler und arbeitsamer Weg von der ersten Marsstation bis zur sich selbst versorgenden Marsstadt. Zudem wäre es mit heutiger Technologie nicht möglich. Es braucht teilautonome Roboter und fortgeschrittene Atomreaktoren als Energiequelle um auf dem Mars eine autonome Kolonie einrichten zu können.

      • Mit dem Methan in der Marsatmosphäre kann man gar nichts herstellen, denn der kommt dort im ppb-Berech vor. Das ist vollkommen unrealistisch. Die Vorschläge (z.B. von Zubrin) zur Treibstoffherstellung mit einem Sabatier-Reaktor zielen dahin, aus Kohlendioxid und Wasserstoff (den man mitbringt) Methan zu erzeugen, der dann als Treibstoff verwendet werden kann.

        Vorstellungen von Marsstädten halte ich für unsinnig. Wozu soll das gut sein? Der Mars ist ein großes Forschungslabor – ein Planet, der sich anders entwickelt hat als die Erde und nun untersucht werden kann. Dazu braucht man Forschungsstationen wie in der Antarktis. Mehr nicht.

        Mehr wäre sogar schädlich, denn man sollte die pristine Umgebung so weit wie möglich erhalten, solange bis man genug gelernt hat. Es ist kaum davon auszugehen, dass man in naher Zukunft schon ausgelernt haben wird. Mehr Leute als die Forscher in den Stationen sind nicht erforderlich und sogar sehr kritisch zu sehen.

        Leben sollen die Leute auf der Erde. Da gehören sie hin. Forschen und arbeiten sollen sie überall. Aber bitte mit “minimum impact”.

  13. Eine elektrostatische Strahlungsabschirmung wäre sehr massearm und sehr energiesparend.
    Drei möglichst dünne Drahtgitter oder Metallfolien oder Graphenfolien werden an Isolatorstäben vor der metallischen Schiffswandung aufgespannt.
    Das erste oder äusserste Gitter und die Schiffswandung innen werden elektrisch neutral gehalten.
    Das zweite Gitter von aussen wird elektrostatisch positiv auf sehr hohe Spannungen aufgeladen.
    Das dritte Gitter von aussen wird elektrostatisch negativ auf sehr hohe Spannungen aufgeladen.
    Die positiven Teilchen werden von dem Feld zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter reflektiert.
    Die negativen Teilchen werden von dem Feld zwischen dem ersten und dem zweiten Gitter beschleunigt.
    Die negativen Teilchen werden von dem Feld zwischen dem zweiten und dem dritten Gitter reflektiert.
    Für ausreichend große Abstände zwischen den Gittern ist im Weltraum genug Platz, und die Isolatorstäbe können auch sehr dünn sein.
    Ich gehe von Abständen im Meterbereich aus, und von Spannungen von mehreren Millionen Volt.
    Im Idealfall wird praktisch kein Strom fliessen, und praktisch keine Leistung verbraucht.
    Als Plasmaflasche kann man solche Systeme leider nicht verwenden, weil sich dann Raumladungen anhäufen.
    Unter Bedingungen, bei denen nur wenige geladene Teilchen gleichzeitig reflektiert werden, besteht dieses Problem nicht.
    Eine Frage an die Experten: Ist das richtig?
    Ein Bild dazu, ganz unten auch noch eine Sparversion:
    http://members.chello.at/karl.bednarik/ELSTSOAB.PNG

  14. Seit der Mondlandung hat sich die Technik auf allen Gebieten enorm weiter entwickelt. Heute hat man bereits ferngesteuerte fahrbare Labors auf dem Mars, die ein vielfaches von dem an wissenschaftlichen Erkenntnissen liefern, als dies ein Mensch könnte.
    Kurz gesagt: einen Menschen auf den Mars zu schicken, ist völlig unnötig.
    Für diejenigen Mittel, die eine solche Exkursion benötigen würde, kann man ein vielfaches an autonomen Roboterfahrzeugen/-forschungslabors auf dem Mars betreiben.

    • Zitat:

      einen Menschen auf den Mars zu schicken, ist völlig unnötig.

      Noch stimmt das nicht. Selbst Curiosity hat in einem Jahr nur wenige Kilometer zurückgelegt. Aber es stimmt, dass die Roboter und Vehikel immer besser werden.

      • Abgesehen von den gesundheitlichen Problemen, die im obigen Blog-Artikel angesprochen wurden – muss man auch das Überleben der Landung sicher stellen.
        D.h. Als Landefläche wird ein Gebiet ausgewählt werden müssen, welches einer möglichst flachen Ebene entspricht. Dadurch ist die Kapsel selbst bei erfolgreicher Landung in einer geologisch weitgehend langweiligen Umgebung. Der wissenschaftliche Wert an Erkenntnissen wird daher begrenzt sein.
        Schickt man für den gleichen Aufwand mehrere automatische Probenahmesysteme auf den Mars, kann man völlig unterschiedliche geologische Strukturen erforschen – und auch den Ausfall einzelner Lander verschmerzen.

        • Beim Thema des tatsächlichen Nutzens robotischer Missionen, die von der Erde aus ferngesteuert werden (IInicht lokal, das wáre eine ganz andere Sache), bin ich kein Experte. Deswegen habe ich mich auch nicht gar so dediziert geäußert, sondern nur andere zitiert, die wissen, wovon sie reden.

          Bei anderen Kommentatoren sehe ich einige sehr dedizierte Äußerungen, die wie unumstößlich bewiesene Tatsachen vorgebracht werden. Das wundert mich dann schon etwas – woher wissen die das immer so genau?

          Zum Thema der Landegenauigkeit kann ich selbst schon eher etwas sagen, was auf aigener Erfahrung basiert. Es gibt verschiedene Techniken, die aufeinander aufbauen und mit denen eine Marslandung zunehmend präziser erfolgen kann.

          Die grundlegende Stufe ist die möglichst exakte Navigation im Anflug, wonach aber der Eintritt wie auch die Landung ungesteuert erfolgen. Die Landeellipse (jeweils mit 3-Sigma-Wahrscheinlichkeit, also 99.7% der Fälle abdeckend) hat eine Längsausdehnung von etwa 100-120 km und eine Querausdehnung von 10-15 km. Das ist noch recht viel, wobei die Längsabweichung weitgehend von der Navigationsungenauigkeit rührt, die Querabweichung von vielen Faktoren, auch Windgeschwindigkeit usw.

          Der nächste Schritt wäre die gesteuerte Eintrittsphase, wie die NASA-Mission MSL sie demonstriert hat. Damit kann die Ellipse auf etwa 10×20 km reduziert werden. Wenn man zusätzlich auch den Zeitpunkt des Ausfahrens der Fallschirme in den regelkreis einbezieht, dann kommt man mit der Landeungenauigkeit bereits in einstellige Kilimeterbereiche. das ist schoun simuliert, aber noch nicht demonstriert worden. Wir reden hier nach wie vor von 3-Sigma-Werten.

          Jede weitere Erhöhung der Landegenauigkeit erfordert entweder schon eine tatsächliche Navigation während des Eintritts, beispielsweise mit Funkbaken (einer Art rudimentärem GPS) oder der kontrollierten Navigation und Steuerung während des Abstiegs. Oder beides. Man kann davon ausgehen, dass, wenn eine bemannte Mssion losgeschickt worden ist, auch die Infrastruktur vorhanden sein wird.

          Fazit: Nahezu punktgenaue Marslandungen werden dann möglich sein. Aber selbst wenn man das sicherheitshalber nicht in Anspruch nimmt und einen Respektsabstand von einer geologisch interessanten, aber vielleicht landetechnisch gefährlichen Stelle hält – 10 Kilometer Abstand sind für Menschen kein Problem. Die schaffen das zu Fuß, aber wahrscheinlich haben sie ein Auto. Auch ein Rover schafft das locker, wenn ihn ein Astronaut steuert.

          Wenn man das aber weiter so machen muss wie heute oder generell, wenn es nicht in Echtzeit gemacht werden kann, dann dauert es wieder, wie wir es kennen, quälend lange mit dem Rover.

          • Wäre da nicht auch eine Navigation nach dem Vorbild von Apollo möglich? Dort wurde ja (im ursprünglichen Konzept) mit einer IMU gearbeitet, die regelmäßig durch die Astronauten justiert wurde. Oder wären da die Fehler zu groß.

            Bernd Leitenberger hat auf seinem Blog(sorry von unterwegs kann ich gerade nicht so einfach verlinken) vorgeschlagen, bei einer Landung während der letzten Landephase (also das Abbremsen mit Triebwerken vor dem Aufsetzen) mit Hilfe einer Kamera einer Mustererkennungssoftware zu steuern, sodass beim Anflug zB Krater erkannt und umflogen werden können.
            Bei Apollo wurde etwas ähnliches gemcht, der Computer gab ab Pitch up, das LM flog also dann “aufrecht” mit dem Tribwerk in Richtung Oberfläche, den Winkel aus, unter welchem die Landestelle sichtbar war (entsprechende Skalen waren im Fenster) und der Kommandant konnte durch Klicken am Steuerhebel den Winkel verändern. Dadurch wurden die Landestellen ausgewählt, ohne vollständig manuell zu fliegen.

            Das funktioniert offensichtlich nur bei gutem Wetter, wenn eine Atmosphäre vorhanden ist, folglich wäre bei einem solchen Verfahren ein Parkorbit sinnvoll. Die Möglichkeit zumindest etwas auf zur Landung günstige Bedingungen zu warten spricht meiner Meinung nach ohnehin für einen Parkorbit bei bemannten Missionen.

    • Ich sehe keine Konkurrenz robotisch gegen bemannt. Robotische Erforschung wird immer einen Platz in der planetaren Forschung haben. Sie funktioniert halt besser, wenn der sie bedienende Mensch vor Ort ist und jederzeit Zugriff hat, nicht wie heute zwei Mal am Tag etwa 10 Minuten lang.

      Wer jemals irgendwas mit robotischer Exploration gemacht hat, der hat vor allem einen Eindruck zurückbehalten: Das ist quälend langsam.

      Siehe dazu auch dieser Artikel vom Planetologen Ian Crawford bzw. und insbesondere Steve Squyres, jetzt Professor in Cornell und zuvor Projektmanager der Rovermissionen Spirit und Opportunity. Squyres weiß mehr als die meisten Leute über robotische Planetenforschung. Er weiß sicher weitaus mehr als ich darüber. Von ihm stammt das bekannte Zitat: “The unfortunate truth is that most things our rovers can do in a perfect sol a human explorer could do in less than a minute.” Nach allem, was ich bis jetzt so mitgekriegt habe – immerhin laufen die ESA-Planungen für einen Mars-Rover schon seit Jahren – ist diese Aussage absolut zutreffend.

      Schon auf dem Mond, wo sich das Latenzproblem weitaus weniger problematisch darstellt als auf dem Mars, hat sich mit Apollo gezeigt, dass eine bemannte Mission um ein Vielfaches kosteneffizienter und wissenschaftlich ertragreicher ist als robotische Missionen. Das habe ich hier vorgerechnet. Auf dem Mars wird das noch mehr zutreffen. Vorausgesetzt, man versucht nicht, eine Mission schon durchzuführen, bevor man technisch weit genug ist.

  15. Mona,
    der Link über den Mars klingt ziemlich ernüchternd.
    Was Herr Bednarik über elektrostatische Teilchenabschirmung schreibt, klingt wieder ermutigend.
    Bei der raschen Entwicklung der Technik dürfte es in 100 Jahren möglich sein, Forschungsstationen auf dem Mars zu haben. Die Besiedelung des Mars wird vielleicht nur sehr reichen Excentrikern vorbehalten bleiben, denen die hohe radioaktive Strahlenbelastung durch die vielen Unglücke bei Kernkraftwerken auf der heimischen Erde zu hoch sein wird. (hoffentlich geschieht das nicht).

    • Die heute dominierenden Leichtwasserreaktoren wären zu unsicher für einen Einsatz auf dem Mars, sie sind vielleicht sogar zu unsicher für die Erde. Doch es gibt Reaktortypen, die Walk-away-sicher sind, die auch im Störfall keine Radioaktivität freisetzen. Marskolonisten wären in jedem Fall Pioniere, die ständig damit beschäftigt wären,ales am Laufen zu halten. Das Leben und die Arbeit auf dem Mars wäre dominiert von Kontroll- und Reparaturaufgaben, ähnlich wie bei der MIR-Station, bei der am Schluss das Flicken und Instandstellen zur Hauptaufgabe wurde.

  16. Dieser Blogbeitrag zählt alles auf, was gegen die bemannte Raumfahrt und gegen bemannte Stationen fernab der Erde spricht. Doch -da bin ich überzeugt- die menschliche Erfindungsgabe lässt uns all diese Hindernisse überwinden. Das grösste Hindernis wurde übrigens gar nicht erwähnt: es sind die Kosten. Selbst nur schon die Kosten des jetzt im Aufbau befindlichen Space Launch Systems scheinen der NASA aus dem Ruder zu laufen. Deshalb ist es so wichtig, dass diese Kosten sinken. Das Space-Shuttle wurde mit dem Versprechen sinkender Kosten gebaut – hat dieses Versprechen aber nicht erfüllt. Doch das heisst nicht, dass es immer so teuer bleiben muss, die Erde zu verlassen und indem Raum vorzustossen.

    • Die Kosten sind in der Tat ein Problem. Zudem würden sie bei einer dauerhaften Marsstation nicht abnehmen, da ja auf dem Mars kaum etwas hergestellt werden kann und man darauf angewiesen wäre sämtliche Ausrüstungsgegenstände von der Erde zu beziehen.

      Vor etlichen Jahren waren mal die sog. “O’Neill-Kolonien” im Gespräch. Der Physiker O’Neill und seine Mitarbeiter waren so euphorisch, dass sie bereits Kostenabschätzungen für ihr Aussiedlerprogramm vornahmen. Sie kalkulierten mit Kosten in Höhe von 100 Milliarden Dollar, verteilt auf 20 Jahre. Das stellte sich jedoch als Trugschluss heraus. “So geht man heutzutage davon aus, dass die tatsächlichen Kosten mindestens um das Hundertfache, wenn nicht gar das Tausendfache höher wären, als von O’Neill vermutet.”
      https://de.wikipedia.org/wiki/O%E2%80%99Neill-Kolonien

      • Absolut richtig. Die geschätzten

        Kosten in Höhe von 100 Milliarden Dollar, verteilt auf 20 Jahre. für die O’Neill-Kolonien muss man nur mit den 100 Milliarden vergleichen, die bis jetzt für die ISS ausgegeben wurden. Es fehlt auch die Infrastruktur (Raketen, Montagevorrichtungen, etc) um solch riesigen Habitate wie die O’Neill-Habitate aufzubauen.
        Sie schreiben auch:

        Zudem würden sie bei einer dauerhaften Marsstation nicht abnehmen, da ja auf dem Mars kaum etwas hergestellt werden kann und man darauf angewiesen wäre sämtliche Ausrüstungsgegenstände von der Erde zu beziehen.

        Eine Marsstation mit einer Besatzung von einigen dutzend Forschern würde man am besten von der Erde aus versorgen, nicht aber eine Stadt auf dem Mars. Diese müsste sich selber versorgen und dazu Rohstoffe verwenden, die es auf dem Mars gibt. Das ist bei einer sehr hohen Automatisierung und Roboterisierung durchaus möglich – allerdings wohl erst in einigen Jahrzehnten.

        • O’Neill war eben auch nur ein Physiker, der Bücher über seine Visionen schrieb, die bei Licht betrachtet nichts als Science Fiction waren, aber in der Presse gut ankamen. Heutzutage wäre er wahrscheinlich Blogger. Es gibt keinen Grund, warum seine Kostenabschätzungen belastbar sein sollten. Es verwundert deswegen auch nicht, dass sie nicht belastbar sind.

        • O’Neill war ein Visionär, der inspiriert von der erfolgreichen Mondlandung mit einem Team des NASA Ames Research Centre und der Stanford University erforschte, wie sich der Weltraum in Zukunft besiedeln ließe. Dazu braucht es natürlich Ideen und Entdeckerfreude, ansonsten müsste man sich fragen, was wir überhaupt im Weltraum wollen. Wissenschaftliche Erkenntnisse lassen sich auch mit Robotern gewinnen.
          Was die Kosten betrifft hat sich O’Neill und sein Team verschätzt, aber das Projekt war auch etwas größer angedacht, als beispielsweise der Berliner Flughafen.

    • Man kann grundsätzlich alles an die Wand fahren, wenn man es nur intensiv genug versucht und wenn da nur genug Leute mitmischen, denen es eigentlich gar nicht um die Sache geht, sondern die eine ganz andere Agenda verfolgen. Shuttle und SLS sind aus politischen, nicht aus technischen Gründen so teuer geworden.

      Ein wesentlicher, kostenträchtiger Knackpunkt ist der Aufbau des Schiffs im niedrigen Erdorbit, wenn man von heutiger Technik ausgeht, bei der tatsächlich alles im niedrigen Erdorbit aufgebaut werden und zuvor von der Erde aus gestartet werden muss. Selbst konservative Massenabschätzungen, wie sie in einer ESA-Studie zu einer bemannten Mars-Mission vorgenommen wurden, kommen nur auf etwa 1500 Tonnen im LEO, das meiste davon Treibstoff. Jetzt kann man ausrechnen, was die Startkosten und die Kosten des orbitalen Zusammenbaus wären, wenn das mit Raketen der Leistungsklasse SLS gemacht wird, oder mit einem Schwerlastraketen – SLS, Falcon Heavy, Angara Heavy, Long March Heavy …

      Der wichtigste Einzelfaktor, der die Anfangsmasse bestimmt, ist, wie der Einschuss in die Marsbahn erfolgt. Wenn man beispielsweise Aerocapture machen kann, könnte die Anfangsmasse schon auf deutlich unter 1000 Tonnen gedrückt werden. Das ist dann aber nicht mehr “konservatives” Missionsdesign, was aber kein Show Stopper sein muss.

      Die Zubrin-Methode, bei der das Rückkehrschiff vorausgeschickt wird und seinen eigenen Treibstoff produziert und das bemannte Hinflugschiff fliegt dann hin und macht gar keinen Bahneinschuss mehr, sondern landet direkt, spart noch einmal ganz kräftig Masse. Das bemannte Schiff wird dann nour noch eine Anfangsmasse von wenigen Hundert Tonnen haben. Vielleicht kann es mit nur zwei SLS-Starts komplett montiert werden. Aber man erhöht damit auch das Risiko für die Besatzungen.

      Das alles ist eine erhebliche Abwägung, nicht nur technischer Art. Je mehr Erfahrung man mit den Techniken hat, desto qualifizierter die Abwägung.

      Zahlen, die jetzt einfach mal eben so jemand in den Raum stellt, sollte man sehr kritisch hinterfragen. Das sollte man bei Zahlen, gleich welcher Art, sowieso immer.

      • Das ist auch mein Verdacht: jeder Design- und Strategiefehler wird in der Raumfahrt sehr teuer, gute Strategien und Entscheidungen führen aber zu etwas, auf dem man aufbauen kann. Anstatt mit dem zu starten, was man gerade hat, sollte man bei einem langfristigen Unternehmen – wie einer bemannten Marsreise – zuerst die grundsätzliche Probleme angehen, deren Lösung eine Vereinfachung und Ersparnis für alles Weitere verspricht. Beispiel: Aerocapture, also die Bremsung der ankommenden Rakete in der Atmosphäre des Zielplaneten, könnte beispielsweise den nötigen Treibstoffbedarf für eine Mars- oder auch Venusreise deutlich reduzieren. Deshalb lohnen sich Tests von Aerocapture-Verfahren und deshalb sollten solche Tests möglichst früh beginnen. Auch das Nachtanken einer sich bereits im Erdorbit befindenden Marsrakete sollte in Betracht gezogen werden ebenso wie die Installation eines Mars-Erde Cyclers. Generell bin ich davon überzeugt, dass man heute in der Raumfahrt immer eine ganze Serie, eine ganze Klasse von ähnlichen Missionen im Visier haben sollte. Anstatt für eine Marsmission sollte man von Anfang an für viele Marsmissionen planen. Es gilt die Voraussetzungen zu schaffen, dass man es später viel leichter hat.

      • Ein wesentlicher, kostenträchtiger Knackpunkt ist der Aufbau des Schiffs im niedrigen Erdorbit, wenn man von heutiger Technik ausgeht, bei der tatsächlich alles im niedrigen Erdorbit aufgebaut werden und zuvor von der Erde aus gestartet werden muss. Selbst konservative Massenabschätzungen, wie sie in einer ESA-Studie zu einer bemannten Mars-Mission vorgenommen wurden, kommen nur auf etwa 1500 Tonnen im LEO, das meiste davon Treibstoff.

        Schon in den 50er Jahren wurde ja angedacht, mit Kernreaktoren und Cäsium-Ionentriebwerken zum Mars zu fliegen, und gelegentlich liest man von Projekten wie “Prometheus”. Wäre sowas tatsächlich eine Option, oder sind die Hindernisse (ob nun politischer, finanzieller oder technischer Natur) zu groß?

        • Eigentlich sollte der zitierte Text von Michael Khan in meinem Kommentar ja kursiv dargestellt werden, um ihn von meinem eigenen Text abzusetzen. Die entsprechenden HTML-Tags habe ich gesetzt, und sie sind auch noch da. Warum das trotzdem nicht klappt, weiß ich nicht.

          • Ja, die Tags für Kursivschreibung werden hier ignoriert. Statt dessen kann man ;lt&blockquote;gt& tags verwenden, wobei man diese in den Fliesstext einfügen sollte, ohne vorher einen Zeilenumbruch zu beginnen.

  17. Telemetriegesteuerte Robotik kombiniert mit ein paar nahe am Operationsgebiet plazierten Astronauten/Operateuren könnte die kostengünstigste und effizienteste Art sein, den Mond, Asteroiden und den Mars zu erkunden. Die Astronauten würden dabei so platziert, dass sie mit einem kleinen Energiebudget wieder zur Erde zurückkehren könnten, also im Falle einer Monderkundung wären sie nicht auf dem Mond, sondern nur mondnahe (im Mond-Erde Langrage-Punkt L1 oder L2?). Für die Marserkundung wären sie auf Phobos oder Deimos. Von dort würden sie Rover, anderes Gerät und halbautonome Roboter telemetrisch steuern, wobei sie mit vor Ort augenommenen Telemetriebildern arbeiten würden. Vorteil: Deutlich geringeres Risiko für die Astronauten als wenn sie selbst vor Ort (beispielsweise auf dem Mond) sind, gute Rückkehrchancen selbst wenn etwas schief läuft und die Option die Erkundung auch einmal für ein halbes Jahr unterbrechen zu können.

  18. @Quisum: Dass eine IMU an Bord ist, und dass per Bildverabeitung an Bord eine Vermeidung von gefährlichen Landepunkten stattfindet (Stichwort “Hazard Avoidance”) sollte man ohnehin als gegeben voraussetzen. Das ist ja bereits erprobte Technik. Eine Punktlandung erfordert aber die Identifizierng des Landeorts und seine aktive Ansteuerung. Man kann das ganz am Ende, nach Abschluss der Fallschirmphase machen, aber das ist suboptimal. Besser, die Steuerung der Trajektorie hin zum Landeort beginnt bereits während der Hyperschallphase. Noch besser ist, man hat lokale Unterstützung so wie ein Netzwerk von Funkbaken.

  19. Dass man auf den letzten Metern nach Abwurf des Fallschirms nicht so viel ausrichten kann, ok, dass ist sinnvoll. Auch das frühe Steuern der Trajektorie.

    Ist also die Genauigkeit eines IMUs geringer als die der Navigation mit Funkbaken (also so etwas wie GPS, oder?)?
    Wenn man für genauere Landungen sowieso eine Anzahl an Satelliten im Orbit (um den Mars) braucht, wahrscheinlich, wenn das System so ähnlich wie GPS funktioniert mindestens 4 , können diese auch als Kommunikationsrelais dienen.

    • Die Trägheitsplattform, selbst wenn ihre Sensoren keinerlei Drift oder andere Messfehler aufwiesen, propagiert ja immer einen gegebenen Anfallszustand weiter. Hat der einen Fehler, dann hat auch die gesamte Propagation einen Fehler. Der Fehler in der Position ist in erster Nähe gleich dem Anfangsfähler in der Position + dem Anfangsfehler in der Geschwindigkeit multipliziert mit der Zeit.

      Es ist immer besser, mittels unabhängiger Messwerte die Bestimmung von Position, Geschwindigkeit und lage zu verbessern, über Radar, über Aufnahmen vom Boden oder aus anderen Quellen.

      Die Abstiegsphase mit Triebwerksschub beginnt üblicherweise nicht erst einige Meter über dem Boden. Bei Schiaparelli beispielsweise hätte sie zwischen 1000 und 1300 Meter über dem Landeort beginnen sollen. Immerhin muss man dann ja noch 60-70 m/s los werden.

      Wenn man da erst die Bilder vom Boden in den regelkreislauf einspuest, dann muss man eventuell schon in größerer Höhe abbgremsen, lateralen Schub geben, warten, bis die Sonde ighren Querversatz ausgeglichen hat, die horizontale Geschwindigkeit auf Null reduzieren, und den Abstieg wieder aufnehmen. Das ist sehr kostspielig (ausgedrückt in Delta-v).

      Weitaus besser ist, es, so früh wie möglich gegenzusteuern. Das geht allerdings nicht immer. Beispielsweise dann nicht, wenn der Positionsfehler durch plötzliche und unerwartete Querwinde in der Fallschirmphase ensteht.

  20. Besondere Exploration des “Weltraums” hat tolerant und redundant zu erfolgen, die im hiesigen WebLog-Eintrag dankenswerterweise geschilderten Gefahren mögen sachnah und wohl begründet sein, Frau Dr. Martina Grüter, vielen Dank an dieser Stelle, blöderweise sind sie zumindest den Anschein nach irrelevant,
    Es darf auch sozusagen und aus heutiger Sicht vorzeitig abgelebt werden, sofern es mit dem Nachwuchs stimmt, mengenmäßig.

    Sollten derartige Expeditionen erfolgen -der Schreiber dieser Zeilen ist in etwa so so sachnah wie phantasievoll, teilt sich hier womöglich auch mit Ihrem großartigem Umfeld-, sind diese “robust” angelegt, redundant und das Personal meinend, nicht etwa so wie “Mars-X“, lol.

    Wäre eine sich selbst erhaltende extraterrestrische Einheit im Orbit oder anderswo erst einmal stabil theoretisiert und praktisch verfügbar, könnte es schnell [1] gehen.
    Das Leben findet immer einen Weg. [2]


    Philosophisch stellt sich nicht die Frage, warum der Weltraum bestiegen werden soll, Dr. W war noch dabei als es um die Mond-Besteigung ging, sondern warum er unbestiegen da sein soll.

    MFG + LG + schönen (Rest-)Tag des Herrn noch,
    Dr. Webbaer

    [1]
    “Weltraumlift” etc.
    ‘Schnell’ ist natürlich relativ zu verstehen, so ein paar Jahrhunderte könnte’s schon dauern.

    [2]
    Vgl. :
    -> https://www.youtube.com/watch?v=dMjQ3hA9mEA

    Könnte so sein.

  21. Bevor man sich an eine Marsexpedition heranwagt, sollte man zuerst eine Mondstation bauen.
    Da geht es um Prestige, Meteoritenabwehr, irgendwelche militärische Gründe, damit die Finanzierung stimmt. Oder man baut ein riesiges Teleskop.
    Ob eine Mondstation einen Vorteil gegenüber einer Weltraumstation hat, weiß ich nicht. Das ist sicher schon diskutiert worden.

  22. Idealerweise sollten Astronauten die Reise zu Mars oder Venus im künstlichen Schlaf, in der Hibernation verbringen. Sie brauchen dann auch viel weniger Platz und können durch Rotation ihrer Kojen gar künstliche Gravitation geniessen.
    Die NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts) – Studie Torpor Induced Transfer Habitat for Human Stasis to Mars beschäftigt sich mit diesem Konzept.
    Die in der Hibernation reisende Crew wäre in einem Zustand der therapeutischen Hypothermie (wie er immer mehr auch in der Medizin eingesetzt wird, z.B. bei Herzstillstand oder Schlaganfall) und würden parenteral ernährt (iv). Der nun sehr kleine Mannschaftsraum könnte auch besser gegen Strahlung geschützt werden, steigt doch der Materialbedarf für den Strahlenschutz linear mit der Oberfläche des Habitats. Überwacht würde die Crew durch jeweils einen wach bleibenden Astronauten. Die heutige Marsreisedauer von mehr als 6 Monaten wäre allerdings bereits in einem Bereich für den es noch keine Erfahrung beim Menschen – jedoch bei Tieren (Winterschlaf) -, gibt.

    Die Studie kommt zum Schluss, dass bei gleichem Platz und gleicher Masse doppelt so viele Astronauten zum Mars transportiert werden können, wenn diese Astronauten hiberniert sind.

  23. Heute ist bemannte Raumfahrt unbemannter überlegen (mehr Erkenntnisse in kürzerer Zeit), doch das ändert sich gerade. Affordable, rapid bootstrapping of space industry and solar system civilization will mittels Robotik und 3D-Printing ein sich selbst replizierendes, das Solarsystem schrittweise in Besitz nehmends System aufbauen. Das Bootstrapping soll auf dem Mond über Teleoperationen beginnen und später autonom alle Körper im Solarsystem erobern.

    Once successfully bootstrapped, a robotic network can access, process, transport , and utilize the solar system’s resources for mankind’s benefit. Appropriately designed robots will not have the problems traveling the vast distances of the solar system that humans have, and they can set up the infrastructure that will enable us to follow. Within the first several decades a vital industry could be established on the Moon and in the asteroid belt using technologies that are for the most part only modestly ad vanced beyond today’s state – of – the – art. After that, human outposts, laboratories, and observatories can spring up everywhere between the Kuiper belt and Mercury. It can grow exponentially and provide mankind the ability to do things that today are only dreams. T o make this possible very soon, t he majority of technology advancement needs to occur in the automation of robotics and in additive manufacturing.

  24. Martin Holzherr,
    jawohl, Sie haben noch echten Pioniergeist. Die Wirklichkeit überholt wie immer die Phantasie und dann steht einer Besiedelung des Weltraumes nichts mehr im Wege.

    Allerdings sollte man sich vorsorglich um eine Weltraumcharta bemühen, genau so wie bei der Schifffahrt auf den Weltmeeren. Dann brauchen wir noch einen Leitfaden für Begegnungen mit Außerirdischen. Die Vorurteile gegenüber Aliens sind ja schon paranoid und eine Weltraumethik ist durchaus wünschenswert.

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