Raumstationen, Mond und Mars - Konzepte für den dauerhaften Aufenthalt außerhalb der Erde

Quote from Snork

Vergesst den Mars. Terraforming wäre hier sinnlos. Der Planet wird niemals eine Atmosphäre halten können, die für Menschen zum freien Atmen ausreicht

…

Zusammenfassung der Symptome

Um diese Effekte zu minimieren, müssen Astronauten auf der ISS täglich etwa zwei Stunden intensives Kraft- und Ausdauertraining absolvieren."

Der Mensch ist nun mal perfekt an irdische Bedingungen adaptiert.

Was die medizinischen Argumente betrifft:

Der Mars hat ja durchaus Schwerkraft. Immerhin 1/3 der der Erde. Wie der menschliche Körper damit klarkommen wird, wissen wir noch nicht. Dass es deutlich weniger Probleme als auf der ISS mit Null Schwerkraft geben wird, ist naheliegend, aber wieviel genau weniger, weiß derzeit niemand, weil es noch nie getestet worden ist. Wir werden es sehen, wenn es soweit ist. Uns bleibt mangels Testszenario nichts anderes übrig, als es im wirklichen Leben auszuprobieren.

Was das Terraformen des Mars angeht: Für den Aufbau einer Kolonie ist eine Terraforming nicht nötig. Das geht auch „unter Glas“. Eine Terraformung wäre langfristig natürlich schon wünschenswert. Aber selbst in einer Minimalversion ein Projekt für Jahrhunderte.

Grundsätzlich können so kleine Objekte wie der Mars eine dichte Atmosphäre halten. Wir haben ja ein Beispiel im Sonnensystem für einen Körper, der noch kleiner und leichter als der Mars ist, und dennoch über eine Atmosphäre verfügt, die dichter als die der Erde ist: Der Saturnmond Titan. Es geht also.

Dem Mars fehlt ein Magnetfeld, dass seine Atmosphäre vor dem langsamen Ausdünnen durch den Sonnenwind schützt. Aber wenn wir schon bei futuristischen Projekten mit vielhundertjähriger Laufzeit sind - das Problem wäre notfalls „technisch heilbar“.

Orakel - Der Titan kann seine Atmosphäre nicht primär wegen der niedrigen Temperatur halten.

Auch eine noch so hohe Temperatur könnte die Moleküle kaum auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen. Entscheidend ist wohl ein Mix aus Ursachen: An erster Stelle das schützende Magnetfeld des Saturn, in dem sich der Mond meist befindet, das den Sonnenwind abhält. Weiterhin ist soweit draußen der Sonnenwind sowiedo viel schwächer. Und last but not least besteht der Mond selbst zu einem Grossteil aus (gefrorenen) Gasen.

Der Mars ist da, zugegeben, in einer ungünstigeren Ausgangslage. Aber falls wir ihm jemals wieder eine dichte Atmosphäre verpassen sollten, bräuchten wir keine Angst zu haben, dass diese sich in einem für individuelle menschliche Masstäbe relevanten Zeitrahmen verabschieden würde. Wir hätten jeweils zig-Millionen Jahre Zeit zum „nachfüllen“.

Quote from Orakel

Quote from HelgeK

Orakel - Der Titan kann seine Atmosphäre nicht primär wegen der niedrigen Temperatur halten.

Auch eine noch so hohe Temperatur könnte die Moleküle kaum auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen. Entscheidend ist wohl ein Mix aus Ursachen: An erster Stelle das schützende Magnetfeld des Saturn, in dem sich der Mond meist befindet, das den Sonnenwind abhält.

Das stimmt so einfach nicht. Die tiefe Temperatur ist ein ganz entscheidender Faktor warum der Mond seine Atmosphäre halten kann. Das schützende Magnetfeld des Saturn spielt natürlich ebenfalls eine entscheidende Rolle ist aber nicht allein und schon gar nicht primär entscheidend. Und warum sollten hohe Temperaturen Moleküle nicht auf Fluchtgeschwindigkeit beschleunigen können??

Das könnten sie schon, wenn die Temperatur ausreichend hoch und die Fluchtgeschwindigkeit bei einem kleinen Himmelskörper entsprechend niedrig ist.

Die Werte für die Brownsche Molekularbewegung (root mean square movement, „rms“ der Himmelskörper lassen sich tatsächlich googeln, die jeweiligen Fluchtgeschwindigkeiten auch.

Erde: Obere atmosphärische rms: 0,5 km/s. Fluchtgeschwindigkeit: 11 km/s.

Mars (- um den geht’s ja eigentlich): Obere atmosphärische rms = 0,43 km/s, Fluchtgeschwindigkeit 5 km/s.

Titan: Obere atmosphärische rms = 0,29 km/s, Fluchtgeschwindigkeit 2,64 km/s.

Alle 3 haben u.a. deshalb eine Atmosphäre, weil die durchschnittliche Brownsche Molekularbewegung deutlich langsamer ist als die jeweilige Fluchtgeschwindigkeit. Selbst wenn man Titan auf Erdtemperatur erwärmen würde, würde seine Fluchtgeschwindigkeit immer noch rund 5mal höher sein als die Wackelbewegung der Moleküle.

Trotzdem hast auch Du teilweise Recht: Die rms-Geschwindigkeiten sind Durchschnittswerte. Einzelne Moleküle am rechten Rand der Verteilung schaffen bei allen 3 Himmelskörpern den Absprung. Aber das ist ein sehr langsamer Prozess, der bei einer Terraformung des Mars kein ernsthaftes Hindernis wäre.

Der „Solare Wind“ hingegen ist wirklich flott unterwegs: Rund 400 km/s. Trifft er auf die Oberseite der jeweiligen Atmosphären, kann er Partikel mit auf die Reise nehmen. Die Magnetfelder, so vorhanden, bieten keinen perfekten Schutz. Mars hat quasi gar kein Magnetfeld mehr. Dass er dennoch etwas Atmosphäre hat, zeigt aber, das selbst 4,5 Milliarden Jahre nicht gereicht haben, um alles wegzupusten. Würden wir ihm wieder eine dichte Atmosphäre geben, müssten wir in einem für menschliche Masstäbe sehr gemächlichen Tempo „nachfüllen“.

Titan ist durch das Saturn-Magnetfeld einigermaßen gut geschützt:

Es tut sich was in Sachen Raumstationen.

Die erste private Raumstation, Haven-1 der Firma Vast (USA), befindet sich derzeit in der Endmontage. Gestartet werden soll sie im Q1 kommenden Jahres mit einer Falcon 9 von SpaceX. Die Station wird klein sein, aus nur einem Modul bestehen und Raum für 4 Personen für Aufenthalte von maximal 2 Wochen bieten.

Auf der Homepage von Vast kann man einen virtuellen Rundgang durch die Station machen:

Vast

Auffällig ist das "glatte" aufgeräumte Design. Keine offenen Technik-Racks, Kabel, Lüftungsschläuche etc..

Zielgruppen sind Industrieunternehmen, die eigene kleine Forschungsprojekte durchführen wollen, und Touristen.

Bereits 2028 möchte Vast mit den Aufbau einer wesentlichen grösseren Station beginnen, die aus mehreren Modulen besteht und nach und nach erweitert werden soll:

Vast Haven-2

Weitere Projekte:

Axiom (USA) - multimodulare Raumstation, Aufbau ab 2028 zunächst als Annex der ISS. Spätestens 2030 Abdockung (ISS wird zum Absturz gebracht) und selbständiger Weiterbetrieb. Weltraumtourismus und Forschung.

Starlab (USA / Europa / Japan) - ab 2029 - multimodulare Station - Schwerpunkt auf Forschung.

Orbital Reef (USA) - ab 2029 - multimodulare Station - Weltraumtourismus und Forschung.

Nasa-Administrator Jared Isaacman krempelt das Mondprogramm der USA völlig um:

• Die Mond-Orbitalstation "Lunar Gateway" wird ersatzlos gestrichen. Dies betrifft auch die ESA, die am Bau der Station massgeblich beteiligt ist. Dadurch werden eingeplante 20 Milliarden Dollar, die vertraglich noch nicht gebunden und nicht verbaut sind, frei
• Die eingesparten 20 Milliarden werden stattdessen in eine Basis am Mondsüdpol investiert
• Das Mondraketenprogramm SLS der NASA, dass für Langsamkeit und extreme Kosten steht, wird auf die Aufgabe reduziert, mit den bereits im Bau befindlichen Raketen Astronauten in eine niedrige Erdumlaufbahn zu bringen - ein Job, den eine Falcon 9 von SpaceX für einen kleinen Bruchteil der Kosten erledigen könnte. Die Weiterentwicklung von SLS wird gestoppt. Neue Missionen über die bereits beauftragten hinaus werden vorerst nicht beauftragt. Die eingesparten Mittel gehen an Aufträge für kommerzielle Anbieter (SpaceX, Blue Origin) mit einer dichten Folge von bemannten und unbemannten Mondmissionen um die amerikanische Mondbasis errichten könnten.

Theoretisch könnte der Kongress die Pläne von Isaacman noch stoppen. Ich gehe aber mal davon aus, dass er sich vorab ein OK von Trump eingeholt hat.

Was bedeuten die Änderungen?

Aus einem Programm, das in erster Linie als Arbeitsbeschaffungsmassnahme für die etablierte amerikanische Luft- und Raumfahrtprogramm gedacht war, wird ein ehrgeiziger Ansatz für den Aufbau einer Mondkolonie. Sollten die Pläne von Isaacman nicht gestoppt werden, werden die USA (- und im Schlepptau auch die Europäer), deutlich eher über eine permanente Basis auf dem Mond verfügen als bisher geplant.