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Mars - Reise ohne Wiederkehr?

Eine neue Kategorie von Raumfahrt

Es gibt in der Geschichte der Raum­fahrt eine klare Zäsur: Das eine ist alles, was bisher unter­nommen wurde - und das andere ist eine be­mannte Mars­reise. Denn die ISS kreist "nur" in 400 Kilome­tern Höhe - im Not­fall sind Astronau­ten in wenigen Stunden zurück auf der Erde (mittels ange­dock­ter Raum­kapsel). Und auch Mond-Missionen dauer­ten bisher nur knapp zwei Wochen. Der weites­te Punkt, den Menschen je von der Erde ent­fernt waren, ist der Mond (bzw. des­sen Um­run­dung) in rund 400.000 Kilome­tern Ent­fernung. Der Mars ist jedoch im günstigs­ten Fall 56 Millionen Kilome­ter ent­fernt, im ungüns­tigs­ten über 400 Millio­nen.

Diese Entfernungs­dimension ver­ändert alles. Sie macht aus einer tech­nisch schwieri­gen Mission eine funda­men­tal andere Art von Unter­nehmung: eine, bei der es keine Rettungs­mission gibt, keine Nach­lieferung, keine Ent­schei­dung am Boden, die schnell genug käme, um im Not­fall zu helfen. Eine Mars­reise ist, in diesem präzisen Sinne, eine Mission ohne Ausstiegsop­tion - und daraus folgt eine Anforde­rungs­logik, die jeden Aspekt der Planung durch­dringt.


Die Physik der Reise:
Warum es so lange dauert

Bevor man über Anforderun­gen sprechen kann, muss man die physika­li­schen Rand­bedin­gun­gen ver­stehen, die keiner Ver­hand­lung zu­gäng­lich sind.

Erde und Mars bewegen sich auf unter­schied­li­chen Umlauf­bahnen um die Sonne. Ihre gegen­seitige Ent­fernung schwankt daher enorm. Ein direk­ter Flug mit konstan­ter Be­schleuni­gung wäre denk­bar schnell, aber im Treib­stoff­verbrauch astrono­misch - buchstäb­lich. Statt­dessen nutzt die Raum­fahrt die so­genannte Hohmann-Transfer­bahn: Das Raum­schiff wird auf eine ellip­tische Bahn um die Sonne ge­bracht, die genau dort die Mars­bahn kreuzt, wo der Mars zur richti­gen Zeit steht. Diese Methode minimiert den Energie­bedarf - aber sie kostet Zeit, typischer­weise zwi­schen 6 und 9 Monaten für eine Strecke.

Das sogenannte Start­fenster öffnet sich nur alle 26 Monate, wenn die Planeten­konstella­tio­nen stimmen. Wer dieses Fenster ver­passt, wartet mehr als zwei Jahre auf die nächste Gelegen­heit. Das gilt auch für den Rück­flug: Ist die Crew auf dem Mars ange­kommen, muss sie warten, bis Erde und Mars erneut günstig zu­einander stehen. Dieser Auf­enthalt dauert je nach Missions­profil 450 bis 550 Tage. Hinflug und Rück­flug addieren weitere rund 400 Tage. Die Gesamt­mission beläuft sich damit auf etwa 850 bis 950 Tage - rund zwei­einhalb Jahre.

Diese Zahl ist keine Schätzung, die man durch bessere Tech­nik be­liebig ver­kürzen kann. Sie ist im Wesent­li­chen durch die Gesetze der Himmels­mechanik vor­gegeben. Nukleare Antriebe könn­ten die Reise­zeit auf Hin­flug und Rück­flug jeweils auf vielleicht drei bis vier Monate reduzie­ren - aber auch dann bleibt der Mars­aufenthalt durch die Orbital­physik erzwungen. Eine Gesamt­missions­dauer unter andert­halb Jahren ist mit realis­ti­schen Tech­nologien kaum er­reich­bar.


Der Feind aus dem All: Strahlung

Von allen Herausforde­run­gen einer Mars­reise ist die kosmische Strah­lung das schwer­wiegends­te noch unge­löste Problem. Im Erd­orbit schützt das Magnet­feld der Erde die Astronau­ten weit­gehend. Auf dem Mars und vor allem im inter­planeta­ren Raum dazwi­schen existiert dieser Schutz nicht.

Zwei Strahlungsquellen sind zu unter­scheiden. Die galak­tische kosmische Strah­lung ist ein dauer­hafter, unver­meid­li­cher Beschuss mit hoch­energe­ti­schen Teilchen, die aus fernen Galaxien stammen. Sie durch­dringen prak­tisch jede prakti­kable Ab­schirmung, ionisieren Zellen und schädigen die DNA. Eine Mars­reise akkumu­liert eine Strahlungs­dosis, die das lebens­lange Krebs­risiko eines Astronau­ten deut­lich erhöht - nach aktuel­len Schät­zun­gen deut­lich über den für Raum­fahrer zu­lässi­gen Grenz­werten der NASA.

Noch gefährlicher sind solare Partikel-Emissionen: explosions­artige Aus­brüche auf der Sonnen­oberfläche, die inner­halb von Stunden eine poten­ziell töd­liche Strahlungs­dosis aus­stoßen können. Gegen diese Er­eig­nisse kann man sich durch einen gut abge­schirm­ten Schutz­raum im Raum­schiff schützen - einen Bereich mit mög­lichst dichten Materia­lien ringsum, idealen Weise Wasser­vorräte oder andere Polymer-Verbindun­gen, die Strah­lung besser absorbie­ren als Metall. Eine Früh­warnung von der Erde käme wegen der Kommunikationsverzöge­rung jedoch zu spät; das Schiff muss selbst über Mess­geräte ver­fügen und die Crew muss eigen­ständig handeln können.

Auf der Marsoberfläche ist die Situa­tion etwas besser als im freien Weltraum, aber immer noch weit gefähr­li­cher als auf der Erde: Der Mars hat kein globa­les Magnet­feld, und seine dünne Atmos­phäre absor­biert Strah­lung nur minimal. Unterirdische Habitate oder zumindest dicke Material­schichten über den Auf­enthalts­räumen sind auf der Mars­oberfläche keine Option, sondern eine Not­wendig­keit.

Die Forschung arbeitet an strahlungs­resisten­ten Medi­ka­menten und an ver­besser­ten Abschirm­materialien, doch ein voll­ständig be­friedi­gender Schutz über die gesamte Missions­dauer ist bislang nicht ge­funden.


Der Körper im freien Fall: Mikrogravitation

Schwerelosigkeit fühlt sich im ersten Moment schwere­los an - im wört­li­chen Sinne. Doch der mensch­liche Körper ist über Millio­nen Jahre Evolu­tion auf Schwer­kraft einge­stellt. Schon nach wenigen Wochen in Mikro­gravita­tion beginnen mess­bare physiolo­gische Ver­änderun­gen, die bei langen Missio­nen zu ernst­haften Problemen werden.

Knochen verlieren pro Monat in Schwerelosig­keit etwa 1% bis 2% ihrer Dichte - der Körper baut Material ab, das er nicht mehr zu brauchen scheint. Muskeln, auch das Herz­muskel­gewebe, schwächen sich ab. Das Gleich­gewichts­system verliert seine Referenz, die Flüssig­keits­vertei­lung im Körper ver­schiebt sich Rich­tung Kopf, was den Augen­innendruck erhöht und bei Langzeit­missionen nachweis­lich die Seh­schärfe be­einträch­tigt. Das Immun­system zeigt ver­änderte Reaktions­muster.

Auf dem Weg zum Mars und zurück, je rund sieben Monate, wäre die Crew in Schwere­losig­keit. Das Problem: Bei der Ankunft auf dem Mars müssen die Astronau­ten sofort leistungs­fähig sein. Sie müssen den Lander be­dienen, Systeme über­prüfen, gegebenen­falls körper­lich anspruchs­volle Aufgaben er­ledigen - und das nach Monaten des körper­li­chen Verfalls im Weltall.

Gegenmittel sind intensives, täg­li­ches Training mit Wider­stands­geräten und Pharmaka, die den Knochen­abbau verlang­samen. Diese Maß­nahmen mildern den Verfall, verhindern ihn aber nicht voll­ständig. Konse­quenter wäre künst­liche Schwer­kraft durch Rota­tion des Raum­schiffs oder zumindest eines Teils davon. Rotiert ein Körper mit aus­reichen­der Winkel­geschwindig­keit, ent­steht durch die Zentrifugal­kraft ein Effekt, der Schwer­kraft imitiert. Tech­nisch ist das lösbar - aber der Konstruk­tions­aufwand ist erheb­lich, und die not­wendi­gen Rotations­durch­messer für ein subjek­tiv an­genehmes Schwere­feld sind groß. Bisher hat keine Raum­fahrt­behörde eine solche Struk­tur ge­baut.

Auf dem Mars besteht immerhin etwa 38% der Erd­gravita­tion. Das ist besser als nichts, aber niemand weiß genau, was diese Teil­gravita­tion über eineinhalb Jahre mit dem mensch­li­chen Körper macht. Es gibt keiner­lei Langzeit­erfah­rung damit.


Der Geist am Limit: Psychologie und menschlicher Faktor

Technik kann geplant werden. Menschen sind komplizierter.

Eine Marsreise bedeutet: vier bis sechs Personen, ein­einhalb bis zwei Jahre in einem Raum­schiff, dessen Wohn­raum ver­gleich­bar mit einem Klein­bus oder einer engen Hütte ist. Keine Privats­phäre, kein Aus­weichen, keine frische Luft, kein Blick aus einem Fenster auf irgend­was außer dem Schwarz des Welt­raums. Dazu die perma­nente, nie nach­lassende Gewiss­heit, dass ein System­fehler zum Tod führen kann.

Kommunikation mit der Erde ist physika­lisch auf Text­nachrichten und vorab auf­ge­zeich­nete Videos be­schränkt. Die Signal­verzöge­rung von bis zu 44 Minuten pro Hin- und Rück­weg macht ein echtes Gespräch unmög­lich. Familien­mitglie­der, Freunde, vertraute Stimmen - all das ist nicht erreich­bar. Die Isola­tion ist absolut.

Studien aus der Antarktis­forschung, aus U-Boot-Einsätzen und aus dem russi­schen Mars-500-Simulations­projekt - wo sechs Probanden 520 Tage in einem simulier­ten Mars­raumschiff verbrach­ten - zeigen: Menschen ent­wickeln unter solchen Bedin­gun­gen Monotonie, Schlaf­störun­gen, Gereizt­heit, Motivations­verlust, Konflikte inner­halb der Gruppe. Spannun­gen zwi­schen Besatzungs­mitgliedern können sich hoch­schaukeln. Ent­scheidun­gen unter extre­mem Stress in einem kleinen Team ohne externe Kontrolle und ohne Rückzugs­möglich­keit sind eine ernst­hafte Gefahr.

Die Lösung liegt in sorgfälti­ger Crew-Auswahl nach psycholo­gi­schen Krite­rien, in klaren Hierar­chien und Konflikt­lösungs­protokollen, in strukturier­tem Tages­ablauf und sinn­haften Aufgaben. Ein Psycho­loge, der aus der Ferne die Besat­zung betreut und mit zeit­verzöger­ter Kommunika­tion Unterstüt­zung bietet, gehört zum Standard­konzept fast aller ernsten Missions­planungen. Ob das aus­reicht, ist offen. Es gibt keine wirk­liche Probe für das Echte.


Wenn kein Arzt kommt: Medizinische Versorgung

Auf der ISS ist medizinische Not­versor­gung be­scheiden, aber Evakuie­rung mög­lich. Auf dem Mars nicht. Die Crew muss in der Lage sein, die gesamte medizi­nische Versor­gung eigen­ständig zu leisten - für alle Besatzungs­mitglieder, über zwei­einhalb Jahre, einschließ­lich unvorher­gesehener Ereig­nisse.

Das Spektrum möglicher medizini­scher Probleme ist weit: Blind­darm­entzün­dung, Zahn­infektio­nen, Knochen­brüche, Nieren­steine, psychische Krisen, Herz­probleme, Operatio­nen. Auf einer Mars­expedi­tion muss die Crew all das selbst be­handeln können. Mindestens eine Person muss über ausge­bildetes medizini­sches Wissen verfügen; vorstell­bar ist, dass mehrere Besatzungs­mitglieder notfall­medizinisch qualifi­ziert sind.

Das Medikamentenlager muss auf 2,5 Jahre aus­gelegt sein - ein logis­ti­sches Problem, denn viele Medika­mente haben be­grenzte Halt­barkeit. Die Mars­umgebung mit ihren Temperatur­schwankun­gen und der er­höhten Strahlungs­belas­tung kann die Stabili­tät von Pharmaka zusätz­lich be­einträchti­gen. Manche Missions­pläne sehen einen kleinen Operations­saal und ein Miniatur­labor vor, das zumindest grund­legende Diagnos­tik er­möglicht.

Gleichzeitig ist die Strahlenbelas­tung selbst ein medizi­nisches Dauer­problem. Sie erhöht das Krebs­risiko, be­einträch­tigt das Immun­system und kann das Zentral­nerven­system schädigen. Über den gesam­ten Missions­zeitraum hinweg ist medizi­nische Über­wachung und -dokumenta­tion für alle Besatzungs­mitglieder er­forder­lich.


Systeme, die niemals ausfallen dürfen: Lebenserhaltung

Das Herzstück jedes Raumschiffs ist das Lebens­erhaltungs­system - die Gesamt­heit der Anlagen, die Atem­luft, Trink­wasser, Tempera­tur und Druck im Lebens­raum auf­recht­erhalten. Auf der ISS werden diese Systeme regel­mäßig von der Erde aus mit Ersatz­teilen ver­sorgt, gewartet und not­falls ausge­tauscht. Für eine Mars­reise gibt es diese Op­tion nicht.

Das bedeutet: alle kriti­schen Kompo­nenten müssen mehr­fach redundant ausge­legt sein. Ein ein­facher Reserve­behälter reicht nicht; es braucht voll­ständig unabhängige, parallel arbeiten­de Systeme, die im Falle eines Ausfalls automa­tisch oder manuell über­nehmen können. Die CO₂-Abschei­dung, die Sauerstoff-Erzeugung, die Wasser­aufbereitung, die Wärmerege­lung - jeder dieser Bereiche muss für 900 Tage be­trieben werden können, unter Belas­tun­gen durch Strahlung, Temperatur­schwankun­gen und mechani­schen Ver­schleiß.

Wasser ist dabei ein Schlüss­elelement in mehr­facher Hinsicht: Es wird zum Trinken be­nötigt, zur Hygiene, zur Sauer­stoff-Erzeu­gung durch Elektro­lyse und als Strahlungs­abschirmung. Wasser­kreisläufe müssen so effi­zient sein, dass prak­tisch kein Verlust ent­steht - Urin, Schweiß, Atem­feuchte werden aufbe­reitet und wieder­verwertet. Das klingt unappetit­lich, ist aber Standard­technolo­gie auf der ISS und wird auf einer Mars­reise konse­quenter umge­setzt werden müssen.

Die Energieversorgung ist eine weitere kri­tische Variable. Solar­energie ist auf dem Mars mög­lich - die Sonnen­intensi­tät beträgt dort etwa 43% der Erd­intensität - aber globale Staub­stürme können die Solar­strom-Erzeu­gung über Wochen hinweg dras­tisch reduzie­ren. Nuklear­generato­ren, so­genannte Radio­isotopen­thermo­generato­ren (RTG) wie sie auch Curiosity und Perseverance nutzen, oder kleine Kern­reaktoren sind die zuver­lässi­gere Option, aber sie bringen ihre eigenen Anforde­run­gen mit sich.


Landen auf dem Mars:
Das Sieben-Minuten-Problem

Das Landen auf dem Mars ist eine der kniffligs­ten Heraus­forde­run­gen der gesam­ten Mission. Die Mars­atmosphäre ist zu dünn, um große Lasten allein per Fall­schirm zu bremsen - wie auf der Erde. Gleich­zeitig ist sie dicht genug, um beim ungebrems­ten Ein­tritt durch Reibungs­wärme alles zu zer­stören. Für leichte Sonden hat man kreative Lösungen ge­funden: Airbags bei Pathfinder, die Sky-Crane-Methode bei Curiosity und Perseverance, bei der ein Schweber den Rover am Kran auf den Boden abließ.

Für ein bemanntes Raumschiff funktio­nieren diese Methoden nicht. Der Masse-Unterschied ist zu groß: Perseverance wog rund eine Tonne. Ein Mars­raumschiff mit Crew, Versor­gung und Rückflug­treibstoff würde Dutzende bis Hunderte Tonnen wiegen. Für eine so schwere Last gibt es noch keine er­probte Lande­technik. Es braucht leistungs­starke Trieb­werke, die den Abstieg kontrol­liert ab­bremsen, kombiniert mit einer Hitze­schutz­schicht für den Atmos­phären­eintritt und einem präzi­sen Navigations- und Steuer­system. Diese Kombina­tion in der Mars­atmos­phäre zuver­lässig zum Funktio­nieren zu bringen ist eines der größ­ten unge­lös­ten Probleme des gesam­ten Vorhabens - und es muss beim ersten Versuch funktio­nieren.


Überleben auf der Oberfläche

Das Habitat

Astronauten auf dem Mars können sich nicht unge­schützt im Freien auf­halten. Die Atmos­phäre ist giftig, der Druck zu niedrig zum Atmen, die Strah­lung erhöht. Jede Aktivi­tät außerhalb des Habitats er­fordert einen Raum­anzug.

Das Habitat muss hermetisch dicht sein, Druck halten, Strah­lung ab­schirmen, Wärme regulie­ren und psycholo­gisch bewohn­bar bleiben. Mehrere Konzepte werden disku­tiert: vorge­fertigte, von der Erde mitge­brachte Module; aufblas­bare Struktu­ren, die sich nach der Landung ent­falten; oder lang­fristig unter­irdische Anlagen, die durch die Mars­regolith-Überdeckung natür­li­chen Schutz vor Strah­lung und Temperatur­schwankun­gen bieten. Die Kombina­tion - ein vorge­fertig­tes Start­habitat, das nach und nach durch tiefere oder größere Struktu­ren ergänzt wird - erscheint am realistischs­ten.

Marsstaub ist eine besondere Heim­tücke. Er ist extrem fein, elektro­sta­tisch aufge­laden und haftet an allem. Er ent­hält Perchlorat, eine chemische Verbin­dung, die für Menschen toxisch ist. Raum­anzüge, Schleusen und Luft­filter müssen so konstru­iert sein, dass mög­lichst kein Staub in das Habitat gelangt.

Temperaturen und Stürme

Die Temperatur­unterschiede auf dem Mars sind extrem: An einem Sommer­tag am Äquator können Tempera­turen kurz über 0°C erreicht werden, nachts sinken sie auf minus 80°C und tiefer. An den Polen und im Winter sind Tempera­tu­ren bis minus 125°C mög­lich. Alle Materia­lien, alle Dichtun­gen, alle elektro­ni­schen Komponen­ten müssen diese Extreme über Jahre hinweg zuver­lässig über­stehen.

Globale Staubstürme sind ein weiteres Planungs­problem. Sie ent­stehen meist im marsiani­schen Sommer, wenn Temperatur­unterschiede gewal­tige Windströ­mun­gen erzeu­gen, die Staub in die Atmos­phäre schleudern. Solche Stürme können den gesam­ten Planeten für Wochen bis Monate ein­hüllen, das Sonnen­licht drama­tisch reduzie­ren und Solar­anlagen auf einen Bruchteil ihrer Kapazi­tät drosseln. 2018 über­stand Opportunity einen globa­len Sturm nicht - seine Solar­platten liefer­ten nicht mehr genug Energie, um die Batterie zu laden. Für eine be­mannte Mission be­deutet das: Energie muss auch ohne Sonne zuver­lässig ver­füg­bar sein.

Wasser

Wasser ist auf dem Mars vorhanden, aber nicht zugäng­lich wie auf der Erde. In den Pol­kappen liegt Wasser­eis, in den boden­nahen Schichten an vielen Orten des Planeten gibt es unter der Ober­fläche Eis­vorkommen. Die Sonde Phoenix hat 2008 direkt ge­zeigt, dass bereits wenige Zentime­ter unter der Ober­fläche im Bereich der Arktis Wasser­eis liegt.

Für eine bemannte Mission muss dieses Eis ge­wonnen, ge­schmolzen, ge­reinigt und als Trink­wasser und Betriebs­mittel auf­bereitet werden. Die Tech­nologie dafür - Bohr­geräte, Heiz­anlagen, Wasser­aufberei­tung - muss robust genug sein, um auch unter Mars­bedin­gun­gen zuverläs­sig zu funktio­nie­ren. Und die Anlage muss idealer­weise schon be­trieben werden, bevor die Crew landet, damit bei der Ankunft ge­sicher­ter Zugang zu Wasser be­steht.

Treibstoff - die kritischste Ressource

Das vielleicht komplexeste logis­tische Problem der ge­sam­ten Mission ist der Rück­flug-Treibstoff. Ein voll­getank­tes Raum­schiff für den Rück­flug von der Erde mit­zubringen ist kaum machbar - es würde die Start­masse ins Astronomi­sche treiben. Die Lösung ist, den Treib­stoff auf dem Mars herzu­stellen: *In-situ Resource Utilization*, kurz ISRU.

Das Prinzip ist grundsätz­lich bekannt. Die Mars­atmosphäre besteht zu 95% aus CO₂. Durch eine Reak­tion mit mitge­brach­tem Wasser­stoff - oder durch Elektro­lyse von aus dem Marsboden ge­wonne­nem Wasser - lassen sich Methan und Sauerstoff her­stellen, die als Raketen­treibstoff dienen. Diese Reak­tion, bekannt als Sabatier-Prozess, wird in kleinem Maß­stab bereits auf der ISS einge­setzt und wurde erst­mals von Perseverance in einem Experi­ment namens MOXIE auf dem Mars demons­triert: Das Instrument er­zeugte tatsäch­lich Sauer­stoff aus der Mars­atmos­phäre.

Für eine bemannte Mission müsste diese Tech­nologie jedoch in indus­triel­lem Maßstab be­trieben werden. Mehrere hundert Tonnen Treib­stoff sind für den Rück­flug er­forder­lich. Die ISRU-Anlage müsste also lange vor der Ankunft der Crew auf dem Mars be­trieben werden und ihren Treib­stoff­speicher füllen. Erst wenn diese Reserve ge­sichert ist, wäre es ver­antwort­bar, Menschen zu schicken. Das be­deutet: Unbemannte Voraus-Missionen sind nicht wünschens­wert, sondern zwingend.


Das Raumschiff: Antrieb und Konstruktion

Chemische Antriebe und ihre Grenzen

Alle bisherigen Raumfahrt­missionen nutz­ten chemi­sche Raketen­triebwerke. Sie sind erprobt, zuver­lässig und ver­hältnis­mäßig einfach zu konstruie­ren. Für eine Mars­reise sind sie jedoch mit einem gravieren­den Nach­teil behaftet: dem schlech­ten Verhält­nis zwi­schen Treib­stoff und Nutz­last. Um ein schweres Raum­schiff zum Mars zu be­schleuni­gen und dort wieder ab­zubremsen, braucht man mit chemi­schen Antrieben enorme Treib­stoff­mengen - die wiederum das Schiff schwerer machen, was wieder mehr Treib­stoff er­fordert. Dieser Kreis­lauf, bekannt als Tsiokolvski-Tyrannei, ist das funda­men­tale Dilemma der Raketen­physik.

SpaceX begegnet diesem Problem mit der schieren Größe des Starship: ein Raum­schiff, das als Ober­stufe allein mehr als 1.200 Tonnen Treib­stoff fasst und im Erd­orbit von eigens dafür ge­starte­ten Tanker­schiffen aufge­füllt werden soll. Das ist tech­nisch kein Selbst­läufer - das In-Orbit-Tanken in dieser Größen­ordnung wurde noch nie demons­triert - aber es liegt im Rahmen des physika­lisch Mög­lichen.

Nukleare Antriebe - die bessere Physik

Die elegantere Lösung wären Kern­antriebe. Ein nukleares Thermal­triebwerk heizt mit einem Kern­reaktor Wasserstoff auf extrem hohe Tempera­turen auf und stößt ihn als Reaktions­masse aus. Das ergibt eine deut­lich bessere spezifi­sche Energie als chemische Trieb­werke - gleich­bedeu­tend mit kürze­ren Reise­zeiten oder geringe­ren Start­massen. Wernher von Braun plante 1969 genau damit, und die damals ent­wickelten NERVA-Triebwerke liefen erfolg­reich auf dem Prüf­stand. Nixon stoppte das Pro­gramm 1972.

Heute erleben Kernantriebe für die Raum­fahrt ein Renaissance. NASA und DARPA haben unter dem Programm DRACO die Ent­wick­lung eines nuklea­ren Thermal­trieb­werks für Mars­missio­nen wieder aufge­nommen. Das Prinzip ist das gleiche wie bei NERVA, aber mit moder­nerem Reaktor­design. Ein solches Trieb­werk könnte die Reise­zeit auf dem Hin- oder Rückweg auf 3 bis 4 Monate reduzie­ren - was die Strahlungs­belas­tung mess­bar senkt.

Noch ambitionierter sind Konzepte für nukleare Puls­antriebe oder Fusions­antriebe - beide würden noch kürzere Reise­zeiten er­mög­lichen, sind aber auf abseh­bare Zeit noch nicht in den Bereich des Reali­sier­baren ge­rückt.


Die Besatzung: Anforde­run­gen an Menschen

Wer auf den Mars fliegt, muss außergewöhn­liche Qualifika­tio­nen mit­bringen - und das nicht nur in einer Diszi­plin. Die ideale Mars­beset­­zung vereint Piloten- und Ingenieurs­qualifi­kation, medizini­sches Wissen, geologi­sche und biolo­gische Feld­forschungs­kompeten­zen sowie psycholo­gische Be­lastbar­keit und soziale Ver­träglich­keit unter Extrem­bedingun­gen.

Das klingt nach einer Person mit fünf Doktor­titeln. In der Praxis be­deutet es: speziali­sierte Expertise kombi­niert mit Grund­kennt­nissen in den Fach­gebieten der anderen. Jedes Besatzungs­mitglied muss in einer Not­lage die wesent­li­chen Aufgaben eines ande­ren über­nehmen können. Redundanz gilt nicht nur für Tech­nik, sondern auch für mensch­li­ches Wissen.

Sprachliche und kulturelle Faktoren spielen bei interna­tio­nalen Missionen eben­falls eine Rolle. Die Be­sat­zung wird voraus­sicht­lich multi­national sein - allein schon, weil die Finanzie­rung und poli­tische Unter­stüt­zung einer Mars­reise interna­tional breit abge­stützt sein muss. Menschen unter­schied­li­cher Herkunft, Sprache und kulturel­ler Prä­gung in einem engen Raum über zwei­einhalb Jahre zu integrie­ren ist eine soziale Heraus­forde­rung, die in keiner Gleichung auf­taucht, aber über Erfolg oder Scheitern mit­entschei­den kann.


Autonomie und Entscheidungen

Die Kommunikationsverzöge­rung von bis zu 22 Minuten pro Rich­tung - also bis zu 44 Minuten für einen Austausch - hat eine Konse­quenz, die alle anderen über­lagert: Die Crew ist auf sich allein ge­stellt. Keine Bodensta­tion kann in einem Not­fall in Echt­zeit beraten, anweisen oder ein­greifen. Jede tech­nische Störung, jede medizi­nische Krise, jede unerwarte­te Situa­tion muss die Crew eigen­ständig bewälti­gen.

Das stellt enorme Anforde­run­gen an Ausbil­dung, an Ent­scheidungs­verfahren und an die an Bord ver­füg­baren Informations­systeme. Umfang­reiche Daten­banken, KI-gestützte Diagnose­systeme und detail­lierte Notfall­handbücher für jeden denk­baren Fehler­fall ge­hören heute schon zum Planungs­standard. Aber kein Handbuch kann jeden Fall ab­decken. Improvisa­tion unter Druck, mit begrenz­ten Mitteln, weit von der Erde ent­fernt - das ist die mensch­liche Kern­kompetenz, die eine Mars­besat­zung mit­bringen muss.


Ausblick: Wer ist wie weit?

SpaceX und Starship

SpaceX verfolgt mit seinem Starship-Raumschiff den derzeit ambitio­niertes­ten Ansatz. Das Fahr­zeug ist für genau diese Anforde­run­gen konzipiert: voll­ständig wieder­verwend­bar, in der Lage, massive Nutz­lasten in den Erd­orbit zu bringen und von dort nach Mars zu fliegen. Im Februar 2026 ver­schob das Unter­neh­men seine Mars­planung um mehrere Jahre, um sich auf das NASA-Artemis-Mond­programm zu konzentrie­ren, für das Starship als Mondlande­fähre aus­gewählt wurde. Realis­tische erste unbe­mannte Mars­flüge sind in den frühen bis mittle­ren 2030er Jah­ren zu er­warten.

NASA

Die amerikanische Weltraum­behörde ver­folgt eine Stufen­strategie: zunächst Rück­kehr auf den Mond mit Artemis, dann Nut­zung der dort ge­sammel­ten Erfah­run­gen für eine spätere Mars­reise. NASA ent­wickelt im Rahmen von DRACO zu­sammen mit DARPA ein nuklea­res Thermal­triebwerk, das die Reise­zeit zum Mars ver­kürzen soll. Einen festen Zeit­plan für eine be­mannte Mars­reise gibt es bei NASA nicht.

China

China hat die konkretes­ten Zeit­pläne: Tianwen-3, eine unbe­mannte Proben­rückkehr­mission, soll 2028 starten. Für be­mannte Missio­nen sind Start­fenster ab 2033 vor­gesehen. China hat in den letz­ten Jahren mehr­fach ge­zeigt, dass es Raum­fahrt­pläne tat­säch­lich um­setzt - was diese Ankündi­gun­gen glaub­würdi­ger macht als bei ande­ren Akteuren.

ESA

Die Europäische Weltraum­agentur setzt auf Partner­schaf­ten und wissen­schaft­liche Speziali­sie­rung. Der Rosalind-Franklin-Rover soll 2028 mit einer SpaceX Falcon Heavy starten und als erster Rover ge­zielt unter der Mars­oberfläche nach Lebens­zeichen suchen. Für be­mannte Missio­nen will die ESA als interna­tio­naler Partner auf­treten, aber keine eigen­ständige Mars­kapazität ent­wickeln.


Die Summe aller Anforderungen

Betrachtet man alle beschriebe­nen Anforde­run­gen zusammen - Strahlungs­schutz, Mikro­gravita­tion, Psycholo­gie, Lebens­erhaltung, Landung, Habitat, Wasser­gewinnung, Treib­stoff­produktion, medizi­nische Versor­gung, autonome Ent­scheidungs­fähig­keit - so wird deut­lich, dass eine be­mannte Mars­reise nicht an einer einzel­nen tech­nischen Lösung scheitert oder gelingt. Sie ist die Gleich­zeitig­keit aller dieser Lösungen, zuver­lässig über zwei­einhalb Jahre, ohne Sicher­heits­netz.

Das ist keine Unmöglichkeit. Es ist eine außer­ordent­lich schwieri­ge Ingenieurs- und Planungs­aufgabe, bei der alles, was in der Raum­fahrt jemals ge­lernt wurde, zusammen­fließen muss. Wenn es gelingt, wird es die komplexes­te und be­deutends­te Unter­neh­mung sein, die die Mensch­heit je in Angriff ge­nommen hat.


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