Klassische Science-Fiction-Geschichten über den Mars haben oft Marsmenschen mit Schutzbrille gezeigt, die wegen ihrer kostbaren Ressourcen in die Erde eindringen. Die Realität ist jedoch, dass in den nächsten zwanzig Jahren - bei allen technischen und finanziellen Einschränkungen - nur Menschen auf den Roten Planeten eindringen werden. In diesem Jahr hat die NASA ihren neuesten Plan vorgestellt, 300 Millionen Kilometer von der Sonne zum vierten Planeten zu springen. Die Strategie sieht die Schaffung einer Mondstation in der Umlaufbahn des Mondes vor, die als Zwischenpunkt für Raumflüge über große Entfernungen zum Mars dienen soll. Der bemannte Außenposten von Deep Space Gateway wird die Startrampe für Deep Space Transport sein, eine Version der Enterprise der Raumfahrtagentur.
In den frühen 2030er Jahren könnte ein Astronaut die erste menschliche Spur auf einem anderen Himmelsobjekt seit 1969 hinterlassen haben. Er oder sie wird clevere Geräte brauchen, die es ermöglichen, auf einem kalten, unwirtlichen Planeten zu leben, weit weg vom nächsten Ort, der als "Zuhause" bezeichnet werden könnte.
Wasser, Wasser überall
Die Tatsache, dass es auf dem Mars Wasser gibt, überrascht niemanden mehr. Oberflächenströme auf dem Roten Planeten, die regelmäßig auslaufen, lassen Wissenschaftler glauben, dass tatsächlich flüssiges Wasser stattfinden sollte. Die NASA gab letztes Jahr bekannt, dass sie auch ein riesiges Eisreservoir entdeckt hatte, das unter der festen Oberfläche des Planeten gefroren war.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass frühe Reisende zum Mars einen einfachen Zugang zu diesen Wasserquellen haben, oder es wird zu kostspielig sein, auf sie zuzugreifen. Stattdessen könnten zukünftige Astronauten eine Art Wasserfänger verwenden, die von Wissenschaftlern der University of California in Berkeley entwickelt wurde.
Dieses solarbetriebene Gerät verwendet ein spezielles metallorganisches Gerüst (MOF), um Wasser mit einer Luftfeuchtigkeit von mindestens 20 Prozent aus der Luft zu ziehen. Eine Studie zu diesem Thema wurde letzten Monat in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
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Mit diesem Prototyp war es möglich, mit nur einem Kilogramm MOF in 12 Stunden etwa drei Liter Wasser aus der Luft zu sammeln. Der Rahmen kombiniert Metalle wie Magnesium mit organischen Molekülen, die sich zu starren, porösen Fasern ausrichten, um Gase und Flüssigkeiten zu speichern.
"Wenn die relative Luftfeuchtigkeit auf dem Mars etwa 20 Prozent oder mehr beträgt, verstehe ich nicht, warum dieses Gerät dort nicht funktionieren kann", sagt Omar Yagi, Mitautor der Arbeit, die MOF vor 20 Jahren erfunden hat.
Während ein Wasserfänger an trockenen Orten auf der Erde wunderbar nützlich wäre, funktioniert ein solches Gerät auf einem völlig trockenen Mars, wo die relative Luftfeuchtigkeit trotz Wüstenbedingungen nachts 80-100% erreichen kann - was mehr als genug ist, um Wasser aus der Atmosphäre zu saugen.
Yagis Team arbeitet bereits an einem billigeren und effizienteren MOF für die Wasserdampfsorption. „Es ist nur eine Frage der Zeit, bis diese Technologie wirtschaftlich wettbewerbsfähig wird. Dies ist ein wichtiger Schritt in Richtung der Zukunft der Wasserversorgung, ich nenne es „personalisiertes Wasser“.
Zivilisationsstempel
Wir können heutzutage alles in 3D drucken - sogar Eierstöcke. Die Fähigkeit, Werkzeuge und Teile herzustellen, wird Mars-Kolonisten definitiv helfen, die nicht alles auf einmal mitnehmen können.
Kürzlich hat ein Team der Northwestern University die Fähigkeit demonstriert, 3D-Strukturen mit Mars- und Mondstaub zu drucken. Genauer gesagt, kein echter Staub, sondern ein von der NASA zugelassener Nachahmer gleicher Größe und Form. Die Forscher unter der Leitung von Ramil Shah haben ein sogenanntes 3D-Malverfahren angewendet, bei dem neue Tinten verwendet werden, mit denen ihr Labor zuvor beispielsweise Graphen und Kohlenstoffnanoröhren gedruckt hatte.
Die Studie wurde Anfang dieses Jahres in Nature Scientific Reports veröffentlicht.
3D-Druckmaterial besteht zu 90 Gew.-% aus Staub und ist hochflexibel und langlebig wie Gummi. Es kann "vor dem 3D-Malen geschnitten, gerollt, gefaltet und geformt werden". Du kannst sogar LEGO Steine herstellen.
"An Orten wie anderen Planeten und Monden mit begrenzten Ressourcen müssen Menschen das nutzen, was auf diesem Planeten verfügbar ist, um zu leben", sagt Shah, Assistenzprofessor an der McCormick School of Engineering. „Unsere 3D-Tinten eröffnen wirklich die Möglichkeit, eine Vielzahl von funktionalen oder strukturellen Objekten zu drucken, um Lebensräume jenseits der Erde zu schaffen.“
Ein Zuhause in der Ferne
Die NASA entwickelt eine eigene Lösung für den Wohnungsbau auf dem Roten Planeten. Das ist ein Iglu.
Technisch gesehen ist das "Martian Ice House" eine große, aufblasbare röhrenförmige Struktur, die Materialien enthält, die vom Planeten gesammelt und in einer Eisschale eingeschlossen sind.
Die Idee des aufblasbaren Teils der Struktur ist, dass es leicht zu transportieren ist. Warum Eis? Wasser bietet einen hervorragenden Schutz vor Strahlung, und dies ist eine der größten Gefahren, denen Menschen in der Raumfahrt ausgesetzt sind. Langzeitbelichtung kann Krebs oder sogar akute Strahlenkrankheit verursachen.
Alternativ könnten Wohnungen, Labors und andere Gebäude unter der Oberfläche vergraben werden, was die Forscher dazu zwingt, wie Höhlenbewohner zu leben. Aber Mars Ice Home bietet eine bessere Perspektive.
"Alle Materialien, die wir ausgewählt haben, sind durchscheinend, sodass ein Teil des Tageslichts von außen eindringen und Sie wissen lassen kann, dass Sie sich in einem Haus und nicht in einer Höhle befinden", sagte Kevin Kempton, Hauptforscher für das Mars Ice Home-Projekt bei der NASA.
Ein Apfel pro Tag
Es ist unklar, ob der Science-Fiction-Blockbuster The Martian tatsächlich den Kartoffelverkauf ankurbelte, aber Wissenschaftler entwickeln hoch entwickelte, sich selbst tragende Pflanzenfarmen, die künftigen Astronauten frisches Obst und Gemüse liefern werden.
Ein gemeinsames Projekt der NASA, der University of Arizona und privater Unternehmen ist beispielsweise ein bioregeneratives Lebenserhaltungssystem (BLSS), das durch eine hydroponische Pflanzenkammer repräsentiert wird, die keinen Boden (oder besser menschlichen Kot) zur Herstellung von Nahrungsmitteln benötigt.
Ein geschlossenes Kreislaufsystem beginnt mit nährstoffreichem Wasser. Nährwasser unterstützt das Pflanzenwurzelsystem. Das System kommt sowohl Pflanzen als auch Menschen gleichzeitig zugute, da letztere Kohlendioxid abgeben, das von der Vegetation aufgenommen wird. Pflanzen wiederum produzieren Sauerstoff durch Photosynthese.
„Unser erstes großes Projekt begann im Jahr 2004. Wir haben eine Lebensmittelkammer am Südpol (Antarktis) entworfen und gebaut. Es ist immer noch da und funktioniert immer noch “, sagt Jean Giacomelli, Direktor des Landwirtschaftszentrums für verwaltete Umgebungen und ehemaliger Hauptforscher des BLSS-Projekts.
BLSS wurde in Biosphere 2 vorgestellt, einem geschlossenen Ökosystem, das den Australiern gehört und von ihnen betrieben wird.
Zukünftige Herausforderungen
Offensichtlich gibt es noch viel zu tun, bevor Astronauten auf dem Roten Planeten köstliche rote Äpfel anbauen. Die NASA und ihre Handelspartner entwickeln noch Raketen der nächsten Generation, die alle schweren Operationen zukünftiger Missionen bewältigen werden. Weitere Projekte sind im Gange, um Wohnmodule für den Weltraum zu schaffen, die Menschen zum Mars bringen.
Es bleiben ernsthafte Hindernisse. Zum Beispiel das Problem der Strahlung. Von der ESA finanzierte Wissenschaftler haben kürzlich ein Gerät angekündigt, das Weltraumstrahlung simuliert, um Bedrohungen zu untersuchen und Lösungen zu entwickeln, um die Auswirkungen auf Menschen und Geräte zu mildern. Derzeit konzentriert sich die Luft- und Raumfahrtmedizin auf die Untersuchung, wie Menschen im Weltraum gesund und belastbar bleiben.
Es gibt auch die Frage, nicht zu Hause zu sein. Sind die Menschen stark genug, um eine so lange Reise zu überleben? Zu diesem Thema wird auch unter antarktischen Bedingungen geforscht.
In diesem Jahr jährt sich zum 60. Mal der Beginn des Weltraumzeitalters, als Russland erstmals einen Weltraumsatelliten startete. In weniger als einem Jahrhundert von diesem Wendepunkt zum Mars zu gelangen, wird ein historischer Moment sein, der eine neue Zukunft für die Menschheit einläuten wird.
ILYA KHEL
