Was braucht man, um auf dem Mars zu überleben?

Was braucht man um auf dem mars zu überleben: Wasser vs Strahlung

Die Erforschung des roten Planeten fasziniert die Menschheit seit Generationen. Doch die lebensfeindliche Umgebung stellt zukünftige Astronauten vor extreme Herausforderungen, die innovative Technologien erfordern. Das Verständnis über was braucht man um auf dem mars zu überleben schützt vor tödlichen Gefahren. Wer diese Kriterien ignoriert, riskiert fatale gesundheitliche Folgen im Weltall.

Überleben auf dem roten Planeten: Eine Frage der richtigen Bedingungen

Um dauerhaft auf dem mars überleben zu können, müssen Menschen künstlich eine atmungsaktive Umgebung schaffen, sich vor tödlicher Strahlung schützen und Wasser direkt vor Ort gewinnen. Ohne technologische Lebenserhaltungssysteme ist ein Überleben aufgrund der extremen Umweltbedingungen unmöglich. Ob ein langfristiges Leben auf dem Mars gelingt, kann vorab nicht mit absoluter Sicherheit vorhergesagt werden, da die Stabilität solcher geschlossenen Habitate von vielen unvorhersehbaren technischen Faktoren abhängt.

Der Mars ist eine eisige, trockene Wüste mit einer hauchdünnen Atmosphäre, die fast komplett aus Kohlendioxid besteht. Der Mangel an atmosphärischem Druck und Sauerstoff führt dazu, dass ungeschützte Menschen innerhalb von Sekunden das Bewusstsein verlieren würden. Hinzu kommt eine kosmetische und solare Strahlung, die mangels eines globalen Magnetfelds ungehindert auf die Oberfläche trifft. Forscher arbeiten daher fieberhaft an Lösungsansätzen wie unterirdischen Habitaten, Strahlenschutzschilden und autonomen Recyclingsystemen, um eine dauerhafte Besiedlung überhaupt denkbar zu machen.

Die dünne Marsatmosphäre und das Problem des Luftdrucks

Die Marsatmosphäre ist extrem dünn und besitzt einen durchschnittlichen Oberflächendruck von nur etwa 610 Pascal, was weniger als 1% des irdischen Luftdrucks entspricht. Ein so niedriger Druck liegt weit unter der sogenannten Armstrong-Grenze. Für den menschlichen Körper hat das fatale Folgen: Ohne einen druckregulierten Raumanzug würde das Wasser im Blut und Gewebe bei normaler Körpertemperatur sofort zu kochen beginnen. Eine künstliche Druckhaltung in den Wohnkomplexen ist daher die allererste Voraussetzung für jedes Überleben.

Zusätzlich macht die chemische Zusammensetzung das Atmen unmöglich, da die Luft zu rund 95% aus Kohlendioxid besteht. Sauerstoff ist nur in winzigen Spuren von etwa 0,13% vorhanden. Um eine atembare Atmosphäre in geschlossenen Räumen zu sichern, müssen technische Systeme kontinuierlich Kohlendioxid filtern und Sauerstoff generieren. Das geschieht entweder durch die Spaltung von lokalem Wasser mittels Elektrolyse oder durch chemische Prozesse, die das CO2 der Marsluft direkt umwandeln.

Unsichtbare Gefahr: Die extreme kosmische Strahlung

Auf der Marsoberfläche sind Astronauten einer ungeschützten Strahlendosis von durchschnittlich etwa 200 bis 250 Millisievert pro Jahr ausgesetzt. Zum Vergleich: Die natürliche Hintergrundstrahlung auf der Erde liegt bei gerade einmal 2 bis 3 Millisievert im gesamten Jahr. Diese dauerhafte Belastung durch galaktische kosmische Strahlung und plötzliche solare Teilchenereignisse beschädigt die menschliche DNA massiv und erhöht das Risiko für Krebserkrankungen und degenerative Defekte drastisch. Bereits nach wenigen Jahren auf der Oberfläche wären ohne Schutzschilde die maximal zulässige Karrierendosis eines Astronauten überschritten.

Bei der Abschirmung von Raumstationen zeigt sich die extreme Energie dieser Teilchen. Herkömmliche Aluminiumwände, wie sie von Raumschiffen bekannt sind, bewirken bei der hochenergetischen kosmischen Strahlung fast gar nichts. Die effektivste Lösung bietet der Marsboden selbst, auch Regolith genannt, welcher eine der wichtigsten voraussetzungen für leben auf dem mars darstellt. Habitate müssen entweder mit einer meterdicken Schicht aus Marserde überschüttet oder direkt unter die Erde in eingebrochene Lavatunnel verlegt werden, um die Strahlung auf ein irdisches Niveau zu senken.

Wasserversorgung auf dem Mars: Gewinnung direkt vor Ort

Flüssiges Wasser kann aufgrund des minimalen Drucks und der eisigen Temperaturen auf der Marsoberfläche nicht dauerhaft existieren, weshalb Astronauten auf gefrorene Vorräte im Boden angewiesen sind. Die moderne Raumfahrt setzt hierbei voll auf die sogenannte In-situ-Ressourcennutzung (ISRU). Das bedeutet, dass lebenswichtige Güter nicht mühsam von der Erde eingeflogen, sondern direkt aus den Rohstoffen des Zielplaneten hergestellt werden. Ohne diese lokale Produktion wäre eine marsmission überlebenswichtig für die Erforschung, da Basen sonst logistisch und finanziell absolut unbezahlbar wären.

Untersuchungen von Raumsonden zeigen, dass selbst der trockene Wüstenboden in den äquatornahen Regionen noch etwa 2% Wassergewicht in Form von hydratisierten Mineralien enthält. Durch einfaches Erhitzen des Bodens in speziellen Öfen lässt sich dieses gebundene Wasser verdampfen und anschließend als Trinkwasser kondensieren. In höheren Breitengraden lagern zudem riesige unterirdische Gletscher, die zu 50% bis 85% aus reinem Wassereis bestehen. Um diese Reservoirs anzuzapfen, planen Ingenieure den Einsatz von thermischen Bohrern, die das Eis in der Tiefe schmelzen und das flüssige Wasser an die Oberfläche pumpen, wo es gereinigt und für die Crew oder zur Treibstoffproduktion genutzt werden kann.

Umweltbedingungen im direkten Vergleich: Erde vs. Mars

Heimatplanet Erde

Etwa 101,3 Kilopascal auf Meereshöhe - optimal für die menschliche Biologie

Durchschnittlich 2 bis 3 Millisievert dank schützendem Magnetfeld und dicker Atmosphäre

Überreichlich vorhanden; bedeckt als flüssiges Wasser den Großteil der Oberfläche

Besteht zu 78% aus Stickstoff und zu 21% aus Sauerstoff; frei atembar

Zielplanet Mars

Nur etwa 0,6 Kilopascal - führt ohne Druckanzug sofort zum Sieden von Körperflüssigkeiten

Liegt ungeschützt bei 200 bis 250 Millisievert; erfordert dicke Schutzschilde aus Regolith

Kein flüssiges Oberflächenwasser; nur als Eis im Boden oder in Form von hydratisierten Mineralien

Dominierte zu 95% durch Kohlendioxid; Sauerstoff ist mit 0,13% kaum vorhanden

Das Lebenserhaltungssystem von Biosphäre 2: Ein lehrreicher Fehlschlag

Ein Team aus acht Forschern wagte in den 1990er-Jahren das Experiment, in einem riesigen, hermetisch geschlossenen Glaskomplex in Arizona komplett autark zu leben. Sie wollten beweisen, dass künstliche Ökosysteme für zukünftige Marskolonien stabil funktionieren können, stießen jedoch schnell an unerwartete Grenzen.

Der erste Versuch geriet bald außer Kontrolle, als der Sauerstoffgehalt in der Luft ohne ersichtlichen Grund kontinuierlich sank. Die Crew litt unter extremer Erschöpfung, Atembeschwerden und massiven psychischen Spannungen, während die installierten Nutzpflanzen eingingen und die Nahrung knapp wurde.

Nach monatelanger, panischer Fehlersuche kam die überraschende Erkenntnis: Der frisch vergossene Beton der Fundamente war nicht vollständig ausgehärtet. Er reagierte stillschweigend mit dem CO2 der Luft, band es chemisch und entzog dem Kreislauf so die Basis, aus der die Pflanzen neuen Sauerstoff hätten produzieren sollen.

Das Experiment musste schließlich durch das Einleiten von externem Sauerstoff gerettet werden. Es zeigte der Wissenschaft auf schmerzhafte Weise, dass die Interaktion künstlicher Baustoffe mit geschlossenen Atmosphären hochkomplex ist und winzige Planungsfehler in einer echten Marsumgebung das sofortige Todesurteil für die Crew bedeuten würden.