Forschungsexpedition zum Roten Wüstenplaneten (Teil 1)

05.01.2001

Probleme und Risiken für Astronauten bei erster Marsmission

Unter den Planeten unseres Sonnensystems nimmt der Mars einen besonderen Platz ein: Er ist der erdähnlichste Himmelskörper und diente schon oft als Vorlage für Science-Fiction-Romane. Seit der Antike wurde er bewundert, gefürchtet und verklärt. Heute studieren ihn Wissenschaftler mit neugierigen Argusaugen. Dabei fokussiert sich alles auf eine Frage: Gibt es Leben auf dem Mars?

Einen wichtigen Mosaikstein zur Klärung dieser schon seit geraumer Zeit heiß diskutierten Frage hat die NASA-Forschungssonde "Mars Global Surveyor" letztes Jahr entdeckt. Sie fand Hinweise dafür, dass die Marsoberfläche vor 3,5 bis 4,3 Milliarden Jahren von einer Seenlandschaft überzogen gewesen sein könnte. Obgleich die NASA die kontroversen Diskussionen um das "Mars-Gesicht" und den Marsmeteoriten ALH 84001 zu den Akten gelegt hat, forciert sie nunmehr die Suche nach "echten" Indizien für extraterrestrisches Leben. Weitere neue unbemannte Missionen sind geplant. Doch Roboter können mit menschlicher Kreativität, Flexibilität und Improvisationsgabe nicht konkurrieren.

Wohl deshalb wird dieses Jahrhundert die erste bemannte Expedition zum Roten Planeten aufbrechen. Wenn sich die Mondlandung zum fünfzigsten Male jährt, sollen menschliche Füße erstmals in den roten Marssand eintauchen. Ob das interplanetare Abenteuer wirklich am 20. Juli 2019 eine neue Seite im Buch der Weltgeschichte aufschlagen wird, ist indes fraglich. Zwar ist eine bemannte Marsmission technisch bereits heute schon machbar. Doch die Probleme und Gefahren, welche die erste Mars-Crew lösen und überstehen muss, sind beträchtlich.

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Ein tiefschwarzer Himmel, übersät von kristallklaren und kaltleuchtenden Sternen, eine bizarre von Kratern durchzogene wüstenartige Landschaft, feiner mehliger Sandstaub und fremdartig hellstrahlendes Sonnenlicht - das waren die Eindrücke, die der amerikanische Apollo-Astronaut Eugene Cernan mitnahm, als er beim Besteigen der Mondfähre für einen Moment innehielt und sich umdrehte, um die irreal anmutende Schönheit des Mondes ein letztes Mal in natura einzufangen. Seit seinem Abschied am 12. Dezember 1972 sah kein Mensch mehr die majestätische lunare Pracht mit eigenen Augen. Seither wirbelte kein irdisches Lebewesen, keine Landefähre mehr den weissen samtenen Mondstaub, geschweige denn irgendeinen anderen extraterrestrischen Staub auf.

Genau fünfzig Jahre nach der historischen Apollo-Mondlandung und Neil Armstrongs legendärem kleinen lunaren Schritt, der in der Tat ein großer Sprung für die Menschheit war, sollen - so zumindest das Wunschdenken einiger NASA-Planer - Menschen erstmals den roten Marssand aufwirbeln, so wie es bereits die Robotersonden Viking (1976) und der schuhkartongroße "Sojourner" während der "Pathfinder-Mission" (1997) vorgemacht haben.

Ungeachtet des jüngsten Robotersonden-Mißerfolgs (Mars Climate Orbiter und Polar Lander) - und der statistisch nachdenklich stimmenden Bilanz, dass bisher zweidrittel aller unbemannten Forschungsexpeditionen zum Mars scheiterten, befindet sich schon die nächste Satellitenvorhut in den Startlöchern. Sekundiert wird sie von einer ganzen Armada ausländischer Sonden, hierunter auch unbemannte Vertreter der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA). Allesamt sollen sie heute und in Zukunft Forschungsdaten für das kühnste Unternehmen aller Zeiten sammeln: die erste bemannte Mission zum Mars, dessen Hauptaufgabe die Suche nach Leben sein wird.

Doch vorerst bleibt der science-fiction-verklärte Trip zum Mars reine Utopie, nicht zuletzt deshalb, da seine praktische Umsetzung bislang noch nicht einmal auf dem Reißbrett einheitliche Konturen gewonnen hat. Vielmehr staubt das Gros der Marspläne in den NASA-Archivregalen vor sich hin. Derweil jedoch ist die NASA auf ihrer Suche nach Alternativen, um die Marsmission gemäß ihrer Sparkurs-Devise "schneller, billiger, besser" finanziell tragbar zu machen, zu der Erkenntnis gelangt, dass der Weg zum Mars nur im Rahmen einer internationalen Anstrengung geebnet werden kann. Einer von mehreren zurzeit diskutieren Entwürfen, der diese Kriterien zu erfüllen scheint, ist der Mars-Direct-Plan, den der Raumfahrtingenieur und Präsident der Mars Society Robert Zubrin konzipierte: "Der Schlüssel zum Erfolg liegt in einer Strategie, die sich bereits bei den ersten Entdeckungsreisen auf unserem Planeten bewährt hat: Gepäck sparen und vorgefundene Ressourcen nutzen", so Zubrin.

"Das legendäre Marsgesicht - vorher und nachher. Ein Mythos löst sich in nichts auf" (NASA 1998)

Anstelle eines riesigen Mutterschiffes soll nach seinem Plan zunächst ein komplettes Raumschiff für die Rückkehr und eine Anlage zur Produktion von Treibstoff zum Mars gebracht werden. Wenn zwei Jahre später die Astronauten landen, finden sie alles vor, was für Aufenthalt und Rückreise nötig ist. Im Gegensatz zu früheren Plänen, die bis zu 500 Milliarden Dollar Kosten veranschlagten, würde dieser Plan "nur" 30 bis 50 Milliarden Dollar verschlingen.

Ernste Krankheiten drohen

Bevor jedoch eines fernen Tages Menschen im roten, fremdartigen Staub waten können, müssen noch schier unendlich viele Hürden gemeistert werden. Zunächst einmal müssten sich die an dem Projekt beteiligten Staaten darauf einigen, wie der Bau und die Kosten aufgeteilt und welche Staaten zu welchem Anteil die internationale Astronauten-Crew stellen. Mit der Wahl der Raumfahrer steht und fällt die ganze Mission. Denn nach wie vor ist der Mensch das anfälligste und schwächste Glied in der Raumfahrt. Bislang läßt sich noch nicht einmal abschätzen, inwieweit ein langjähriger All-Aufenthalt Körper und Psyche der Astronauten verändert. Von den Shuttle- und MIR-Aufenthalten ist zwar bekannt, dass selbst robuste Astronauten auf die scheinbare Leichtigkeit der Schwerelosigkeit kurzfristig mit Gesichtsschwellungen oder Störungen des Gleichgewichts und Übelkeit reagieren.

Langfristig hingegen sind die Folgen weitaus gravierender. Sie fallen besonders ins Gewicht, weil eine Reise zum Mars mit einem chemischen Antrieb nach dem derzeit offiziellen NASA-Referenz-Plan bis zu 900 Tagen dauern kann. Zum Mars, dessen Entfernung zur Erde je nach Umlaufbahn zwischen 56,8 und 399,4 Millionen Kilometern beträgt, führen mehrere Routen, die sich durch Länge, Reisezeit und Energieaufwand unterscheiden.

Allerdings eröffnet die Konstellation Erde-Mars nur alle 26 Monate ein Startfenster. Daher sind für Hin- und Rückflug jeweils sechs Monate und für den Marsaufenthalt ganze 500 Tage eingeplant. Die Astronauten müssten demnach insgesamt ein Jahr Schwerelosigkeit und nahezu 18 Monate marsiane Gravitation (ein Drittel der Erde) schadlos überstehen. Nicht sinnlich-kulinarische Genüsse, sondern der Kampf gegen Gleichgewichts- und Appetitstörungen sowie Knochen- und Muskelschwund bestimmt demnach den Tagesablauf an Bord. Dass trotz intensivstem Training die Muskeln und Knochen der Raumfahrer peu à peu degenerieren, ist hinlänglich bekannt. Selbst das härteste Fitnessprogramm vermag nicht den Kalziumverlust in den Knochen (bis zu 15 Prozent) und den Muskelabbau vollständig zu bremsen. Eine andere ernstzunehmende Gefahr ist die hochenergetische Strahlung, die auf die Besatzung in Form von permanenter kosmischer Strahlung, aber auch infolge zahlreicher Sonneneruptionen niederprasselt. Mittlerweile kursieren Pläne, wonach ausschließlich ältere Menschen zum Mars geschickt werden sollen, da wegen deren geringerer Rest-Lebenserwartung ernsthafte Strahlenschäden nicht mehr zum Tragen kommen. Kritiker halten dem aber entgegen, dass diese Altersgruppe für alle anderen Arten von Krankheiten anfälliger und den Strapazen einer mehrjährigen Marsexpedition körperlich ohnehin nicht gewachsen ist.

Langzeitflüge im All bergen weitere Risiken. So fanden Wissenschaftler des Johnson Space Centers in Houston während einer Testreihe an Shuttle-Astronauten heraus, dass in deren Speichel die Konzentration des Epstein-Barr-Virus im Gegensatz zu "irdischen" Testpersonen um das vierzigfache höher war. Dieser eigentlich ungefährliche Virustyp, der bei vielen Menschen in den weißen Blutkörperchen sitzt, wird nur in bestimmten Stresssituationen aktiv. Für Marsreisende könnte er jedoch zum ernsthaften Problem "mutieren". "Wenn die Astronauten oben sind, leiden sie unter riesigem Streß und sind daher für Infektionen besonders anfällig. Am stärksten ist die Angst, nicht mehr zurückzukommen", berichtet der Laborleiter Satis Metha. Tatsächlich gehören Viren und andere Erreger in Raumschiffen längst zum lebenden Inventar. Im schwerelosen Milieu und auf engstem Raum fühlen sich die Mikroben pudelwohl, können sie doch auf diese Weise die geschwächten Immumsysteme der Raumfahrer besonders leicht überlisten.

Die Gefahren bei Langzeitflügen sind vielschichtig und teilweise kaum vorauszusehen. So könnten unsere Astronauten etwa ungewollt irdische Mikroben einschleppen, die für die dortigen Kleinstlebewesen, sofern auf Mars solche existieren, tödlich sind. Oder umgekehrt könnten Marsorganismen die irdische Biosphäre konterminieren.

Große psychische Belastung

Eine mehrjährige Mars-Mission kann sich auch nachhaltig auf die Psyche der Astronauten auswirken. Wenn soziale Isolation, Langweile, Streitereien an Bord - gewiss gefördert durch die räumliche Enge - sich anstauen und kein Ventil finden, sind Eskalationen vorprogrammiert. Frühere Raumflüge haben gezeigt, dass Besatzungen in der Regel nach 30 Tagen eine gegenseitige Abneigung entwickeln oder ihren Frust an die Bodenstation weiterleiten.

Darüber hinaus weiß keiner so recht, ob sich bei den Marsreisenden nach einer gewissen Zeit jener Rauschzustand einstellt, den Flugzeugpiloten, Tiefseetaucher und Fallschirmspringer als "Break-off-Effekt" fürchten. Angesichts der Ausnahmesituation, dass Marsreisende zum ersten Mal die Nabelschnur zur Erde komplett durchtrennen, könnte es zu einem interplanetaren "Break-off" kommen. Wie reagiert ein Mensch, der seinen Heimatplaneten über ein Jahr nur als kleinen Punkt wahrnimmt? Auf jeden Fall wird die Bordapotheke auch einen großen Bestand an Psychopharmaka haben müssen. Nicht zuletzt deshalb, weil bekannt ist, dass sich nach etwa sechs Monaten im All bei der Besatzung ernsthafte Ermüdungserscheinungen und Konzentrationsschwächen offenbaren. Unklar ist zudem, wie die Besatzung auf eine schwere Krankheit oder gar einen Todesfall eines Kollegen reagiert. Wird die Crew mit der belastenden Situation ganz allein fertig? Kann ein Besatzungsmitglied das Aufgabenfeld eines verstorbenen Kollegen ausfüllen?

Noch weitere Damoklesschwerter schweben über den Häuptern der Astronauten. Unvorhersehbare Zwischenfälle wie etwa technische Defekte, Computerausfälle oder Zusammenstöße mit Mikrometeoriten können das Raumschiff beschädigen und steuerungsunfähig machen. Ein Defekt an der Wohn- und Landeeinheit (Mars-Lander) könnte das ohnehin komplizierte Landemanöver auf dem Mars, der im Gegensatz zum Mond eine Atmosphäre und eine doppelt so große Schwerkraft aufweist, zusätzlich erschweren. Unberechenbare Sand- und Wirbelstürme, Felsspalten die auf dem Roten Planeten keine Seltenheit sind, können bei den notwendigen Außenarbeiten lebensgefährliche Situationen heraufbeschwören. Nicht auszuschließen ist eine Kontamination mit winzig kleinen Nanopartikeln, die beim Einatmen Lungenkrankheiten verursachen können. Da auf dem Mars kein flüssiges Wasser existiert, das Staub binden oder fortspülen könnte, wirbelt jeder Schritt eines Astronauten feinpulvrige Staubwolken auf, die Helmvisiere verkratzen, Raumanzüge verkleben, Kurzschlüsse hervorrufen oder sogar die Elektrizitätsversorgung lahm legen können.

Sonnenuntergang auf dem Mars" (aufgenommen während Pathfinder-Mission 1997)

Für die Moral der Crew nahezu lebensnotwendig ist ein stetige Verbindung zur Heimat in Form von regelmäßigen Bildschirmtelefonaten mit den Lieben daheim. Freilich müssen auch hier kommunikative Abstriche gemacht werden, weil aufgrund der großen Distanz jede Nachricht vom Mars ungefähr 20 Minuten unterwegs ist, bis sie ihren Adressaten erreicht. Direkte, vertrauliche Gespräche unter vier Augen sind nicht möglich.

Absolut zuverlässig müssen Nahrungs-, Luft-, Wasser- und Nährstoffquellen sein. Fiele nur ein Element des Lebenserhaltungssystems aus, wäre die Crew unweigerlich verloren. Aber nicht nur das pure Überleben allein, sondern auch ein gewisser Luxus und Komfort muss gewährleistet werden. Abwechslungsreiche Kost, lebendiges Design, bequeme, farbenfrohe Möbel, gute Frischluftzufuhr, die üblen Gerüchen vorbeugt, gut funktionierende sanitäre Einrichtungen bis hin zu abwechslungsreichen Freizeitaktivitäten - das ist das Mindeste, was den Astronauten für die lange Fahrt mit auf dem Weg gegeben muss. Auf Apollo-Niveau jedenfalls wird die mehrmonatige Reise kaum zu überstehen sein. Der Wunsch nach Privatsphäre ist ebenso wichtig wie die Berücksichtigung sexueller Bedürfnisse. Deswegen sollte nach Ansicht von Experten die Besatzung ohnehin aus verheirateten Paaren bestehen. Es müssten aber sehr gut "funktionierende" Beziehungen sein, weil bereits eine handfeste Ehekrise den Missionserfolg wiederum gefährden könnte.

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