Menschen auf dem Mars: Neue Entdeckung macht Strich durch die Rechnung
Eine neue Entdeckung könnte die Reise der Menschen zum Mars deutlich erschweren. Wissenschaftler rechnen mit akuten Nierenproblemen, wenn man keine Lösung für diese findet.
Nachdem die Tage erst Wassereis an einem der Pole des Mars entdeckt worden ist, schürte das die Hoffnung, dass man doch eines Tages Menschen auf den Mars schicken wird. Es ist unter anderem eine der großen Visionen von SpaceX-Gründer Elon Musk: "[...] Und ich kann mir nichts Aufregenderes vorstellen, als hinauszugehen und unter den Sternen zu sein." Doch Wissenschaftler warnen immer wieder vor Problemen und eine neue Entdeckung könnte dem bemannten Flug auf den Mars endgültig einen Strich durch die Rechnung machen.
Tests aus mehr als 40 Raumfahrtmissionen mit Menschen und Mäusen haben gezeigt, dass Nieren durch die Bedingungen im Weltraum umgestaltet werden, wobei bestimmte Teile bereits nach weniger als einem Monat im Weltraum Anzeichen von Schrumpfung aufweisen. Das ist ein erstes Problem für Missionen der NASA oder SpaceX; von denen letztere sagen, dass sie in 10 bis 20 Jahren möglich sind.
Nierensteine nur das kleinste Problem
Die Wissenschaftler am University College London (UCL) schließen zwar keine Mars-Missionen kategorisch aus, aber die neuen Erkenntnisse aus müssten zusammen mit Mikrogravitation und kosmischer Strahlung ins Missionsprofil eingerechnet werden. "Wir wissen, was Astronauten bei den bisher relativ kurzen Raumfahrtmissionen in Bezug auf eine Zunahme von Gesundheitsproblemen wie Nierensteinen erlebt haben", sagte Dr. Keith Siew, Erstautor der Studie vom London Tubular Centre, das am UCL Department of Renal Medicine angesiedelt ist.
"Was wir nicht wissen, ist, warum diese Probleme auftreten und was mit den Astronauten bei längeren Flügen wie der geplanten Mission zum Mars passieren wird. Wenn wir keine neuen Methoden entwickeln, um die Nieren zu schützen, würde ich sagen, dass, obwohl ein Astronaut es vielleicht bis zum Mars schaffen könnte, er auf dem Rückweg möglicherweise Dialyse benötigen würde."
"Wir wissen, dass die Nieren spät Anzeichen von Strahlenschäden zeigen; wenn dies offensichtlich wird, ist es wahrscheinlich zu spät, um ein Versagen zu verhindern, was für die Erfolgschancen der Mission katastrophal wäre." Langzeitmissionen zum Mars müssten also medizinisch entsprechend ausgestattet sein und man muss Raumfahrer finden, die willens sind, ihre Nieren potenziell zu opfern.
Umrundungen des Mars, von der die NASA eine Machbarkeit bis 2033 vorrechnet, wären zeitlich noch halbwegs überschaubar. Ein ideales Hohmann-Transferfenster, die effizienteste Route zum Mars, würde 9 Monate Anreise beanspruchen. Wernher von Braun kalkulierte 1956 mit knapp 3 Jahren für An- und Abreise. Marslandungen indes, die die NASA ab 2039 für realistisch hält, wären trotz des angedachten Deep-Space-Transport-Systems eine deutlich größere Belastung und wer solche Reisen mit dem bisherigen Stand der Menschheit nicht ohnehin schon zynisch als One-Way-Ticket bezeichnet, hätte - wenn nicht bereits vor Ort, dann spätestens bei der Rückkehr - Nierenprobleme.
Forschung könnte Problem lösen
Professor Stephen Walsh, der leitende Autor der Studie vom London Tubular Centre, UCL Department of Renal Medicine, sagte: "Unsere Studie verdeutlicht, dass Nieren bei der Planung einer Raumfahrtmission wirklich wichtig sind. Man kann sie nicht vor galaktischer Strahlung durch Abschirmung schützen, aber wenn wir mehr über die Nierenbiologie erfahren, könnte es möglich sein, technologische oder pharmazeutische Maßnahmen zu entwickeln, um Langzeit-Raumreisen zu erleichtern."
Die Nieren sind aber auch nur eines der Probleme, mit dem sich Langzeit-Mars-Reisende auseinandersetzen müssen. Der Mars hat abgesehen von eher unwirtlichen Umfeld nur 38 Prozent der Gravitation der Erde, Muskel- und Knochenabbau verursachen wird, ebenso wie Veränderungen des Herz-Kreislaufsystems. Immerhin: Marstage sind ähnlich lang wie auf der Erde - knapp 25 Stunden. Das Marsjahr ist aber 687 Tage lang und damit auch die Jahreszeiten: Auf der Nordhalbkugel dauert der Frühling 199,6, der Sommer 181,7, der Herbst 145,6 und der Winter 160,1 irdische Tage. Durch die stärkere Inklination fallen auch die Jahreszeiten etwas extremer aus, wenngleich ohnehin nicht mit der Erde vergleichbar und starke Winde hat man zweimal täglich.
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Quelle: Nature
Eine Marsexpedition hat sowohl bei Space X wie bei der Nasa und sonstwem immer sehr ähnlich im Konzept:
1x Marsorbithabitat
1-2x Tankschiffe für die Lander
2-4 x Landungsschiffe
2-4 planetare Habitate
2-4 ISRUs (Rohstoffherstellung auf der Marsoberfläche)
4-8 Rover
Das bemannte Schiff ist nur noch das Sahnehäubchen obendrauf.
Die Antriebsart ist prinzipiell wurscht.
Für ne 8 köpfige Crew brauchste hat sowohl bei Space x wie bei derNASA ein ca. 1.000 to Raumschiff.
Oh, wait, Space X macht 650 to draus, weil sie der Auffassung sind, so einen optimalen Landeplatz ehraussuchen zu können, dass sie vor Ort mit 8 Mann ein Tankschiff bauen können udn so viel H2 udn O2 gewinnen können, dass sie ca. 400 to für den Rückflug binnen 12 Monaten erzeugen können und in die Marsumlaufbahn schicken können.
NASA meint, das geht nicht in der Menge und schleppt das Zeugs gleich mit.
Beides ist ambitioniert.
Machste ein Hydrolox Triebwerk für hin und Rückflug, braucht man halt alleine für den crewpart die besagten 800 to Treibstoff.
Machste das als Atomantrieb, sind eben plötzlich nur noch 300 to für Hin- und Rückflug.
Deutlich höhere ISP machts möglich.
Ach so: Ionenantrieb mit nennenswerter Nutzlast wird nix.
Bei ca. 25 to Nutzlast benötigt ein Bundle von 100 der derzeit stärksten Ionenatrieben ca. 85 Jahre bis zum Mars.
Bzgl. der Inneneinrichtung machst du dir zu viel Gedanken, das ist mit gelagertem Gestühl völlig problemlos zu lösen.
Das Teil mit menschlicher Besatzung wird nie direkt von der Erde aus starten.
Aus egal welcher Umlaufbahn wird Beschleunigung wie Abbremsung bei Hydrolox (viel Schub, grottenschlechte ISP) wenige Minuten bei maximal 2g sein und bei atomar (weniger Schub, grandioser ISP) vielleicht 5-6h bei 0,25-0,5g.
Bei einer einfachen Reisedauer von hin 9 Monaten und zurück 12 Monaten sind das völlig irrelvante Zeiträume.
Die meiste Zeit wird, wie auch immer gestaltet, eine künstliche Gravitation im Raumschiff erzeugt werden müssen.
Und nein, Starship ist von der Zelle her dafür völlig ungeeignet.
Das Teil ist optimiert für hohe Kräfte in Längsachse.
Selbst nur 0,5g in Querachse rotierend, fällt die Zigarre auseinander - kann man ja auch bei Space x nachlesen.
Ich gehe davon aus, dass Lockhed Martin den Auftrag für die Mars-Orbitalstation und für die Lander bekommen wird.
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Der Grund ist banal.
Die z. B. Raptor Triebwerke, die Space x benutzt sind eine 100% Entwicklung von Lockheed Martin.
Auch die z. B. GridFins sind deren Entwickung.
Im Prinzip ist Space X nix anderes als eine "verdeckte" Operation von dieser Firma, bezahlt von der US Regierung.
Nur kosten die Ingenieure bei Spaxe x nur ein Bruchteil von den Koryphähen bei LM - Marktwirtschaft eben.
(Wenn man konkret Starships nimmt sogar sehr günstig. Ich bin zwar kein Fan von Musk, aber der "ein Ding für vieles Ansatz" würde bedeuten, dass die Treibstofftanks mit ähnlicher Technik in den Erdorbit gelangen, den auch die Crew für den Flug zum Mars, Landung und Rückkehr nutzt. Diese Triebwerke einfach an einem Tanker dranzulassen, ehe man ihn mittels Ionenantrieb vorweg schickt, würde 1-3 Tonnen Mehrgewicht respektive weniger Treibstoff bei einer dutzende Tonnen schweren Ladung bedeuten. Und Skylab zu Folge kann man sogar menschliche Habitate wie Treibstofftanks bauen. Dann müsste die Crew bei einem Fehler "nur" noch die Inneneinrichtung von ihrem defekten Hinreiseschiff in den Tanker transferieren. Sicherlich änlich lustig wie Apollo 13, aber ein zu schaffender Plan B und allemals besser, als festzustellen, dass der einzige Atomreaktor im Umkreis von 1-2 Reisejahren nicht mehr macht, was er soll.)
Bezüglich Inneneinrichtung: Wie gesagt, es geht nicht um 0,5 bis 0 g. Da kann ja praktisch jede Raumschiffeinrichtung zwangsläufig mehr wegen Start und Orbit. Es geht um 0,5 g bis MINUS 3 g in der Spitze, 1 g über eine längere Bescheunigungsphase. Das ist möbeltechnisch auch locker zu schaffen, wie jeder Airliner beweist, aber wie passen die Menschen da rein? Im Flugzeug bekommt das denen immer ziemlich schlecht, wenn die Beschleunigungsrichtung auch nur für Sekunden um 180° gedreht wird. So, wie ich den Nasa-Entwurf verstehe, müsste er eigentlich zwei separate Lebensbereiche erfordern. Einen zum Beschleunigen (vermutlich kleiner/einfacher, da eher Stunden denn Tage benötigt), eine für die Rotation.
Die Besatzung hat eben 0,5 g und gut isses.
Die Rotation muss ja erst wenige Tage vor Ankunft gestoppt werden.
Scroll mal im Schnelldurchgang den Film "Race to Mars" durch.
Der ist sterneslangweilig, aber technsich eben von de rNASA beraten worden.
Und ja, sich lösende und herumfliegende Teile können ein Problem werden.
Wie bitte schön soll die Inneneinrichtung dafür oder auch nur die Statik drum herum aussehen, wenn mal 1 G von oben nach unten und mal 3 G von unten nach oben wirken?
Es ist jetzt schon klar, dass das Raumschiff erst im Orbit zusammengebastelt wird, die Antriebseinheit zum Mondorbit geschleppt wird und erst aus dem Mondorbit mit Atomkraft zum Mars fliegt.
Chemisch wird man eben es leider nie mit Besatzung und nenneswerter Nutzlast zum Mars schaffen und elektrisch (Ionenantrieb) dauert viele Jahre länger als der sweetpointflugkurs über 9 Monate.
Die indische Mondsonde hat fast 1 Jahr benötigt, um mit dem Ionennatrieb aus dem Erdorbit zu kommen.
Man braucht eben Antriebe mit nenneswertem ISP und ordentlich Schub.
Allzu viele technologische Alternativen gibts da gar nicht.
Die Beschleunigung wird 0,5 bis 1g betragen.
Das reicht, um binnen weniger Tage eine akteptable Vmax zu erreichen.
Inneneinrichtungskonzepte gibt es tonnen weise für alternierende 0g udn 0,5g Habitate, das dürfte da das geringste Problem sein.
Absolutes Hauptproblem ist die zu erwartende Strahlenbelastung aus dem Atomtriebwerk.
Ich gehe hier mal von Kohlefaserabsorberrn und schützenden Wassertanks aus.
Aber sie sind halt Kacke, wenn man Antriebe oder Austausch mit der Umgebung will, weil selbst für kleine Korrekturen erst das Gegengewicht wieder eingeholt und fixiert werden muss.
Beim Nasa-Konzept sehe ich aber auch einen grundsätzlichen Fehler in dem überwiegenden Teil der Zeichnungen. Weiß nicht, ob er im Text irgendwie erklärt wird, einem schnellen Überblick nach geht es in dem ausschließlich darum, wie geil und !bewährt! (🤣) doch atomgetriebene Raketen wären. Aber auf alle Fälle will man mit dieser, von der Erde aus kaum, im Erdorbit bevorzugt gar nicht und mit Menschen an Bord besser überhaupt nicht zu nutzenden Technik, an beiden Enden der Mission relativ stark beschleunigen. In um 180° gedrehte Richtung gegenüber der künstlichen Schwerkraft während der Gleitphase.
Wie bitte schön soll die Inneneinrichtung dafür oder auch nur die Statik drum herum aussehen, wenn mal 1 G von oben nach unten und mal 3 G von unten nach oben wirken?
Als Raumschiff ist die Hammerkonstruktion ebenso kaum geeignet, denn der dünne Stil kann keine Beschleunigungskräfte übertragen. Man müsste also über die gesamte Länge der Konstruktion Triebwerke verteilen, um sie vorsichtig-gleichmäßig in Bewegung zu setzen. Da wird schnell aufwendiger, als von Anfang an robust zu bauen.
Quelle:
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daraus, so funktionierts:
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Habitat und Antriebseinheit bilden die jeweiligen Massepole.
Ein mal angeschubst, dreht sich das Teil so lange, bis es wieder abgebremst wird.
Bei einem wochenlangen Trip zum Mars braucht man künstliche Gravi, sonst wird das nix mit dem Mars erobern.
Die Massen haste sowieso, man braucht eigentlich nur einen "lowtech" ausfahrbaren Truss oder tatsächlich nur Stahlseile.
Ob es dann tatsächlich so ode rso ähnlich dann umgesetzt wird,w eiss ich natürlich auch nicht.
Fakt ist jedoch: Die Starship von Space X könnte das nicht und dürfte schon aus dem Rennen zum Mars draussen sein.
Ich stimme insofern zu: Für eine Raumstation mit regelmäig Traffic zur Versorgung ist das Konzept nix.