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Wie würde eine Mars-Kolonie aussehen?

Wie würde eine Mars-Kolonie aussehen?

Es gibt heute keinen Mangel an Menschen, die eine Meinung darüber haben, ob Menschen den Mars kolonisieren sollten oder nicht. Auf der Pro-Seite gibt es diejenigen, die glauben, dass eine Mars-Siedlung als "Backup-Ort" für die Menschheit dienen wird, falls hier auf der Erde ein katastrophales Ereignis eintritt.

Auf der anderen Seite gibt es diejenigen, die das Gefühl haben, dass die Konzentration auf den Mars den Fokus auf die Rettung des Planeten Erde stiehlt. Es gibt auch Leute, die denken, dass die Naturgefahren es zu einer schlechten Idee machen, während die Leute auf der anderen Seite denken, dass es genau diese Dinge sind, die es zu einer aufregenden Herausforderung machen.

Wenn Sie jedoch über die Argumente für und gegen die Kolonialisierung hinausblicken, stellt sich die unvermeidliche Frage, ob wir uns auf dem Mars niederlassen können und wie diese Ansiedlung aussehen würde. Die Frage geht über die bloße Ästhetik hinaus und umfasst alles von Architektur und Bau bis hin zu Lebensmitteln, Transport und allgemeiner Gesundheit.

Wie genau würde eine Kolonie auf dem Mars aussehen und wie würde sie funktionieren?

Das Leben auf dem Mars zum Leben erwecken:

Um fair zu sein, es gibt keinen Mangel an Ideen, wie Menschen eine Kolonie auf dem Roten Planeten gründen könnten. Sie sind auch sehr detailliert und reichen von verschiedenen Arten von Strukturen, die gebaut werden könnten, wie sie gebaut würden, woraus sie gebaut würden und wie sie vor den Elementen geschützt würden.

Andererseits müssten sie es sein, um die vielen Herausforderungen anzugehen, die das Leben auf dem Mars mit sich bringen würde. Dazu gehören (ohne darauf beschränkt zu sein):

  • Extreme Entfernung von der Erde

  • Unatmbare Atmosphäre

  • Extreme Temperaturen

  • Erhöhte Strahlenbelastung

  • Planetenweite Staubstürme

Wenn man all dies berücksichtigt, wird klar, dass bei allen Bemühungen um den Aufbau einer Zivilisation auf dem Mars viele spezifische Bedürfnisse berücksichtigt werden müssen. Und um diese zu erfüllen, müssen sich Kolonisten ziemlich stark auf eine ziemlich fortschrittliche Technologie verlassen.

Lebensräume müssen versiegelt und unter Druck gesetzt, stark isoliert und beheizt, gegen Sonneneinstrahlung und kosmische Strahlung abgeschirmt, in Bezug auf Wasser, Strom und andere wichtige Dinge autark sein und (so weit wie möglich) mit lokalen Ressourcen gebaut werden - auch bekannt als. In-Situ-Ressourcennutzung (ISRU).

Anreise zum Mars:

Mit den derzeitigen Methoden ist die Reise zum Mars lang und potenziell gefährlich und kann nur stattfinden, wenn sich Erde und Mars am nächsten Punkt ihrer Umlaufbahn befinden. Dies ist eine sogenannte "Mars-Opposition", bei der sich Mars und Sonne auf direkt gegenüberliegenden Seiten der Erde befinden. Diese treten alle 26 Monate und alle 15 oder 17 Jahre auf. Eine Opposition fällt mit dem Mars zusammen, der sich am nächsten Punkt seiner Umlaufbahn mit der Sonne befindet (auch bekannt als Perihel).

Im Durchschnitt umkreisen Mars und Erde eine durchschnittliche Entfernung von 225 Millionen km. Während einer Opposition kann die Entfernung zwischen Erde und Mars jedoch auf nur 55 Millionen km (34 Millionen Meilen) sinken. Da es sich jedoch nicht gerade um einen Direktflug handelt, ist die Reisezeit keine einfache Sache zur Berechnung der Entfernung geteilt durch die Durchschnittsgeschwindigkeit.

Dies liegt daran, dass sowohl die Erde als auch der Mars um die Sonne kreisen. Dies bedeutet, dass Sie eine Rakete nicht direkt auf den Mars richten, starten und damit rechnen können, sie zu treffen. Stattdessen müssen von der Erde aus gestartete Raumfahrzeuge berücksichtigen, dass die sich bewegende Natur ihres Ziels auf den Ort gerichtet ist Mars wird sein, eine Methode, die als ballistische Erfassung bekannt ist.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist Kraftstoff. Wenn Sie eine unbegrenzte Menge an Treibstoff hätten, würden Sie Ihr Raumschiff auf den Mars richten, Ihre Raketen auf die Hälfte der Reise abfeuern, sich dann umdrehen und für die letzte Hälfte der Reise abbremsen. Sie könnten Ihre Reisezeit auf einen Bruchteil der aktuellen Rate reduzieren - aber Sie würden eine unmögliche Menge Kraftstoff benötigen.

Aus diesem Grund kann eine Mission zum Mars zwischen 150 und 300 Tage (fünf bis zehn Monate) dauern, um den Roten Planeten zu erreichen. Dies alles hängt von der Geschwindigkeit des Starts, der Ausrichtung von Erde und Mars ab und davon, ob das Raumschiff den Vorteil hat, um einen großen Körper herum zu schleudern, um einen Geschwindigkeitsschub (auch bekannt als Schwerkraftunterstützung) aufzunehmen.

Unabhängig davon erfordern Missionen mit Besatzung ausnahmslos Raumfahrzeuge, die größer und schwerer als Roboter-Raumfahrzeuge sind. Dies ist notwendig, da Menschen im Weltraum Annehmlichkeiten benötigen, ganz zu schweigen von der Menge an Vorräten und Ausrüstung, die sie für die Durchführung einer Mission benötigen.

Marsgehäuse:

Die Herausforderungen, die sich aus der Ferne und den Naturgefahren auf dem Mars ergeben, haben zu einigen kreativen Vorschlägen geführt, wie Lebensräume geschaffen werden können, die vor der Umwelt schützen und vor Ort gebaut werden können. Viele dieser Ideen wurden im Rahmen einer von der NASA und anderen Organisationen gesponserten Incentive-Herausforderung vorgeschlagen. Einige Beispiele sind:

Die MakerBot Mars Base Challenge:
Dieser gemeinsame Wettbewerb, der vom 30. Mai bis 12. Juli 2014 lief, wurde von der NASA JPL und MakerBot Thingiverse - einer in Brooklyn ansässigen 3D-Druckerei - ausgerichtet. Für den Wettbewerb erhielten die Teilnehmer Zugang zu MakerBot 3-D-Druckern und wurden beauftragt, nützliche Basen zu entwerfen, die den Elementen standhalten und alle Annehmlichkeiten von zu Hause bieten.

Von den über 200 Ideen, die für den Wettbewerb eingereicht wurden, wurden zwei als Gewinner des Wettbewerbs ausgewählt. Dazu gehörten die Mars-Pyramide, ein Design, das von der Pyramide von Gizeh inspiriert wurde. Diese spezielle Struktur wurde entwickelt, um den schlimmsten Elementen standzuhalten und gleichzeitig für wissenschaftliche und technische Aktivitäten und Experimente konfiguriert zu sein.

Die Seiten der Pyramide würden aus Sonnenkollektoren bestehen, um Energie zu sammeln und den Bewohnern Ausblicke zu bieten, um das Gefühl der Isolation zu bekämpfen. Ein Kerngenerator würde Notstrom liefern, Wasser würde in der Nähe des Hauptkraftzentrums gespeichert und bei Bedarf erwärmt, und Lebensmittel würden mit einem nachhaltigen Aquaponiksystem an der Spitze der Pyramide angebaut.

Der zweite Gewinner war der MarsAkropolis, ein futuristisches Design, das Kohlefaser, Edelstahl, Aluminium und Titan in die Hauptstruktur einbezog, während eine Kombination aus Beton, Stahl und Marsboden die äußere Schutzwand bildete. Die Hauptstruktur würde aus einem Fundament und drei Ebenen bestehen, die unterschiedliche Funktionen und Einrichtungen beherbergten.

Im Erdgeschoss würden Dekompressionskammern vor einem Luftdruckverlust schützen, während eine Reihe von Gewächshäusern Lebensmittel produzieren und dabei helfen würde, die Luft zu filtern und Sauerstoff zu produzieren. Auf Stufe eins würde der Wasseraufbereiter untergebracht, während auf Stufe zwei die Wohnräume, Labore und ein Landedock platziert würden.

In der Zwischenzeit fungierte Level drei als Nervenzentrum mit Flugbetreibern und Beobachtungsposten sowie dem Wasserreservoir der Kolonie. Dieses Reservoir würde sich ganz oben in der Siedlung befinden, wo es atmosphärisches Wasser sammeln, es für die Bewohner kondensieren und die Sonnenenergie nutzen könnte, um es zu erwärmen.

Reise zum Mars Herausforderung:
Dieser von der NASA gesponserte Incentive-Wettbewerb, der im Mai 2015 angekündigt wurde, wollte die Öffentlichkeit zu kreativen Ideen inspirieren, die eine kontinuierliche Besiedlung des Mars ermöglichen. Gemäß den Richtlinien suchte die NASA nach Ideen, die sich mit Fragen wie "Obdach, Nahrung, Wasser, atmungsaktive Luft, Kommunikation, Bewegung, soziale Interaktionen und Medizin" befassen.

Darüber hinaus mussten sich alle Beiträge auf Ressourceneffizienz, Durchführbarkeit, Vollständigkeit und Skalierbarkeit konzentrieren, um Missionen zu ermöglichen, die länger dauern und eine größere Entfernung von der Erde haben und sich schließlich der „Unabhängigkeit der Erde“ nähern. Die drei Konzepte, die alle diese Kriterien am besten erfüllten, erhielten ein Preisgeld von insgesamt 15.000 US-Dollar. Bis Oktober 2015 wurden die Gewinner des Wettbewerbs bekannt gegeben.

Dazu gehörte das Mars IgluEin ISRU-Lebensraum, der vom Luft- und Raumfahrtingenieur Arthur Ruff aus Toronto eingereicht wurde; die Stärke aus den Mikroalgen Chlorella als Hauptnahrungsquelle für eine sich selbst tragende Mars-Kolonie, eingereicht vom Alumnisten des Keck Graduate Institute, Pierre Blosse aus Iowa; und die Mars Settlement Concepts, eingereicht von dem Chemieingenieur Aaron Aliaga und dem Geophysiker Maleen Kidiwela aus Kalifornien bzw. Texas.

Die 3-D Printed Habitat Challenge:
Dieser Wettbewerb war ein Joint Venture zwischen den Centennial Challenges der NASA, dem National Additive Manufacturing Innovation Institute (auch bekannt als America Makes) und der Bradley University in Peoria, Illinois. Es war in drei Phasen unterteilt, von denen jede ihre eigene Preisgeldbörse hatte, die auf die drei Gewinnerteams aufgeteilt wurde.

Im Phase IBeim Designwettbewerb mussten die Teams Architektur-Renderings einreichen. Diese Phase wurde 2015 abgeschlossen und ein Preisgeld von 50.000 US-Dollar wurde belohnt. Zu den Gewinnerbeiträgen für diese Phase gehörten das Mars Ice House von Space Exploration Architecture (SEArch) und das Clouds Architecture Office (Clouds AO).

Das Konzept wurde von jüngsten Missionen inspiriert, die gezeigt haben, wie weit verbreitet Wassereis in unserem Sonnensystem ist, insbesondere auf dem Mars. Dieses besondere Design basiert auf der Fülle an Wasser und den ständig kalten Temperaturen in den nördlichen Breiten des Mars, um eine Unterkunft für Entdecker zu schaffen.

Die Konstruktion würde von autonomen Robotern übernommen, die vor Ort Eis ernten und es mit Wasser, Fasern und Aerogel kombinieren würden, die dann als Schichtringe gedruckt würden. Diese Methode und Auswahl der Baumaterialien würde potenziellen Mars-Siedlern Isolierung, Strahlenschutz und einen Blick auf die Umgebung bieten.

Regolith Additive Manufacturing (RAM) von Team Gamma, das auch den People's Choice Award gewann. Dieses Konzept erfordert die Verwendung von drei aufblasbaren dodekaedrischen Modulen, um die Grundform des Lebensraums zu bilden, während eine Reihe von halbautonomen Robotern Mikrowellen verwenden, um Regolith (auch als "Sintern" bezeichnet) zu schmelzen und darüber zu verteilen, um das schützende Äußere des Lebensraums zu bilden Schicht.

Der dritte Platz ging an das EDL-Konzept (Entry, Descent and Landing), das vom Team LavaHive eingereicht wurde. Ihr Entwurf erforderte die Verwendung von zweckentfremdeten Raumfahrzeugkomponenten und eine als "Lava-Casting" bekannte Technik, um die Verbindungskorridore und Unterlebensräume um einen aufblasbaren Hauptabschnitt herum zu schaffen.

ImPhase IIDer Wettbewerb für strukturelle Mitglieder konzentrierte sich auf Materialtechnologien und erforderte, dass Teams strukturelle Komponenten erstellen. Es wurde im August 2017 mit einem Preisgeld von 1,1 Millionen US-Dollar abgeschlossen.

Diese Phase war in drei Ebenen unterteilt, in denen die Teams die Aufgabe hatten, Muster ihrer Struktur zu drucken, sie Druck- und Biegetests zu unterziehen und anschließend maßstabsgetreue Modelle ihrer Konzepte zu drucken.

Im Phase IIIDer Habitat-Wettbewerb vor Ort wurde ebenfalls in Ebenen unterteilt, in denen jedes Team einer Reihe von Tests unterzogen wurde, um seine Fähigkeit zum autonomen Aufbau eines Habitats zu messen. Diese Phase gipfelte im April 2019 in einem Kopf-an-Kopf-Lebensraumdruck mit einem Preisgeld in Höhe von 2 Millionen US-Dollar.

Während dieser Phase zeichneten sich mehrere Teams durch kreative Konzepte aus, bei denen ISRU und einzigartige architektonische Entwürfe zusammengeführt wurden, um hochfunktionale Lebensräume aus der Marsumgebung zu schaffen. Aber am Ende gingen die Hauptpreise an Team AI. SpaceFactory von New York für ihren MARSHA-Lebensraum.

Laut dem Team ist das kegelförmige Design nicht nur die ideale Druckumgebung, sondern maximiert auch die nutzbare Fläche bei geringerem Platzbedarf. Es ermöglicht auch eine Struktur, die je nach Art der Aktivität vertikal unterteilt ist und sich aufgrund ihres Bottom-up-Designs gut für den 3D-Druck eignet.

Das Team hat seinen Lebensraum auch als Flanschschale konzipiert, die sich an ihrem Fundament auf Gleitlagern bewegt, um Temperaturänderungen auf dem Mars (die von Bedeutung sind) zu bewältigen.

Die Struktur ist auch eine Doppelschale, die aus einer inneren und einer äußeren Schicht besteht, die vollständig voneinander getrennt sind. Dies optimiert den Luftstrom und ermöglicht, dass Licht von oben in den gesamten Lebensraum eindringt.

Hawaii Space Exploration Analog und Simulation (auch bekannt als Hi-SEAS):
Dieses von der NASA finanzierte Programm verwendet ein Analogon für einen Lebensraum auf dem Mars an den Hängen des Vulkans Mauna Loa in Hawaii und führt Forschungsmissionen durch, um Missionen mit Besatzung zum Mars zu simulieren. Auf einer Höhe von 2.500 Metern über dem Meeresspiegel befindet sich der analoge Standort in einer trockenen, felsigen Umgebung, die sehr kalt ist und nur sehr wenig Niederschlag aufweist.

Dort leben die Besatzungen in einem Lebensraum, in dem sie Aufgaben ausführen, die einer Marsmission ähneln. Dazu gehören Forschung, Missionen an die Oberfläche (in Raumanzügen) und die größtmögliche Autarkie. Der Lebensraum selbst ist von zentraler Bedeutung für die simulierte Mission. Er besteht aus einer Kuppel mit einem Durchmesser von 11 m und einer Wohnfläche von etwa 93 m².

Die Kuppel selbst ist luftdicht und hat eine zweite Ebene, die loftartig ist und eine hohe Decke bietet, um das Gefühl der Klaustrophobie zu bekämpfen. Die sechs Personen einer Besatzung schlafen in stubenförmigen Kabinen, die eine Matratze, einen Schreibtisch und einen Hocker enthalten.

Komposttoiletten verwandeln ihren Kot in eine potenzielle Düngerquelle für die nächste Mission, eine Übungsstation sorgt für regelmäßiges Training und die Kommunikation per E-Mail mit einer Simulation der Zeitverzögerung.

Weitere Ideen sind das Mars Ice Home, eine Idee des NASA Langley Research Center in Zusammenarbeit mit SEArch und Clouds AO. Nach dem Gewinn der Mars Centennial Challenge hat sich die NASA mit diesen Architektur- und Designbüros zusammengetan, um ihren preisgekrönten Vorschlag zu erweitern.

Das aktualisierte Konzept basiert auf einer aufblasbaren Kuppel und einer abnehmbaren Dekompressionskammer, die leicht sind und mit einfacher Robotik transportiert und eingesetzt werden können. Die Kuppel wird dann mit lokal geerntetem Wasser gefüllt, um die schützende Hauptstruktur zu bilden.

Das Ice Home dient auch als Lagertank, der für die nächste Besatzung nachgefüllt werden kann. Bei Bedarf kann es auch am Ende der Mission möglicherweise in Raketentreibstoff umgewandelt werden.

Population:

Eine der schwierigeren Fragen zur Siedlung auf dem Mars hängt mit der Anzahl der beteiligten Personen zusammen. Kurz gesagt, wie viele Menschen können maximal in einer einzelnen Kolonie ernährt werden? Und wenn diese Menschen effektiv von der Erde abgeschnitten wären, wie viele müssten es sein, um eine sich selbst tragende Bevölkerung am Leben zu erhalten?

In diesem Fall sind wir einer Reihe von Studien verpflichtet, die von Dr. Frederic Marin vom Astronomischen Observatorium in Straßburg durchgeführt wurden. Mit einer maßgeschneiderten Software für numerischen Code (bekannt als HERITAGE) gelang es Marin und seinen Kollegen festzustellen, wie groß eine Raumschiff-Crew mit mehreren Generationen sein müsste.

Sie stellten fest, dass mindestens 98 Menschen benötigt werden, um eine gesunde Bevölkerung zu erhalten, in der das Risiko genetischer Störungen und anderer negativer Auswirkungen im Zusammenhang mit der Heirat minimiert wird. Gleichzeitig befassten sie sich mit der Frage, wie viel Land benötigt würde, um sie zu erhalten.

Angesichts der Tatsache, dass Trockenfutterbestände keine praktikable Option wären, da sie sich während der Jahrhunderte, in denen sich das Schiff auf der Durchreise befand, verschlechtern und verfallen würden, müssten Schiff und Besatzung für den Anbau ihrer eigenen Lebensmittel ausgerüstet sein.

Hier stellten sie fest, dass für eine maximale Bevölkerung von 500 Menschen mindestens 0,45 km² künstliches Land benötigt würden. Aus dieser Menge Land könnte die Besatzung mit einer Kombination aus Aeroponik und konventioneller Landwirtschaft alle notwendigen Lebensmittel anbauen.

Diese Berechnungen können sehr einfach auf eine Mars-Siedlung angewendet werden, da die meisten der gleichen Überlegungen gelten. Auf dem Mars geht es ähnlich wie bei einem Raumschiff darum, wie Nachhaltigkeit und Selbstversorgung über lange Zeiträume gewährleistet werden können.

Zu wissen, wie viele Menschen mit einer bestimmten Menge Land unterstützt werden können, ist ebenfalls von unschätzbarem Wert, da Planer damit festlegen können, wie groß eine Siedlung sein kann (oder muss).

Transport:

Das Thema Transport ist ein weiteres großes Problem und betrifft sowohl das Erreichen des Mars (Raumschiff) als auch das Fortbewegen, sobald Sie dort sind (Infrastruktur). Im ersteren Fall wurden einige nette Ideen in Umlauf gebracht und einige wirklich interessante Konzepte entwickelt.

Auf der öffentlichen Seite entwickelt die NASA eine neue Generation von Raketen und Raumfahrzeugen mit schwerem Start, um die geplante "Reise zum Mars" zu erreichen. Der erste Schritt dabei ist die Entwicklung des Space Launch Systems (SLS), mit dem Astronauten in den kommenden Jahren in den cislunaren Weltraum (um den Mond) gebracht werden.

Dort treffen sie sich mit einer Umlaufbahn, die als Lunar Orbital Platform-Gateway (LOP-G) bekannt ist. An diese Station wird der Deep Space Transport (DST) angeschlossen, ein Schiff, das sich auf Solar Electric Propulsion (SEP) stützt, um die monatelange Reise zum Mars zu unternehmen, wenn es sich in der Opposition befindet.

Sobald die Sommerzeit die Marsumlaufbahn erreicht, trifft sie sich mit dem Mars Base Camp, einer weiteren Raumstation, die über einen wiederverwendbaren Lander (den Mars Lander) Zugang zur Oberfläche bietet. Sobald die Missionen mit Besatzung zum Mars abgeschlossen sind, könnte diese Transportinfrastruktur für den zivilen Einsatz umgerüstet werden.

Vorausgesetzt, die Menschen haben die Möglichkeit, in den cislunaren Raum zu gelangen, könnte die Sommerzeit alle zwei Jahre Menschen vom Erd-Mond-System zum Mars befördern, was einen allmählichen Aufbau ermöglicht. Hier könnte die Privatwirtschaft ins Spiel kommen.

Zum Beispiel könnten Besatzungen mit einer beliebigen Anzahl von privaten Startanbietern in den cislunaren Raum transportiert werden. Ein gutes Beispiel ist die New Glenn-Rakete, eine schwere Trägerrakete, die vom privaten Luft- und Raumfahrtunternehmen Blue Origin entwickelt wird.

Wie von CEO Jeff Bezos (Gründer von Amazon) angegeben, wird diese Rakete die Kommerzialisierung und Besiedlung des Low Earth Orbit (LEO) ermöglichen. Mit seinen Schwerlastfähigkeiten könnte es aber auch Menschen auf die erste Etappe ihrer Reise zum Mars schicken.

In einem anderen Sinne haben SpaceX und sein Gründer Elon Musk die Entwicklung einer superschweren Rakete und eines Raumschiffs verfolgt, die als Super Heavy und Starship bekannt sind. Sobald dieses System abgeschlossen ist, können direkte Missionen zum Mars durchgeführt werden, was laut Musk zur Schaffung einer Mars-Siedlung (Mars Base Alpha) führen wird.

Für den Transport auf dem Roten Planeten gibt es zahlreiche Möglichkeiten, von Rovers bis hin zum Nahverkehr. Im letzteren Fall schlug Elon Musk 2016 während des ersten Hyperloop Pod-Wettbewerbs eine mögliche Lösung vor.

Zu dieser Zeit drückte Musk aus, wie dieses Konzept für eine "fünfte Transportart" auf dem Mars noch besser funktionieren würde als auf der Erde. Normalerweise ist der Hyperloop auf Niederdruckschläuche angewiesen, damit er die Geschwindigkeit von bis zu 1.200 km / h erreichen kann.

Aber auf dem Mars, wo der Luftdruck natürlich weniger als 1% des Luftdrucks auf der Erde beträgt, würde ein Hochgeschwindigkeitszug wie der Hyperloop überhaupt keine Niederdruckrohre benötigen. Die Verwendung von Magnetschwebebahnen, die Menschen in kürzester Zeit zu und von verschiedenen Siedlungen transportieren, könnte den Planeten durchqueren.

Strahlenschutz:

Natürlich muss jeder Lebensraum oder jede Siedlung auf dem Mars die sehr reale Bedrohung durch Strahlung berücksichtigen. Aufgrund der dünnen Atmosphäre und des Fehlens einer schützenden Magnetosphäre ist die Marsoberfläche erheblich mehr Strahlung ausgesetzt als die Erde. Über lange Zeiträume könnte diese erhöhte Exposition zu Gesundheitsrisiken bei Siedlern führen.

Auf der Erde sind Menschen in Industrienationen durchschnittlich 0,62 Rad (6,2 mSv) pro Jahr ausgesetzt. Da der Mars eine sehr dünne Atmosphäre und keine schützende Magnetosphäre hat, erhält seine Oberfläche etwa 24,45 rad (244,5 mSV) pro Jahr - mehr, wenn ein Sonnenereignis auftritt. Daher muss jede Siedlung auf dem Roten Planeten entweder gegen Strahlung gehärtet werden oder über eine aktive Abschirmung verfügen.

Im Laufe der Jahre wurden einige Konzepte dafür vorgeschlagen. Zum größten Teil wurden entweder Siedlungen unter der Erde gebaut oder Schutzräume mit dicken Wänden aus lokalem Regolith gebaut (d. H. 3D-gedruckte, "gesinterte" Schalen).

Darüber hinaus werden die Ideen etwas phantasievoller und technologisch weit fortgeschrittener. Beispielsweise schlug der Bauingenieur Marco Peroni auf dem SPACE and Astronautics Forum and Exposition des American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) 2018 einen Entwurf für eine modulare Marsbasis (und ein Raumschiff, das sie zum Mars transportieren würde) vor, die eine künstliche magnetische Abschirmung bieten würde .

Die Siedlung würde aus hexagonalen Modulen bestehen, die in einer kugelförmigen Konfiguration unter einer torusförmigen Vorrichtung angeordnet sind. Diese Vorrichtung würde aus elektrischen Hochspannungskabeln bestehen, die ein externes Magnetfeld von 4/5 Tesla erzeugen, um die Module vor kosmischer und Sonnenstrahlung abzuschirmen.

Peronis Plan sah auch ein Schiff mit einem kugelförmigen Kern von etwa 300 Metern Durchmesser vor, das als "Wanderkugel" bezeichnet wird und die Siedlung zum Mars transportieren soll. Die hexagonalen Basismodule würden um diese Kugel herum angeordnet oder abwechselnd in einem zylindrischen Kern untergebracht sein.

Dieses Raumschiff würde die Module zum Mars transportieren und durch denselben künstlichen Magnetschild geschützt werden, der zum Schutz der Kolonie verwendet wird. Während der Fahrt würde das Raumschiff künstliche Schwerkraft erzeugen, indem es sich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 U / min um seine Mittelachse dreht, wodurch eine Schwerkraft von etwa 0,8 erzeugt wird G (wodurch die degenerativen Auswirkungen der Exposition gegenüber Mikrogravitation verhindert werden).

Noch radikaler ist die Idee eines aufblasbaren künstlichen Magnetschilds, der am L1 Lagrange Point des Mars platziert werden soll. Dieser Ort würde sicherstellen, dass der riesige magnetische Schutzschild in einer stabilen Umlaufbahn zwischen Mars und Sonne bleibt und einen künstlichen magnetischen Schutz gegen Sonnenwind und Sonnenstrahlung bietet.

Das Konzept wurde 2017 auf dem „Planetary Science Vision 2050 Workshop“ von Jim Green, dem Direktor der NASA-Abteilung für Planetary Science, im Rahmen eines Vortrags mit dem Titel "Eine zukünftige Marsumgebung für Wissenschaft und Erforschung" vorgestellt.

Wie Green angedeutet hat, könnte mit den richtigen Fortschritten ein Schild, der ein Magnetfeld von 1 oder 2 Tesla (oder 10.000 bis 20.000 Gauß) erzeugen kann, eingesetzt werden, um den Mars abzuschirmen, seine Atmosphäre zu verdicken, die Durchschnittstemperaturen an der Oberfläche zu erhöhen und Dies macht es sicherer für zukünftige Missionen mit Besatzung.

Sandstürme:

Staubstürme sind auf dem Mars relativ häufig und treten auf, wenn die südliche Hemisphäre den Sommer erlebt, der damit zusammenfällt, dass der Planet in seiner elliptischen Umlaufbahn näher an der Sonne liegt. Da die südliche Polarregion während des Mars-Sommers auf die Sonne gerichtet ist, verdunstet in der Polkappe gefrorenes Kohlendioxid.

Dies hat den Effekt, dass die Atmosphäre verdickt und der Luftdruck erhöht wird, was den Prozess verbessert, indem Staubpartikel in der Luft suspendiert werden. In einigen Fällen können die Staubwolken eine Höhe von bis zu 100 km erreichen.

Aufgrund von Temperaturerhöhungen werden Staubpartikel höher in die Atmosphäre gehoben, was zu mehr Wind führt. Der entstehende Wind wirft noch mehr Staub auf und erzeugt eine Rückkopplungsschleife, die bei genau den richtigen Bedingungen zu einem staubweiten Staubsturm führen kann.

Diese finden alle 6 bis 8 Jahre statt (ungefähr drei bis vier Marsjahre) und können Geschwindigkeiten von über 106 km / h erreichen. Wenn solche Staubstürme auftreten, können sie die Menge des Sonnenlichts, das die Oberfläche erreicht, erheblich reduzieren, was die Sonnenkollektoren zerstören kann.

Dies ist der Grund, warum die Gelegenheit Der Rover war im Sommer 2018 nicht mehr in Betrieb Neugierde Rover hat es geschafft, diesen Sturm zu überwinden, da er von einem thermoelektrischen Multi-Mission-Radioisotop-Generator (MMRTG) angetrieben wird.

In dieser Hinsicht sollten zukünftige Siedlungen auf dem Mars über eine Notstromoption verfügen. Für den Fall, dass Staubstürme zu lange oder zu stark werden, wäre es praktisch, Kernreaktoren zu haben, die den Strombedarf einer Siedlung decken können, bis die Staubstürme klar sind.

Lebensmittelproduktion:

Ein weiteres großes Problem beim Leben auf dem Mars ist die Herausforderung, genügend Nahrung zu produzieren, um eine Kolonie von Menschen zu ernähren. Angesichts der Entfernung zwischen Erde und Mars und der Tatsache, dass Versorgungsmissionen nur etwa alle zwei Jahre eintreffen könnten, besteht ein starkes Bedürfnis nach Selbstversorgung, wenn es um Dinge wie Wasser, Treibstoff und Getreide geht.

Bisher wurden mehrere Experimente durchgeführt, um festzustellen, ob Lebensmittel auf Marsboden wachsen können. In den frühen 2000er Jahren wurden Experimente von Forschern der University of Florida und des NASA Office of Biological and Physical Research durchgeführt. Dies bestand darin zu sehen, wie Pflanzen wachsen würden, wenn sie Marsdruckbedingungen ausgesetzt würden.

Ein weiteres Experiment umfasste die Verwendung von Erdbakterien zur Anreicherung des Marsbodens - insbesondere der Cyanobakterien Chroococcidiopsis. Es ist bekannt, dass dieses Bakterium unter extrem kalten und trockenen Bedingungen auf der Erde überlebt und durch die Bildung eines organischen Elements dazu beitragen kann, den Mars-Regolithen in Erde umzuwandeln.

2016 hat sich die NASA mit dem in Lima ansässigen International Potato Center zusammengetan, um zu testen, ob Kartoffeln mit Marsbodenanaloga angebaut werden können, die mit peruanischem Boden hergestellt wurden. Dieses Experiment wurde aus drei Gründen durchgeführt: Einerseits dienten die trockenen Bedingungen in der Region als gutes Faksimile für den Mars.

In Teilen der Anden sind Niederschläge ähnlich selten und der Boden ist extrem trocken - genau wie auf dem Mars. Trotzdem bauen die Anden in der Region seit Hunderten von Jahren Kartoffeln an.

Aber der vielleicht größte Anziehungspunkt war die Tatsache, dass das Experiment an die Szenen in erinnert Der Marsmensch wo Matt Damon gezwungen war, Kartoffeln auf Marsboden anzubauen. Kurz gesagt, es war ein spektakulärer PR-Schritt für die NASA zu einer Zeit, als sie Unterstützung für ihre geplante "Reise zum Mars" sammeln wollte.

In den letzten Jahren führte MarsOne, die gemeinnützige Organisation, die kürzlich Insolvenz angemeldet hatte, auch Experimente durch, um herauszufinden, welche Pflanzen auf Marsboden am besten wachsen würden. Dies fand zwischen 2013 und 2015 in der niederländischen Stadt Nergena statt, wo Teams der Universität und des Forschungszentrums Wageningen Pflanzen in simulierten Mars- und Mondböden anpflanzten, die von der NASA bereitgestellt wurden.

Im Laufe der Zeit testeten die Teams verschiedene Arten von Samen (zusammen mit organischer Nährlösung), um festzustellen, welche in einer Mond- und Marsumgebung wachsen würden, wobei dieselben Samen als Kontrolle im Erdboden wachsen würden. Das Team bestätigte, dass Roggen, Radieschen, Gartenkresse, Erbsen, Tomaten und Kartoffeln gut keimen und mehr Samen für die nächste Ernte produzieren können.

Fazit:

Aus diesen vielen Vorschlägen und Ideen ergibt sich ein Bild der Mars-Besiedlung. Dies steht im Einklang mit unserem wachsenden Interesse am Mars und den sich entwickelnden Plänen zur Erforschung des Planeten. Auch wenn die Herausforderungen groß sein mögen, sind die vorgeschlagenen Lösungen sowohl innovativ als auch potenziell effektiv.

Ob wir oder nicht sollte Wenn wir den Mars kolonisieren, bleibt die Tatsache bestehen, dass wir dies können, wenn wir das richtige Engagement und genügend Ressourcen haben. Und wenn und wann wir das tun, haben wir bereits eine ziemlich gute Vorstellung davon, wie Mars-Kolonien aussehen könnten.

  • NASA - HI-SEAS
  • NASA - Gewächshäuser für den Mars
  • Mars One - Machbarkeit der Mission
  • NASA - Mars Space Pioneering
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  • Die hundertjährigen Herausforderungen der NASA-NASA: Herausforderung des 3D-gedruckten Lebensraums
  • Innocentive - NASA Challenge: Weltraumpionierarbeit - Erreichung der Unabhängigkeit der Erde


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