Rost in Space: Reisen zum lebensfeindlichen Mars - was alles dazugehört

Der Mars strahlt derzeit so klar wie ein Stern am Nachthimmel. Am 12. Jänner erreichte er mit nur 96 Millionen Kilometern seine größte Annäherung an die Erde. Das nächste Mal kommt er uns erst 2027 wieder nahe. Kein anderer Himmelskörper im Sonnensystem ist der Erde so ähnlich wie er. Der durch Eisenoxid gefärbte rostrote Planet übt daher eine besondere Faszination aus. Gab es auf dem Mars früher Leben, zumal dort auch Wasser floss? Wie ist der Rote Planet im Inneren aufgebaut? Zahlreiche Sonden haben ihn schon erreicht und Weltraumagenturen planen weitere Missionen, doch wann werden die ersten Menschen zum Mars fliegen?

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Geht es nach dem US-Milliardär Elon Musk, könnten die ersten Astronaut:innen schon 2028 zum Mars starten. In den kommenden zwei Jahren wolle er fünf unbemannte Missionen zu unserem Nachbarplaneten durchführen. „Wenn sie alle sicher landen, sind bemannte Missionen in drei bis vier Jahren möglich”, verkündete er Ende Jänner auf seiner Plattform X.

Marsreisen für alle?

US-Präsident Donald Trump sicherte dem SpaceX-Chef seine Unterstützung zu. Seine Regierung werde „ihr Schicksal zu den Sternen tragen“, hob er bei seinem Amtsantritt am 20. Jänner hervor. Musk gab seinerseits das Versprechen, Marsflüge für alle zu ermöglichen: „Wir wollen jeden, der ein Weltraumreisender sein will, befähigen, zum Mars zu reisen! Das heißt: du oder deine Familie oder Freunde − jeder, der von großen Abenteuern träumt!“ Irgendwann werde es Tausende Starships geben, die zum Roten Planeten fliegen.

Doch Flüge zum äußeren Nachbarplaneten der Erde sind nicht das Kinderspiel, an das die Worte des Milliardärs vielleicht glauben lassen. Die technischen Hürden sind gigantisch, die Reisedauer pro Flug beträgt mehr als ein halbes Jahr und auf dem Zielplaneten gibt es weder Sauerstoff noch frisches Wasser. Höchste Zeit also, die Vision „Flüge zum Mars für alle“ einem Plausibilitätscheck zu unterziehen. Die WZ hat nachgefragt, was zu einer Reise zu dem in seinem Orbit um die Sonne durchschnittlich 228 Millionen Kilometer von der Erde entfernten Planeten alles dazugehört, und herausgefunden, dass sie eben keine Sache für alle wäre.

Kein Raumschiff und keine Rakete

Es gibt derzeit kein Raumschiff, das Menschen bis zum Mars bringen könnte, und eine Rakete fehlt auch. „Elon Musks Starship ist im Prinzip eine große Transport-Rakete mit einem leeren Frachtraum, die bisher nur die Erdumlaufbahn erreicht hat. Aber von einem einsatzfähigen großen System, das für den Transport von Menschen zugelassen wäre, sind wir noch weit entfernt“, sagt Günter Kargl vom Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz zur WZ.

Um in weiterer Folge auf dem Mars zu landen, sind Präzisions-Landesysteme erforderlich, die innerhalb von ein paar Kilometern einer Marsstation niedergehen können. Derzeitige Sonden landen in einem weitaus größeren Radius zu einem geplanten Punkt. „Zwar ist die für Präzisionslandungen benötigte Technik in Einzelkomponenten bereits vorhanden. Aber ich kann sie nicht auf einen Haufen schmeißen und sagen: Jetzt habe ich meine Mars-Mission“, erklärt Kargl. Der Beweis, dass alle Komponenten zuverlässig zusammenarbeiten können, sei noch zu erbringen.

Startfenster alle zwei Jahre

Theoretisch gibt es sehr viele Flugbahnen zum Mars. Himmelsmechanisch tut sich ein günstiges Zeitfenster für den Start aber nur alle 26 Monate auf. Lediglich dann sind die relativen Positionen von Erde und Mars in ihren Umlaufbahnen so, dass eine energetisch günstige Reise unternommen werden kann. Andere Routen würden weitaus mehr Treibstoff erfordern, dessen Gewicht auf Kosten der Lebenserhaltungssysteme an Bord gehen würde.

Lange Reisedauer

Das Astronaut:innenteam wäre sieben bis neun Monate zum Mars und ebenso lang zurück zur Erde unterwegs. Die Rückreise ließe sich allerdings nicht sofort antreten. „Man müsste etwa ein Jahr in Marsnähe verbringen, bis die Konstellation es erlaubt, wieder zurückzufliegen“, erläutert Kargl. Somit wäre man etwa zweieinhalb Jahre unterwegs. „Das ist für Astronauten interplanetar eine sehr lange Zeit.“

Problem Langeweile

Während des Flugs verbringt eine Besatzung von fünf bis acht Personen viele Monate in einer größeren Liftkabine, bevor sie auf dem Mars landet und sich an die Arbeit macht. Diese Art der Herausforderung kennt Anika Mehlis. Als Analog-Astronautin testet sie in einem Team des Österreichischen Weltraum Forums Marsreisen auf der Erde. Bei solchen Missionen werden in Wüstengebieten verschiedene Umstände, mit denen man bei einem Aufenthalt auf dem Roten Planeten zu rechnen hat, nachgestellt, um sich der echten Situation anzunähern und mögliche Gefahren- und Fehlerquellen auszumachen.

„Man muss seine Mitmenschen auf engstem Raum nicht nur aushalten, sondern auch konstruktiv mit ihnen zusammenarbeiten. Freilich hat jeder seine Routineaufgaben, die den Tag strukturieren. Aber sonst passiert nicht viel. Es gibt wenig Sinnesreize und kaum Raum für Bewegung“, berichtet Mehlis im Gespräch mit der WZ: „Im Raumschiff ist es daher relativ langweilig.“ Astronaut:innen lernen vor Reiseantritt in psychologischen Trainings, wie sie am besten damit umgehen können.

Problem Isolation

Die Auswirkungen langer Raumflüge wurden in dem Isolationsexperiment Mars-500 erforscht. Eine sechsköpfige Crew lebte von 3. Juni 2010 bis 4. November 2011 für 520 Tage in einem Komplex von vier Raummodulen, um einen Flug zum Roten Planeten zu simulieren, einschließlich dreier Ausstiege für die Landung auf dem Mars. Untersucht wurden die Auswirkungen der Langzeitisolation auf Körper und Geist.

Mit zunehmender Reisedauer wurden die Männer weniger aktiv. Auf der Rückfahrt verbrachten sie mehr Zeit im Bett als auf der Hinfahrt. Einer begann, in einem 25-Stunden-Tagesrhythmus zu leben, ein anderer schlief überdurchschnittlich viel, ein dritter litt unter chronischen Schlafstörungen, ein vierter unter Depressionen. Nur zwei der Männer sollen sich gut angepasst haben. Und während die Besatzung in den ersten zwei bis drei Monaten noch voller Enthusiasmus war, begann danach eine Phase der Trägheit und Langeweile.

Schwerelosigkeit schwächt Muskeln

Medizinische Tests haben gezeigt, dass die fehlende Schwerkraft die Muskeln schwächt. „Nachdem man während der monatelangen Reise im Raumschiff Muskeln abgebaut hat, landet man dann auf dem Mars und muss in gewichtigen Raumanzügen Schwerarbeit leisten, zugleich aber schnell reagieren und viel Neues aufnehmen“, weiß Anika Mehlis. Die Biologin hat diese Erfahrung bei einer Analog-Mission in der israelischen Wüste gemacht, bei der das Team vier Monate isoliert in einem Habitat lebte und für Spaziergänge auf dem „Mars-Boden“ Anzüge trug, deren Gewicht die Last simulierte, die man nach der Ankunft empfinden würde, wenn die Muskeln während der Reise durch die Schwerelosigkeit geschwächt worden wären. Nach getaner Arbeit am Marsboden muss der Körper die schwerelose Situation dann ein zweites Mal auf dem Rückflug verkraften.

Weltraum macht krank

In den Jahren 2015 und 2016 führte die NASA ein Zwillingsexperiment durch, bei dem der Astronaut Scott Kelly ein Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS verbrachte, während sein Zwillingsbruder Mark am Boden blieb. Scott Kelly berichtete, er habe sich nach der Rückkehr auf die Erde wie ein „alter Mann“ gefühlt. Seine Beine waren geschwollen und schmerzten. Er klagte über Übelkeit und brennende Haut.

Im All verändert sich der Flüssigkeitshaushalt des Körpers. Muskel- und Knochenmasse schrumpfen, das Hirnvolumen nimmt zu. Etliche Astronaut:innen klagen über Sehschwächen. „Studien legen sogar nahe, dass Menschen bei längeren Reisen ins All so viele Schäden davontragen können, dass sie langfristig nicht überleben“, sagt Günter Kargl. Womöglich ist der Mensch also kaum geeignet, das All zu besiedeln. In seiner Entwicklungsgeschichte hat er sich über die Jahrtausende an die Bedingungen auf der Erde perfekt angepasst. Ob seine Evolution auch auf anderen Planeten passiert wäre, ist ebenso fraglich wie die Möglichkeit einer Anpassung an andere Umstände.

Lebensfeindlicher Mars

„Der Mars ist kein gastlicher Ort. Er mag zum Träumen anregen, tatsächlich aber ist jede Giftmülldeponie auf der Erde wohnlicher als der Rote Planet“, wird in einem Radiobeitrag von Deutschlandfunk aus der Reihe Sternzeit zusammengefasst. Tageslänge und Jahreszeiten sind zwar ähnlich getaktet wie auf der Erde, doch die Temperaturunterschiede schwanken von 20 Grad Celsius zu Mittag am Äquator bis minus 85 Grad Celsius in der Nacht. Staubstürme können den Himmel für Monate eintrüben

Der Mars besitzt eine dünne Atmosphäre, die fast vollständig aus Kohlendioxid besteht. Anders als die Erde hat er kein globales Magnetfeld, weswegen gefährliche kosmische Strahlung zur Oberfläche gelangt. Überleben kann man nur im Untergrund oder in Habitaten oder Raumanzügen, die die tödliche Strahlung abfangen.

Keine Rettung möglich

Wenn eine Crew mehrere Monate auf der Internationalen Raumstation ISS verbringt, die in der Erdumlaufbahn kreist, ist im Notfall eine Evakuierung möglich. Auf dem Mars kann einen hingegen niemand retten. Defekte technische Komponenten muss die Besatzung vor Ort reparieren. Wer krank wird, kann nicht ins Spital geholt werden. Schon eine Blinddarmentzündung oder ein eitriger Zahn kann zum Problem werden. „Zwar gibt es Lösungsansätze dafür in der Tele-Medizin, aber die sind noch weiter weg von einer Routinenutzung als Raumschiffe oder Raketen zum Mars“, sagt Weltraumforscher Günter Kargl.

Zeitverzögerung erschwert Kommunikation

Durch die große Entfernung zwischen Erde und Mars braucht ein Funksignal ,,zwischen drei und 23 Minuten je nach Erdabstand, im Durchschnitt kann man sagen, es dauert zehn Minuten, um die Bodenstation zu erreichen”, erklärt Mehlis. Wenn also im Raumschiff eine Kontrolllampe leuchtet, kommt die Antwort frühestens 20 Minuten später zurück. „Wenn man bei Problemen wissen will, was zu tun ist, muss man jede Frage an die Bodenstation sehr präzise stellen. Auch in dieser Hinsicht muss man in anderen Zeithorizonten planen“, erklärt die Analog-Astronautin.

Mars-Wohnungen auf dem Papier

Mit dem Bau von langfristig stabilen Mars-Habitaten befasst sich ein ganzes Forschungsgebiet. Denn selbst bei enormem technischen Fortschritt ließe sich keine saubere Lufthülle aus der Mars-Atmosphäre zaubern. Dazu müsste man nämlich Wasser, Sauerstoff und Kohlenstoff chemisch aus dem Marsgestein abspalten, um sie für eine saubere Atmosphäre zu verwenden. „Das könnten wir vom Energieaufwand her nicht stemmen, außerdem würde es hunderttausende Jahre dauern”, sagt Kargl. Menschen könnten sich auf dem Roten Planeten daher nur innerhalb der Marsbasis aufhalten. „Für Mond-Habitate gibt es schon Konzepte, wie man aus lokalen Ressourcen Sauerstoff machen und wie das Habitat nachhaltig und mit Recycling betrieben werden kann“, erklärt der Astronom. „Allerdings wäre dieses Wissen auf der Erde noch weitaus wertvoller eingesetzt. Wenn wir durch fortschrittliche Wasseraufbereitung oder Recycling verhindern, dass Schadstoffe und Abgase in die Luft entweichen, würde wir unsere Umwelt auf diesem Planeten weniger vergiften, indem diese Technologien in Wirtschaftsprozessen hier zum Einsatz kommen.“ Ungeklärt sei aber dann noch, wie die zahlreichen Komponenten für solche Systeme ins All kommen würden.

Rohstoffabbau auf dem Roten Planeten

Eine Möglichkeit wäre, die Rohstoffe vor Ort abzubauen. Dazu wären allerdings Industriekomplexe mit ein paar tausend Leuten notwendig. Man bräuchte eine Mine, ein Stahlwerk, Fabriken, Infrastruktur, Landwirtschaft, Krankenhäuser und eine ganze Stadt. Selbst die Roboter, die das vor der Ankunft der Menschen fehlerfrei selbsttätig hinstellen könnten, müssten erst gebaut werden. Von gewinnbringend ist das weit entfernt: „Das ist eines der Märchen. In Wahrheit gibt es nichts auf dem Mond oder auf dem Mars, das auch nur annähernd gewinnbringend abbaubar wäre“, betont Kargl. „Wer von einem Rohstoff-Eldorado spricht, um das auf der Erde bereits ein Rennen eingesetzt hat, hat die echten Kosten nicht durchkalkuliert.“ Selbst bei riesigen Vorkommen Seltener Erden auf dem Mars sei es wahrscheinlich billiger, die auf unserem Planeten vorhandenen Ressourcen zu recyclen. Fazit des Experten: „Der Bergbau-Hype dient dazu, um Forschungsgelder in eine gewisse Richtung zu lenken. Meine Einschätzung ist, dass wir damit nicht in den nächsten 50 bis 60 Jahren kosteneffizient werden.“

Und dennoch ist alles möglich

Raumfahrt-Missionen haben Vorlaufzeiten von mindestens 15 Jahren. Jede technische Komponente muss vor dem Start getestet werden, weil sich im Flug wenig reparieren lässt. Insgesamt 50 unbemannte Missionen hat die Menschheit bisher zum Mars durchgeführt, von denen 27 erfolgreich waren. Weitere sechs unbemannte Flüge sind derzeit in Planung. Für die NASA, die mit Musks Raumfahrt-Unternehmen SpaceX kooperiert, ist dessen Ziel 2028 ambitioniert. Die US-Raumfahrtbehörde hält eine bemannte Landungsmission auf dem Mars erst ab 2040 für realistisch.

Allerdings ist so manch kühne Vision des Tesla-Gründers bereits Realität geworden. Elektroautos taten viele lang als Spinnerei ab. Heute fahren sie auf den Straßen. Auch privat finanzierte Raumflüge wurden zunächst für größenwahnsinnig befunden. Doch im September flog eine SpaceX-Mission vier Privatpersonen ins All.

Das dahinterstehende Gedankengebäude nennt sich Longtermism. Diese Philosophie tragen vor allem Tech-Milliardäre aus Silicon Valley in die Welt. Man ist der Ansicht, dass die Erde vom Untergang bedroht ist. Verbesserungen, die in einer sehr fernen Zukunft greifen, wird daher ein höherer moralischer Stellenwert eingeräumt als den acht Milliarden Menschen, die heute hier leben. „Auf der Welt passieren viele negative, schreckliche, betrübliche Dinge. Aber im Leben kann es nicht ausschließlich darum gehen, ein übles Problem nach dem anderen zu lösen“, erklärte Musk kürzlich auf X: „Wir brauchen Inspiration. Die Erde ist zwar die Wiege der Menschheit, aber niemand bleibt ewig in seiner Wiege.“ Die Menschheit müsse sich auf mehreren Planeten etablieren, solang sie noch existiert, und der rostige Mars werde die Erde retten. Komm auf den Boden zurück, meinen Kritiker:innen. Longtermisten wie Musk sollten sich besser auf aktuelle Probleme konzentrieren und ihr Geld in die Rettung unseres blauen Planeten stecken, anstatt auf fragwürdige Utopien zu setzen, sagte US-Philosoph:in und Historiker:in Émile P. Torres in einem Interview mit dem Standard. Das sei der wesentlich einfachere Weg, um zu überleben.

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Infos und Quellen

Genese

WZ-Redakteurin Eva Stanzl liebt die Idee, in den Weltraum zu reisen, geht aber nicht davon aus, dass Reisen zu anderen Himmelskörpern die Probleme auf der Erde lösen. Immer wieder fallen ihr Diskrepanzen zwischen großen Visionen und wissenschaftlicher Machbarkeit auf. Damit verbundenen Fragen ging sie nach.

Gesprächspartner:innen

Günter Kargl ist Astronom und Ingenieur am Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichsichen Akademie der Wissenschaften. Sein Forschungsbereich reicht von der Untersuchung planetarer Oberflächen im Labor bis zur Planung von Weltraummissionen. Am IWF war er an den Weltraummissionen der Sonden Cassini-Huygens zur Erforschung des Planeten Saturn und seiner Monde, Rosetta zur Erforschung eines Kometen und InSight zur Erkundung des Mars-Inneren beteiligt.
Anika Mehlis, geboren 1981 in Sachsen, Deutschland, studierte Mikrobiologie an der Freien Universität Berlin und Umwelttechnik und Recycling an der Fachhochschule Zwickau und wurde 2024 im Bereich Public Health / Gesundheitswissenschaften an der Universität Bielefeld promoviert. Sie war Leiterin für Hygiene und Umweltmedizin in einem kommunalen Gesundheitsamt. Seit 2018 ist sie als Analog-Astronautin beim Österreichischen Weltraum Forum tätig, wo sie in einem Team den Aufenthalt in einem simulierten Mars-Habitat in verschiedenen Regionen in der Erde testet.

Daten und Fakten

Der Mars bewegt sich in einem Abstand von 206,62 bis 249,23 Millionen Kilometern in knapp 687 Tagen oder etwa 1,9 Jahren auf einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne. Der äußere Nachbar der Erde ist der vierte Planet im Sonnensystem.
Rostet auch ohne Wasser: Die gesamte Oberfläche des Mars ist mit Eisenoxid-Staub, also quasi Rost, bedeckt. Auch in der Atmosphäre ist dieser Staub zu finden. Da der rote Bestandteil von Rost auf der Erde vorwiegend in Gegenwart von Wasser entsteht, galt die charakteristische Farbe des Mars lang als Beweis für Wasservorkommen. Experimente zeigten allerdings, dass sich unter Marianischen Bedingungen Eisenoxide auch ohne Wasser bilden.
Laut der europäischen Raumfahrt-Agentur ESA umfasst das Astronaut:innen-Training grundlegende technische und betriebliche Fähigkeiten, die exakte Kenntnis von Raumfahrzeugsystemen und Überlebensübungen bei Unterwasser- und Winterbedingungen zur Vorbereitung auf mögliche Notfallsituationen. Zusätzlich gibt es ein Raumspaziergang-Training. Expertise in Erster Hilfe und den medizinischen Grundlagen müssen ebenso erworben werden wie Kenntnisse in Geologie, um Proben zu nehmen und zu verstehen, was man dabei macht. Auch Überlebenstrainings in der Wildnis, missionsspezifische Trainings, Teamtrainings und psychologische Trainings, um emotional vorbereitet zu sein, sind erforderlich.
Bei analogen Raumfahrtmissionen auf der Erde werden die Bedingungen im All simuliert. Freiwillige stellen sich als Analog-Astronaut:innen zur Verfügung. Sie müssen ein Studium in Ingenieurswissenschaften oder Medizin absolviert haben und sowohl eine Fähigkeit zum Generalismus als auch eine schnelle Auffassungsgabe bei komplexen Themen besitzen. Auch Kenntnisse in verschiedenen wissenschaftlichen Fachgebieten sind erforderlich. „Es ist ein zeitaufwendiges Ehrenamt, ein bisschen, als wäre man bei einem Sportverein. Aber ich war so neugierig und habe mich beworben“, sagt Analog-Astronautin Anika Mehlis, die diese Aufgabe in einem Team des Österreichischen Weltraumforums (ÖWF) innehat.
Die Mars Analog-Mission des ÖWF führt alle zwei bis drei Jahre eine große, vierwöchige Mars-Simulationsmission durch. „Wir absolvieren Trainings und halten uns fit, solang wir im Corps bleiben. Theoretisch kann man das lang machen, weil die Erfahrung so spannend ist. Angesichts dessen, dass viele von uns Familie haben und einer geregelten Arbeit nachgehen, machen es die meisten aber nur 10 oder 15 Jahre“, sagt Mehlis.
„Ins All geflogen wird derzeit mit klassischen chemischen Triebwerken, die Treibstoff verbrennen, und deren Abgase durch ihre hintere Düse austreten, was dem Raumschiff den nötigen Schub verleiht, um sich auf die Flugbahn zum Roten Planeten und dann vor Ort auf die Mars-Umlaufbahn einzuschwenken“, erklärt Günter Kargl vom Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz im Gespräch mit der WZ. Elon Musk möchte all dies mit sehr großen Raketen tun. Sie wurden bereits getestet, haben aber bisher nur die Erdumlaufbahn erreicht.
Für den Personentransport ins All zugelassen waren bisher die russische Sojus-Trägerrakete, die seit ihrem Erstflug im Jahr 1966 mehr als 1.000 Einsätze absolviert hat. In den USA bringt Falcon-9 Raumfahrzeuge in den Erdorbit. Europa hat kein zuverlässiges Modell.