Wissen
Raumfahrt

Wie kommt man zum Mars und wie sieht es dort aus?

Mars, der Rote Planet
https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_(Planet)#/media/File:Water_ice_clouds_hanging_above_Tharsis_PIA02653_black_background.jpg
Eine zweite Erde? Der Mars ist der äussere Nachbar unseres Heimatplaneten. Bild: Wikimedia

Der Mars lockt – doch kann man da überhaupt leben?

27.11.2018, 19:3428.11.2018, 10:52
Daniel Huber
Folge mir
Mehr «Wissen»

Seit Teleskope einen näheren Blick auf den Mars ermöglichten, hat der erdähnliche Planet die Fantasien und Sehnsüchte – manchmal auch die Ängste – der Menschen in besonderem Mass beflügelt. Mit der Entwicklung der Raumfahrt ist der Rote Planet tatsächlich in Reichweite gerückt. Schon Wernher von Braun plante bemannte Raumflüge zum Mars. Heute sind es Visionäre wie Elon Musk, die von einer Besiedlung des Mars träumen. 

Wie sieht es dort aus?

Der nach dem römischen Kriegsgott benannte Mars ist der äusserste der vier inneren Gesteinsplaneten, deren Bahnen innerhalb des Asteroidengürtels verlaufen. Von allen Planeten ist er der zweitkleinste; nur der Merkur ist noch kleiner. Dennoch ist die Schwerkraft auf dem Mars geringfügig niedriger als auf dem Merkur, denn der Mars weist mit 3,9 g/cm³ (Erde: 5,5 g/cm3) die niedrigste Dichte aller Gesteinsplaneten auf. 

Grössenvergleich Mars – Erde
https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_(Planet)#/media/File:Mars_Earth_Comparison_2.jpg
Kleiner Nachbar: Der Mars (r.) hat nur gut ein Siebtel des Erdvolumens. Bild: Wikimedia

Der Rote Planet – die Bezeichnung verdankt er seiner Färbung durch Eisenoxid-Staub auf seiner Oberfläche und in der Atmosphäre – ist bedeutend kleiner als die Erde. Das zeigt ein direkter Vergleich: Sein Durchmesser ist mit knapp 6800 km nur rund halb so gross, sein Volumen beträgt gut ein Siebtel und die Masse etwas mehr als ein Zehntel. Dafür hat der Mars gleich zwei Monde, Deimos und Phobos, die allerdings klein sind. 

Grössenvergleich Mars – Erde: Oberfläche des Mars auf eine Weltkarte projiziert.
Mars und Erde im Grössenvergleich: Der Mars ist zwar deutlich kleiner, aber seine Landfläche ist nur geringfügig kleiner als jene der Erde. Bild: Pinterest

Der Mars ist etwa anderthalbmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde (1,52 AE). Für eine Umrundung der Sonne benötigt er 687 Tage, ein Marstag ist dagegen nur wenig länger als ein Erdentag. Auch die Achsenneigung (25,2°) ist ähnlich – der Mars kennt daher wie die Erde ausgeprägte Jahreszeiten. 

Die Atmosphäre unseres Nachbarplaneten ist ausgesprochen dünn. Ihr Druck beträgt im Mittel nur rund sieben Millibar, das ist weniger als ein Prozent des irdischen Luftdrucks auf Meereshöhe. Die Lufthülle besteht zu 95,3 Prozent aus CO, der Rest ist vornehmlich Stickstoff und Argon. Sauerstoff ist nur in Spuren vorhanden. 

epa07192379 A handout photo made available by NASA late 26 November 2018, made with the Instrument Deployment Camera (IDC), located on the robotic arm of NASA's InSight lander, that took this pic ...
Weite Gebiete auf dem Mars wirken wüstenähnlich, wie dieses Bild des Landers InSight zeigt. Es gibt aber auch gewaltige Schluchten und Vulkanmassive.Bild: EPA/NASA

Der Mars sieht aus wie ein trockener Wüstenplanet, doch vor Milliarden Jahren dürfte er wasserreich gewesen sein. Heute gibt es an der Oberfläche praktisch nur gefrorenes Wasser. In tieferen Schichten vermutet man jedoch grosse Mengen Wasser. Im Gegensatz zur Erde hat der Mars kein Magnetfeld mehr. 

Wie kommt man dahin?

Der Mars bewegt sich wie die Erde auf einer elliptischen Umlaufbahn um die Sonne. Etwa alle zwei Jahre – wenn der Mars in Opposition steht – sind sich die beiden Planeten besonders nahe. Der Abstand zwischen ihnen schwankt zwischen 56 und 401 Millionen km. Dies bedeutet aber nicht, dass ein Flug zum Mars genau dann starten muss, wenn der Planet der Erde am nächsten ist. 

Animiertes GIFGIF abspielen
Der Mars ist rund anderthalbmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde. Bild: NASA

Ein Raumschiff oder eine unbemannte Raumsonde kann nämlich nicht auf einer geraden Linie zum Mars fliegen, wie man vielleicht denken könnte. Raumfahrzeuge beschreiben, ähnlich wie die Planeten selber, elliptische Bahnen um die Sonne. Sie beschleunigen nur dann, wenn sie starten und das Schwerefeld der Erde verlassen müssen – und allenfalls, wenn sie beim Ziel abbremsen. Ihre elliptische Bahn wird mit Vorteil so gewählt, dass sie die Bahn des Zielplaneten berührt.

Die in Hinsicht auf den Energieverbrauch günstigste Bahn hat bereits 1925 der deutsche Ingenieur Walter Hohmann berechnet: den sogenannten Hohmann-Transfer, der die Eigenbewegungen der beiden Planeten optimal nutzt. Es handelt sich um eine Übergangsbahn, die jeweils tangential am Startorbit beginnt und am Zielorbit endet.

Hohmann-Transfer: Transferbahn einer Mars-Sonde
https://de.wikipedia.org/wiki/Hohmann-Transfer#/media/File:MRO_Transfer_Orbit.png
Hohmann-Transfer am Beispiel einer Marssonde. Bild: Wikimedia

Der Start erfolgt, wenn der Mars in einem Winkel von 44 Grad vor der Erde steht. Dies ist alle 26 Monate der Fall; es gibt dann jeweils ein Zeitfenster von vier bis sechs Wochen für den Start. Die Bahn des Raumfahrzeugs beschreibt dann eine halbe Ellipse und erreicht den Mars-Orbit dann, wenn der Planet auf der gegenüberliegenden Seite der Sonne steht (in Bezug auf die Erdposition beim Start). Diese Konstellation ist eine Konjunktion. 

Die Flugdauer hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Anfangsgeschwindigkeit des Raumfahrzeugs und der Energieverbrauch. Sie schwankt zwischen sechs und zehn Monaten. Der Marslander InSight war beispielsweise knapp sieben Monate unterwegs, während der 2007 gestartete Polarlander Phoenix beinahe zehn Monate benötigte. 

Wie kommuniziert man auf solche Entfernungen?

Wenn eine Raumsonde wie gerade eben InSight auf einem Millionen von Kilometern entfernten Himmelskörper landet, ist das eine technische Meisterleistung – nur schon deswegen, weil bei solchen Distanzen die Kommunikation zwischen Kontrollzentrum und Raumfahrzeug zeitlich verzögert erfolgt. Die Radiowellen bewegen sich zwar mit Lichtgeschwindigkeit –doch beim Landemanöver von InSight war der Mars gut acht Lichtminuten von der Erde entfernt. Dies bedeutet, dass jedes Signal gut acht Minuten unterwegs war, bis es beim Empfänger ankam. 

epa06794297 A handout photo made available by the NASA on 08 June 2018 shows a low-angle self-portrait of NASA's Curiosity Mars rover shows the vehicle at the site from which it reached down to d ...
Der Marsrover Curiosity verfügt über eine schwenkbare Antenne, die Direct-to-Earth-Kommunikation ermöglicht. Bild: EPA/NASA

Zudem wird das Signal mit der Entfernung, die es überbrücken muss, schwächer – auch das Fernlicht eines Autos streut mit zunehmender Distanz. Die Empfangsantennen auf der Erde müssen daher sehr empfindlich und exakt auf den Sender ausgerichtet sein. Die Raumsonden verfügen überdies nur über begrenzte Energieressourcen, ihre Sendeleistung ist deshalb begrenzt. Und sie senden mit Radiowellen, die eine niedrige Frequenz haben – was wiederum die Menge an übermittelten Daten einschränkt. 

Die Datenübermittlung zwischen einem auf dem Mars gelandeten Raumfahrzeug und der Erde kann direkt oder mittels einer Art Relaisstation im Mars-Orbit erfolgen. Der Marsrover Curiosity verfügt beispielsweise über eine schwenkbare sogenannte Hochgewinnantenne, die Direct-to-Earth-Kommunikation ermöglicht. Der Löwenanteil an der Datenübertragung erfolgt jedoch über den Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), der auch bei der Landung von InSight beteiligt war. Wenn der Orbiter jedoch hinter dem Mars-Horizont verschwindet, ist keine Datenübertragung vom Rover möglich. 

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)
Der Mars Reconnaisance Orbiter dient als eine Art Relaisstation im Mars-Orbit.Bild: mars.nasa.gov/mro/

Kann man dort leben?

Der Mars ist zwar der erdähnlichste Planet im Sonnensystem und weist einige Gemeinsamkeiten mit unserem Heimatplaneten auf. So gibt es eine Atmosphäre und Wasser. Und auch die Schwerkraft dürfte mit 38% der irdischen ganz angenehm sein. 

Leider gibt es auch einige gewichtige Nachteile. So hat der Mars den grössten Teil seiner Atmosphäre und seines flüssigen Wassers schon längst verloren. Die Atmosphäre ist so dünn, dass Menschen nicht ohne Druckanzug überleben können. Auch der geringfügige Sauerstoffanteil an der Gashülle ist nicht lebensfreundlich. 

Dazu kommt das Problem des fehlenden globalen Magnetfelds. Es ist nur ein Hundertstel so stark wie das irdische – dies bedeutet, dass die kosmische Strahlung nahezu ungehindert auf die Oberfläche des Planeten prasselt. Dies – im Verein mit der fehlenden Ozonschicht – erschwert die Bedingungen für Lebewesen enorm. 

Da der Mars weiter von der Sonne entfernt ist, kommt dort weniger Sonnenenergie an. Es ist daher sehr kühl – im Schnitt beträgt die Oberflächentemperatur frostige –50 °C. In Polnähe liegt die Durchschnittstemperatur sogar bei –140 °C und in der Nähe des Äquators immer noch bei –23 °C. Über diese unwirtliche Eiswüste toben obendrein gewaltige Sandstürme. 

All diese Faktoren würden menschliche Kolonisten in beengte Druckbehälter zwingen, die mit Klimaanlagen CO2 in Sauerstoff umwandeln müssten. Daran könnte auf die Schnelle auch das sogenannte Terraforming – so es denn überhaupt machbar wäre – nichts ändern. Pläne, auf dem Mars mit Hilfe von gewaltigen, FCKW-Gase ausstossenden Fabriken einen sich selbst verstärkenden Treibhauseffekt in Gang zu setzen, könnten nur schon an der Menge des vorhandenen CO2 scheitern.

Darstellung einer Kolonie auf dem Mars
Menschen könnten auf dem Mars nur in Druckanzügen und in Druckbehältern überleben. Bild: Universetoday.com

Falls es dennoch klappen würde, könnten die Kolonisten ihre Druckanzüge frühestens nach 500 oder 1000 Jahren an den Haken hängen – erst dann wäre die Atmosphäre dicht genug. Atemgeräte wären allerdings noch während über 100'000 Jahren notwendig. Die oberen Schichten der künstlich angereicherten Atmosphäre würden zudem ständig vom Sonnenwind ins Weltall befördert. 

Alles in allem sind die Hindernisse für menschliches Leben auf dem Mars beträchtlich, besonders wenn es dauerhaft sein soll. 

Sterne, Planeten, Monde und noch mehr Weltraum-Stoff

Alle Storys anzeigen

InSight: Wird die Landesonde die «7 Minuten des Terrors» überstehen?

Video: srf
DANKE FÜR DIE ♥
Würdest du gerne watson und unseren Journalismus unterstützen? Mehr erfahren
(Du wirst umgeleitet, um die Zahlung abzuschliessen.)
5 CHF
15 CHF
25 CHF
Anderer
twint icon
Oder unterstütze uns per Banküberweisung.
Das könnte dich auch noch interessieren:
29 Kommentare
Weil wir die Kommentar-Debatten weiterhin persönlich moderieren möchten, sehen wir uns gezwungen, die Kommentarfunktion 24 Stunden nach Publikation einer Story zu schliessen. Vielen Dank für dein Verständnis!
Die beliebtesten Kommentare
avatar
nick11
27.11.2018 20:13registriert Oktober 2015
Wenn dann sowieso nur in Gebäuden, mit einem grossen Anteil unterirdischer Bauten. Beengt müssen die nicht unbedingt sein, die können sogar relativ gemütlich gemacht werden. Ich frage mich eher ob der Mensch bei so geringer Schwerkraft nicht degeneriert, aber evtl. kann man dies bis dahin mittels Genmaipulation ö.ä. korrigieren... auf jedenfall ein spannendes Thema.
9611
Melden
Zum Kommentar
avatar
Zeit_Genosse
27.11.2018 21:59registriert Februar 2014
Wenn wir unserer Erde sorge tragen, dann brauchen wir das nicht. Das heisst nicht, dass wir keine Raumfahrt betreiben sollten. Doch die Besiedlung des Mars aus selbstentwickelter Not muss nicht sein, wenn wir die Kurve hier kriegen. Die Erde hat alles was uns gut tut. Also tun wir ihr gut und gut ist.
9921
Melden
Zum Kommentar
avatar
Markus97
27.11.2018 22:39registriert August 2018
Eine Serie zum Thema Raumfahrt von Hueber würde mir echt gefallen :)
571
Melden
Zum Kommentar
29
Mach es wie die Sonnenuhr …
«Mach es wie die Sonnenuhr, zähl die heit’ren Stunden nur», stand in zahllosen Poesiealben zu lesen. Forschende der Uni Basel fanden nun heraus: Als Zeitmesser dient die Sonnenuhr seit mindestens 3200 Jahren.

Am 19. Februar 2013 entdeckte ein Grabungsteam der Universität Basel im ägyptischen Tal der Könige eine Kalksteinplatte, die auf ihrer Vorderseite eine aufgemalte Sonnenuhr trägt. Am Scheitelpunkt befindet sich eine Bohrung, die für den Schattenwerfer bestimmt war, einen Stab aus Holz oder Metall. Die Uhr wurde von Arbeitern hergestellt, die mit Malerarbeiten in den nahegelegenen Gräbern hochgesteller Persönlichkeiten beschäftigt waren. Sie stammt aus der Zeit von Pharao Sethos II und seiner Gemahlin Tausret um 1200 v. Chr. und ist damit eine ältesten der Menschheitsgeschichte.

Zur Story