Ab ins All! E-Book

Anne-Dorette Ziems

• Herausgeber: Franckh-Kosmos Verlags-Gmbh & Co. KG
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 245

Beschreibung

Wer kennt es nicht: Man verlässt das Haus und checkt nochmal, ob man alles eingepackt hat. Schlüssel, Handy, Portemonnaie? Dann kann's ja losgehen. Ganz so einfach haben's Raumfahrer auf der Suche nach einer zweiten Erde leider nicht, denn für sie stehen ganz andere – existenzielle – Fragen im Raum. Wo fliegen wir hin? Haben wir überhaupt die Mittel dazu? Und wenn wir einmal dort sind – wie überleben wir? Auf diese und viele weitere Fragen rund um Raumfahrt und die Besiedlung des Alls gibt Wissenschaftsjournalistin Anne-Dorette Ziems (@annesnerdnight) spannende, überraschende und ehrliche Antworten. Leicht verständlich und unterhaltsam sammelt sie, was alles auf der To-Do-Liste für unseren Aufbruch ins All steht, zeigt den aktuellen Stand der Raumfahrt auf und stellt gängige Science-Fiction-Szenarien auf den Prüfstand.

Leseprobe

Cover for EPUB

Titel

Ab ins All!

Wie wir zu fremden Planeten kommen ohne draufzugehen. Von Terraforming bis Warp-Antrieb.

Anne-Dorette Ziems

KOSMOS

Impressum

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Umschlagsabbildung: © Yalini Sivalingam

© 2024, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG

Pfizerstraße 5–7, 70184 Stuttgart

kosmos.de/servicecenter

Alle Rechte vorbehalten

ISBN 978-3-440-51006-3

E-Book-Konvertierung: le-tex publishing services GmbH, Leipzig

Übersicht

Cover

Titel

Impressum

Inhaltsverzeichnis

Hauptteil

Vorwort

10. Geeigneten Planeten auswählen

Gesteinsplaneten finden

Besten Planeten im Sonnensystem finden

Mars erforschen

Exoplaneten in habitabler Zone finden

Atmosphären von Exoplaneten erforschen

Exoplaneten mit Magnetfeld finden

Fazit

9. Planeten terraformen

Mars terraformen

Weltraumlupe

Ein Magnetfeld für den Mars

Venus terraformen

Einen Mond entführen

Dürfen wir das?

Fazit

8. Ein schnelles Raumschiff bauen

Bestandsaufnahme

Via Laser zum Mars

Kernenergie als Raketenantrieb

Antimaterieantrieb

Warpantrieb

Tankstellen

Fazit

7. Crew sicher durch den Weltraum bringen

Schutz vor Strahlung

Van-Allen-Gürtel

Schutz vor Mikrometeoriten

Eine Schwachstelle gibt es noch

Fazit

6. Dafür sorgen, dass die Crew überlebt

Essen

Wasser

Sauerstoff

Weltraumtoilette

Kryoschlaf

Kommunikation

Fazit

5. Genug Energie generieren

Batterie

Sonnenenergie

Radioisotopengenerator

Brennstoffzellen

Fazit

4. Mit wenig Privatsphäre klarkommen

Marsmission simuliert

Wichtige Persönlichkeitsmerkmale

Fazit

3. Schlafen

Schwerelosigkeit

Lärm

Schlafen ohne Nacht

Generationenraumschiffe

Fazit

2. Fehlende Erdanziehungskraft ausgleichen

Nebenwirkungen der Schwerelosigkeit

Medikamente

Künstliche Gravitation

Fazit

1. Überlegen, was wir vor Ort produzieren (können)

3D-Drucken

Lebenserhaltung

Fazit

0. Und dann?

Danke

Quellen

10. Geeigneten Planeten auswählen

9. Planeten terraformen

8. Ein schnelles Raumschiff bauen

7. Crew sicher durch den Weltraum bringen

6. Dafür sorgen, dass die Crew überlebt

5. Genug Energie generieren

4. Mit wenig Privatsphäre klarkommen

3. Schlafen

2. Fehlende Erdanziehungskraft ausgleichen

1. Überlegen, was wir vor Ort produzieren (können)

An die Aliens, die die Wegbeschreibung auf der goldenen Schallplatte in den Voyager-Sonden verstanden und es bis zur Erde geschafft haben: Bitte ergänzt dieses Buch mit euren Erfahrungen.

VORWORT

Es gibt eine Frage, die ich mir ungefähr 35-mal am Tag stelle: Wann realisieren sich endlich alle meine Science-Fiction-Vorstellungen von interstellaren Reisen zu fremden Planeten?

Die eigentliche Antwort auf diese Frage wird oft von etwas überschattet, das in der Science-Fiction irgendwie selten ein Problem ist: Geld und Politik. Denn klar, Raumfahrtprojekte sind teuer und Raumfahrtprojekte sind auch immer sehr politisch – selbst, wenn man sich nicht gerade in einem Wettlauf ins All befindet. Das wollen wir aber in diesem Buch ein wenig ausblenden, denn so macht es viel mehr Spaß über die Möglichkeiten des Weltraumreisens nachzudenken.

Der Untertitel dieses Buches müsste also eigentlich lauten: „Wie wir zu fremden Planeten kommen ohne draufzugehen, wenn Geld und Politik keine Rolle spielten“. Denn das ist es ja, was wir primär wissen wollen. Was fehlt uns noch auf der wissenschaftlich-technischen Seite, um Star-Trek-mäßig (oder Star-Wars-mäßig, je nachdem, welchem Franchise man sich verbundener fühlt) durch die Milchstraße zu düsen?

Wie muss ein geeigneter Planet aussehen? Welche Anforderungen haben wir ans Raumschiff? Wie schaffen wir es, wirklich nicht draufzugehen? Sei es aus Nahrungsmangel oder wegen der Schikanen, die ein Leben in anderen Gravitationsfeldern als dem der Erde für uns bereithält. Dabei spreche ich nicht davon, dass die ganze Menschheit auswandert, sondern erstmal von grundsätzlicher Erkundung des Weltraums.

Viel Spaß beim Lesen!

An die Aliens, die die Wegbeschreibung auf der goldenen Schallplatte in den Voyager-Sonden verstanden und es bis zur Erde geschafft haben: Bitte ergänzt dieses Buch mit euren Erfahrungen.

10. GEEIGNETEN PLANETEN AUSWÄHLEN

Wir sind nicht gasförmig. Ja, das ist keine bahnbrechende Info. Denn obwohl wir vielleicht nie aktiv darüber nachgedacht haben, ist uns das ziemlich klar. Für die Suche nach einem Planeten, den wir bereisen können, ist diese Feststellung allerdings extrem wichtig  – denn viele Planeten sind Gasriesen. Der Jupiter zum Beispiel: Auf dem Jupiter zu landen, wäre wie auf Wolken zu landen. Wir würden durch das Gas durchfallen. Und das ist nicht der einzige Missstand dort: Je tiefer wir Richtung Kern gelangen, desto heißer wird es und desto höher ist der Druck.

Irgendwann kann unser Raumschiff das nicht mehr aushalten und geht kaputt – und wir damit auch. Das sage ich nicht einfach so. Das hat die NASA schon mal ausprobiert – ohne Menschen natürlich. 1995 ließ die NASA eine Sonde in den Jupiter stürzen. Diese Sonde, die von der größeren Raumsonde Galileo abgestoßen wurde, sollte Jupiters Atmosphäre untersuchen und uns Daten schicken. Das hat sie auch – und zwar 58 Minuten lang. Danach zerstörte der Jupiter den Sender in der Sonde.

Wir haben ja eben schon gesagt, dass Hitze und Druck das Problem sind. Erstmal bremst die Sonde ziemlich doll ab, wenn sie auf die Atmosphäre des Jupiters trifft. Dabei entsteht Hitze. Und zwar nicht nur ein bisschen, sondern richtig viel: 16.000 Grad Celsius. Das ist unvorstellbar viel. Nur mal als Vergleich: Die Sonnenoberfläche hat eine Temperatur von „nur“ 5500 Grad Celsius. Der letzte Druck, den die Sonde übermitteln konnte, lag bei fast 23 Bar (23-mal so viel wie auf der Erdoberfläche). Danach war der Sender zerstört und kurz danach die komplette Sonde. Summa summarum: keine gute Umgebung für uns Menschen. Deswegen ist unser erstes To-do, wenn wir die Erde verlassen wollen: Wir müssen einen Gesteinsplaneten finden.

Gesteinsplaneten finden

Das ist natürlich nicht das einzige Kriterium. Es darf außerdem nicht zu warm sein – und nicht zu kalt. Idealerweise gibt es Wasser: Gerne flüssig, gefroren ist auch okay. Und ansonsten wäre es gut, wenn der Planet keine Merkmale hat, die uns irgendwie umbringen könnten, so wie der Druck in der Atmosphäre vom Jupiter.

Wir kennen mehr als 5600 Exoplaneten in der Milchstraße (Stand: Juli 2024) – also Planeten, die sich nicht in unserem Sonnensystem befinden. Mehr als die Hälfte davon sind Gasplaneten. Das liegt allerdings nicht unbedingt daran, dass es deutlich weniger Gesteinsplaneten als Gasriesen gibt. Sondern größere Planeten sind einfach einfacher zu entdecken als kleinere. Und dazu kommt: Planeten, die sehr nah an ihrem Stern dran sind, sind auch einfacher zu erkennen als weiter entfernte. Das bedeutet, dass die Exoplaneten, die wir bis jetzt sicher kennen, nicht unbedingt die Planeten widerspiegeln, die am häufigsten in der Milchstraße vertreten sind.

Werfen wir einen Blick darauf, wie wir Exoplaneten entdecken können. Das ist nämlich gar nicht so einfach und liegt an den Sternen. Die Planeten können in Größe und Helligkeit einfach nicht mit ihren Sternen mithalten. Wenn man in ihre Richtung guckt, sieht man nur den Stern. Es gibt zwar direkte Aufnahmen von Exoplaneten. Dabei wird das Licht des Sterns mit einer Maske blockiert, damit wir den Planeten überhaupt einzeln wahrnehmen können. Das ist aber eher die Ausnahme. Forschende beobachten Exoplaneten vor allem indirekt, indem sie den Stern beobachten. Dabei achten sie auf Bewegungen und die Helligkeit des Sterns. Wenn ein Planet den Stern umkreist, dann schwanken Bewegung und Helligkeit nämlich etwas. Und wenn wir das beobachten können, deutet es stark auf Exoplaneten hin.

51 Pegasi b ist einer von diesen Exoplaneten, der seinen Stern etwas von seiner Bewegungsbahn ablenkt. Und er ist nicht nur irgendein Exoplanet, sondern der erste Exoplanet um einen sonnenähnlichen Stern, der entdeckt wurde. Davor kannte man nur Planeten, die um einen Pulsar kreisen.

Pulsar ist eine Abkürzung für pulsierende Radioquelle. Das ist ein Überrest einer Supernovaexplosion, also ein massereicher Stern in seinem Endstadium. Der sendet Radiowellen in ganz kurzen Abständen aus.

Die beiden Forscher Michel Mayor und Didier Queloz entdeckten 51 Pegasi b. Das war 1995.

Die Arbeit ist 2019 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet worden.

Einen Planeten wie 51 Pegasi b gibt es in unserem Sonnensystem nicht. Mit der Entdeckung haben die beiden eine neue Planetenklasse etabliert – und zwar die sogenannten „Hot Jupiter“. Das sind Gasriesen (wie Jupiter), die sich sehr nah an ihrem Stern befinden und deswegen heiß sind. 51 Pegasi b hat etwa halb so viel Masse wie Jupiter, ist seinem Stern allerdings näher als Merkur der Sonne. Seine Umlaufzeit um den Stern beträgt deswegen nur etwa vier Tage. Seine große Masse und die geringe Umlaufzeit haben ihm geholfen, einer der ersten nachgewiesenen Exoplaneten zu werden.

Im Alltag reden wir immer davon, dass ein Planet seinen Stern umkreist. Das ist streng genommen nicht ganz richtig: Beide kreisen – und zwar um ihren gemeinsamen Schwerpunkt. 51 Pegasi b hat eine große Masse und liegt nah an seinem Stern. Das heißt, der Schwerpunkt zwischen 51 Pegasi b und seinem Stern ist so weit vom Mittelpunkt des Sterns entfernt, dass der Stern sich deutlich messbar (für Teleskope auf der Erde) um den gemeinsamen Schwerpunkt bewegt.

Der Stern heißt übrigens 51 Pegasi und liegt – wie der Name vermuten lässt – im Sternbild Pegasus. Aber wenn ich den Sternnamen jedes Mal ausschreiben würde, würden wir alle wahnsinnig werden.

Exoplaneten werden in der Regel nach ihrem Stern benannt. Der Stern ist dann formell gesehen 51 Pegasi A und der innerste Planet 51 Pegasi b. Nach dem System könnte unsere Erde auch „Sonne d“ heißen. Die Sonne wäre dann Sonne A, der Merkur „Sonne b“ und die Venus „Sonne c“.

Die nächste und mittlerweile gängigste Methode, einen Exoplaneten zu entdecken, ist, auf die Helligkeit seines Sterns zu achten. Stellen wir uns mal vor, wir sind auf einem anderen Planeten in der Milchstraße und beobachten unsere Sonne. Wenn wir ein Messgerät aufstellen, das ein Jahr lang die Helligkeit der Sonne misst, dann werden wir feststellen, dass die Helligkeit für einen Zeitraum in diesem Jahr niedriger ist als sonst. In genau diesem Zeitraum zieht die Erde vor der Sonne vorbei und verdeckt einen Teil der Sonne. Damit blockiert sie einen Teil des Sonnenlichts – und das nimmt unser Messgerät auf.

© Yalini Sivalingam

Bei der Transitmethode verdunkelt der Planet seinen Stern, während er (von uns aus gesehen) über dessen Scheibe zieht. Das können wir messen.

Auch diese Methode bringt vor allem große Exoplaneten und Exoplaneten, die eng um ihren Stern kreisen, ans Licht. Denn wenn wir nach Kandidaten für einen Exoplaneten suchen, dann reicht es nicht, diesen Einbruch in der Helligkeit nur einmal zu sehen. Wir müssen ihn regelmäßig beobachten. Ansonsten können wir nicht sicher sein, dass wirklich ein Planet diesen Einbruch in der Helligkeit verursacht. Und das geht natürlich schneller, wenn der Planet eine kurze Umlaufzeit um seinen Stern hat. Von einem anderen Planeten in unserer Milchstraße aus müssten wir Sonne und Erde mindestens zwei Jahre lang beobachten, um überhaupt die Vermutung aufstellen zu können, dass der Planet Erde existiert. Bei 51 Pegasi b dagegen reichen ein paar Tage.

Die 5600 Exoplaneten, die wir kennen, sind übrigens längst nicht alle, die es gibt. Allein in der Milchstraße werden Milliarden von Exoplaneten vermutet. Klar, jeder Stern kann potenziell mehrere Planeten haben, die ihn begleiten. Und die Milchstraße beherbergt mindestens 100 Milliarden Sterne. Potenzial ist also da. Lasst uns trotzdem erstmal einen Blick auf unser eigenes Sonnensystem werfen, bevor wir uns ein Ziel weiter draußen in der Milchstraße aussuchen. Ich muss gar nicht so tun, als gäbe es diverse Optionen. Die erste Reise zu einem anderen Planeten wird zum Mars gehen. Da bin ich mir sicher.

Besten Planeten im Sonnensystem finden

Seit ich denken kann, höre ich, dass das nächste riesige Raumfahrtereignis eine Reise von Menschen zum Mars sein wird. Und seit es SpaceX gibt, hören wir das alle immer öfter. Allerdings ist es auch wahr, dass, seit es SpaceX gibt, das angestrebte Jahr der Marslandung immer weiter nach hinten korrigiert worden ist. Wenn wir ein bisschen zurückspulen, nämlich ins Jahr 2017 zum International Astronautical Congress im australischen Adelaide, dann sehen wir, dass SpaceX eigentlich 2024 eine Crew zum Mars schicken wollte. Wieder ein Stückchen vorgespult ins Jahr 2022 heißt das neue Stichjahr 2029 – verkündet auf Twitter (damals hieß es noch Twitter). Wenn man die NASA fragt, dann wird es eher nach 2030 was mit einer Marslandung.

Noch bevor es die NASA als Organisation überhaupt gab (die NASA existiert seit 1958), lagen schon Pläne für eine Marsmission auf dem Tisch. Und mit „Pläne“ meine ich nicht, dass jemand mal gedacht hat, zum Mars reisen wäre cool. Sondern die Pläne sind wissenschaftliche Arbeiten, die sich vor allem mit der technischen Machbarkeit beschäftigen.

Ein Raketenwissenschaftler, der sich um 1950 intensiv mit einer astronautischen Marsmission beschäftigte, war Wernher von Braun. Das war der Mann, der mit seinem Team im zweiten Weltkrieg für NS-Deutschland eine große Langstreckenrakete entwickelt hatte  – und somit  die weltweit erste Rakete, die die Kraft hatte, ins All zu fliegen.

Es ist nicht klar definiert, ab welcher Höhe der Weltraum beginnt. International anerkannt ist die sogenannte „Kármán-Linie“ bei 100 Kilometern Höhe.

Diese Rakete heißt Aggregat 4, auch V2 (Vergeltungswaffe 2) genannt. Aggregat 4 ist eine Kriegswaffe des zweiten Weltkriegs und zugleich Ausgangspunkt für zukünftige Weltraumraketen. Wernher von Braun ist nämlich auch der Mann, der nach dem zweiten Weltkrieg an Trägerraketen für die USA gearbeitet hat – erst für die U.S. Army und später für die NASA. Unter seiner Leitung ist auch die Saturn V entworfen worden – also die Rakete, die die ersten Menschen zum Mond geschickt hat.

Von Wernher von Braun erschien 1952 das Buch „Das Marsprojekt“. Auf knackigen 81 Seiten konzipiert er eine astronautische Mission zum Mars. Das Buch ist kein populärwissenschaftliches Sachbuch. Es ist eher eine wissenschaftliche Arbeit, die vor allem Berechnungen enthält. Wernher von Braun betont, dass es lediglich darum ginge, wie eine Reise zum Mars technisch machbar sei, und Aspekte wie die Navigation im Weltraum oder die Auswirkungen auf den menschlichen Körper nicht beachtet werden. Aspekte, die allerdings durchaus relevant sind, wie wir später noch sehen werden.

In „Das Marsprojekt“ visierte Wernher von Braun eine Landung auf dem Mars im Jahr 1965 an. Wir alle wissen, dass das nie passiert ist. Nach der Mondlandung 1969 schlug er nochmal eine Mission zum Mars vor. Diesmal sollten die Raumschiffe 1981 auf unserem Nachbarplaneten landen. Das ist genauso wenig passiert wie die über 60 anderen Pläne, die seitdem geschmiedet wurden. Mal sehen, ob sich das demnächst ändert: Jetzt haben nämlich sowohl die NASA und SpaceX als auch die chinesische Raumfahrtbehörde eine Reise zum Mars in den 2030er-Jahren wieder im Blick.

Der Zeitpunkt ist unklar. Aber wenn es passiert, dann passiert es auf dem Mars – und nicht auf der Venus oder dem Merkur, obwohl die beiden ja auch Gesteinsplaneten sind. Und dafür gibt es Gründe.

© ESA/BepiColombo/MTM

Ein Schnappschuss von der Merkuroberfläche: BepiColombo zeigt uns hier die vielen Krater, die den kleinsten der Gesteinsplaneten überziehen.

Eine Reise zum Merkur dauert Jahre. Sie dauert ungefähr so lange wie bis zum Jupiter, obwohl Merkur im Durchschnitt zehnmal näher an der Erde ist als der Jupiter. Die NASA-Sonde Galileo, die in den Jupiter gekracht ist, hat sechs Jahre gebraucht, bis sie in einen Orbit um den Jupiter gelangt ist. Gucken wir uns im Vergleich dazu die Raumsonde BepiColombo an. Die ist, während ich das hier schreibe (März 2023), unterwegs zum Merkur. 2018 startete BepiColombo vom ESA-Weltraumbahnhof in Kourou (Französisch-Guayana). Ende 2025 wird die Sonde im Orbit um den Merkur ankommen. Sie braucht also sieben Jahre für die Reise.

Es macht einen Unterschied, ob wir von der Sonne wegfliegen – zum Beispiel Richtung Jupiter – oder zur Sonne hin, wie zum Merkur. Richtung Sonne fliegen ist wie bergab rollen. Man ist schneller, weil man nicht gegen die Gravitation der Sonne ankämpfen muss. Und klar: Eigentlich heißt „schneller“, dass wir dann auch schneller da sind. Das Problem ist allerdings, dass wir leicht zu schnell für einen Orbit um den Merkur werden und nur an dem kleinen Planeten vorbeipreschen. Deswegen muss BepiColombo bremsen. Und das ist im Vakuum des Weltalls gar nicht so leicht – zumindest nicht ohne superviel Treibstoff dabeizuhaben. Es gibt zum Glück einen Trick  – und der heißt Swing-by an einem Planeten. Bei diesem Manöver kann eine Raumsonde im Schwerefeld des Planeten entweder beschleunigen oder bremsen. Genau das macht BepiColombo: einmal an der Erde, zweimal an der Venus und sechsmal am Merkur selbst. Dieses Prozedere dauert lange und deswegen braucht BepiColombo sieben Jahre bis zum Merkur.

© Yalini Sivalingam

Die Schwerkraft von Planeten lässt sich super nutzen, um Raumsonden ohne zusätzlichen Treibstoff zu beschleunigen.

Wenn wir zum Merkur fliegen und ihn betreten wollen, dann würde es ähnlich lange dauern, weil wir zum Landen auch erstmal in den Orbit gelangen müssen. Abgesehen von der Reisedauer gibt es noch weitere Dinge, die gegen den Merkur als Reiseziel für uns sprechen: Merkur ist zum Beispiel nicht geeignet für Menschen mit einem kleinen Temperaturtoleranzbereich. Auf keinem anderen Planeten in unserem Sonnensystem schwanken die Temperaturen so sehr wie auf dem Merkur. Bei Tag wird es bis zu 430 Grad Celsius heiß und bei Nacht minus 180 Grad Celsius kalt. Merkur ist also raus.

Wie sieht es mit der Venus aus? Ich meinte ja vorhin, dass es von Vorteil ist, wenn uns ein Planet nicht direkt umbringt, sobald wir einen Fuß auf seine Oberfläche setzen. Und na ja, das kann die Venus leider nicht leisten – obwohl sie näher an der Erde ist als der Mars.

Anfang der 1960er-Jahre war das noch nicht so klar. Damals war die Venus ein Hauptziel der sowjetischen Raumfahrt. Das Ganze lief unter dem Namen „Venera-Programm“. Venera ist die russische Bezeichnung für Venus. Wenn wir die Missionen, die schon direkt beim Start schiefgegangen sind, nicht mitzählen, dann gab es 16 Venera-Missionen. Venera 4 sendete zum ersten Mal Daten aus der Venusatmosphäre. Nach 94 Minuten (24,96 Kilometer über der Venusoberfläche) brach die Funkverbindung ab – der Druck in der Atmosphäre war zu hoch. Erst Venera 7 landete erfolgreich auf der Venusoberfläche. Sie hielt den Druck dort von 90 Bar (wir erinnern uns: auf der Erdoberfläche herrscht ein Bar) für 23 Minuten aus. Dazu kommt: Die Venus ist der Planet mit der heißesten Oberflächentemperatur in unserem Sonnensystem. Man sollte eigentlich meinen, dieser Titel gebührt dem Merkur, schließlich ist er der Sonne am nächsten. Doch die Venus hat eine Atmosphäre mit Treibhauseffekt (wie die Erde). Dort ist es durchschnittlich 475 Grad Celsius heiß. Und als wäre das noch nicht alles, ist die Venus auch noch ein wortwörtlich ätzender Planet. Die Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und die Wolken aus Schwefelsäure. Überleben auf der Oberfläche? Ein klares Nein.

Ein kleines Schlupfloch bietet die Venus allerdings: Solange wir nicht versuchen, die Oberfläche zu betreten, könnten wir uns die Venus vielleicht aus der Nähe angucken. 50 Kilometer über der Oberfläche erwartet uns nämlich ungefähr der Luftdruck, den wir auch auf der Erdoberfläche haben. Die Temperaturen variieren mit 30 bis 70 Grad Celsius zwischen Sommertag und Sauna und sind damit zumindest aushaltbar. Dieses Schlupfloch ist natürlich eher für die Forschung interessant als für eine dauerhafte Siedlung. Denn nur mit Luftschiffen in der Venusatmosphäre ist es schwierig, unabhängig von der Erde zu werden. Damit ist die Venus erstmal auch raus.

Mars erforschen

Der Mars gewinnt also gegen Merkur und Venus, wenn es darum geht, Menschen auf einen anderen Planeten zu schicken. Und der Mars hat schon einmal gewonnen: Am 15.  Juli   1965 konnte die NASA einen großen Erfolg in der Raumfahrt verbuchen: Das ist der Tag, an dem das erste Foto eines anderen Planeten aus dem Weltraum geschossen wurde – und zwar mit der Raumsonde Mariner 4.

© NASA/JPL-Caltech/Dan Goods

Say ’cheese‘: Das erste Marsfoto aus dem Juli 1965.

Mittlerweile ist der Mars der am besten erforschte Planet in unserem Sonnensystem – gleich nach der Erde natürlich. Diverse Sonden und Rover haben große Mengen an Daten zur Erde geschickt. Für uns, die die Erde verlassen wollen, ein gutes Zeichen. Denn das bedeutet: Der Mars ist ganz gut erreichbar. Alle 26 Monate öffnet sich ein Zeitfenster, in dem Erde und Mars so zueinanderstehen, dass wir energetisch günstig zum Mars reisen können. Damit ist die Reisedauer vergleichsweise kurz und wir brauchen möglichst wenig Treibstoff.

„Vergleichsweise kurz“ meint etwa ein halbes Jahr. So lange hat zum Beispiel auch der Flug von Marsrover Perseverance gedauert. Die Mission begann am 14. August 2020 und der Rover landete am 18. Februar 2021 auf dem Mars. Sechs Monate sind natürlich trotzdem lang für eine Reise. Perseverance musste allerdings auch über 480 Millionen Kilometer hinter sich bringen. Dafür gibt es nicht mal einen guten irdischen Vergleich, so groß ist das. Für diese Kilometerzahl müsste man über 1000-mal von der Erde zum Mond fliegen. Aber selbst das ist schwer vorstellbar. Wie man diese Reisezeit möglicherweise verkürzen könnte, besprechen wir in späteren Kapiteln noch. Es gibt nämlich Ideen für alternative Raumschiffantriebe.

©

Durchmesser

0,53 dErde

Masse

0,1 MErde

Durchschnittlicher Abstand zur Sonne

1,5 AE

Oberflächenbeschleunigung

0,4 g

Jahr dauert

687 Tage

Tag dauert

24 Stunden, 40 Minuten

Hauptbestandteile der Atmosphäre

Kohlenstoffdioxid (CO2) – 95,1 % ; Stickstoff (N2) – 2,59 %; Argon (Ar) – 1,94 %; Sauerstoff (O2) – 0,16 %; Kohlenstoffmonoxid (CO) – 0,06 %

Wir fassen zusammen: Wenn wir erstmal in unserem Sonnensystem bleiben wollen, dann ist der Mars die erste Wahl, weil

er ein Gesteinsplanet ist und wir auf der Oberfläche stehen können (anders als auf Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun)er ein Nachbarplanet der Erde ist und die Reisezeit im Idealfall „nur“ ein halbes Jahr dauert (anders als zum Merkur) undsein Luftdruck und seine Hitze uns nicht zerquetschen, wenn wir auf der Oberfläche ankommen (anders als auf Venus).

Trotzdem ist der Mars natürlich nicht wie die Erde. Die Schwerkraft auf dem Mars entspricht nur etwa einem Drittel der Schwerkraft, die wir hier gewohnt sind. Die Durchschnittstemperatur liegt mit –55 Grad Celsius deutlich unter dem, was wir von der Erde kennen (etwa 14 bis 15 Grad Celsius). Und auch wichtig: Es gibt keinen Sauerstoff in der Atmosphäre. Generell ist die Atmosphäre sehr dünn. Es ist zwar gut, dass sie uns nicht zerquetscht. Allerdings können unsere Körper es auch nicht ab, wenn der Druck zu niedrig ist.

Auf dem Mars ist der Atmosphärendruck (6,35 Millibar) kleiner als ein Hundertstel des Luftdrucks, den wir von der Erde kennen (ein Bar). Wir können uns schwer vorstellen, was das für unsere Körper bedeutet, weil es diese Situation auf der Erde nicht gibt. Klar, je höher man auf einem Berg wandert, desto niedriger der Luftdruck – allerdings nicht so niedrig.

Auf dem Mount Everest beträgt der Luftdruck etwa 0,3 Bar – also knapp ein Drittel des Normaldrucks auf der Erde.

Ein niedriger Luftdruck hat Konsequenzen für den Aggregatzustand von Wasser (und allen anderen Elementen) – also ob es fest, flüssig oder gasförmig ist. Wir bestehen zu einem großen Teil aus Wasser. Deswegen ist das für uns relevant. Der Aggregatzustand hängt nämlich nicht nur von der Temperatur ab, sondern auch vom Luftdruck. Im Alltag nehmen wir das nicht wahr, solange wir nicht auf Bergspitzen Wasser kochen.

Auf dem Mount Everest kocht Wasser schon bei 71  ° C.

Bei einem so niedrigen Luftdruck wie auf dem Mars kann flüssiges Wasser selbst in Gebieten, in denen der Druck etwas höher als durchschnittlich ist, nur zwischen 0 und 10 Grad Celsius existieren. Darunter gefriert es und darüber verdampft es. Unsere Betriebstemperatur beträgt circa 37  ° C und liegt damit oberhalb der 10  ° C, über denen flüssiges Wasser auf dem Mars anfängt zu kochen.

Das heißt jetzt nicht, dass unser Blut und andere Körperflüssigkeiten sofort komplett verdampfen. Es können sich allerdings Bläschen in der Blutbahn und Schwellungen durch Wasserdampf unter der Haut bilden.

Schlimmer als für die Adern ist das Ganze für die Lunge. In der Marsatmosphäre kann die Lunge reißen, weil sich die Restluft (mit normalem irdischem Luftdruck) darin ausdehnt. Und na klar: Generell können wir ohne Sauerstoff nicht auskommen.

Das sind zum Glück alles Dinge, bei denen uns ein Raumanzug helfen kann. Der sorgt dafür, dass wir nicht erfrieren, nicht überhitzen, Luft zum Atmen haben, dass unser Blut flüssig bleibt und unsere Lunge nicht zerreißt.

So weit die kurzfristigen Probleme, die der Mars mit sich bringt. Es bleiben natürlich noch langfristige Auswirkungen von Raumfahrt auf den Körper. Dazu später mehr.

Was Temperatur und Druck angeht, verhält sich der Mars also gegensätzlich zur Venus: Die Venus ist heiß mit viel Druck und der Mars kalt mit wenig Druck. Ersteres können wir bisher nicht mit Raumanzügen ausgleichen. Letzteres schon – und deswegen ist der Mars im Sonnensystem unsere erste Wahl. Ist er auch milchstraßenweit ein idealer Reise– und Auswanderungsort für uns Menschen? Vermutlich nicht … Das geht bestimmt besser und erdähnlicher. Dafür müssen wir dann aber wohl oder übel unser Sonnensystem verlassen – entweder in Richtung eines der über 5600 Exoplaneten, die wir kennen, oder eines der Milliarden Exoplaneten, die wir (noch) nicht kennen.

Exoplaneten in habitabler Zone finden

Ich sag’s, wie’s ist: Bisher ist es noch nicht vorgekommen, dass Forschende einen Exoplaneten entdeckt haben und wir danach lesen konnten: „Das ist der erdähnlichste Planet überhaupt, lasst uns dahin düsen!“ Das liegt einerseits daran, dass wir nur einen Bruchteil der Exoplaneten dort draußen kennen, und andererseits daran, dass es – selbst wenn wir sie kennen – schwierig ist, mehr über ihre Eigenschaften herauszufinden.

„Auf Wolf 1069 b könnte es Leben geben“: Schlagzeilen wie diese betitelten im Februar 2023 diverse Artikel. Ein internationales Team um Diana Kossakowski vom Max-Planck-Institut für Astronomie hatte einen neuen Exoplaneten entdeckt. Wolf 1069 b ist der Erde, was Masse und Größe angeht, ziemlich ähnlich. Und besonders interessant: Er ist in der sogenannten habitablen Zone seines Planeten. „Habitabel“ bedeutet bewohnbar. Die habitable Zone ist der Bereich um einen Stern, in dem es nicht zu heiß und nicht zu kalt ist, sodass es dort theoretisch flüssiges Wasser geben kann. Denn flüssiges Wasser ist essentiell für erdähnliches Leben. Wenn ein Planet jetzt in der habitablen Zone liegt, bedeutet es nicht automatisch, dass er auch wirklich bewohnbar oder sogar bewohnt ist. In unserer habitablen Zone um die Sonne liegen auch noch Venus und Mars. Wir erinnern uns an die unangenehmen Bedingungen auf beiden Planeten.

© Yalini Sivalingam

Die Erde hat genau den richtigen Ort für Leben erwischt: Sie liegt mitten in der habitablen Zone unseres Sonnensystems. Venus und Mars liegen an ihren Rändern.

Die habitable Zone ist allerdings ein guter Anfang, wenn wir nach Planeten suchen, auf denen erdähnliches Leben möglich ist.

Wolf 1069 b liegt also in der habitablen Zone um seinen Stern. Sein Stern (Wolf 1069) ist übrigens ein roter Zwerg – also ein Stern, der im Vergleich zu unserer Sonne viel weniger Energie (Licht) abstrahlt. Deswegen befindet sich die habitable Zone dort auch näher am Stern. Denn es gibt durchaus einige nennenswerte Unterschiede zwischen Wolf 1069 b und unserer Erde: Der Exoplanet ist viel näher an seinem Stern dran. Der Abstand beträgt nur ein Fünfzehntel des Abstands zwischen Erde und Sonne. Damit ist er wie 51 Pegasi b näher an seinem Stern als Merkur an der Sonne. Dementsprechend kurz ist auch seine Umlaufzeit. Ein Jahr auf Wolf 1069 b dauert nur etwa 15 Erdtage. Und sehr wahrscheinlich befindet er sich in gebundener Rotation um seinen Stern.

Gebundene Rotation bedeutet für einen Planeten, dass eine Umdrehung um sich selbst genauso lange dauert wie ein Orbit um die Sonne. Mit anderen Worten: Ein Tag ist genauso lang wie ein Jahr. Außerdem zeigt immer dieselbe Seite des Planeten zum Stern. Das kennen wir von unserem Mond. Der ist in gebundener Rotation um die Erde und wir sehen von der Erde aus immer dieselbe Seite vom Mond.

Die Forschenden vermuten das, weil Wolf 1069 b so nah an seinem Stern liegt. Gebundene Rotation ist nämlich ein Phänomen zwischen Himmelskörpern, die eng beieinander sind. Für Wolf 1069  b würde das bedeuten, dass es auf der einen Seite des Planeten immer hell ist und auf der anderen immer dunkel.

Atmosphären von Exoplaneten erforschen

Nur in der habitablen Zone zu liegen, reicht allerdings nicht, um auch wirklich lebensfreundlich zu sein. Was Wolf 1069 b bräuchte, ist eine Atmosphäre, wie wir sie hier auf der Erde haben. Die Forschenden haben die Durchschnittstemperatur für Wolf 1069 b berechnet. Wenn sie von einem einfachen Gesteinsplaneten ausgehen, dann liegt die Durchschnittstemperatur bei –23 Grad Celsius. Wenn sie allerdings von einer erdähnlichen Atmosphäre ausgehen, dann wirkt wie bei uns der Treibhauseffekt und die Durchschnittstemperatur steigt auf 13 Grad Celsius. Unter den Bedingungen könnte es auf der Seite, die zum Stern zeigt, flüssiges Wasser geben.

Wir wissen allerdings nicht, ob es überhaupt Wasser auf dem Planeten gibt; geschweige denn eine Atmosphäre. Dazu stehen noch weitere Untersuchungen aus, die technisch im Moment nicht so leicht zu bewältigen sind. Wir sprechen immerhin von einem relativ kleinen (erdähnliche Größe und Masse) Planeten, der 31 Lichtjahre von uns entfernt liegt. Das ist so weit entfernt, dass sein Licht 31 Jahre braucht, um bei uns anzukommen. Zum Vergleich: Licht braucht acht Minuten von der Sonnenoberfläche bis zur Erde. Und diese Entfernung ist für uns Menschen auch schon ziemlich weit.