Referat Die Natürlichen Satelliten des Mars - Chronik der Marsforschung

Die Natürlichen Satelliten des Mars

Der Rote Planet besitzt im Gegensatz zur Erde zwei Monde. Es sind Phobos und Demos welche erst im Jahr 1877 von Asaph Hall entdeckt wurden.

Phobos ist ein unregelmäßig geformter Himmelskörper mit einem Maximalen Durchmesser von nur 27 km. Seine Oberfläche ist kratherreich wie Raumfahrtaufnahmen zeigten. Phobos bewegt sich in einer Entfernung von weniger als 6000 km um den Mars. Das ist vergleichsweise zu unserem Erdtrabanten der in einer Entfernung von 384400 km unseren Planeten umkreist, sehr nah. Für die Umkreisung des Mars, benötigt Phobos lediglich 7 Stunden und 39 Minuten. Als Lichtquelle wäre Phobos in der Nacht völlig ungeeignet. Vom Mars aus gesehen hätte er einen Durchmesser von ca. der Hälfte unseres Mondes auf der Erde, und würde weniger Licht reflektieren, als es die Venus für uns. Zudem besitzt Phobos keinen stabilen Orbit, was zur folge hat, das er sich Jahr für Jahr, 18 Meter auf dem Mars zubewegt, so daß er voraussichtlich in 40 Millionen Jahren auf dem Mars aufprallen wird.

Deimos, der zweite Mond des Marses ist mit 21000 km wesentlich weiter vom Mars entfernt als Phobos. Zudem ist er mit einem Maximalen Durchmesser von 15 km sogar noch kleiner als Phobos. Mit bloßen Auge wäre Deimos vom Mars aus gesehen kaum zu erkennen.

Phobos und Deimos unterscheiden sich von unserem Massiven Mond gewaltig. Wahrscheinlich handelt es sich um ehemalige Asteroiden, die vor langer Zeit vom Mars eingefangen wurden. Diese Annahme wird von der Tatsache gestützt, daß die ersten aus der nähe herausphotographierten Ateroiden (Gaspar und Ida) den Marsmonden von Größe und aussehen glichen.

Alles in allen handelt es sich bei Phobos und Deimos um interessante kleinplaneten, und eines Tages werden sie zweifelsohne wichtige Rohstoff Lieferanten für Raumstationen sein.

Chronik der Marsforschung(unbemannte Raumfahrt)

Zwei sowjetische Marsraketen scheitern schon in der Erdumlaufbahn
1962:
Die sowjetische Sonde Mars 1 soll am Mars vorbeifliegen, die Kommunikation mit der Bodenstation bricht jedoch ab.
1964:
Der Vorbeiflug der Mariner 3 (USA) scheitert an den nicht entfalteten Sonnensegeln. Die Sonde befindet sich jetzt in einer Umlaufbahn um die Sonne.
Mariner 4 (USA) erreicht den Mars im Sommer 1965 und passiert ihn in einer Entfernung von 9 920 Kilometern. Sie liefert 22 Nahaufnahmen der Oberfläche, weist die Kohlendioxidatmosphäre nach und mißt ein schwaches Magnetfeld.
1969:
Mariner 6 (USA) überfliegt im März den Marsäquator in einer Entfernung von 3437 Kilometern, Mariner 7 passiert den Südpol des Planeten im August. Beide messen die Oberflächen- und Lufttemperaturen, die molekulare Zusammensetzung der Marsoberfläche und den atmosphärischen Druck. Sie liefern insgesamt 200 Bilder.
1971:
Sowohl Mariner 8 (USA) als auch Kosmos 419 (UDSSR) scheitern schon in der Erdumlaufbahn.
Die sowjetische Raumsonde Mars 2 erreicht den Marsorbit im November 1971. Die Landefähre stürzt ab, da ihre Bremsraketen versagen. Ihre Reste sind das erste menschliche Wrack auf dem Mars. Die erste Marslandung erfolgt nur einen Monat später durch das Folgemodell Mars 3 (UDSSR).
1972:
Mariner 9 kreist als erste amerikanische Raumsonde in der Marsumlaufbahn. Sie liefert erste hochauflösende Bilder der Marsmonde Phobos und Deimos und entdeckt Fluß- und kanalähnliche Strukturen auf der Marsoberfläche.
1973:
Mars 5 (UDSSR) erreicht den Marsorbit und sendet Bilder, die die folgendenden Marslandemissionen vorbereiten sollen. Den kurz darauf folgenden Raumsonden Mars 6 und 7 gelingt die Landung aber nicht.
1975-1980:
Die Viking Sonden

Die erfolgreichste Marsexpedition stellten die zwei Vikings dar, welche am 20 August 1975 gestartet und im darauffolgenden Juni in eine stabile Umlaufbahn um den Mars gebracht wurden. Die Viking 1 und Viking 2 bestanden aus jeweils einem Orbiter und einem Landemodul. Dabei setzten die Orbiter das Kartenerstellungsprogramm von Mariner 9 fort.

Noch am selben Tag wurde das Landemodul von Viking 1 Automatisch abgetrennt und teils mit Hilfe von Bremmsfallschirmen (sogar in der Dünnen Atmosphäre sinnvoll), und von Bremmsraketen sanft gelandet. Die ersten Bilder zeigten eine schwarz weiß 360° Panorama Aufnahme. Einige Minuten später wurde das erste Farbbild vom Mars vom Landemodul zum Orbiter und dann zur Erde übertragen. Es zeigte eine endlos scheinende Wüste aus Sand und Gröl, sowie einen rotgefärbten Himmel, der wie wir heute wissen, aus Eisenoxidhaltige Staubteilchen besteht. 6 Wochenspäter kam auch Viking 2 an. Während die Landemodule das Terrain erforschten, schossen die Orbiter weiter Bilder vom Mars.

Beim späteren auswerten der Bilder stellte sich heraus, das der bisher schon bekannte Vulkan Olympus Mons viel gewaltigere Ausmaße besaß, als man zuvor angenommen hatte. Olympus Mons ist 26 km hoch und der größte Vulkan des Sonnensystems. Die drei anderen großen Vulkane des Marses (Arsia, Pavonis und Ascraeus) liegen interesanterweise parallel zu Olympus Mons, so das der Schluß gezogen werden kann, das der Planet damals einem schweren kosmischen Bombardemar ausgesetzt war. Außerdem wurden keinerlei Tektonische Aktivitäten gemessen wurden, welche mit dem Magnetfeld in Zusammenhang gebracht werden. Deshalb gibt es auf dem Mars auch ,keinen aktiven Vulkanismus.

Noch erstaunlicher vielleicht als die Vulkane sind die ausgedehnten Canyons des Marses, die mit einer Länge von rund 4000 km nahe dem Marsäquator verlaufen und Tiefen von gut 6 km erreichen. Die Canyons sind 10 bis 20 km breit und vermutlich das Ergebnis tektonischer Verwerfungen und anderer komplexer geologischer Prozesse. Das größte Canyonsystem auf dem Mars ist Noctis Labyrintus. Es ist so lang und tief und weit verzweigt, so daß der Grand Cannyon von Arizona bereits in einen seiner Nebenarme verschwinden würde.

Bei der Auswertung von Fotos der Mariner- und Viking-Missionen fanden amerikanische Geologen deutliche Anzeichen dafür, daß es auf dem Mars in frühen Phasen seiner Geschichte größere Mengen flüssiges Wasser gegeben haben muß. Im Bereich ausgedehnter Marsebenen entdeckten sie Oberflächenformen und Sedimentmuster, wie sie nur durch fließendes Wasser entstehen konnten. Hier und dort findet man Inseln und es existieren überzeugende Beweise für Flutartige Überschwemmungen, so daß der Mars in der Vergangenheit ein wärmeres Klima und eine dichtere Atmosphäre gehabt haben mußte als heute. Demnach wäre vor mehr als drei Milliarden Jahren auch auf dem Nachbarplaneten Mars eine wichtige Vorbedingung für die Entwicklung einfacher Lebensformen erfüllt gewesen.

Welch einen Schrecken, muß wohl dem Bildauswerter widerfahren sein, als er die Aufnahmen der südlichen Cydonia Region des roten Planeten genauer untersuchte. Die Bilder zeigten ein Menschen ähnliches Gesicht. Die einen stempelten es als Lichtspiel von Licht und Schatten auf einem Felsbrocken ab, andere meinten es seien Bauwerke einer alten hochentwickelten außerirdischen Zivilisation. Einige waren sogar der Überzeugung, mit ihren Berechnungen 'Augäpfel' in den Schattenregionen nachweisen zu können.

Weniger spektakuläre Ergebnisse lieferten die Landemodule der Viking Sonden. Die Temperatur war sehr niedrig und erreichte ein Maximum von -31°C gegen Mittag und ein Minimum von -86°C direkt nach Sonnenuntergang. Interessant ist es zu erfahren, das zum Sonnenuntergang der Himel des Marses sich Blau färbt. Es stellte sich auch heraus, das die Atmosphäre dünner war als erwartet. Der Druck belief sich auf etwa 10 mil. bar war wir als einrecht gutes Vakuum ansehen würden.

Die Hauptaufgabe der Landemodule bestand darin, Leben auf dem Mars aufzuspüren. Die ersten Analysen des Oberflächenmaterials mit Hilfe eines Röntgenfluronzenzspektrometers von Viking 1 ergab folgende werte. 16% Eisen, 3-8% Sillicium, 3-8% Calcium, 2-7% Aluminium, 0,25-1,5% Titan. Die Atmosphäre bestand aus 95 % Kohlendioxid, 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Arbon und 0,15 % Sauerstoff sowie kleinere Mengen an Kohlenmonoxid, Krypton und Xenon sowie Wasserdampf. An der Landestelle von Viking 2 waren die Resultate nicht viel anders. Auffällig war nur der relativ hohe Schwefelgehalt von 2.5%. Experimente zum Nachweis von Photosyntese oder Stoffwechsel lieferten zwar Resultate, jedoch konnte man dies auf den chemisch reaktionsfreudigen Boden zurückführen. Die Viking Sonden funkten noch ganze 5 Jahre Klimadaten zur Erde, bis sie 1981 ihren Geist aufgaben.

Fast alle der nachfolgenden Marsmissionen scheiterten. Am 12.7.1988 starteten die Raumsonden Phobos 1 und 2. Bei beiden Sonden verlor man den Funkkontakt. Ebenfalls erfolglos war die Mission mit der Sonde Observer im Jahre1992. Man verlor auch hier den Funkkontakt kurz vor Erreichen des Marsorbits. Erst vor wenigen Monaten schlug wieder ein Flug zum Mars fehl, jedoch bereits in der Erdumlaufbahn. Die Trägerrakete, welche den 2 Millarden $ teuren Satelliten Mars 96 transportierte, konnte
die Gravitationskraft der Erde, wegen einer nicht zündenen Raketenstufe, nicht überwinden. Aufgabe des Satelliten war es, die Marsoberfläche mit Hilfe zweier deutscher Hochleistungskameras zu kartographieren. Einige Tage später startete der amerikanische Satellit Pathfinder, welcher auf dem Mars landete.

1988:
Die Sowjetunion startet die Sonden Phobos 1 und 2, um den Marsmond Phobos
zu studieren. Der Kontakt zu den Raumfahrzeugen geht jedoch verloren

Die Verbindung mit der amerikanischen Sonde Mars Observer brach ab, kurz bevor sie in die Marsatmosphäre eintrat.
1996:
Mars 96 (Rußland) bestehend aus einem Orbiter, zwei Landefähren und zwei Bodenanalysegeräten startet zwar erfolgreich, die vierte Brennstufe der Trägerrakete versagt aber und die gesamte Sonde stürzt in den Pazifik.
1997:
Die Pathfindermission

Am 4 Juli 1997 landete erstmals seit 22 Jahren wieder ein von Menschen gebaute Gerät auf dem roten Planeten. Es ist die Rede von Pathfinder und des Marsrovers Sojourner. Kurz vor der Landung auf dem Gebiet Ares Vallis bliesen sich viele Airbag ähnliche Luftkissen auf, die die Sonde vor dem Aufprall schützte. Hierbei stellte sich heraus, daß die Wissenschaftler auf der Erde den falschen Luftdruck als basis ihrer Berechnungen verwendeten, denn die Sonde sprang nach dem ersten Aufprall 1,7 mal höher als vorgesehen. Die Angst einiger Techniker, die Airbags könnten sich an scharfkantigen Steine aufschneiden, wurde durch den Einsatz von Ceflargewebe beschwichtigt.

Nachdem sich Pathfinder ähnlich einer Blume entfaltete, konnte auch gleich das 63 cm lange und 16kg schwere Marsmobiel mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m pro Minute seine Arbeit aufnehmen

Bestückt mit einem Röntgen Spectrometer aus Deutschland machte sich das Marsmobiel auf erkundungsfahrt, um felsbrocken in ihrer Chemie zu analysieren. Das erste zu untersuchede Gestein war der Felsbrocken "Barnacle Bill". Nach den ersten erstaunlichen Ergebnissen des Röntenspetrometers sollte sich Sojourner auf den Weg zu "Yogi" machen. Eine wohl zu weit berechnete Fahrstrecke des Sojourners, bringt den in der Weltraumgeschichte ersten interplanetaren Verkehrsunfall. Der Sojourner kollidiert mit "Yogi", wird dabei aber nicht beschädigt. Wie die Spezialisten der NASA witzeln sind "Yogi" und der Sojourner wohl auf. Bei der nun folgenden Gesteinsuntersuchung ergibt sich zur Überraschung aller, daß er sich in seiner chemischen Zusammensetzung grundlegend von "Barnacle Bill" unterscheidet. Jedoch hätte die NASA einen Fahrer auf der Erde für den Rover ausbilden sollen, denn man hatte den Eindruck, daß im Mission Control Center in Passadene USA das Motto "Fahr nach links. Nein das andere links!!" galt, denn der Rover mußte manche akrobatische Einlage machen, bis er an der von den Wissenschaftlern ausgewiesenen Stelle war.

Gespeist von Sonnenkolektoren sollte die Sonde nicht wie gedacht max eine Woche funktionieren, sondern exakt 4 Monate.

Mars Global Surveyor (MGS)

Gut zwei Monate nach Pathfinders sicherer Landung im Ares Vallis trat am 12. September 1997 die Marssonde Mars Global surveyor in eine Bahn um den roten Planeten ein. Aufgabe der Sonde ist es, die gesamte Oberfläche des Marses zu kartegraphiren. Das erstellen eines Höhenprofiles der Oberfläche. Die Untersuchung des Magnetfeldes und der messung verschiedener atmosphärischen Parametern. Ein großes Rätsel konnte Global Surveyor am 6. Aprill 1998 lösen. Das sogenannte Marsgesicht in der Cydonia Region des Roten Planeten ist wirklich nur ein kleines Gebirge, eine klassische Erosionsstruktur, wie es auf dem Mars so viele gibt. Der prägnante Eindruck eines Gesichts auf den Aufnahmen der Viking Orbiter aus den 70er Hahren war nur duch eine unglückliche Kombination von geringer Auflösung und einem Sonnensstand, der eine hoch symetrische Struktur vorgaukelte, zustandegekommen. Die Symetrie war immer das wichtigste Argument für eine künstliche Struktur gewesen, erbaut von wem auch immer. Inzwischen Erforscht Global Surveyor aus dem Orbit aus den Mars. Erste vorbereitungen für eine zukünftige bemante Mission ?
1998:
Planet B (Japan) startete im Juli 1998 und hat die Marsumlaufbahn vorraussichtlich im vergangenen Dezember durch Triebwerksprobleme verpasst. Die 'Nozomi' - Hoffnung- getaufte Sonde sollte ursprünglich die Struktur und Dynamik der Marsatmosphäre und -ionosphäre und deren Interaktion mit dem Sonnenwind untersuchen.

Mit den beiden Sonden der Reihe Mars Surveyor '98 starten die USA eine neue Marsmission. Der Mars Climate Orbiter startete im Dezember 1998 und soll in einer polaren Umlaufbahn Daten sammeln und die Landung der Mars Polar Lander (Start Januar 1999) unterstützen.
Die Polar Lander wird unter anderem die klimatischen Gegebenheiten am Mars-Südpol untersuchen und ist mit meteorologischen Meßgeräten und einem Roboterarm ausgerüstet .Leider sind beide Missionen gescheitert. 

Mars Surveyor 2001, 2003 (USA) sollen als Teil des NASA zehn-Jahres Programms eine Reihe von Analysen durchführen.
Mars Surveyor 2005 (USA) soll Bodenproben vom Mars zur Erde bringen

zukünftige Marsprojekte (bemannt)

Zu den Raumfahrtprojekten gehören, die schon eben in der Chronik aufgelisteten Missionen, sowie zukünftige Projekte. Ein Hauptziel dieser Projekte ist es Menschen auf den Mars zu bringen. Dieses Vorhaben ist allerdings sehr aufwendig und kompliziert.Es müssen viele Parameter, wie Antriebsart, Aufenthaltsdauer, Landetechnik usw., berücksichtigt werden.

Um bereits heute zumindest theoretisch an der Entwicklung von Lösungen zur Durchführung einer bemannten Mars-Mission arbeiten zu können, wurde bei der NASA eine auf rund 250 Seiten beschriebene Referenzmission ausgearbeitet. Es wird versucht aufzuzeigen, daß eine Mars Mission kein Programm sein muß, daß Jahrzehnte beansprucht und hunderte Milliarden Dollar kostet. Es werden stets kostengünstige Lösungen aufgegriffen, da man sich bewußt ist, daß das Programm größere Chancen hat vewirklicht zu werden um so weniger es kostet. Es werden Wege aufgezeigt, die beweisen sollen, daß eine Mars-Mission keine Utopie mehr ist und das wir längst nicht so viele Hindernisse zu überwinden haben wie allgemein angenommen wird. Um den Nutzen einer Mars-Mission zu erhöhen wird gleichzeitig darauf geachtet, daß ein Großteil der Technologie, die für ein solches Vorhaben neu entwickelt wird, auch bei der erdgebundenen Raumfahrt sinnvoll eingesetzt werden kann. Die Grundlagen die festgelegt und abgewägt werden müssen hängen vorallem mit der Länge der Hin- und Rückflugzeiten und der Verweildauer auf dem Mars zusammen. Hierdurch ergeben sich viele Probleme, vorallem jedoch psychologische und gesundheitliche aufgrund fehlender Schwerkraft und erhöhter Strahlenbelastung für die Astronauten.

Bei all diesen Gefahren stellt sich natürlich die Frage, was wir auf dem Mars wollen? Immerhin muß das Restrisiko begründet werden. Generell kann man sagen, daß der Forscherdrang des Menschen sich in der Vergangenheit immer durchgesetzt hat, wenn es um die Erforschung neuer Lebensräume ging. Auch der Mars könnte einmal Lebensraum sein und zumindest kann er uns schon heute dabei helfen die Entstehung unseres eigenen Planeten zu verstehen. Er kann uns also bei der sich trotz allen wichtigen und akuten alltäglichen Problemen hartnäckig haltenden Frage nach dem woher und warum wichtige Antworten geben. Eine Hauptaufgabe der Astronauten wird also die Planetologie sein, die Untersuchung des Marsgesteins und seiner Beschaffenheit. Es ist zu erwarten, daß die Hochtechnologie der teilnehmenden Länder einen ähnlichen Schub bekommt, wie Amerika ihn durch das Apollo Programm erfuhr. Natürlich ist das nur ein Nebenprodukt und kein stichhaltiger Grund für eine Mars-Mission. Aber es ist ein Effekt der bedacht werden sollte, wenn man die Kosten betrachtet. Wir schicken nicht das Geld zum Mars sondern Menschen und Technologie. D. h. diese Errungenschaften können auch andere Zwecke als den ursprünglichen erfüllen. Zwei Fragen prägen heute ganz extrem die Mars-Forschung. Die Erste: Gibt es Leben auf dem Mars? Die Zweite: Gibt es Wasser auf dem Mars? Das es Wasser gibt ist mittlerweile nahezu sicher, trotzdem bringt die letzte Sicherheit nur eine Untersuchung vor Ort. Wasser wäre eine wichtige Voraussetzung zur Errichtung einer Mars-Kolonie. Ob es Leben auf dem Mars gibt ist umstritten.  Der in der Arktis gefundene Mars-Meteorit 'Allan Hills 84001' enthielt Spuren die evtl. auf Mikroben hinweisen: Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Wirklich sicher kann man aber nicht sein, ob der Meteorit diese Spuren wirklich aufgrund von Mars-Mikroben aufweist, denn sie können auch auf andere Weise entstehen. Der Nachweis von Leben auf den Mars ist sicher die größte Herausforderung der Astronauten auf dem Mars. Da der Mars einmal eine erdähnliche Atmosphäre hatte (er verlor sie jedoch aufgrund seiner geringen Masse größtenteils) und offensichtlich Wasser auf der Oberfläche vorhanden war, wäre die Entstehung von Leben nicht unwahrscheinlicher gewesen als auf der Erde. Experimente in den Tiefen der irdischen Arktis haben gezeigt, daß auch dort Leben existiert. Einfachste Lebensformen könnten also evtl. auch auf dem heute eher lebensfeindlichen Mars überlebt haben.

Man geht derzeit davon aus, daß eine erste Mars-Mission im Zeitraum zwischen 2007 und 2014 stattfinden kann. Da Mars und Erde sich nur alle zwei Jahre in optimaler Stellung zueinander befinden, bedeutet dies also nur vier Möglichkeiten für einen Start. Die erste Crew soll bei Ihrem Eintreffen mehrere bereits vorab zum Mars gesandte Lebenserhaltungssysteme und Forschungseinrichtungen installieren, welche auch von eventuellen späteren Crews genutzt werden sollen. Die Planungen gehen von mehr als ein oder zwei Missionen aus.

Um möglichst schnell eine Mars-Mission realisieren zu können, stützt man sich größtenteils auf bereits vorhandene Technik. So soll es z. B. keine Rendezvous-Manöver im Erdorbit sondern einen Direktflug geben. Hierzu soll eine Groß-Rakete (HLLV - Heavy Lift Launch Vehicle) auf Basis von Saturn V, Energija oder STS-Technologie das Mars-Raumschiff (MTV - Mars Transfer Vehicle) ins All tragen. Der letzte Stand der Studie (3.0) enthält auch ein 'Magnum' genanntes Trägersystem, daß aus zwei gekoppelten STS Boostern und weiteren Zusatztriebwerken besteht. Der große Unterschied der beiden Versionsstände ist, daß Version 1.0 von zu transportierenden Nutzlasten >200 Tonnen ausgeht, während in Version 3.0 die Nutzlast auf <100 Tonnen pro Start reduziert wurde. Ich halte diese doch sehr optimistischen Schätzungen am Reißbrett jedoch für recht gewagt, zumal weitaus simplere Methoden der Crew-Unterbringung auf dem Mars einbezogen wurden um das Gewicht zu drücken. Trotzdem soll hier nicht unerwähnt bleiben, daß eine Trägerrakete wie die Magnum mit einer Nutzlast von ~100 Tonnen für diese Variante ausreichen soll. Da die grundsätzliche Technologie dieser Lösung bereits komplett vorliegt, würde Magnum natürlich einen unglaublichen Kostensenkungseffekt bei einem potentiellen Mars-Programm bedeuten. Den Realisierungsaussichten eines Mars-Programms würde diese Tatsache sicherlich nicht schaden. Um die technischen Anforderungen insgesamt zu vereinfachen will man jedoch nicht nur LEO Manöver vermeiden, sondern auch im Mars-Orbit nur für den Rückflug ein solches Manöver durchführen. Die sog. Trans-Mars-Injection Stufe wird höchstwahrscheinlich auf thermonuklearer Basis arbeiten und evtl. auf Technologie des 1973 beendeten NERVA Projektes zurückgreifen. Nur mit solchen Triebwerken ist bereits heute die Verringerung der Flugzeit zum Mars auf ein gerade noch erträgliches Niveau realisierbar. Eine weitere Möglichkeit wären solargetriebene Antriebe. Sie würden jedoch derart großflächige Solarkollektoren benötigen, daß das Raumschiff in seinen Ausmaßen sehr groß werden würde. Der thermonukleare Antrieb ist der effizienteste Antrieb der heute kurzfristig nutzbar gemacht werden kann. Er benötigt bis zu 50% weniger Treibstoff als herkömmliche chemische Antriebe. Treibstoff wird das Hauptproblem bei der Mars-Mission sein, wenn es um Nutzlast geht. Umso weniger Nutzlast transportiert werden muß desto höher die Realisierungschancen des Programms.

Die Frage die es grundsätzlich zu klären gilt, ist ob man eine längere Flugzeit in Kauf nimmt um die Verweildauer auf dem Mars zu minimieren oder ob es eher wünschenswert wäre die Flugzeit so kurz wie möglich zu halten und im Gegenzug die Verweildauer auf dem Mars auszudehnen. Aufgrund der Besonderheiten der Mars- und Erd-Bahnen sowie der heute verfügbaren Technologie schließen sich kurze Flug- und Verweildauer gegenseitig aus. Es gilt also vorallem abzuwägen, ob die Strahlenbelastung während des Fluges oder eher während des Mars-Aufenthaltes stärker ist und wo sie am besten abgeschirmt werden kann um die Astronauten zu schützen. Man geht heute davon aus, daß ein normaler Aufenthalt im All das Risiko später an Krebs zu erkranken um  nicht mehr als 3% erhöht (das Risiko des Durchschnittsamerikaners heilbar oder unheilbar an Krebs zu erkranken liegt heute bei 20%). Dieses Limit hat die NASA als vertretbares Risiko festgeschrieben. Für eine Mars-Mission kann man noch keine genauen Angaben machen, man rechnet jedoch damit, daß sich die Erhöhung des Risikos ohne weitere Maßnahmen bis auf 30% ausweiten könnte. Es wird jedoch nicht als unmöglich angesehen Abschirmungslösungen zu finden die einerseits die kosmische Strahlung abschirmen und andererseits keinen schädlichen Einfluß durch eigene Abstrahlung aufgrund von  Kontamination haben. Unvorhergesehene Sonnenaktivitäten bei längeren Flügen können jedoch Strahlungsbelastungen zur Folge haben die ein noch höheres Risiko für die Crew bedeuten. Um auch dieses Risiko möglichst gering einstufen zu können, ist man geneigt die Flugdauer so kurz wie möglich zu halten.

Eine weitere wichtige Frage die es zu klären gilt ist, ob die 0,4g (also 40% Erd-Schwerkraft) ausreichen um die Auswirkungen der Schwerelosigkeit denen die Astronauten unterliegen zu lindern oder gar aufzuheben. Trotzdem liegt die Vermutung nahe, daß 0,4g Mars-Schwerkraft den Astronauten weniger belasten als die 0g in einem Raumschiff ohne künstliche Gravitation. Da also sowohl die Reduzierung schädlicher Strahlungseinflüsse als auch Schwerelosigkeitseinflüsse für eine kurze Flugdauer sprechen, wird die sog. 'Fast-Transit'-Variante am ehesten befürwortet. Die Flugzeit würde hierbei je nach Abflugzeitpunkt von der Erde 150 bis 180 Tage betragen. Am kürzesten wäre die Flugzeit im Jahr 2016 oder 2018, denn dann sind Erde und Mars sich am nächsten. 150 Tage würden für den Hinflug und 110 Tage für den Rückflug benötigt. Diese Zeit haben Kosmonauten bereits unter Schwerelosigkeit auf der Raumstation Mir verbracht. Bei optimaler Versorgung nach der Landung auf der Erde konnten die Auswirkungen des aufgetretenen Abbaus an Knochen und Muskeln bisher immer weitestgehend behoben werden. Zu klären ist, ob eine solche Versorgung auch nach der Mars-Landung unter 0,4g möglich ist. Die kurzen Flugzeiten würden jedoch eine lange Verweildauer auf dem Mars bedingen. Sie müßte 619 Tage betragen. Aufgrund der viel geringeren Strahlungsrisiken auf dem Mars, ist man jedoch von der Ansicht abgekehrt die Mars-Verweildauer der Crew als kritischsten Missionspunkt zu sehen. Insgesamt würde sich so eine Missionsdauer von 879 Tagen ergeben.

Fast zweieinhalb Jahre wären die Astronauten von der Erde getrennt. Hierbei wird ein weiterer Aspekt deutlich: Die Technik muß so ausgereift und zuverlässig sein, daß sie in dieser langen Zeitspanne fehlerfrei arbeitet, denn schnelle Hilfe von der Erde aus ist unmöglich. Einzig die Redundanz der wichigsten Systeme kann hier zusätzliche Sicherheit bieten. Doch auch die psychologischen Einwirkungen werden angesichts der langen Missionsdauer vorstellbar. Es bedarf psychisch äußerst stabiler Persönlichkeiten die zu 100% aus persönlichen Motiven hinter der Mission stehen um zweieinhalb Jahre ihres Erdenlebens gegen das karge Dasein während der Mars-Mission einzutauschen. Start- und Landetechnologien können hervorragend von und auf der Erde getestet werden. Vorallem die Lebensumgebung muß jedoch auch im All erprobt werden. Hierzu könnte ein entsprechendes Modul an die ISS angedockt werden.

Der Ablauf der Referenz Mission  (1.0) in der 'Fast-Transit'-Variante gestaltet sich folgendermaßen:

Mittlerweile gibt es einen Stand 3.0, der u. a. Schritt 1 und 2 zusammenfaßt, da man evtl. Möglichkeiten der Gewichtsreduzierung gefunden hat. Da es sich hierbei jedoch um die spekulative Weiterentwicklung einer ohnehin schon spekulativen Ausarbeitung handelt, bleibe ich an dieser Stelle bei Ursprungsversion 1.0

Die Crew wird auf dem Mars vorallem geologische Forschung betreiben, die Atmosphäre untersuchen, Proben sammeln und untersuchen und Experimente durchführen die aufzeigen sollen, ob der Mars einmal vom Menschen dauerhaft besiedelt werden kann. Bei ihrer Forschung sollen die Astronauten eventuell von sogenannten TROVs (Telerobotic Rovers) unterstützt werden. Während von der Erde aus eine Fernsteuerung solcher Rover unmöglich wäre, könnten die Astronauten von der Station aus sehr gut die Roboter steuern um Proben zu sammeln. Die Roboter könnten hunderte km von der Station entfernt operieren. So würden Anzahl und Risiken der Experimente, bei denen die Station ansonsten verlassen werden müßte, durch eine sinnvolle Synthese aus unbemannter und bemannter Raumfahrt verringert. Natürlich gibt es auch Überlegungen, wie die Crew selbst sich sicher auf dem roten Planeten fortbewegen soll. Ein interessanter Ansatz ist der geschlossene Mars-Rover, in dem die Astronauten nicht wie beim Apollo Lunar-Rover ihre Raumanzüge tragen müßten. Ein solches einfacheres Modell ist jedoch auch in der Planung. Leben und forschen werden die Astronauten in containerähnlichen Modulen die sich im Innenraum nicht wesentlich von den Modulen der ISS unterscheiden dürften. Zur Versorgung dieser Einrichtungen mit Strom sollen zwei Reaktoren zum Einsatz kommen. Eine Versorgung der Station mit Solarenergie wird teilweise unterstützend erfolgen. Ausschließlich kann jedoch nicht auf Solarenergie gesetzt werden, da den Mars nur noch 44% der Sonneneinstrahlung die auf der Erde üblich ist erreichen.

Am Ende der Verweildauer auf dem Mars, startet die Crew mit dem  Mars Ascent Vehicle in den Mars Orbit. Den dafür nötigen Treibstoff hat innerhalb eines Jahres das Propellant Production Modul mit Hilfe des mitgenommenen Wasserstoffs und auf dem Mars vorhandenen Vorprodukten hergestellt. Im Orbit angelangt, dockt die Crew das MAV an das ERV an um den Rückflug zur Erde anzutreten. Während des Rückfluges ist die Crew angehalten sich bestmöglich auf die Rückkehr zur Erde vorzubereiten, insbesondere was die Schwerkraft angeht. Außerdem sollen die 150-180 Tage Flugzeit genutzt werden um weitere wissenschaftliche Experimente in der Schwerelosigkeit durchzuführen. Nach einschwenken in den Erdorbit tritt die Crew mit der Wiedereintrittskapsel (ECCV - Earth Crew Capture Vehicle) in die Erd-Atmosphäre ein um gebremst durch einen Fallschirm zu landen.

Man kann an den heutigen Planungen erkennen, daß eine Mars-Mission technisch bereits in greifbare Nähe gerückt ist. Alles was uns heute fehlt ist das entsprechende Budget um Lösungen für die letzten offenen Fragen zu finden und das Projekt auf den Weg zu bringen. Aber so sehr die Planer sich auch bemühen die Kosten gering zu halten, wird eine Mars-Mission immer mit Mehrkosten für die teilnehmenden Staaten verbunden sein. Auch eine Mars-Mission die entgegen früherer Planungen um ein vielfaches günstiger zu realisieren ist, dürfte leicht oberhalb der Kosten die für den Bau der ISS anfallen liegen. Diese Kosten sinnvoll rechtfertigen zu können und den Nutzen einer Mars-Mission aufzuzeigen wird die Hauptaufgabe der nächsten Jahre sein. Anlaß zum Pessimismus besteht jedoch nicht, die Raumfahrtagenturen und Staaten der Welt, hierbei vorallem NASA/USA, scheinen durchaus gewillt die Mars-Mission zu vernünftigen Kosten in absehbarer Zeit durchzuführen. Das aus dem Traum 'Mars-Landung' innerhalb der nächsten beiden Jahrzehnte Realität wird scheint somit durchaus wahrscheinlich. Vorallem die wachsenden Möglichkeiten der internationalen Zusammenarbeit bieten hier Chancen. Gleichzeitig muß allerdings auch das Risiko minimiert werden, durch zuviel Bürokratie in der anfänglichen Verhandlungsphase selbst den noch recht weit entfernten, aber günstigen Startzeitraum um 2016/2018 zu verpassen.