Wie lange fliegt man zum Mars?

Der Mars gilt als der äußere Nachbar des Planeten Erde. Beide weisen gewisse Ähnlichkeiten auf. Das beginnt beim Aufbau – beide Planeten haben verschiedene Schalen – geht weiter über die Oberfläche, die durch geologische Prozesse entstehen und endet in der gleichen Neigung der Rotationsachse, wodurch es auf beiden Planeten Jahreszeiten gibt. Man kennt den Mars auch unter Begriff „roter Planet“. Diese Bezeichnung scheint noch aus dem alten Ägypten zu stammen. In dieser Zeit entstand der Name „Horus, der Rote“. Das alleine zeigt, wie lange Menschen sich schon mit dem Mars beschäftigten und ihn beobachten.

In der modernen Forschung und Wissenschaft spielt der Mars erneut eine große Rolle. Dahinter steckt die Idee, den Planeten möglicherweise wie die Erde besiedeln zu können, aber auch die Neugier, bis zum Mars vorzudringen. Und das ist gar nicht so einfach, denn die Entfernung ist erheblich. Damit man es innerhalb von neun Monaten von der Erde zum Mars schafft, sind günstige Konstellationen notwendig. Erde und Mars müssen sich am nächsten stehen. Diese optimale Konstellation ergibt sich wohl erst wieder 2033. Ob die Raumfahrtbehörden bis zu diesem Zeitpunkt so weit sind, eine erfolgreiche Marsmission zu starten, ist fraglich.

Einführung in die Marsmission

Die verschiedenen Raumfahrtbehörden beschäftigten sich seit den 1960er Jahren damit, den Mars zu erkunden. Das erfolgt im Rahmen sogenannter Marsmissionen. Seit dieser Zeit gab es mehr als 50 solcher Missionen. Daran beteiligt waren die Raumfahrtbehörden von China, Europa, Indien, Japan, Russland, der Sowjetunion und den USA. Insgesamt verfolgen alle Missionen am Ende ein Ziel: Den Mars besser zu kennen und damit auch beurteilen zu können, ob der Planet bewohnbar sein könnte. Jede einzelne Mission hat auf unterschiedliche Art und Weise dazu beigetragen. In den Anfängen flogen die Raketen erst einmal nur am Mars vorbei. Dabei entstanden vor allem Aufnahmen des Planeten.

Danach wurde die Umlaufbahn des Mars zunehmend erreicht. Bis dann 1976 die Marsmission „Viking 1“ der NASA erstmals erfolgreich eine Landung auf dem Mars gelang. Zu einer der bekannten Marsmissionen gehört ganz sicher die Landung des ersten Mars-Rover 2004, den ebenfalls die NASA zu dem Planeten geschickt hatte. Zuletzt landete 2021 ein weiterer Mars-Rover auf dem Planeten. Mit den Erkundungen des Mars konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedene Bereiche untersuchen, unter anderem:

• Proben vom Mars, die auf die Erde befördert und dort untersucht wurden
• Messungen der Atmosphäre
• Analyse von Wasseraktivitäten
• Untersuchungen, ob der rote Planet jemals für mikrobielles Leben bewohnbar war
• die Existenz chemischer Elemente und Mineralien
• die Suche nach Lebenszeichen auf dem Mars

Die Grundlagen der Raumfahrt zum Mars

Schon seit mehr als 4.000 Jahren beobachten Menschen den Mars. So alt sind auch die aufgezeichneten Beobachtungen. Dabei verfolgen die Menschen das Ziel, den Roten Planeten möglichst bald persönlich erkunden zu können. Die wichtige Vorarbeit dafür haben zahlreiche Roboter geleistet. So befindet sich eine internationale Flotte von Roboter-Orbitern, Landern und Rovern auf dem Planeten. Sie liefern regelmäßig Daten auf die Erde. Wann tatsächlich die erste bemannte Mission auf dem Mars landen wird, ist noch völlig offen.

Die Reise zum Mars ist aus unterschiedlichen Gründen besonders schwierig: Der Planet liegt weit von der Erde entfernt und bewegt sich zudem auch noch. Aktuell schicken die verschiedenen Raumfahrtbehörden Roboter zu dem Planeten. Sie haben den Vorteil, dass sie für die Reise keinerlei Proviant und auch deutlich weniger Platz benötigen. Sobald es um eine bemannte Marsmission geht, sind die aktuellen Technologien noch nicht in der Lage, die Mannschaft schnell genug auf den Planeten zu transportieren, um auch die gesundheitlichen Risiken zu minimieren. Mehr Platz und mehr Proviant bedeutet zugleich, dass größere Raumschiffe benötigt werden, die entsprechend mehr Treibstoff verbrauchen.

Die Flugzeit zum Mars

Da es sich beim Mars um einen beweglichen Planeten handelt, ist der Flug dorthin auf der einen Seite länger und muss auf der anderen Seite anders vorbereitet werden. Wäre der Mars ein statisches Ziel, ließe er sich theoretisch in 39 Tagen erreichen. Vorausgesetzt, es kann beim Start der richtige Winkel eingeschlagen werden. Andernfalls ist es auch möglich, den Planeten zu verfehlen. Und genau diese passende Konstellation, dass Mars und Erde sich möglichst nahe sind, kommt nur etwa alle 26 Monate vor. Stimmen alle Voraussetzungen, wäre es möglich, den Mars in rund neun Monaten zu erreichen. Während des Fluges sind durchaus regelmäßige Korrekturen des Kurses notwendig, damit ein bemannter Flug den Planeten auch wirklich erreicht.

Ein Flug zum Mars ist nicht nur aufgrund der langen Zeit, die er in Anspruch nehmen würde, schwierig. Es gibt noch weitere Hindernisse und vor allem Risiken. Im Rahmen der verschiedenen Marsmissionen hat sich herausgestellt, dass Astronauten kosmischer Strahlung ausgesetzt sein werden. Das liegt vor allem daran, dass der Mars kein Magnetfeld aufweist, das als natürlicher Schutzschild gegen die kosmischen Strahlen fungieren würde. Zum Vergleich: Auf der Erde sind wir Menschen pro Jahr 0,33 Millisievert kosmischer Strahlung ausgesetzt, auf dem Mars sind es mehr als 250 Millisievert. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben sich in den vergangenen Jahren eingehend damit beschäftigt. So kommt eine aktuelle Studie zu dem Ergebnis, dass bei einer dreijährigen Marsmission zum Beispiel die Nieren erheblichen Schaden nehmen könnten. Sie würden sogar ihre Funktion verlieren. Die Strahlung hat aber auch andere Auswirkungen auf den menschlichen Körper: zum Beispiel ein erheblich höheres Krebsrisiko.

Technologische Fortschritte und zukünftige Entwicklungen

Neben den Raumfahrtbehörden gibt es seit einiger Zeit auch private Unternehmungen, die sich an dem Wettlauf zum Mars beteiligen. Eines der bekanntesten ist das Raumfahrtunternehmen SpaceX, dessen Gründer Elon Musk immer wieder ambitionierte Pläne veröffentlicht. SpaceX hat inzwischen bestätigt, dass man 2029 – und damit früher als alle anderen Raumfahrtbehörden – eine bemannte Mars-Mission starten möchte. Die NASA hat im Rahmen ihrer Artemis-Mission das Jahr 2040 angepeilt. Die NASA hat es sich zum Ziel gesetzt, erst auf den Mond zu fliegen und danach weiter zum Mars. Ob der angestrebte Zeitplan realistisch bleibt, ist noch offen. Denn schon bei den Vorbereitungen für die Mondmission traten zahlreiche Schwierigkeiten auf.

Entscheidend für den Wettlauf zum Mars wird die Raketentechnologie sein. Die NASA forscht deshalb seit einiger Zeit an sogenannten Pulsed Plasma Rockets, also besonderen Plasma-Raketen. Die Technologie nutzt die Kernspaltung als Basis. Durch die Freisetzung der Energie, die aufgrund der Spaltung von Atomen entsteht, würde der für die Trägerrakete notwendige Schub erzeugt. Nach Angaben der NASA ist mit diesem Antriebssystem eine Schubkraft von 100.000 Newton mit einem spezifischen Impuls von 5.000 Sekunden möglich. Dieses neue System ist daher für schwerere Raumfahrzeuge, wie sie für eine Marsmission benötigt werden, besonders geeignet.