LONDON (IT BOLTWISE) – NASA- und Industrie-Ingenieure stellen auf der 55. International Conference on Environmental Systems (ICES) klar, dass das derzeitige xEMU-Konzept für den Mars zu schwer sein kann. Stattdessen wird ein MxEMU-Modell diskutiert, das die Gesamtmasse um etwa 40% senken soll. Der Kern des Problems ist der Energieaufwand in EVA-Szenarien wie dem sogenannten Walkback, wenn ein Rover ausfällt. Für Missionen mit begrenztem Sauerstoffverbrauch wird damit auch die maximal sinnvolle Geh-Radiusplanung auf wenige Kilometer begrenzt.
Bevor überhaupt ein Mensch den Mars betritt, muss die Weltraumtechnik bereits eine harte Realität akzeptieren: Draußen entscheidet nicht nur die Raumanzug-Technik über das Überleben, sondern auch die Wechselwirkung aus Körperleistung, Bewegungsprofil und zulässiger Last. Das gilt besonders, weil der Mars nur etwa drei Achtel der Erdbeschleunigung bietet. Im Alltag bedeutet das zwar weniger Gewicht auf dem Körper, in der Praxis bleibt jedoch die Masse des Anzugs selbst relevant – und genau hier setzt die aktuelle Diskussion an. Auf der 55. International Conference on Environmental Systems (ICES) haben NASA- und Industrieingenieure die Grenzen der neuesten EVA-Generation aufgezeigt: Das Exploration Extravehicular Mobility Unit (xEMU), das derzeit für die Artemis-Missionen vorbereitet wird, lässt sich aus ihrer Sicht nicht ohne Anpassungen auf Marsbedingungen übertragen.
Technisch betrachtet ist der xEMU für den Mond keineswegs „schlecht“. Er soll große Druckunterschiede aushalten, bietet umfangreiche Beweglichkeit im Unterkörper und ist modular aufgebaut, sodass sich Komponenten austauschen lassen. Gerade diese Modularität ist für Wartungskonzepte auf einer Mission attraktiv. Aber dieselben Eigenschaften treiben oft auch die Masse nach oben – und die wird im interplanetaren Einsatz zum limitierenden Faktor. Laut den vorgestellten Angaben kommt der xEMU auf 170 kg. Das ist fast das Doppelte dessen, was für das vorgesehenen Nutzungsprofil bei den Astronauten realistisch an Gewicht zu erwarten ist. Der Mond relativiert das Problem durch deutlich niedrigere Schwerkraft; dort „fühlt“ sich die Last rechnerisch geringer an. Auf dem Mars fällt dieser Effekt dagegen deutlich kleiner aus, weshalb zusätzliche Belastung entsteht, die sich nicht wegdiskutieren lässt.
Um aus der reinen Massefrage eine belastbare Anforderung an ein Mars-geeignetes Design abzuleiten, haben die Autoren der Konzeption eine Reihe konservativer Annahmen zusammengezogen. Als Basis setzten sie ein Astronautengewicht von 50 kg an, begründet mit einem fünften Perzentil unter weiblichen Astronauten. Dazu kommt die von ihnen angenommene aerobe Leistungsfähigkeit: Es soll ein VO2 max von 36 ml/min/kg erhalten bleiben, was sie als überdurchschnittlich für mittelalte, eher sitzende Frauen einordnen. Der entscheidende Knackpunkt liegt aber nicht im Startwert, sondern im Verlauf der Reise: Während der Monate zum Mars wird mit einem Verlust der aeroben Kapazität von 15% bis 25% gerechnet. Die Konsequenz ist klar: Wer bei Ankunft bereits weniger Reserven hat, kann den Kraft- und Sauerstoffbedarf einer EVA-Beschäftigung schlechter „auffangen“.
Damit werden Lastannahmen und biologisches Leistungsvermögen direkt in die Suit-Architektur übersetzt. Die Autoren greifen dazu eine Größenordnung auf, die am National Institute for Occupational Safety and Health für das maximale Heben von Lasten genutzt wird: etwa 23 kg. Gleichzeitig berücksichtigen sie einen Vorteil des Raumanzugs: Seine interne Druckbeaufschlagung wirkt wie ein „Ballon“, der einen Teil der Last aus der Schulterperspektive herausnimmt. Diese Entlastung wird rechnerisch mit etwa 22 kg angesetzt. Daraus folgt ein theoretisches Gesamtlimit für einen Mars-tauglichen EVA-Anzug in Höhe von 104 kg. Damit wäre eine MxEMU-Variante denkbar, die die Masse des aktuellen xEMU um rund 40% senkt. In diesem Rahmen wird nicht nur „weniger Gewicht“ gefordert, sondern ein konkreter Zielkorridor, der an reale menschliche Belastungsgrenzen gekoppelt ist.
Der praktische Treiber dieser Zielzahl ist das Walkback-Szenario. Wenn ein nicht druckbeaufschlagter Rover weit entfernt vom Habitat ausfällt, müssen die Astronauten die Distanz zu Fuß zurücklegen. Genau hier limitiert die Kombination aus Anzugmasse und körperlicher Leistungsfähigkeit: Das Tragen eines schweren EVA-Systems kostet Energie, reduziert damit den nutzbaren Sauerstoff und verschiebt die Abwägung zwischen Missionseffizienz und Sicherheitsmarge. Selbst mit der angestrebten Massenreduzierung schlagen die Ingenieure vor, den sicheren Walkback-Radius auf rund 30 Minuten zu begrenzen. Bei einer angenommenen Gehgeschwindigkeit von 3,5 km/h ergibt das etwa 1,8 km Radius für Rover-Exkursionen. Damit wird aus der technischen Auslegung eine Missionsplanungsgröße – und aus einer „Engineering-Entscheidung“ unmittelbar eine Frage nach Fahrprofilen, Wartungsstrategie und Einsatzabdeckung.
Die zweite Hälfte der Herausforderung lautet dann: Wie reduziert man 40% Masse, ohne die Lebensrettungsfunktionen zu verlieren? Als Orientierung dient den Überlegungen ein historisch etabliertes Gewichtsverhältnis im Raumanzug: Etwa 60% entfallen typischerweise auf das Portable Life Support System (PLSS) und etwa 40% auf die Druckschicht, die Pressure Garment System (PGS). Überträgt man dieses Muster auf eine abgespeckte MxEMU-Variante, landen sie bei etwa 62 kg für das PLSS und rund 42 kg für den Druckanzug. Die Diskussion geht jedoch über die reine Umrechnung hinaus. Ein zentraler Vorschlag ist, die schwere, modular gedachte Architektur des xEMU zu hinterfragen und stärker an integrierte Prinzipien aus der Apollo-Ära anzuknüpfen. Damals dienten Komponenten teils gleichzeitig als tragende Strukturen des Anzugs, um Masse zu sparen. Der Preis dafür ist jedoch eine andere Sicherheitsphilosophie: Apollo galt als nur „single-fault“-tolerant, während der moderne xEMU-Ansatz auf „double-fault“-Toleranz ausgelegt ist.
Damit wird der eigentliche Kern der Meldung sichtbar: Für Marsmissionen ist die technische Optimierung nicht nur eine Frage besserer Materialien oder effizienterer Fertigung, sondern eine Balance aus Energiehaushalt, Sicherheitskonzept und Systemintegration. Doppel-Fehler-Toleranz erhöht typischerweise Komplexität und damit potenziell Gewicht; integrierte Strukturen sparen Masse, können aber Redundanzen verschieben. Die vorgeschlagene MxEMU-Richtung versucht, diese Zielkonflikte so zu schneiden, dass der Anzug im Walkback-Fall nicht zur zweiten großen Mission wird – also nicht als zusätzlicher Risikofaktor über die Sauerstoff- und Leistungsgrenze hineinragt. Für Unternehmen und Entwickler, die an der Lieferkette für zukünftige EVA-Systeme mitarbeiten, bedeutet das vor allem: Jede Gewichtsoptimierung muss nicht nur in der Konstruktion, sondern auch im menschlichen Einsatzprofil belastbar gemacht werden.
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