LONDON (IT BOLTWISE) – Neue Berechnungen für den Mars-Einsatz zeigen ein grundlegendes Problem: Die nächste EVA-Anzugsgeneration ist für die hohe Reibung zwischen Energiebedarf und Mobilität zu schwer. Der aktuelle xEMU erreicht im Testkontext beeindruckende Druck- und Beweglichkeitswerte, addiert für Mars-Gehwege aber eine zusätzliche operative Last. Die Autoren leiten daraus eine Zielmasse ab, die beim Mars-Einsatz rund 40% unter dem Stand der Entwicklung liegen soll. Entscheidend ist dabei nicht nur die Masse selbst, sondern das Zusammenspiel mit Sauerstoffverbrauch und einem möglichen „Walkback“-Notfallszenario.
Bevor irgendein Mensch den Mars betritt, steht fest, dass der Anzug nicht nur ein „Schutzgehäuse“ ist, sondern die zentrale Schnittstelle zwischen Biologie und Raumfahrt-Umgebung. Genau an dieser Stelle wird es mit dem neuen Zielkonflikt ernst: Moderne EVA-Suits (Extravehicular Mobility Units) sind technologisch so ausgelegt, dass sie extreme Druckdifferenzen aushalten, viel Beweglichkeit im unteren Körperbereich erlauben und zugleich modular wartbar bleiben. Für die Mondmissionen im Rahmen von Artemis ist das Konzept sinnvoll, weil die Gravitation dort nur etwa ein Sechstel der irdischen beträgt. Für den Mars gilt jedoch: Die Umgebung fordert zwar weiterhin Druckfestigkeit, aber das „Kostenmodell“ für jeden zusätzlichen Kilogramm verschiebt sich drastisch in Richtung Energie- und Mobilitätsbudget.
Im Kern geht es um die Exploration Extravehicular Mobility Unit, kurz xEMU, die für Artemis anvisiert wurde und mit einer Masse von 170 kg (376 lbs) angegeben wird. Im Mondumfeld fühlt sich ein großer Teil dieser Last wegen der geringeren Schwerkraft relativ leichter an; rechnerisch wird im Bericht ein Mars-/Mondgefühl als Vergleich genutzt, was den Suit auf rund 28 kg (61 lbs) „effektiv“ reduzieren würde. Auf dem Mars bleibt die physikalische Realität aber deutlich spürbarer: Für die Astronauten würde der Anzug dort eine zusätzliche Last von rund 64 kg (141 lbs) darstellen. An dieser Stelle setzen die Autoren mit einer MxEMU-Alternative an, also einem Mars-tauglichen Anzug, der die vorhandenen Schutzanforderungen nicht ignoriert, aber die Masse so weit wie möglich reduziert.
Damit das nicht nur eine Bauchentscheidung bleibt, führen die Autoren eine Reihe von Annahmen zusammen, die technische Leistungsfähigkeit mit humanphysiologischen Grenzen verknüpfen. Als konservative Basis setzen sie das Gewicht eines Astronauten mit 50 kg (108 lbs) an, um einen eher niedrigen Referenzwert für die Belastbarkeit abzubilden (sie beziehen sich auf einen 5.-Perzentil-Ansatz für weibliche Astronauten). Für die Leistungsfähigkeit greifen sie außerdem auf den VO2-max-Wert als Maß der aeroben Kapazität zurück: Erwartet wird ein VO2 max von 36 ml/min/kg, der als über dem Mittelwert für sesshafte, mittelalte Frauen eingeordnet wird. Entscheidend ist dann aber der Verlust: Während der Monate der Reise zum Mars wird mit einem Rückgang der aeroben Kapazität von 15–25% gerechnet, wodurch die real verfügbare Leistungsreserve bei Ankunft geringer ausfällt. Auf der anderen Seite steht eine Belastungsobergrenze für das Heben von Lasten, die im Bericht über eine arbeitsmedizinische Referenz auf etwa 23 kg (51 lbs) verankert wird.
Der Bericht macht daraus allerdings nicht einfach „23 kg minus Suit“, sondern berücksichtigt den mechanischen Vorteil des Drucksystems: Ein Raumanzug wirkt im Prinzip wie ein Ballon, bei dem der innere Druck Teile der resultierenden Last vom Körper „mitträgt“. Daraus folgt in der Rechnung ein weiterer Abschlag auf etwa 22 kg (48 lbs), sodass ein theoretisches Gesamtlasterfordernis für eine Mars-fähige MxEMU-Struktur bei maximal rund 104 kg (229 lbs) landet. Damit wäre das Ziel grob eine 40%-Reduktion gegenüber dem xEMU. Für Unternehmen und Programmmanager ist genau diese Zahl interessant, weil sie zeigt: Nicht das einzelne Subsystem entscheidet, sondern die Gesamtbilanz aus Druckhülle, Energiehaushalt, Geometrie und Bewegungsanforderungen.
Der konkrete Treiber für die Masse-Zielgröße ist das sogenannte „walkback“-Szenario. Wenn ein unbemannter oder unpressurisierter Rover weiter weg ausfällt als die Reichweite eines sicheren Rücktransports, müssen Astronauten zu Fuß zurückkehren. In diesem Szenario wird die EVA-Ausrüstung zur Eingrenzung des Operationsradius, weil das Tragen eines schweren Anzugs den Energieverbrauch erhöht. Höherer Energiebedarf reduziert wiederum den nutzbaren Sauerstoffspielraum, wodurch sich die Auslegung indirekt auf den Sauerstoff- und damit Ausdaueraspekt auswirkt. Die Autoren schlagen daher auch eine konservative Obergrenze für den Fußmarsch-Radius vor: nur etwa 30 Minuten Walkback-Zeit. Bei einer angenommenen Gehgeschwindigkeit von 3,5 km/h ergibt das rechnerisch einen Radius von ungefähr 1,8 km für Rover-Exkursionen – ein Detail, das die abstrakte Massefrage in realistische Einsatzgrenzen übersetzt.
Wie bekommt man dann 40% weniger Masse aus einem System, das jahrelang auf Leistung optimiert wurde? Der Bericht rechnet zunächst mit einer Architektur-Entscheidung: Klassische Raumanzüge verteilen ihre Masse historisch grob zu 60% auf das Lebenserhaltungselement im Rücken, das Portable Life Support System (PLSS), und zu 40% auf die Druckschicht, das Pressure Garment System (PGS). Wenn man diese Aufteilung für den reduzierten MxEMU übernimmt, landet man bei etwa 62 kg (137 lbs) für den PLSS und etwa 42 kg (92 lbs) für das Druckkleid. Zugleich adressieren die Autoren die Zielkonflikte in der Konstruktion: Eine Möglichkeit ist, die schwere modulare Ersetzbarkeit des xEMU weniger stark zu priorisieren und stattdessen stärker integrierte Strukturen zu verwenden. Dabei ziehen sie eine historische Parallele zum Apollo-Design: Damals nutzten Komponenten teils die Funktion als strukturelles Element, um Gewicht zu sparen. Diese Lösung hatte aber auch Sicherheitsnachteile, weil sie nur „single fault“-tolerant war. Moderne Konzepte wie beim xEMU sind dagegen „double fault“-tolerant, was den Schutz für Astronauten erhöht, aber im Gegenzug Gewicht und Komplexität steigern kann.
Am Ende bleibt die Botschaft für die Entwicklungsteams: Der Mars ist kein Testfeld für einzelne Komfort-Features, sondern ein Systemengineering-Projekt, bei dem jede Maßnahme entweder Mobilität, Sicherheit, Energie oder Wartbarkeit verbessert – oder in einem anderen Bereich Kosten erzeugt. Die Kombination aus humanphysiologischen Annahmen (VO2-max und Trainingsverlust), Arbeitsmedizin (Last-Limits) und einem operativen Notfallszenario (Walkback) macht die Zielsetzung greifbar: Für eine Mars-taugliche EVA muss die Masse in Richtung 104 kg fallen. Für die nächste Generation von Anzügen heißt das, neue Zielkonflikte auszutarieren, etwa zwischen modularer Reparierbarkeit und integriertem Strukturdesign, ohne dabei die Sicherheits-Redundanz zu verlieren. Genau hier entscheidet sich, ob die Schutzfunktion des Anzugs in der Praxis nicht zur Leistungsbremse wird, wenn Astronauten auf dem Roten Planeten tatsächlich laufen müssen.
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