Zukunft der bemannten und unbemannten Raumfahrt: Herausforderungen und Chancen

LONDON (IT BOLTWISE) – Die Raumfahrt steht vor einer neuen Ära, in der sowohl bemannte als auch unbemannte Missionen eine zentrale Rolle spielen werden. Die Artemis V Mission, die in den frühen 2030er Jahren starten soll, markiert einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur Erkundung des Mondes und darüber hinaus.

Die Artemis V Mission wird in den frühen 2030er Jahren starten und die Blue Moon Lander von Blue Origin nutzen. Wie bei früheren Missionen werden zwei Astronauten zur Gateway-Station geschickt und zwei Astronauten am Südpol des Mondes landen. Diese Mission wird auch das ESPRIT-Modul der Europäischen Weltraumorganisation, einen kanadisch gebauten Roboterarm und das Lunar Terrain Vehicle der NASA liefern.

Der Blick richtet sich jedoch nicht nur auf den Mond, sondern auch auf den Mars. Die NASA plant, in den mittleren bis späten 2030er Jahren Astronauten auf die Marsoberfläche zu schicken, möglicherweise schon 2035. Jede Mission könnte bis zu zwei Jahre dauern, mit einer Hin- und Rückreisezeit von etwa sechs bis sieben Monaten und bis zu 500 Tagen auf dem Mars. Während dieser Zeit werden die Astronauten lernen müssen, sich langfristig selbst zu versorgen, indem sie Nahrung, Wasser und andere Ressourcen konservieren und möglicherweise sogar Pflanzen anbauen.

Für die frühen Marsmissionen entwickelt die NASA fortschrittliche Antriebstechnologien, die nukleare Thermo- und Elektroantriebe umfassen könnten, sowie Lebenserhaltungssysteme, Strahlenschutz und Ausrüstung für die Oberflächenforschung. Eine Vielzahl elektronischer Technologien wird notwendig sein, um eine anfängliche und schließlich dauerhafte menschliche Präsenz auf dem Mars zu unterstützen. NASA und die Privatwirtschaft haben weniger als 15 Jahre Zeit, um diese Technologien zu entwickeln, wenn die Schätzungen für die erste bemannte Marslandung zutreffen.

Die Marsoberfläche ist im Vergleich zur Erde weitaus rauer. Mars ist kalt, trocken und staubig, mit einer dünnen, kohlendioxidreichen Atmosphäre, und die Oberfläche ist wüstenartig, mit hohen Bergen und tiefen Tälern. Der atmosphärische Druck ist weniger als 1 Prozent der Erde, was es unmöglich macht, ohne Hilfe zu atmen, und bietet wenig Schutz vor kosmischer und solarer Strahlung. Die Oberflächentemperaturen reichen von extremen -225 bis 70 Grad Fahrenheit, mit starken Winden und monatelangen Staubstürmen. Die Schwerkraft beträgt etwa ein Drittel der Erde.

Im Vergleich zum Mond ist die Marsoberfläche jedoch weniger rau, was den Mond zu einem wertvollen Testgelände für neue Systeme und Elektronik macht. Der Mond hat beispielsweise keine Atmosphäre, während der Mars eine dünne Atmosphäre hat, die einen teilweisen Schutz gegen Strahlung und Mikrometeoriten bietet. Der Mond hat eine höhere Oberflächenstrahlung als der Mars und ist anfälliger für Sonnenstrahlungsausbrüche.

Um Sicherheit, Gesundheit und Betriebsfähigkeit auf dem Mars zu gewährleisten, werden neue elektronische Systeme für die Energieerzeugung, Kommunikation, Lebenserhaltung, Mobilität, medizinische Versorgung, Umweltkontrolle und Automatisierung notwendig sein. Es ist unklar, ob Menschen langfristig auf der Marsoberfläche leben könnten oder unterirdisch leben müssten.

Nukleare Fissionsreaktoren werden als primäre Energiequelle auf dem Mars entwickelt, da sie im Vergleich zu Solarenergie zuverlässiger sind. Robuste Energiemanagementelektronik wird ebenfalls für die Marsbesiedlung notwendig sein. Laserkommunikation auf dem Mars wird notwendig sein, um große Datenmengen und Videos zwischen Mars und Erde zu übertragen, da Laser eine viel höhere Bandbreite als RF-Verbindungen bieten und die Datenübertragungszeiten von Jahren auf Wochen für große Dateien reduzieren werden.

Fortschrittliche Elektronik wird auch notwendig sein, um atembare Luft zu verarbeiten und begrenzte Wasservorräte auf dem Mars zu bewirtschaften. Diese Systeme benötigen redundante Sensoren und intelligente Automatisierung, um auf Änderungen und Fehlfunktionen ohne Eingriff von der Erde zu reagieren. Elektronische Systeme werden auch die Strahlung, atmosphärischen Bedingungen und die strukturelle Integrität der menschlichen Behausung überwachen. Industrielle Automatisierung und Sensoren werden helfen, die Habitattemperatur, Luftfeuchtigkeit, den Luftdruck zu verwalten und giftige Gase herauszufiltern.

Tragbare multifunktionale medizinische Diagnose- und Behandlungsgeräte, die autonom arbeiten können, werden ebenfalls auf dem Mars notwendig sein – insbesondere angesichts der erwarteten Kommunikationsverzögerung zwischen Mars und Erde. Mars ist 140 Millionen Meilen von der Erde entfernt, und Laser- und RF-Signale benötigen zwischen 4 und 24 Minuten, und noch länger für große Datenpakete. Medizinische Geräte auf dem Mars sollen sich mit zentralisierten Gesundheitsüberwachungen für den Crew-Status und Umweltdaten integrieren.

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