Eine bemannte Mission zum Mars: Wie die NASA es tun könnte

Zukünftige Marsforscher auf der Marsoberfläche

Künstlerisches Konzept von Astronauten auf der Marsoberfläche. (Bildnachweis: NASA/JSC)





Bis Ende der 2030er-Jahre Stiefel auf den Mars zu setzen, ist nicht nur ein Wunschtraum, so eine neue Studie.

Die NASA könnte bis 2039 Astronauten auf dem Roten Planeten landen, ohne die Bank zu sprengen, vorausgesetzt, die Weltraumbehörde verfolgt einen schrittweisen Ansatz, der eine bemannte Reise 2033 zum Marsmond Phobos beinhaltet, so die Forschung.

'Mars ist möglich und in einem interessanten Zeithorizont', sagte Hoppy Price vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, am 20. 'Es könnte zu unseren Lebzeiten passieren, und es würde keine Billion Dollar kosten, um es zu tun.' [ 5 Ideen für bemannte Missionen zum Mars ]



Durch Phobos gehen

Astronauten zum Mars zu schicken ist die oberste Priorität des NASA-Programms für bemannte Raumfahrt. Tatsächlich wies Präsident Barack Obama die Agentur an, bis Mitte der 2030er Jahre Menschen in die Nähe des Roten Planeten zu bringen.

'Die Umgebung' umfasst die Mars-Umlaufbahn. Und es ist wahrscheinlich eine gute Idee, Astronauten in eine Umlaufbahn zu bringen – insbesondere zu Phobos oder Deimos, einem der beiden winzigen Monde des Mars – bevor sie versuchen, sie auf der staubigen Marsoberfläche zu landen, sagte Price. Die Aufteilung einer Red Planet-Kampagne mit Crew in zwei einzelne Teile verwässert die Risiken und Kosten und macht sie von Jahr zu Jahr besser überschaubar, erklärte er.

Also haben Price und zwei Kollegen vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) eine vorgeschlagene Missionsarchitektur entwickelt, die Astronauten bis 2033 nach Phobos und dann bis 2039 auf die Oberfläche des Mars bringt. Ihr Design ist nur ein Konzept, keine offizielle NASA-Strategie. Preis betont. Aber er hofft, dass es den Menschen hilft, die bemannte Marserkundung in einem optimistischeren Licht zu sehen.



'Wir haben im letzten Jahr viel gehört über: 'Es ist so schwierig, zum Mars zu fliegen; Wir werden es nie erreichen, wir werden es in unserem Leben nie erreichen. Es kostet eine Billion Dollar, zum Mars zu fliegen“, sagte Price während der FISO-Präsentation.

'Also wollten wir ein sehr konkretes Beispiel für eine Architektur und ein Programm bieten, das wir zeigen können, das plausibel bezahlbar ist und innerhalb eines Zeitrahmens realisiert werden kann, den die meisten von uns noch erleben würden', fügte er hinzu. [ Marsmonde: Fotos von Phobos und Deimos ]

Künstler



Künstlerische Darstellung einer Basis auf dem Marsmond Phobos.(Bildnachweis: NASA)

So würde es funktionieren

Der Plan, der von Price, John Baker und Firouz Naderi entwickelt wurde, würde eine Basis auf Phobos errichten, einem etwa 16 Kilometer breiten Mond, der 6.000 Kilometer um die Marsoberfläche kreist.

Dafür wären vier Starts der Megarakete Space Launch System (SLS) der NASA erforderlich, die sich derzeit in der Entwicklung befindet und 2018 ihren Erstflug machen soll.

Der erste auf Phobos ausgerichtete SLS-Start im Jahr 2029 würde einen Weltraumschlepper und zwei Nutzlasten mit chemischem Antrieb – eine Phobos-Transferstufe und eine Trans-Earth-Injektionsstufe – befördern. Der Schlepper würde solarelektrischen Antrieb (SEP) verwenden, um die beiden Nutzlasten in weniger als vier Jahren in die Marsumlaufbahn zu bringen. (Das Konzept des Teams erfordert keine großen Durchbrüche in der Antriebstechnologie oder anderen Bereichen, sagte Price.)

Ein zweiter SLS-Start würde einen weiteren SEP-Schlepper und die Phobos-Basis transportieren, die eine vierköpfige Besatzung unterstützen könnte. Der Schlepper würde die Basis nach Phobos bringen und auf der Mondoberfläche ablegen, dann beim Habitat bleiben, um Energie bereitzustellen, und es auf Wunsch an verschiedene Orte auf Phobos bringen.

Der dritte SLS-Start um 2032 würde einen Lebensraum im Weltraum (mit dem gleichen Grunddesign wie die Phobos-Basis) und eine Mars-Umlaufbahn-Einfügungsstufe in die Erdumlaufbahn bringen. Ein weiterer SLS-Start würde dann die Orion-Kapsel der NASA und eine vierköpfige Besatzung schicken, um diese vorinstallierte Ausrüstung zu treffen, die dazu beitragen würde, die Astronauten auf einer 200 bis 250 Tage dauernden Reise in die Marsumlaufbahn zu bringen.

Die wartende Phobos Transfer Stage würde die Astronauten 2033 zur Basis bringen, wo die Crew etwa 300 Tage bleiben würde. Die Astronauten würden dann zur Erde zurückkehren; der Lebensraum Phobos würde auf dem Marsmond bleiben und auf eine mögliche Nutzung durch zukünftige Besatzungen warten.

Diese Phobos-Kampagne 'würde die Methode beweisen, um in die Umlaufbahn des Mars und zurück zu gelangen', sagte Price.

Diagramme, die einen möglichen Mars-Lander zeigen, der Astronauten auf den Planeten bringen könnte

Diagramme, die einen möglichen Mars-Lander zeigen, der Astronauten auf die Oberfläche des Planeten bringen und sie zu gegebener Zeit wieder nach Hause schleudern könnte.(Bildnachweis: NASA)

Nächster Halt: Mars

Die Architektur würde einen ähnlichen mehrstufigen Ansatz verwenden – mit SEP-Schleppern zur Vorpositionierung der Ausrüstung – um Astronauten 2039 auf die Marsoberfläche zu bringen, aber diese zweite Phase der Bemühungen des Roten Planeten würde sechs SLS-Starts erfordern, nicht vier.

Das Konzept des JPL-Teams würde einen 23-Tonnen-Lander in die Umlaufbahn des Mars schicken, wo er auf die Ankunft der Astronauten warten würde. Dieser Lander würde einen Lebensraum sowie ein Mars Ascent Vehicle beinhalten, das Astronauten vom Roten Planeten und auf dem Weg zurück zur Erde bringen würde.

Im Gegensatz zu dem Roboterfahrzeug, das die NASA auf die Marsoberfläche geschickt hat, würde dieser Lander ohne die Hilfe von Fallschirmen aufsetzen. Es würde auf Retroraketen und vielleicht auf einen widerstandserhöhenden Supersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (SIAD) angewiesen sein, eine Prototypversion, von der die Raumfahrtbehörde diese Woche zum zweiten Mal auf Hawaii testen will. (Der erste Test fand im Juni 2014 statt.)

Dieser erste bemannte Aufenthalt an der Oberfläche wäre kurz; Der Lander könnte 28 Tage lang eine zweiköpfige Besatzung oder sechs Tage lang eine vierköpfige Besatzung unterstützen, sagte Price. Aber er sieht die historische Mission als viel mehr als nur ein 'Flaggen- und Fußabdruck'-Unterfangen und sagt, dass sie den Weg für ehrgeizigere Folgebemühungen ebnen könnte – zum Beispiel 12-monatige Oberflächenmissionen, die alle vier Jahre starten und schließlich die Gründung ein Kolonie auf dem Roten Planeten .

'Ich denke, dass wir uns, wenn wir schließlich eine in-situ-Wasserquelle auf dem Mars finden, innerhalb von 50 oder 100 Jahren zu einer dauerhaften Präsenz entwickeln möchten - einer antarktischen Bevölkerung auf dem Mars', sagte Price. [ Riesensprünge: Top-Meilensteine ​​der bemannten Raumfahrt ]

Wie viel würde es kosten?

Price und sein Team baten die gemeinnützige Aerospace Corporation um eine Kostenschätzung für diese bemannte Mars-Architektur.

Price lehnte es ab, irgendwelche Dollar-Zahlen preiszugeben, sagte aber, dass die vorgeschlagene Architektur des Teams – Astronauten für einen kurzen Aufenthalt im Jahr 2039 und einen längeren Aufenthalt im Jahr 2043 nach Phobos im Jahr 2033 und zur Marsoberfläche zu bringen – in das Jahresbudget der NASA passte , vorausgesetzt, dass der Haushalt jedes Jahr erhöht wird, um sich an die Inflation anzupassen. (Die Mars-Kampagne würde das Budget der Agentur Mitte bis Ende der 2020er Jahre leicht überschreiten, sagte Price.

'Dies soll nur ein Beispiel dafür zeigen, dass [bemannte] Reisen mit den von der NASA verfolgten Technologien und in einem interessanten Zeithorizont ohne große Spitzen im NASA-Budget machbar sein könnten', sagte Price.

Die in Kalifornien ansässige Aerospace Corporation führte auch Kostenbewertungen für den Bericht des US-amerikanischen National Research Council aus dem Jahr 2014 mit dem Titel „Pathways to Exploration: Rationales and Approaches for a U.S. Program of Human Space Exploration“ durch. (Der Kongress hat das NRC bereits 2010 beauftragt, die Studie durchzuführen.)

Der NRC-Bericht gibt eine grobe Schätzung, wie viel es kosten würde, Astronauten zum Mars zu bringen. Der Aufwand entspricht „vielleicht 75-150 Roboter-Erkundungsraumfahrzeugen der „Flaggschiff-Klasse“ (unter der Annahme von durchschnittlichen Kosten von jeweils 1 bis 2 Milliarden US-Dollar)“. Autoren schrieben .

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