Ein Ziel einer längerfristigen Marsmission muß es sein, eine größtenteils autarke Station aufzubauen, die ihre Kosten z. T. durch Rohstoffexporte zur Erde kompensieren kann. Ein langfristiges finanzielles Engagement der Nationen der Erde wird es wohl kaum geben, wenn nicht kommerzielle Interessen dahinterstehen. Natürlich ist dies ein sehr weitgestrecktes und nur in ferner Zukunft erreichbares Ziel, aber nur dieser Weg kann den Menschen davon überzeugen, sich langfristig auf dem Mars aufzuhalten.
Meiner Meinung nach sollten wir möglichst bald mit diesem Unternehmen beginnen, denn erst dadurch wird sich zeigen, welche Vorteile die Exploration des Roten Planeten mit sich bringt. Große Entdeckungsreisen, die u. a. zur Besiedlung des amerikanischen und australischen Kontinents geführt haben, waren zu Anfang auch mit nur großem finanziellen Aufwand realisierbar. Aber diese Entdeckungen haben zu neuen Erkenntnissen und Fortschritten geführt, die im voraus überhaupt nicht abzuschätzen waren. Auch finanziell hat sich die Fahrt des Kolumbus für die Europäer letztendlich gelohnt.
Einige große technische Fortschritte wurden während der ersten Weltraummissionen erzielt. Dies geschah jedoch nur durch den Wettbewerb des Kalten Krieges. In der Vergangenheit wurden derartige Entwicklungen vorwiegend in Kriegen erzielt. Da dies keine wünschenswerte Möglichkeit ist, die Natur besser kennenzulernen und zu verstehen, sollte sich die Welt gemeinsam bessere Wege suchen, die dies ermöglichen. Einer dieser Wege ist meiner Meinung nach der zum Mars.
Über den Sinn einer derartigen Mission gibt es durchaus kontroverse Diskussionen. Unbestritten ist jedoch, daß nur mit einer bemannten Mission das Erkenntnisstreben des Menschen, sein Entdeckerdrang und emotionale Gefühle befriedigt werden können. Es kann dabei nicht Ziel sein, zum Mars zu fliegen, um einen Staat zu repräsentieren, wie dies vorrangig bei den ersten Mondlandungen der Fall war, sondern es müssen wissenschaftliche Erkenntnisse gezogen werden können, die durch ein unbemanntes Landegerät nicht zu erreichen sind.
Im Rahmen dieser Studienarbeit in Zusammenarbeit mit Oliver Hofmann /32/, Martin Spickermann /10/ und Uwe Zachau /31/ war die Zielsetzung, die ersten Schritte zur Entwicklung von mars- bzw. mondgerechten Maschinen und Werkzeugen zu vollbringen.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
2 DIE BEDINGUNGEN AUF MARS UND MOND
2.1 Mars - Der erdähnlichste Planet
2.1.1 Der Mars - Eine menschenfeindliche Umgebung?
2.1.2 Die Jahreszeiten
2.1.3 Die Atmosphäre
2.1.4 Allgemeine Daten Mars - Erde
2.2 Der Erdmond
2.2.1 Die ersten Eindrücke
2.2.2 Die Mondoberfläche
2.2.3 Das Wetter
2.2.4 Allgemeine Daten Mond - Erde
3 DER AUFBAU EINER STATION
3.1 Die Geschichte der bisherigen Missionen zum Mars
3.2 Die internationale Raumstation als wichtiger Meilenstein
3.3 Von der Landung unbemannter Raumsonden zum Aufbau einer autarken Station
3.3.1 Das Konzept von Robert Zubrin
3.3.2 Eigene Bewertung
4 GRUNDLAGEN DER ROHSTOFFNUTZUNG
4.1 Einteilung von Rohstoffen
4.2 Irdische Rohstoffvorkommen
4.3 Das Vorgehen bei der Rohstoffgewinnung – Technische Makroprozesse
5 NUTZUNG DER ROHSTOFFE AUF MARS UND MOND
5.1 Extraterrestrische Rohstoffvorkommen
5.1.1 Rohstoffvorkommen auf dem Mars
5.1.2 Wasservorkommen auf dem Mars
5.1.3 Rohstoffvorkommen auf dem Erdmond
5.1.4 Wasservorkommen auf dem Erdmond
5.2 Rohstoffbedarf
5.3 Prozesse für die extraterrestrische Rohstoffgewinnung
5.3.1 Prozesse zur Herstellung von Baumaterialien
5.3.2 Prozesse zur Herstellung von Kunststoffen
5.3.3 Prozesse zur Herstellung von Glas und Keramik
5.3.4 Prozesse zur Metallgewinnung
5.3.5 Prozesse zur Siliziumgewinnung
5.3.6 Prozesse zur Treibstoffherstellung
5.3.7 Prozesse zur Sauerstoffherstellung
5.3.8 Prozesse zur Wassergewinnung
5.3.9 Zwischenfazit
6 MASCHINEN ZUR ROHSTOFFGEWINNUNG
6.1 Bergbau auf dem Mars
6.2 Maschinen für die Wassergewinnung
6.3 Das Beispiel Bohren
6.4 Maschinen zur Herstellung von Glas und Keramik
6.5 Zwischenfazit
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
8 LITERATURNACHWEIS
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit identifiziert notwendige Maschinen und Prozesse zur Gewinnung von Rohstoffen und Wasser auf dem Mars und dem Mond, um langfristig eine teilweise Unabhängigkeit einer extraterrestrischen Forschungsstation von der Erde zu ermöglichen.
- Analyse der Umgebungsbedingungen auf Mars und Mond im Vergleich zur Erde.
- Untersuchung von Konzepten für autarke Forschungsstationen.
- Identifikation extraterrestrischer Rohstoffvorkommen und deren chemische Bindungsformen.
- Entwicklung von technischen Prozessen zur Gewinnung von Wasser, Treibstoff, Baumaterialien, Kunststoffen, Glas, Keramik und Metallen.
- Ableitung von Anforderungen an Maschinen zur Rohstoffgewinnung und -verarbeitung unter Weltraumbedingungen.
Auszug aus dem Buch
3.3.1 Das Konzept von Robert Zubrin
Im Februar 1990 wurde bei dem Unternehmen „Martin Marietta Astronautics“ in Denver ein zwölfköpfiges „Scenario Development Team“ gegründet. Das Team von Ingenieuren und Forschern war für die Entwicklung allgemeiner neuer Strategien für die Erforschung des Weltraums zuständig. Innerhalb dieses Projekts wurde unter der Leitung von Robert Zubrin ein Konzept einer Marsmission entwickelt. Dieser Mars-Direct-Plan /5/ steht für einen schnellen, sicheren, praktischen und kostengünstigen Weg zur Erforschung und Besiedelung des Mars.
Dabei war von vornherein klar, daß eine Marsmission wegen des niedrigen Energieverbrauchs zu Zeiten einer Konjunktion gestartet werden sollte, wo ein sogenannter Hohmann-Transfer möglich wird. Dabei steht die Sonne auf der Verbindungslinie zwischen Erde und Mars. Diese Bahn stellt trotz des maximalen Abstand der beiden Planeten für einen Raumflugkörper eine elliptische Übergangsbahn mit geringem Energiebedarf dar. Außerdem wurde man sich schnell darüber einig, daß es keiner Basis auf dem Mond bedarf, um Marsmissionen durchzuführen, und daß der Einsatz einer Infrastruktur im Orbit zum Bau von Raumschiffen ein deutlicher Nachteil des Konzepts wäre. Dabei stützt sich das Team u. a. auf eine Reihe von Studien, die gezeigt hatten, daß eine solche Mission schon mit einer einzigen Saturn-V-Startrakete möglich ist, wenn eine nukleare Antriebstechnik und vor Ort produzierter Treibstoff für das Abheben und den Rückflug vom Mars zur Erde genutzt werden.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Definiert die Notwendigkeit, für einen langfristigen Aufenthalt auf anderen Himmelskörpern vor Ort Maschinen und Ressourcen zur Rohstoff- und Wassergewinnung zu entwickeln.
2 DIE BEDINGUNGEN AUF MARS UND MOND: Analysiert die physikalischen Bedingungen, die Atmosphäre und die Oberfläche von Mars und Mond im Vergleich zur Erde.
3 DER AUFBAU EINER STATION: Beschreibt die Geschichte der Marsmissionen, die Bedeutung der internationalen Raumstation sowie das Mars-Direct-Konzept von Robert Zubrin für autarke Stationen.
4 GRUNDLAGEN DER ROHSTOFFNUTZUNG: Klassifiziert Rohstoffe und beschreibt die grundlegenden technischen Makroprozesse des Bergbaus und der Rohstoffaufbereitung.
5 NUTZUNG DER ROHSTOFFE AUF MARS UND MOND: Identifiziert lokale Rohstoffvorkommen und erläutert spezifische chemische und physikalische Prozesse zur Gewinnung von Wasser, Sauerstoff und Werkstoffen.
6 MASCHINEN ZUR ROHSTOFFGEWINNUNG: Leitet Anforderungen an Maschinen für den Bergbau, die Wasserförderung sowie die Herstellung von Glas und Keramik unter den speziellen Bedingungen des Weltraums ab.
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK: Fasst die Ergebnisse zusammen und betont die Notwendigkeit interdisziplinärer Zusammenarbeit für die autarke Energie- und Rohstoffversorgung.
8 LITERATURNACHWEIS: Listet die verwendeten Quellen für die Arbeit auf.
Schlüsselwörter
Marsmission, Mondbasis, Rohstoffgewinnung, Wasserversorgung, Extraterrestrische Produktion, Raumfahrttechnik, Regolith, Treibstoffherstellung, Sabatier-Reaktion, Bergbau, Autarke Station, Mars-Direct-Plan, Mineralien, Werkstoffherstellung, Weltraumbedingungen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie eine bemannte Station auf dem Mars oder Mond langfristig unabhängig von der Erde betrieben werden kann, indem notwendige Rohstoffe und Wasser direkt vor Ort gewonnen und verarbeitet werden.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Analyse der Umweltbedingungen auf Mars und Mond, der Rohstoffidentifikation, der Entwicklung von Gewinnungsprozessen und den Anforderungen an Maschinen für diesen speziellen Einsatzbereich.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist es, notwendige Maschinen zur Rohstoff- und Wassergewinnung zu identifizieren und die dafür erforderlichen Randbedingungen sowie Prozesse herauszustellen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer Literaturanalyse und dem Vergleich vorhandener irdischer Bergbau- und Prozesstechniken mit den spezifischen Anforderungen und Bedingungen von Mars und Mond.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden nach einer Standortanalyse die verschiedenen Rohstoffquellen, die chemischen Prozesse zur Gewinnung von Grundstoffen (wie Sauerstoff, Metalle, Kunststoffe) und die Anforderungen an die dafür benötigten Maschinen, etwa für Bohrungen oder die Glasherstellung, detailliert untersucht.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Marsmission, Rohstoffgewinnung, Autarke Station, Regolith, Weltraumbedingungen, Treibstoffherstellung und Maschinenentwicklung.
Warum ist die Gewinnung von Wasser auf dem Mars so essenziell?
Wasser dient nicht nur zur Trinkwasserversorgung, sondern ist ein zentraler Ausgangsstoff für viele chemische Prozesse, einschließlich der Herstellung von Treibstoff, der Sauerstoffgewinnung und der landwirtschaftlichen Nutzung.
Warum ist das "Mars-Direct-Konzept" von Robert Zubrin für die Arbeit von Bedeutung?
Das Konzept wird als Beispiel für einen schnellen, sicheren und kostengünstigen Weg zur Erforschung und Besiedelung des Mars diskutiert, wobei die Nutzung lokaler Ressourcen ein zentraler Bestandteil für die Kostensenkung ist.
- Quote paper
- Jörg Selle (Author), 1998, Identifikation notwendiger Maschinen zur Rohstoff- und Wassergewinnung auf Mars und Mond, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185187
