Wir könnten den Mars mit Wüstenmoos terraformieren. Zu den jüngsten Entdeckungen des Rovers gehörten Gesteine aus reinem Schwefel. Seit Oktober 2023 erkundet der Rover eine Region des Mars, die reich an Sulfaten ist, einer Art schwefelhaltigem Salz, das bei der Verdunstung von Wasser entsteht. NASA findet mit neuer Karte Eis auf dem Mars. Die NASA wählt kommerzielle Dienstleistungsforschung zur Unterstützung der Robotikwissenschaft auf dem Mars aus. Owe Industries entwickelt derzeit ein Antriebssystem, das bis zu 100.000 N Schub mit einem spezifischen Impuls (Isp) von 5000 Sekunden erzeugen kann. Die hohe Effizienz des Systems ermöglicht die Durchführung bemannter Missionen zum Mars in nur zwei Monaten.
Das Wüstenmoos der Erde verträgt das Marsklima. Es erwacht fast immer wieder zum Leben, auch wenn es mehr als 98 % seiner Wasserreserven verloren hat, und hält gleichzeitig den „Mars“-Temperaturen drei bis fünf Jahre lang stand.
Chinesische Biologen haben herausgefunden, dass das Wüstenmoos Syntrichia caninervis eine vollständige Dehydrierung übersteht und dennoch wieder zum Leben erweckt werden kann, nachdem es etwa fünf Jahre bei Temperaturen von minus 80 Grad Celsius oder etwa einen Monat bei Temperaturen von minus 196 Grad Celsius verbracht hat. Dadurch sei Moos für die Besiedlung des Mars geeignet, schreiben sie in einem Artikel im Fachmagazin „Innovation“.
„Unsere Experimente zeigen, dass Syntrichia caninervis resistenter gegen ungünstige Umweltbedingungen ist als andere ultraresistente Organismen, einschließlich extremophiler Mikroben und Bärtierchen. Dies macht dieses Moos zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Rolle eines „Pionierorganismus“ für die Besiedlung außerirdischer Lebensräume und die Bildung einer für menschliches Leben günstigen Umwelt außerhalb der Erde“, schreiben die Forscher.
Mars. NASA/JPL/MSSS
Zu diesem Schluss kam eine Gruppe chinesischer Biologen unter der Leitung von Zhang Daoyuan, einem Forscher am Xinjiang-Institut für Ökologie und Geographie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Urumqi, während einer umfassenden Untersuchung der Lebensaktivität der Moosart Syntrichia caninervis, die kommt in den meisten Wüstenregionen der Erde vor. Diese Art von Vegetation ist in der Lage, plötzliche Temperaturschwankungen und ständigen Feuchtigkeitsmangel zu tolerieren, was ihre Untersuchung im Zusammenhang mit der Besiedlung anderer Planeten besonders interessant macht.
Basierend auf ähnlichen Überlegungen verfolgten die Forscher, wie die Sprossen dieses Wüstenmoos auf typische Bedingungen auf dem Mars reagierten, dem der Erde am nächsten gelegenen Planeten, auf dem in der Vergangenheit Leben existiert haben könnte. In diesen Experimenten wurde untersucht, wie Syntrichia caninervis auf längere Dehydrierung sowie auf längere Temperaturabfälle auf minus 80 Grad Celsius reagiert, die für die äquatorialen Regionen des Mars im Winter typisch sind.
Experimente haben gezeigt, dass diese Art von Wüstenmoos fast immer wieder zum Leben erwacht, selbst wenn sie mehr als 98 % ihrer Wasserreserven verloren hat, und dass sie gleichzeitig „Mars“-Temperaturen drei bis fünf Jahre lang aushalten kann. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass Syntrichia caninervis auch nach einem Monat Eintauchen in flüssigen Stickstoff wieder zum Leben erwachen kann.
Darüber hinaus stellte sich heraus, dass Moos sehr hohe Dosen an Gammastrahlung in der Größenordnung von 1.000 Graustufen (über 110.000 biologisches Äquivalent von Röntgenstrahlen) verträgt, ohne sichtbare Auswirkungen auf die Regeneration und Wachstumsrate dieser Pflanze. Dies mache es zu einem idealen Kandidaten für die Rolle eines „Pionier“-Organismus für die Besiedlung des Mars und anderer Planeten mit einem Klima, das dem der Erde vage ähnelt, kamen die Forscher zu dem Schluss.
Laut einer kürzlich von chinesischen Wissenschaftlern veröffentlichten Studie könnte Wüstenmoos der Schlüssel zur Terraformierung des Mars sein.
Dank seiner außergewöhnlichen Widerstandsfähigkeit wird Syntrichia caninervis (S. caninervis), ein Moos, das in extremen Wüstengebieten von Tibet bis zur Antarktis heimisch ist, als „Pionierpflanze“ für die Schaffung einer bewohnbaren Umwelt auf dem Mars bezeichnet. Im Wesentlichen glauben Wissenschaftler, dass die Pflanze die felsige Oberfläche des Planeten anreichern und anderen Pflanzen das Wachstum ermöglichen könnte, berichtete The Innovation am 1. Juli 2024.
Mehrere Studien haben alternative Möglichkeiten für diese Terraforming-Samen untersucht, beispielsweise Algen und Flechten. „Pflanzen wie Moose bieten jedoch entscheidende Vorteile für das Terraforming, darunter Stressresistenz, hohe Fähigkeit zum photoautotrophen Wachstum und das Potenzial, unter schwierigen Bedingungen erhebliche Mengen an Biomasse zu produzieren“, schrieb das neue Studienteam in der Arbeit.
Moos Syntrichia caninervis. USDA-NRCS-ANLAGEN
Moose gelten als die ersten echten Landpflanzen der Erde. Auf diese Weise entwickelten sie eine Toleranz gegenüber extremem Stress, die es ihnen ermöglichte, die sehr harten Bedingungen des frühen Lebens auf unserem Planeten zu überleben.
Die Wissenschaftler setzten ganze S. caninervis-Pflanzen marstypischen Bedingungen aus: hohe Dosen Gammastrahlung, niedrige Sauerstoffwerte, extreme Kälte und Trockenheit. Sie berichten, dass Pflanzen Kombinationen dieser Bedingungen standhalten konnten, sogar mehr als 98 % ihres Wassergehalts verloren und sich trotzdem innerhalb von Sekunden erholten – „trocknen ohne abzusterben“ war der Begriff, der verwendet wurde. Vielleicht noch erstaunlicher ist die Fähigkeit der Pflanze, sich zu erholen und neue Zweige wachsen zu lassen, nachdem sie fünf Jahre lang in einem Gefrierschrank bei −80 Grad Celsius (-112 Grad Fahrenheit) oder in flüssigem Stickstoff (-195,8 Grad Celsius; −320,44 Grad Fahrenheit) gelagert wurde ein Monat.
„Die einzigartigen morphologischen Merkmale von S. caninervis, wie z. B. gekräuselte Blätter, sparen Wasser, indem sie die Oberfläche minimieren und die Transpiration reduzieren, und die Grannen bieten einen wirksamen Lichtschutz vor intensiver UV-Strahlung, extremen Temperaturen und Wasserverlust“, schrieb das Team. „Unterdessen bleiben Zellwand, Zellmembran und Chloroplasten sowie seine Membranstruktur auch im völlig dehydrierten Zustand intakt.“
Bei Stress gelangt S. caninervis in einen Zustand der „selektiven Stoffwechselruhe“, in dem wichtige Metaboliten – Produkte zellulärer Stoffwechselwege – strategisch zurückgehalten werden, die für seine schnelle Wiederbelebung erforderlich sind. „Zum Beispiel behalten S. caninervis-Pflanzen nach Stress einen hohen Saccharose- und Maltosespiegel; Diese Zucker dienen als osmotische Wirkstoffe und Schutzsubstanzen, die dabei helfen, die Zellarchitektur aufrechtzuerhalten und zu stabilisieren“, schreiben die Wissenschaftler. „Anschließend liefern Zucker die nötige Energie, um sich schnell von stressigen Zuständen zu erholen.“
Stress aktiviert auch Gene, die für lichtschützende Proteine und Enzyme kodieren, die dabei helfen, durch Strahlung erzeugte schädliche reaktive Sauerstoffspezies abzufangen. „Mehrschichtige Toleranz bietet Schutz unter Stressbedingungen und ermöglicht eine schnelle Erholung der Zellen und der physiologischen Aktivität, wenn für das Wachstum geeignete Bedingungen herrschen“, sagte das Team.
Eine Visualisierung, wie der Mars im Laufe der Zeit aussehen könnte, wenn es den Menschen gelänge, den Planeten zu terraformieren. CC BY-SA
Diese Erkenntnisse, so die Wissenschaftler weiter, legen den Grundstein für die Schaffung nachhaltiger menschlicher Lebensräume außerhalb der Erde. Ob diese Behauptung übertrieben ist, wird von zukünftigen Experimenten abhängen – und möglicherweise nicht einmal zu unseren Lebzeiten erreichbar sein –, aber ein wichtiges Element, das in der Diskussion fehlt, ist nicht die Machbarkeit der Wissenschaft, sondern die Ethik dahinter.
Dieses Konzept, einen anderen Planeten zu terraformieren, ist nicht neu und hat seine Wurzeln in der Science-Fiction. Obwohl das Konzept in letzter Zeit in den Medien romantisiert und diskutiert wurde, gibt es ernsthafte Bedenken hinsichtlich der sozialen Folgen außerirdischen Ausmaßes, die sich aus der vollständigen Umwandlung eines gesamten Planeten in menschliche Besiedlung ergeben.
Beispielsweise beschreibt die Astrophysikerin und NASA-Forscherin Erica Nesvold in ihrem Essay mit dem Titel „The Thorny Ethics of Planetary Engineering“ das Dilemma ganz klar: „Das Ziel des Terraformings ist die bewusste Schaffung eines gesamten Ökosystems im globalen Maßstab, das wahrscheinlich jedes andere zerstören würde.“ bestehendes Ökosystem“, schrieb sie. „Terraforming-Technologie könnte machbar sein, noch bevor wir endgültig feststellen können, ob außerirdisches Leben auf dem Planeten oder Mond existiert, den wir zu transformieren hoffen.“
„Aber nehmen wir an, wir finden Hinweise auf mikrobielles Leben auf einem Planeten wie dem Mars“, fuhr sie fort. „Sollte dies verhindern, dass der Mars ein Ziel für Terraforming ist? Sollten wir die Besiedlung des Mars ganz vermeiden?“
Zu den jüngsten Entdeckungen des Rovers gehörte die Entdeckung von Gesteinen aus reinem Schwefel – eine Premiere auf dem Roten Planeten. Am 30. Mai 2024 waren Wissenschaftler verblüfft, als ein vom Curiosity-Rover überfahrener Stein einen Riss bekam und etwas zum Vorschein brachte, was es auf dem Roten Planeten noch nie zuvor gesehen hatte: gelbe Schwefelkristalle.
Seit Oktober 2023 erkundet der Rover eine Region des Mars, die reich an Sulfaten ist, einer Art schwefelhaltigem Salz, das bei der Verdunstung von Wasser entsteht. Doch wo in der Vergangenheit Mineralien auf Schwefelbasis gefunden wurden – also eine Mischung aus Schwefel und anderen Materialien –, besteht das kürzlich entdeckte Gestein von Curiosity aus elementarem oder reinem Schwefel. Es ist unklar, in welcher Beziehung elementarer Schwefel, wenn überhaupt, zu anderen schwefelbasierten Mineralien in der Region steht.
Diese gelben Kristalle wurden entdeckt, nachdem der Rover am 30. Mai einen Felsen traf und ihn zerbrach. Mithilfe eines Instruments am Roboterarm des Rovers stellten Wissenschaftler später fest, dass es sich bei den Kristallen um elementaren Schwefel handelte – das erste Mal, dass diese Art von Schwefel auf dem Mars nachgewiesen wurde. NASA
Während Menschen Schwefel mit dem Geruch von faulen Eiern assoziieren (das Ergebnis von Schwefelwasserstoffgas), hat elementarer Schwefel keinen Geruch. Es bildet sich nur unter einem engen Spektrum von Bedingungen, die Wissenschaftler nicht mit der Geschichte des Ortes in Verbindung bringen. Und Curiosity fand es in großen Mengen – ein ganzes Feld aus hellen Steinen, ähnlich dem, das den Marsrover zerschmetterte.
„Ein Gesteinsfeld aus reinem Schwefel zu finden ist wie eine Oase in der Wüste zu finden“, sagte Ashwin Vasavada, Projektwissenschaftler bei Curiosity vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Es sollte nicht da sein, also müssen wir es jetzt erklären. Die Entdeckung seltsamer und unerwarteter Dinge macht die Erforschung des Planeten so spannend.“
Stein „Schneesee“. 8. Juni 2024, der 4209. Marstag oder Sol der Mission. Neun Tage zuvor hatte der Rover ein ähnlich aussehendes Gestein zertrümmert und darin kristalline Strukturen und elementaren Schwefel entdeckt.
Es ist eine von mehreren Entdeckungen, die Curiosity bei einer Geländefahrt im Gediz Vallis Channel gemacht hat, einer Rinne, die sich einen 3 Meilen (5 Kilometer) hohen Teil des Mount Sharp hinabschlängelt, den der Rover seit 2014 zu seiner Basis erklimmt. Jede Schicht des Berges repräsentiert eine andere Periode der Marsgeschichte. Die Mission von Curiosity besteht darin, zu untersuchen, wo und wann das alte Terrain des Planeten möglicherweise die für mikrobielles Leben notwendigen Nährstoffe bereitgestellt hat, falls es sich jemals auf dem Mars gebildet hat.
Der Gediz Vallis-Kanal wurde mehrere Jahre vor dem Start von Curiosity aus dem Weltraum entdeckt und ist einer der Hauptgründe, warum das Wissenschaftsteam diesen Teil des Mars besuchen wollte. Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Kanal durch Ströme aus flüssigem Wasser und Geröll zerschnitten wurde, wodurch ein Kamm aus Felsbrocken und Sedimenten entstand, der sich 2 Meilen den Berghang hinunter unterhalb des Kanals erstreckte. Ziel war es, besser zu verstehen, wie sich diese Landschaft vor Milliarden von Jahren verändert hat. Auch wenn jüngste Hinweise hilfreich waren, lässt sich aus dieser dramatischen Landschaft noch viel lernen.
Der NASA-Rover Curiosity hat dieses Bild des Gediz-Tal-Kanals am 31. März aufgenommen. Dieses Gebiet wurde wahrscheinlich durch starke Wasser- und Geröllströme gebildet, die Steine im Kanal anhäuften. NASA/JPL-Caltech/MSSS
Seit der Ankunft von Curiosity im Kanal Anfang des Jahres haben Wissenschaftler untersucht, ob die großen Trümmerhaufen, die sich vom Grund des Kanals erheben, durch uralte Überschwemmungen oder Erdrutsche entstanden sind. Die neuesten Daten von Curiosity deuten darauf hin, dass beides eine Rolle spielte: Einige Hügel wurden wahrscheinlich von starken Wasser- und Geröllströmen zurückgelassen, während andere das Ergebnis eher lokalisierter Erdrutsche zu sein scheinen.
Diese Schlussfolgerungen basieren auf den Gesteinen, die in den klastischen Hügeln gefunden wurden: Während von Wasserströmungen getragene Steine eine abgerundete Form wie Flussfelsen annehmen, sind einige der klastischen Hügel mit eher kantigen Steinen übersät, die möglicherweise durch trockene Lawinen abgelagert wurden.
Schließlich absorbierte das Wasser das gesamte dort abgelagerte Material. Durch das Wasser verursachte chemische Reaktionen haben die weißen „Heiligenscheine“ auf einigen Steinen verfärbt. Die Erosion durch Wind und Sand brachte im Laufe der Zeit diese Halo-Formen zum Vorschein.
Bei der Erkundung des Gediz Vallis-Kanals im Mai nahm Curiosity der NASA dieses Bild von Gesteinen auf, die an ihren Rändern eine blasse Farbe haben. Diese Ringe, auch Halos genannt, ähneln Markierungen, die man auf der Erde sieht, wenn Grundwasser durch Risse in Gestein eindringt und chemische Reaktionen auslöst, die die Farbe ändern. NASA/JPL-Caltech/MSSS
„Das war keine ruhige Zeit auf dem Mars“, sagte Becky Williams, Wissenschaftlerin am Planetary Science Institute in Tucson, Arizona und stellvertretende Hauptforscherin der Mastkamera von Curiosity. „Hier gab es eine aufregende Menge an Aktivitäten. „Wir beobachten mehrere Flüsse entlang des Kanals, darunter energiereiche Überschwemmungen und geröllreiche Flüsse.“
All diese Hinweise auf Wasser erzählen weiterhin eine komplexere Geschichte als die ursprünglichen Erwartungen des Teams, und sie freuten sich darauf, eine Gesteinsprobe aus dem Kanal zu entnehmen, um mehr zu erfahren. Am 18. Juni hatten sie eine solche Chance.
Während die Schwefelgesteine zu klein und zerbrechlich waren, um mit einem Bohrer gebohrt zu werden, wurde in der Nähe ein großer Felsen mit dem Spitznamen „Mammoth Lakes“ entdeckt. Die Ingenieure des Rovers mussten ein Stück Fels finden, das ihnen ein sicheres Bohren und einen Parkplatz auf der losen, abfallenden Oberfläche ermöglichen würde.
Nachdem Curiosity sein 41. Loch mit einem leistungsstarken Bohrer am Ende des 7 Fuß (2 Meter) langen Roboterarms des Rovers gebohrt hatte, streute der sechsrädrige Wissenschaftler zur weiteren Analyse zerkleinertes Gestein in Instrumente in seinem Bauch, damit die Wissenschaftler bestimmen konnten, aus welchen Materialien es besteht der Rasse. Curiosity hat Mammoth Lakes inzwischen verlassen und macht sich nun auf den Weg, um zu sehen, welche weiteren Überraschungen es im Kanal erwarten.
NASA findet mit neuer Karte Eis auf dem Mars. Die Karte könnte der Agentur bei der Entscheidung helfen, wo die ersten Astronauten auf dem Roten Planeten landen sollen. Je mehr Wasser verfügbar ist, desto weniger Missionen müssen transportiert werden.
Vergrabenes Eis wird zu einer lebenswichtigen Ressource für die ersten Menschen, die den Mars betreten, und dient als Trinkwasser und als Hauptzutat für Raketentreibstoff. Aber es wäre auch ein wichtiges wissenschaftliches Ziel: Astronauten oder Roboter könnten eines Tages Eiskerne bohren, so wie es Wissenschaftler auf der Erde tun, und so die Klimageschichte des Mars aufdecken und potenzielle Lebensräume (vergangene oder gegenwärtige) für mikrobielles Leben erkunden.
Die Suche nach unterirdischem Eis entsteht, weil flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche instabil ist: Die Atmosphäre ist so dünn, dass Wasser sofort verdunstet. An den Polen des Mars gibt es viel Eis – hauptsächlich Wasser, obwohl auch Kohlendioxid oder Trockeneis zu finden sind –, aber diese Regionen sind zu kalt, als dass Astronauten (oder Roboter) dort lange überleben könnten.
Die blauen Bereiche auf dieser Karte sind Regionen, in denen NASA-Missionen unterirdisches Wassereis entdeckt haben
Hier kommt das von der NASA finanzierte Grundwasser- und Eiskartierungsprojekt ins Spiel. SWIM, wie es genannt wird, hat kürzlich seinen vierten Kartensatz veröffentlicht, den detailliertesten seit Beginn des Projekts im Jahr 2017.
SWIM wird vom Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, geleitet und vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien verwaltet. Es sammelt Daten von mehreren NASA-Missionen, darunter dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), der Mars Odyssey von 2001 und der inzwischen inaktiven Mars Global Landvermesser. Mithilfe einer Kombination von Datensätzen identifizierten Wissenschaftler die wahrscheinlichsten Standorte für Marseis, auf die künftige Missionen von der Oberfläche aus zugreifen könnten.
Instrumente dieser Raumsonden haben offenbar Massen von unter der Oberfläche gefrorenem Wasser entlang der mittleren Breiten des Mars entdeckt. Die nördlichen mittleren Breiten sind besonders attraktiv, weil sie eine dichtere Atmosphäre haben als die meisten anderen Regionen auf dem Planeten, was es einfacher macht, ein absteigendes Raumschiff abzubremsen. Ein idealer Landeplatz für Astronauten wäre der südlichste Rand dieser Region – weit genug nördlich, dass Eis vorhanden wäre, aber nahe genug am Äquator, um den Astronauten in der eisigen Region die höchstmöglichen Temperaturen zu gewährleisten.
Der Eiskrater in der Mitte dieses Bildes ist ein Beispiel dafür, wonach Wissenschaftler suchen, wenn sie kartieren, wo zukünftige Astronauten auf dem Mars landen sollen. Es ist einer von mehreren solchen Einschlägen, die in der neuesten Version einer von der NASA finanzierten Kartenserie des unterirdischen Wassereises auf dem Roten Planeten enthalten sind. NASA/JPL-Caltech/Universität von Arizona
„Wenn Sie Menschen zum Mars schicken, möchten Sie, dass sie so nah wie möglich am Äquator sind“, sagte Sidney Do, SWIM-Projektmanager am JPL. „Je weniger Energie man aufwendet, um Astronauten und ihre Begleitausrüstung warm zu halten, desto mehr steht für andere Bedürfnisse zur Verfügung.“
Frühere Versionen der Karte stützten sich auf Wärmebildkameras, Radargeräte, Wärmekartographen und Spektrometer mit niedrigerer Auflösung, die allesamt Hinweise auf vergrabenes Eis geben, deren Vorhandensein oder Menge jedoch nicht direkt bestätigen können. Für die neueste SWIM-Karte setzten die Wissenschaftler auf zwei Kameras mit höherer Auflösung an Bord der MRO. Kontextkameradaten wurden verwendet, um die Karten der nördlichen Hemisphäre weiter zu verfeinern, und zum ersten Mal wurden HiRISE-Daten (High-Resolution Imaging Science Experiment) einbezogen, um eine möglichst detaillierte Perspektive der Eisgrenzlinie so nah am Äquator zu liefern .
Wissenschaftler nutzen HiRISE regelmäßig, um frische Einschlagskrater zu untersuchen, die durch Meteoriten verursacht wurden, die möglicherweise Eisbrocken ausgebrochen haben. Die meisten dieser Krater haben einen Durchmesser von nicht mehr als 33 Fuß (10 Meter), obwohl HiRISE im Jahr 2022 einen 492 Fuß (150 Meter) breiten Einschlagskrater fotografierte, der eine unter der Oberfläche lauernde Eisader enthüllte.
In diesem Künstlerkonzept bohren NASA-Astronauten in das Innere des Mars. Die Agentur hat neue Karten erstellt, die zeigen, wo Eis für zukünftige Astronauten am wahrscheinlichsten leicht zugänglich ist. NASA
„Diese Eiseinschläge liefern eine wertvolle Form der Bodenwahrheit, weil sie uns Orte zeigen, an denen das Vorhandensein von Bodeneis außer Zweifel steht“, sagte Gareth Morgan, Co-Direktor von SWIM am Planetary Science Institute. „Anhand dieser Standorte können wir dann die Zuverlässigkeit unserer Kartierungsmethoden testen.“
Zusätzlich zu Einschlägen, die Eis freilegen, umfasst die neue Karte HiRISE-Beobachtungen von sogenanntem „polygonalem Gelände“, wo die saisonale Ausdehnung und Kontraktion von unterirdischem Eis zur Bildung von polygonalen Rissen im Boden führt. Der Anblick dieser Polygone, die sich um frische, mit Eis gefüllte Einschlagskrater erstrecken, ist ein weiterer Hinweis darauf, dass in diesen Gebieten noch mehr Eis unter der Oberfläche verborgen ist.
Es gibt noch andere Geheimnisse, die Wissenschaftler mithilfe dieser Karte untersuchen können.
„Die Menge an Wassereis, die an Orten mittlerer Breite auf dem Mars gefunden wird, ist ungleichmäßig; In einigen Regionen scheint es mehr davon zu geben als in anderen, und niemand weiß wirklich, warum“, sagte Nathaniel Putzig, ein weiterer SWIM-Co-Direktor am Planetary Science Institute. „Die neueste SWIM-Karte könnte zu neuen Hypothesen darüber führen, warum diese Veränderungen stattfinden.“ Er fügte hinzu, dass es Wissenschaftlern auch dabei helfen könnte, Modelle darüber anzupassen, wie sich das Klima des alten Mars im Laufe der Zeit entwickelte, sodass sich in einigen Regionen mehr Eis ablagerte und in anderen weniger.
Die Wissenschaftler von SWIM hoffen, dass das Projekt als Grundlage für die geplante Mars Ice Mapper-Mission dienen wird, einen Orbiter, der mit einem leistungsstarken Radar ausgestattet wäre, der speziell für die Suche nach oberflächennahem Eis jenseits der von HiRISE bestätigten Eispräsenz entwickelt wurde.
Die NASA wählt kommerzielle Dienstleistungsforschung zur Unterstützung der Robotikwissenschaft auf dem Mars aus. Neun Unternehmen wurden ausgewählt, um vorläufige Studien zu kommerziellen Servicekonzepten durchzuführen, um kostengünstigere, häufigere Missionen zum Roten Planeten zu unterstützen.
Die NASA hat neun US-Unternehmen ausgewählt, die insgesamt zwölf Konzeptstudien darüber durchführen sollen, wie kommerzielle Dienste zur Unterstützung wissenschaftlicher Missionen zum Mars genutzt werden könnten. Jeder Preisträger erhält zwischen 200.000 und 300.000 US-Dollar für die Erstellung eines detaillierten Berichts über potenzielle Dienste – einschließlich Nutzlastlieferung, Kommunikationsweiterleitung, Oberflächenbildgebung und Nutzlasteinsatz –, die zukünftige Missionen zum Roten Planeten unterstützen könnten.
Die Unternehmen wurden aus denjenigen ausgewählt, die am 29. Januar 2024 auf eine Ausschreibung der US-Industrie geantwortet hatten.
Das Mars Exploration Program der NASA hat eine Ausschreibung zur Einreichung von Vorschlägen gestartet, um zur Schaffung eines neuen Paradigmas für Marsmissionen beizutragen, das das Potenzial hat, wissenschaftliche Ziele mit hoher Priorität voranzutreiben. Viele der ausgewählten Vorschläge konzentrieren sich auf die Anpassung bestehender Projekte, die sich derzeit auf Mond und Erde konzentrieren, auf Anwendungen auf dem Mars.
Dazu gehören „Weltraumschlepper“, um andere Raumschiffe zum Mars zu transportieren, Raumschiffe, die wissenschaftliche Instrumente und Kameras transportieren, und Telekommunikationsrelais. Die gesuchten Konzepte zielen darauf ab, eine breite Partnerschaftsstrategie zwischen Regierung, Industrie und internationalen Partnern zu unterstützen, um in den nächsten 20 Jahren häufige und kostengünstige Missionen zum Mars zu ermöglichen.
Dieses Mosaik besteht aus mehr als 100 Bildern, die vom NASA-Orbiter Viking 1 aufgenommen wurden, der von 1976 bis 1980 den Mars umkreiste. Die Narbe, die durch das Zentrum des Planeten verläuft, ist das riesige Canyonsystem der Valles Marineris. NASA/USGS
„Wir befinden uns in einer aufregenden neuen Ära der Weltraumforschung mit schnell wachsendem kommerziellen Interesse und wachsenden Möglichkeiten“, sagte Eric Janson, Direktor des Mars Exploration Program der NASA. „Jetzt ist es an der Zeit, dass die NASA damit beginnt, zu untersuchen, wie öffentlich-private Partnerschaften die Wissenschaft auf dem Mars in den kommenden Jahrzehnten unterstützen können.“
Ausgewählte Studien zu Mars Exploration Commercial Services sind in Kategorien unterteilt:
Dienstleistungen für die Lieferung und Platzierung von Kleingütern –
Lockheed Martin Corporation, Littleton, Colorado – Anpassung von Raumfahrzeugen zur Monderkundung
Impulse Space, Inc., Redondo Beach, Kalifornien – Anpassung von Transportfahrzeugen in der Erdumlaufbahn (Weltraumschlepper)
Firefly Aerospace, Cedar Park, Texas – Anpassung von Raumfahrzeugen zur Monderkundung
Liefer- und Hosting-Services für große Nutzlastvolumen
United Launch Services (ULA), LLC, Centennial, Colorado – Erdbasierte kryogene Oberstufenmodifikation
Blue Origin, LLC, Kent, Washington – Raumfahrzeuganpassung für die Erd- und Mondumlaufbahn
Astrobotic Technology, Inc., Pittsburgh – Raumfahrzeugmodifikation für die Monderkundung
Mars Oberflächenbildgebungsdienste
Albedo Space Corporation, Broomfield, CO – Satellitenadaption für Bildgebung in niedriger Erdumlaufbahn
Redwire Space, Inc., Littleton, Colorado – Satellitenadaption für Bildgebung in niedriger Erdumlaufbahn
Astrobotic Technology, Inc. – Modifiziert das Monderkundungsraumschiff um eine Bildgebungsfunktion.
Weiterleitungsdienste der neuen Generation
Space Exploration Technologies Corporation (SpaceX), Hawthorne, Kalifornien – Anpassung von Kommunikationssatelliten in der Erdumlaufbahn für den Mars
Lockheed Martin Corporation – Bereitstellung von Kommunikationsrelaisdiensten über einen modifizierten Marsorbiter
Blue Origin, LLC – Bereitstellung von Kommunikationsrelaisdiensten über ein angepasstes Raumschiff für den Betrieb auf der Erde und Mondumlaufbahnen.
Die 12-wöchige Studie soll im August abgeschlossen werden, eine Zusammenfassung der Studie soll später in diesem Jahr veröffentlicht werden. Diese Studien können möglicherweise zu künftigen Ausschreibungen führen, sind jedoch keine Verpflichtung der NASA.
Gleichzeitig bittet die NASA um separate Industrievorschläge für ihre Mars Sample Return-Kampagne, die darauf abzielt, vom Perseverance-Rover gesammelte Proben zur Erde zu bringen, wo sie mit Laborgeräten untersucht werden können, die zu groß und komplex sind, um sie zum Mars zu bringen. Die industrielle MSR-Forschung ist völlig unabhängig von der kommerziellen MEP-Forschung.
Das Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien verwaltet das Mars-Explorationsprogramm im Auftrag des Science Mission Directorate der NASA in Washington. Ziel des Programms ist die Bereitstellung eines kontinuierlichen Flusses wissenschaftlicher Informationen und Entdeckungen durch eine sorgfältig ausgewählte Reihe robotischer Orbiter, Lander und mobiler Labore, die über ein Breitband-Mars-Erde-Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. Wissenschaftliche Daten und zugehörige Informationen für alle Missionen des Mars Exploration Program werden im Planetary Data System der NASA archiviert.
Das California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, verwaltet JPL für die NASA.
Pulsed Plasma Rocket (PPR): Geschützte, schnelle Missionen für Menschen zum Mars. Die Zukunft der Weltraumzivilisation wird von der Fähigkeit abhängen, sowohl Fracht als auch Menschen effizient und schnell zu transportieren. Aufgrund der extrem langen Distanzen, die die Raumfahrt mit sich bringt, muss das Raumschiff hohe Geschwindigkeiten erreichen, um angemessene Missionslaufzeiten zu gewährleisten. Daher ist ein Antriebssystem erforderlich, das einen hohen Schub mit hohem spezifischen Impuls erzeugt. Derzeit sind solche Technologien jedoch nicht verfügbar.
Ein vereinfachtes Diagramm einer gepulsten Plasmarakete (PPR) ist ein künstlerisches Konzept, das einen neuen Ansatz veranschaulicht, der von einem NIAC-Phase-II-Preisträger 2024 für mögliche zukünftige Missionen vorgeschlagen wurde. Brianna Clements
Howe Industries entwickelt derzeit ein Antriebssystem, das bis zu 100.000 N Schub mit einem spezifischen Impuls (Isp) von 5000 Sekunden erzeugen kann. Die gepulste Plasmarakete (PPR) wurde ursprünglich auf der Grundlage des Impulsspaltungskonzepts entwickelt, ist jedoch kleiner, einfacher und erschwinglicher. Die außergewöhnliche Leistung von PPR, die hohen ISP und hohen Schub kombiniert, hat das Potenzial, die Weltraumforschung zu revolutionieren. Die hohe Effizienz des Systems ermöglicht es, bemannte Missionen zum Mars in nur zwei Monaten durchzuführen. Alternativ ermöglicht PPR den Transport von viel schwereren Raumfahrzeugen, die mit einer Abschirmung gegen galaktische kosmische Strahlung ausgestattet sind, wodurch die Belastung der Besatzung auf ein vernachlässigbares Maß reduziert wird. Das System könnte auch für andere Langstreckenmissionen eingesetzt werden, beispielsweise für Missionen zum Asteroidengürtel oder sogar zu einem Ort bei 550 AE, wo die Brennpunkte der Gravitationslinse der Sonne beobachtet werden können. PPR eröffnet eine völlig neue Ära der Weltraumforschung.
Die Phase-I-Forschung des NIAC konzentrierte sich auf ein großes, stark abgeschirmtes Fahrzeug, um Menschen und Fracht zum Mars zu transportieren und dort eine Marsbasis aufzubauen. Zu den Hauptthemen gehörten: Bewertung der Neutronenelektronik des Systems, Design des Raumfahrzeugs, des Stromversorgungssystems und der erforderlichen Subsysteme, Analyse der Fähigkeiten magnetischer Düsen sowie Identifizierung von PPR-Flugbahnen und -Vorteilen. Phase II wird auf diesen Bewertungen aufbauen und das PPR-Konzept entwickeln.
Unterdessen ist das erste CHAPEA-Team (Crew Health and Performance Exploration Analog) „zur Erde zurückgekehrt“, nachdem es am 6. Juli einen simulierten Marslebensraum im Johnson Space Center in Houston verlassen hatte. Die erste von drei simulierten Missionen, CHAPEA Mission 1, sollte Wissenschaftlern, Ingenieuren und Missionsplanern helfen, besser zu verstehen, wie sich das Leben auf einer anderen Welt auf die menschliche Gesundheit und Leistungsfähigkeit auswirken könnte.
Crewchef Kelly Haston, Flugingenieur Ross Brockwell, medizinischer Offizier Nathan Jones und Wissenschaftsoffizier Anca Celariu lebten und arbeiteten in einer 1.700 Quadratmeter großen, 3D-gedruckten, isolierten Wohnanlage, um die Erforschung der menschlichen Gesundheit und Leistungsfähigkeit als Vorbereitung auf die Zukunft zu unterstützen. Missionen zum Mars.
„Herzlichen Glückwunsch an das CHAPEA-1-Missionsteam, das das Jahr unter marsähnlichen Bedingungen abgeschlossen hat“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson. „Während der Artemis-Missionen werden wir das, was wir auf und um den Mond gelernt haben, nutzen, um den nächsten großen Schritt zu wagen: die ersten Astronauten zum Mars zu schicken.“ Die Missionen von CHAPEA sind entscheidend für die Entwicklung des Wissens und der Werkzeuge, die die Menschen zum Leben und Arbeiten auf dem Roten Planeten benötigen.“
Die Besatzung verließ den Lebensraum und kehrte nach einer 378-tägigen simulierten Mission auf der Marsoberfläche, die am 25. Juni 2023 begann, in die Arme von Familie und Freunden zurück.
Bei dieser hochpräzisen Simulation führte die Besatzung verschiedene Arten von Missionen durch, darunter simulierte Marswanderungen, Roboteroperationen, Lebensraumpflege, Übungen und Pflanzenanbau. Die Besatzung war in ihrem Lebensraum auch absichtlichen Umweltbelastungen ausgesetzt, wie begrenzten Ressourcen, Isolation und Gefangenschaft. In den nächsten zwei Wochen werden Freiwillige Datenerfassungsaktivitäten nach der Mission durchführen, bevor sie nach Hause zurückkehren.
„Wir haben die letzten 378 Tage geplant, um den vielen Herausforderungen Rechnung zu tragen, mit denen die Besatzungen auf dem Mars konfrontiert sein könnten, und diese Besatzung hat in dieser Zeit ihr Leben der Erreichung dieser beispiellosen operativen Ziele gewidmet“, sagte Grace Douglas, leitende Forscherin bei CHAPEA. „Ich freue mich darauf, in die von uns gesammelten Daten einzutauchen und mich auf die CHAPEA-2-Mission und letztendlich auf die menschliche Präsenz auf dem Mars vorzubereiten.“
Während die NASA mit der Artemis-Kampagne daran arbeitet, eine langfristige Präsenz für wissenschaftliche Entdeckungen und Erkundungen auf dem Mond aufzubauen, liefern analoge Missionen wie CHAPEA wissenschaftliche Daten zur Validierung von Systemen und zur Entwicklung von Technologielösungen für zukünftige Missionen zum Mars.
Zwei weitere einjährige CHAPEA-Missionen sind geplant, die nächste soll 2025 beginnen. Nachfolgende Missionen werden nahezu identisch sein, sodass Forscher Daten von mehr Teilnehmern sammeln, den Datensatz erweitern und eine breitere Perspektive auf die Auswirkungen von Mars-realistischen Ressourcenbeschränkungen, Isolation und Eingrenzung auf die menschliche Gesundheit und Leistung gewinnen können.
Die NASA verfügt über mehrere weitere Ziele zur Erfassung von Isolationsforschungsdaten, darunter das menschliche Analogon, die Antarktis und andere Analoga, sowie bemannte Raumfahrtmissionen zur Internationalen Raumstation, um wichtige Forschungsziele zu unterstützen, die künftige bemannte Missionen zur Internationalen Raumstation Mond beeinflussen werden und Mars.
Die simulierten Missionen von CHAPEA sind einzigartig, da sie die Auswirkungen langfristiger Isolation und Eingrenzung testen und zusätzlich marsrealistische Kommunikationsverzögerungen mit der Erde (bis zu 44 Minuten Hin- und Rückflug) sowie marsspezifische Ressourcenbeschränkungen, darunter eine begrenztere, mit einbeziehen Energiesystem, das auf Raumstationen und anderen Analoga unterstützt werden kann.