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Elon Musk will auf dem Mars eine Kolonie aufbauen – für Hunderttausende. Doch dagegen spricht einiges, dafür nicht viel.

Auf Twitter machte kürzlich ein Clip die Runde, in dem Elon Musk, bekanntermaßen Gründer und CEO von SpaceX und mit Ambitionen, den Mars zu kolonisieren, in einem Interview den weltbekannten Astrophysiker Carl Sagan zitiert. Im Buch "Blauer Punkt im All" kommentierte Sagan das auf seine Anregung hin entstandene, von der Raumsonde Voyager 1 aus 6 Milliarden Kilometern Entfernung aufgenommene, gleichnamige Bild der nur pixelgroßen Erde mit den Worten [1]:

Sehen Sie sich diesen blauen Punkt noch einmal an. Hier leben wir. Hier sind wir zu Hause. Hier hat jeder, den Sie lieben, jeder, den Sie kennen, jeder, von dem Sie je gehört haben, jeder Mensch, der je existierte, sein Leben verbracht. Hier durchleben wir all unsere Freude, all unser Leid. Tausende von Religionen, Ideologien und Wirtschaftstheorien, jeder Jäger und Sammler, jeder Held und jeder Schwächling, jeder Schöpfer und Zerstörer, König und Bauer, jedes jung verliebte Paar, Mutter und Vater, jedes aufstrebende Kind, jeder Erfinder und Entdecker, jeder Moralprediger, jeder korrupte Politiker, jeder "Superstar", jeder "höchste Anführer", jeder Heilige und Sünder in der Geschichte unserer Spezies kam von hier – von diesem Staubkorn, das in einem Sonnenstrahl schwebt.

[...]

Unser Planet ist nur ein einsames Pünktchen in einer großen, allumfassenden kosmischen Finsternis. In unserer Verlorenheit in all dieser Weite sieht es nicht danach aus, als wenn eines Tages von irgendwoher Hilfe kommen wird, um uns vor uns selbst zu schützen.

Die Erde ist die einzige uns bekannte Welt, auf der es Leben gibt. Es gibt keine andere Welt, auf die unsere Spezies auswandern könnte – zumindest nicht in näherer Zukunft.

Musk endet, lacht und konterkariert das soeben Vorgelesene umgehend mit den Worten:

Das ist nicht wahr. Das ist falsch. Mars

Der junge Moderator Lex Fridman versucht noch [2], die Situation zu retten, indem er anfügt, dass Sagan dem sicherlich heutzutage zugestimmt hätte und dass er sich damals (das Zitat stammt aus dem Jahr 1994!) nicht hätte vorstellen können, zum Mars zu fliegen. Das ist absurd, wo Wernher von Braun schon in den 1950/1960er-Jahren vom astronautischen Flug zum Mars träumte und die Nova-Raketenreihe entworfen hatte, die Ende der 1970er als Nachfolger der Mondrakete Saturn V mit deren zwei- bis vierfacher Nutzlast zum Mars hätten aufbrechen sollen. Schließlich bedankt sich Fridman bei Musk dafür, dass er den Traum vom Flug zum Mars Wirklichkeit werden lasse.

So kennt man Elon Musk. Keine Herausforderung scheint ihm absurd genug, als dass er sich ihr nicht stellen würde. Zugegebenermaßen ist er damit ziemlich weit gekommen, aber reicht es auch bis zum Mars?

"Missing Link"

Was fehlt: In der rapiden Technikwelt häufig die Zeit, die vielen News und Hintergründe neu zu sortieren. Am Wochenende wollen wir sie uns nehmen, die Seitenwege abseits des Aktuellen verfolgen, andere Blickwinkel probieren und Zwischentöne hörbar machen.

• Mehr zum Feuilleton "Missing Link" [3]

Mit dem Starship zum Mars

In der Tat arbeitet Musks Firma SpaceX mit Hochdruck am "Starship", einer rund 50 Meter hohen und 9 Meter durchmessenden Rakete, die schon in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts zum Mars aufbrechen könnte, wenn es nach Musks Plänen geht. Zu einer Zeit, zu der die NASA realistischerweise gerade erst zum Mond zurückkehren könnte – eventuell mit einem modifizierten Starship als Mondlandefähre, denn SpaceX ist einer von drei Bietern für die Landefähre des Artemis-Projekts.

Das Starship wird den Weltraum allerdings nicht aus eigener Kraft erreichen können, es wird vielmehr die zweite Stufe auf einem als "Super Heavy" bezeichneten Booster sein, dessen erster Prototyp voraussichtlich bald fertiggestellt sein wird. Die aus beiden Elementen kombinierte Rakete soll mit 122 Metern Höhe die Saturn V noch um 11 Metern überragen und mit 140 Tonnen Nutzlast 10 Tonnen mehr als diese in die Erdumlaufbahn hieven können.

Beide Stufen sollen voll wiederverwendbar sein, während nicht einmal das Space-Shuttle komplett wiederverwendbar war, da es bei jedem Flug einen frischen externen Tank verbrauchte. Die Super Heavy soll wie bereits die erste Stufe der Falcon-9-Rakete nach der Stufentrennung zurück zur Startbasis fliegen, wo sie gemäß einiger Tweets von Musk wieder direkt im Startgerüst landen soll (was Landebeine einsparen und das Vorbereiten für den nächsten Flug beschleunigen würde) während das Starship die Umlaufbahn erreicht. Dort von weiteren als Tankschiffen ausgelegten Starships wieder vollgetankt würde es zum Mars durchstarten können, nach rund 6 Monaten dort eintreffen und durch seine Triebwerke gebremst auf dem Mars aufsetzen.

Dank zuvor schon zum Mars transportierter ISRU-Fabriken (ISRU = In Situ Resource Utilization, „Vor-Ort-Ressourcenausnutzung“), die aus Wassereis und atmosphärischem Kohlendioxid die Starship-Treibstoffe Sauerstoff und Methan produzieren, sind die Tanklager für den Rückflug bereits bei der Ankunft gefüllt und bei der nächsten geeigneten Konstellation von Erde und Mars kann das Starship aus eigener Kraft vom Mars starten und die Erde erreichen, wo es durch die Atmosphäre abgebremst wird, auf seinem Feuerstrahl landet und nach einer kurzen Überholung wieder startbereit ist.

Durch die vollständige Wiederverwendbarkeit fielen nur die Kosten des Treibstoffs und der Überholung an, im Gegensatz zu einer pro Flug völlig neuen Rakete, wie beim für die Artemis-Mondflüge in der Entwicklung befindlichen Space Launch System (SLS) der NASA und fast allen heutigen Raketen. Das SLS soll rund 2 Milliarden US-Dollar pro Start kosten, das Starship gerade einmal 2 Millionen. Selbst wenn der Preis um einen Faktor 10 zu niedrig angesetzt wäre, so wäre er immer noch weitaus günstiger als die Falcon-9-Rakete, deren Start derzeit 65 Millionen Dollar kostet und nur 1/6 der Nutzlast stemmen kann (als Falcon Heavy aus 3 Boostern für den doppelten Preis etwa die Hälfte).

Ein Ticket zum Mars soll nach Aussage von Musk höchstens 500.000 Dollar kosten, möglicherweise sogar nur 100.000 [4] – nur etwa ein Hundertstel bis Fünfhundertstel dessen, was SpaceX derzeit für einen Flug zur ISS in einer Crew-Dragon-Kapsel verlangt und im Bereich dessen, was sich ein normalsterblicher Auswanderer leisten könnte. Dafür sollen gleich 100 zahlende Passagiere in 40 Kabinen auf dem Flug zum Mars an Bord sein. Auf diese Weise will Musk einen Shuttledienst (mit Rückflugmöglichkeit) einrichten, um mit bis zu 1000 Starships um 2050 eine Million Menschen auf den Mars zu bringen [5].

Das Errichten der Kolonie auf dem Mars will er allerdings der NASA und deren internationalen Partnern überlassen. Denn hier fangen die Probleme erst an.

Utopie 1: Planet B

Die Temperaturen auf dem Mars schwanken am Äquator zwischen 0 °C und -100 °C; im Mittel liegen sie bei -68 °C und damit 80 °C tiefer als auf der Erde. Die Atmosphäre des Mars besteht zu 95,9 Prozent aus Kohlendioxid, zu 4 Prozent aus Argon und Stickstoff und das letzte Zehntel Prozent teilen sich Sauerstoff und das hochgiftige Kohlenmonoxid – nicht unähnlich den Abgasen eines Ottomotors.

Die "Luft" auf dem Mars ist zudem extrem dünn, sodass der Himmel senkrecht nach oben gesehen schwarz erschiene, wenn der Staub in der Atmosphäre das Sonnenlicht nicht so stark in Brauntönen streuen würde. Der Atmosphärendruck beträgt auf mittlerem Niveau (bei uns würde man "Meeresspiegel" sagen) etwa 6 Hektopascal (Millibar), das entspricht dem Druck der Erdatmosphäre in 32 Kilometern Höhe, bei Amateur-Stratosphärenballonflügen gerne als „Weltraum“ tituliert. Bei diesem Druck kann flüssiges Wasser nicht existieren, es würde bei etwa 0 °C gleichzeitig kochen und gefrieren, und erwärmtes Eis würde ohne Umweg über die flüssige Phase gleich gasförmig werden (Sublimation). In den tiefsten Tälern auf der Marsoberfläche kann der Druck immerhin den doppelten Wert erreichen. Er variiert zudem jahreszeitlich um 25 Prozent mit dem sommerlichen Sublimieren der Polkappen des Mars, die größtenteils aus gefrorenem Kohlendioxid bestehen (besser bekannt als Trockeneis).

Ein Mensch, der diesem Druck ausgesetzt wäre, würde zwar nicht gleich wie in Schwarzeneggers "Total Recall" platzen, aber unterhalb von 63 hPa (nach dem Fliegerarzt Harry George Armstrong als "Armstrong-Grenze" benannt) beginnt das Blut in den Adern zu sieden, was dazu führt, dass Gasbläschen kleinere Blutgefäße blockieren, ein sogenannter Ebullismus, wie er auch bei der Taucherkrankheit auftritt – hier perlen bei zu schnellem Druckabfall beim Auftauchen Stickstoffbläschen im Blut aus. Der Ebullismus führt zunächst zu einem Anschwellen der Haut, Blasenbildung im Mund und nach wenigen Minuten zum Tod, weil das Gewebe des Gehirns nicht mehr ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird.

Schwerstarbeit statt Sonntagsspaziergang

Man kann sich auf dem Mars also nicht alleine mit warmer Kleidung und Sauerstoffflaschen im Freien aufhalten, sondern muss einen vollwertigen Raumanzug tragen, der den Druck aufrechterhält, die Temperatur konstant und Atemluft mit sich führt, so wie der EMU-Anzug (Extravehicular Mobility Unit), den die Astronauten bei Außenbordeinsätzen an der ISS tragen. Mit voll befülltem Sauerstoffvorrat im Rückentornister (Primary Life Support System, PLSS) bringt er es auf über 120 Kilogramm – wohlgemerkt ohne Astronaut oder Astronautin. Zwar wiegt der Anzug auf dem Mars nur 38 Prozent seines Erdgewichts – ein 80-kg-Mann wöge also mit Anzug auf dem Mars so viel wie 76 kg auf der Erde. Dennoch ist selbst in der Schwerelosigkeit der Erdumlaufbahn jede Bewegung im Raumanzug Schwerstarbeit.

Zum einen, weil schon sein (beim aktuellen amerikanischen EMU-Anzug 14-lagiges) Material recht steif ist, und zum anderen, weil in ihm ein Druck von 1/3 Atmosphäre reinen Sauerstoffs herrscht, der ihn im Vakuum, wie auch im Beinahe-Vakuum der Marsatmosphäre, aufbläht wie einen aufgepumpten Fahrradreifen. Was übrigens der Grund für die hüpfenden Bewegungen der Mondbesucher war – in den Anzügen raumgreifende Schritte zu machen, war ungleich anstrengender als in den Knien und Sprunggelenken zu federn.

Wobei 1/3 Atmosphärendruck noch ein Kompromiss ist: Der Druck ist niedrig genug, um sich halbwegs im Raumanzug bewegen zu können, aber hoch genug, dass die Vorbereitung für den Ausstieg nicht zu lange dauert. Zwar würde schon 1/5 Atmosphärendruck reinen Sauerstoffs zum Atmen reichen (Atemluft enthält bekanntlich nur 21 Prozent Sauerstoff) und mehr Bewegungsfreiheit ermöglichen, aber wenn man von normaler Luft auf reinen Sauerstoff bei verringertem Druck wechselt, muss man zuvor den Stickstoff aus dem Blut abatmen, indem man reinen Sauerstoff voratmet, sonst kommt es zum vorgenannten Ebullismus. Das dauert bei der ISS ganze 4 Stunden (bei Gemini und Apollo waren es 2 Stunden, was bei Apollo-11 Astronaut Michael Collins zu Schmerzen im Knie führte). Man könnte in Betracht ziehen, auf der ISS oder auf dem Mars generell unter 1/5 Atmosphärendruck reinen Sauerstoffs zu leben, aber die NASA verwendete nach Skylab durchgängig gewöhnliche Atemluft unter Normaldruck, die Sowjets sogar schon früher.

Luft bei Normaldruck leitet den Schall der Stimme besser und es gab Bedenken, dass der menschliche Metabolismus langfristig unter geringem Druck Schaden nehmen könnte. Kein entscheidender Grund ist die Feuergefährlichkeit des reinen Sauerstoffs, die durch die Verringerung des Drucks weitgehend eliminiert wird (der zusätzliche Stickstoff hilft allerdings auch, Wärme besser abzuführen). Bei der ISS vereinfacht die Normalatmosphäre den Ausstieg aus den eintreffenden Kapseln, die ebenfalls mit normaler Luft gefüllt sind.

Während selbst in der Antarktis Ausflüge nach draußen mit hinreichend warmer Kleidung kein Problem sind (falls nicht gerade ein Blizzard herrscht), würden Exkursionen auf die Marsoberfläche vergleichbare Vorbereitungen wie ein Außenbordeinsatz auf der ISS erfordern. Die Bewegungsfreiheit wie auch die Verweildauer wären stark eingeschränkt und erholsame Spaziergänge wären das keinesfalls. Auf dem Mars wäre man also im Wesentlichen zum Hausarrest verdammt und Außenbordeinsätze wären auf notwendige Anlässe wie Wartungsmaßnahmen oder Forschung beschränkt. In Russland und auf Hawaii wurden Experimente durchgeführt, ob Menschen überhaupt für die gegebene Dauer einer Marsmission auf so engem Raum miteinander leben können, ohne psychischen Schaden zu nehmen. Was nicht in allen Fällen problemlos ablief [6].

Unter Dauerbestrahlung

Die Mars-Habitate müssten zudem Schutz vor der kosmischen Strahlung bieten. Da der Mars kein schützendes Magnetfeld und eine so dünne Atmosphäre hat, prasseln die Teilchen des Sonnenwinds und die kosmische Strahlung nur um gut die Hälfte vermindert auf die Oberfläche. Bei einer dreijährigen Marsmission während eines Sonnenminimums rechnet die NASA mit etwa 1000-1300 Millisievert (mSv) an Strahlenbelastung, davon jeweils 250 mSv während der sechsmonatigen Hin- und Rückflüge. Die internationale Strahlenschutzkommission gestattet nur 50 mSv pro Jahr und 100 mSv in Summe während einer fünfjährigen Periode für Berufe, in denen Personen ionisierender Strahlung ausgesetzt sind. Ein sechsmonatiger Aufenthalt auf der ISS, die sich tief im Magnetfeld der Erde befindet, verursacht etwa 50-100 mSv. Für NASA-Astronauten sind während seines gesamten Berufslebens höchstens 1000 mSv zulässig, was etwa 3000 Röntgenuntersuchungen des Oberkörpers entspricht.

Weitaus höher ist die kurzfristige Strahlenbelastung während eines Sonnensturms. Zwar machen diese aufgrund ihrer kurzen Dauer nur 5 Prozent der Gesamtstrahlenbelastung aus, können jedoch kurzfristig gefährlich hohe Strahlungsleistungen erreichen. Auf seinem Flug zum Mars 2011/2012 maß der Curiosity-Rover Spitzenwerte der 10- bis 100-fachen mittleren Strahlendosis. In Sonnenaktivitätsminima treten Sonnenstürme zwar deutlich seltener auf, aber bei ruhiger Sonne schirmt der Sonnenwind wiederum weniger gegen die besonders hochenergetischen Partikel der kosmischen Strahlung ab, deren Anteil an der Belastung somit zunimmt.

Als Abschirmung gegen kosmische Strahlung reichen Aluminium und dünnes Stahlblech nicht aus, schon gar nicht während eines Sonnensturms. Bleiplatten wären optimal, sind aber viel zu schwer für die Raumfahrt. Die NASA erwägt, im geplanten Lunar Gateway, einer in der Nähe des Mondes platzierten Raumstation, in der die Astronauten monatelang der gleichen Strahlenbelastung wie bei einem Marsflug ausgesetzt sein werden, Schutzräume einzurichten, die von Wasser umhüllt sind, in denen die Besatzung den größten Teil der kritischsten Stunden verbringen kann. Während des ersten astronautischen Flugs um den Mond im Rahmen des Artemis-Programms, EM-1, soll die Effektivität von Schutzwesten und abschirmenden Schlafsäcken untersucht werden. Dorit Donoviel, der Direktor des für die NASA arbeitenden Translational Research Institute for Space Health schätzt [7], dass wir noch 10 Jahre davon entfernt sind, Leute sicher zum Mars zu fliegen.

Elon Musk sieht das naturgemäß anders. Nach den Lebenserhaltungssystemen des Starship gefragt, antwortete er beim zweiten Nachhaken [8], dass er das Problem nicht als übermäßig kompliziert ansehe – im Gegensatz zum Bau des Raumschiffs. Lebenserhaltungssysteme zu bauen sei ziemlich simpel. Zur Abschirmung von Strahlung auf dem Flug meinte er, man würde das Starship einfach mit dem Heck zur Sonne orientieren, dann schützten die Tanks und zahlreichen Metallwände im Raumschiff die Besatzung ausreichend. Was grob vereinfachend ist, da die besonders energiereiche kosmische Strahlung aus allen Richtungen kommt. Im Übrigen schütze der Hitzeschild das Starship hinreichend – behauptet jedenfalls Elon Musk.

Um Wohnmodule auf dem Mars vor Strahlung zu schützen, wäre es am einfachsten, das zu verwenden, was man dort vorfindet und sie meterdick mit Regolith zu bedecken, in natürlichen Höhlen unterzubringen oder gleich komplett zu vergraben. Der Marskolonist sieht also einem Leben in einer durch künstliches Licht erhellten Blechröhre entgegen. Man mag sich fragen, warum jemand ernsthaft danach streben sollte und wie lange er es dort realistischerweise aushalten würde, bevor er es sich anders überlegt und ein Rückflugticket bucht (falls er es sich leisten kann).

Auf sich alleine gestellt

Damit eine Marskolonie nicht am permanenten Tropf der Erde hängt, müsste sie sich selbst versorgen können. Zum einen mit Nahrungsmitteln, zum anderen mit Produktionsgütern. Zwei Biosphärenexperimente auf der Erde, bei denen versucht wurde, eine Gruppe von "Bionauten" in einem autarken und bis auf einfallendes Sonnenlicht von der Umgebung isolierten Gewächshaus sich selbst versorgen zu lassen, scheiterten an den Mikroorganismen im Boden, die den Sauerstoff aufzehrten. Mittlerweile laufen Experimente, Pflanzen ganz ohne Bodensubstrat mit Luftwurzeln zu züchten, die mit nährstoffhaltigem Wasser besprüht werden, und sowohl in der Antarktis als auf der Raumstation konnte schon selbstgezüchteter Salat geerntet werden.

Von einer industriellen Produktion, wie sie zur Ernährung einer Kolonie von tausenden oder einer Million Menschen notwendig wäre, ist man noch weit entfernt. Alleine auf der Basis von Salat wird man diese Menschen nicht gesund ernähren können. Und eine so große Bevölkerung wird es brauchen, um all die Rohstoffe zu fördern und daraus Produkte des täglichen Lebens wie Maschinen, Elektronik, Werkstoffe etc. herzustellen. Öl, aus dem wir zum Beispiel Asphalt und Kunststoffe herstellen, gibt es übrigens nicht auf dem Mars, die müsste man aus Kohlendioxid und Wasser synthetisieren. Mars ist kein Planet B. Mars ist ein Höllenloch [9].

Utopie 2: Das Starship wird ein sicheres Transportmittel

Schließlich besteht ein grundsätzliches Sicherheitsproblem mit dem Starship, das bei den jüngsten Versuchen nur allzu deutlich wurde. Im texanischen Boca Chica, nahe der mexikanischen Grenze, startet derzeit alle paar Wochen ein Starship-Prototyp in den Himmel, um nach einem von Leitflächen gesteuerten Absturz kurz vor dem Boden aus der Horizontalen wieder in die Vertikale zu wechseln („Belly-Flop-Manöver“) und elegant auf dem Feuerstrahl seiner Triebwerke schwebend mit seinen Landebeinen sanft auf dem Beton aufzusetzen. Was bisher dreimal mit einem großen Feuerball endete – zuletzt nach einer Landung mit entweder nicht komplett ausgefahrenen Landebeinen, oder mit solchen, die beim harten Aufsetzen brachen, was den Prototypen SN10 wie eine Hi-Tech-Version des Turms zu Pisa schief in der Gegend herumstehen ließ. Rund 10 Minuten später explodierte er dann doch noch.

Das Problem dabei: das Starship hat kein Rettungssystem. Anders als die Dragon-Kapsel oder das Sojus-Raumschiff kann die Besatzung nicht durch Raketenkraft von einer havarierten Rakete wegkatapultiert werden.

SpaceX-Fans argumentieren, dass dies beim Shuttle und bei Verkehrsflugzeugen auch nicht möglich war bzw. ist und dass SpaceX das Problem der Landung selbstverständlich in den Griff bekommen werde. Dabei lassen sie zweierlei außer Acht: Erstens hatte das Space Shuttle zwei fatale Unfälle bei nur 135 Flügen. Das ist eine Fehlschlagrate von schlechter als 1:70. Dabei kamen 14 Menschen ums Leben. Bei aller Schönheit des Shuttles – kein anderes Raumfahrzeug forderte einen so hohen Blutzoll. Einer der Gründe, warum sich die NASA wieder gewöhnlichen Raketen für den Transport von Menschen zugewandt hat ist, dass man diese in Kapseln zu jeder Zeit des Flugs in Sicherheit bringen kann. Das Shuttle hatte (außer bei seinem Erstflug) nicht einmal Schleudersitze, und die hätten auch nur kurz nach dem Start und kurz vor der Landung eingesetzt werden können (mit dem Restrisiko beim Start, in den Feuerstrahl zu geraten).

Zweitens sind Verkehrsflugzeuge inhärent viel sicherer als Raketen. Ein Flugzeug ist selbst beim Ausfall aller Triebwerke noch flugfähig. Die Höhe gibt einem Flugzeug einen Aktionsradius, in welchem der Pilot nach Landemöglichkeiten suchen kann und der Fahrtwind kann einen propellergetriebenen Notfallgenerator antreiben, der auch ohne Triebwerke Strom erzeugen kann. Selbst wenn Teile des Leitwerks ausfallen, hat ein Flugzeug noch redundante Ruder, mit denen es notfalls gesteuert werden kann. Bei Flug United Airlines 232 [11] fiel nach einem schweren Triebwerksschaden die gesamte Hydraulik und damit alle Steuerflächen aus, aber den Piloten gelang eine harte Landung alleine mithilfe der Triebwerke, die zwar 111 Menschen tötete, aber immerhin 185 Leben rettete.

Wenn es nicht durch eine Bombe oder eine Rakete zerstört wird, brennt, oder mit einem Hindernis kollidiert, hat es eine gute Chance heil herunter zu kommen. Daher zählen Flugzeuge zu den sichersten Verkehrsmitteln überhaupt. Die Verlustrate von Verkehrsflugzeugen liegt heute bei 1:5 Millionen Starts [12]. Auf die Passagiere und Flugstrecke umgerechnet riskiert ein Mensch, nach im Mittel 25 Milliarden Flugkilometern einen tödlichen Unfall zu erleiden.

Hochexplosive Diven

Ganz anders Raketen: Sie sind hochgezüchtete, empfindliche Diven. Der Start bedarf geeigneten Wetters, alle Sensoren müssen einwandfreie Werte anzeigen, damit sie überhaupt abheben dürfen und oft genug tun sie das dann doch nicht. 95 Prozent ihrer Startmasse sind hochexplosive Treibstoffe, heruntergekühlt bis zur Flüssigphase von Methan (Siedepunkt: -162 °C) oder Wasserstoff (-252 °C) und Sauerstoff (-183 °C).

Wenn eine Rakete gestartet wird, müssen sich alle Menschen außer ihrer Crew kilometerweit weit von ihr entfernen, denn sie hat die Sprengkraft einer kleinen Atombombe. Die extrem kalten Flüssigkeiten werden von Hochdruckpumpen zentnerweise pro Sekunde durch ofenrohrdicke Leitungen aus Leichtmetall in die Triebwerke gepumpt, wo sich Treibstoff und Oxidationsmittel vermischen, zünden und in Sekundenbruchteilen über 3000 °C und 70 bar erreichen, ein Druck so hoch wie in einer Kohlendioxidflasche.

Die Rakete durchbricht etwa eine Minute nach dem Start die Schallmauer in 10 Kilometern Höhe und erreicht ein paar Kilometer höher den Punkt der größten aerodynamischen Belastung, Max Q genannt. Während die Tanks sich leeren und die Rakete immer leichter wird, nimmt die Beschleunigung auf ein Vielfaches der Erdschwerkraft zu und so lastet ein Mehrfaches des Erdgewichts der vollgetankten zweiten Stufe auf der ersten. Das Material ist extremen Belastungen ausgesetzt, darf aber kaum etwas wiegen. Auf dem Weg nach oben werden Stufen abgetrennt und ein Satz neuer Triebwerke muss zünden, Vorgänge, die präzise und fehlerfrei ablaufen müssen. Am Ende erreicht die Rakete nach rund 8 Minuten eine Geschwindigkeit von 28.000 km/h und 200 Kilometer Höhe bei Brennschluss.

Es gibt kaum Toleranz für Abweichungen. Es gibt nur einen Weg, vorwärts nach oben, mit der einzigen Alternative eines Abbruchs unter Verlust des Raumfahrzeugs. Es sind Blechröhren, die ohne ihre Triebwerke wie Steine zu Boden fallen und mit der mehrfachen Geschwindigkeit eines Panzergeschosses unterwegs sind. Und oben auf der Spitze sitzen manchmal Menschen.

Die NASA strebte im Constellation-Programm, welches die Shuttles ursprünglich ablösen sollte und dessen Abkömmling das heutige Space Launch System SLS ist, eine Wahrscheinlichkeit von besser als 1:1000 an, eine Crew zu verlieren (LoC, Loss of Crew). Untersuchungen ergaben, dass dieses Ziel nicht erreichbar sein würde – schon alleine wegen der Gefahr durch Weltraumschrott. Man billigte der Orion-Kapsel und ihren Ares-I- und -V-Raketen eine LoC-Rate von 1:270 zu und stellte dies auch als Anforderung an Boeing und SpaceX für ihre kommerziellen Weltraumtaxis.

Dank Rettungstriebwerken in den Starliner- und Dragon-Kapseln ist dieser Wert technisch realisierbar. Bei der Mission Sojus MS-10 am 11. Oktober 2018 rettete ein solches System den Raumfahrern Alexei Owtschinin und Nick Hague das Leben. Als ihre Rakete bei der nicht planmäßigen Abtrennung eines Sojus-Boosters in 50 Kilometern Höhe Leck schlug und in Drehung geriet, schleuderte das Rettungssystem der Sojus das Landemodul von der havarierten Rakete fort und sie landeten sicher in der kasachischen Steppe. Boeing und SpaceX mussten ihre Rettungssysteme von der Startrampe aus wie auch im Flug bei Max Q demonstrieren, um zugelassen zu werden. Selbst die Mondlandefähre des Apollo-Programms bot bei der Landung die Möglichkeit für die Crew, das Aufstiegsmodul während des Abstiegs im Notfall vom Landemodul zu trennen und sich so zu retten.

Raumschiff ohne Notausstieg

Das Starship hat nichts dergleichen. Bei der Landung verlässt es sich alleine auf das fehlerfreie Zünden seiner Triebwerke ein paar Meter über dem Erdboden. Ein Problem mit dem Druck in den Tanks bedeutet Loss of Crew. Probleme beim Zünden der Triebwerke: LoC. Aber auch andere Flugphasen sind potenziell gefährlich. Feuer beim Start: LoC. Triebwerksexplosion: LoC. Probleme bei der Stufentrennung: LoC. Probleme mit dem Hitzeschild beim Wiedereintritt: LoC. Probleme beim Ausfahren der Landebeine: LoC. Es gibt so vieles, was schiefgehen könnte, aber keinerlei Ausstiegsmöglichkeit.

Das Starship soll nach Musks Plänen sogar regelmäßig wie ein Airliner zwischen den Kontinenten der Erde verkehren. Auf diese Weise will er jeden Punkt der Erde in weniger als einer Stunde erreichbar machen und damit Geld für seine Marsmissionen und den Bau zahlreicher Starships und Super Heavys verdienen. Abgesehen davon, dass der Flug einer Achterbahnfahrt gleichen würde, die den Durchschnitts-Geschäftsmann oder -Urlauber nachhaltig davon abschrecken könnten, ein paar Flugstunden einzusparen – es würde ein verdammt gefährliches Transportmittel sein.

Es ist bewundernswert, dass SpaceX es geschafft hat, die erste Stufe der Falcon-9-Rakete regelmäßig wieder auf heil auf dem Erdboden und sogar auf schwimmenden Plattformen zu landen, was Experten vorher für unmöglich oder wenigstens unwirtschaftlich gehalten hatten. Aber manchmal geht es immer noch schief. Vom letzten Modell der ersten Stufe (Block 5) schlugen 5 von 56 geplanten Landungen fehl [14], eine Loss-of-Vehicle-Rate (LoV) von 1:11.

Zwar ist die Falcon 9 in erster Linie eine Frachtrakete und die Wiederverwendung der unbemannten ersten Stufe ein untergeordnetes Ziel. Aber es ist fraglich, ob es gelingen kann, auf der Basis vergleichbarer Technik eine um den Faktor 30 oder mehr erhöhte Sicherheit zu erreichen, um in die Gegend von einer LoC-Rate von 1:300 zu kommen, einem Wert der für die Raumfahrt akzeptabel, aber für zivilen Flugverkehr immer noch um Größenordnungen zu hoch wäre. Zumal das viel schwerere Starship mit seinem Belly-Flop-Manöver einem viel komplexeren Abstiegsprofil als die erste Stufe der Falcon 9 folgt.

Ich mag nicht so recht einsehen, dass dies möglich sein soll. Sobald aber das erste Starship mit mehreren hundert Passagieren bei der Landung zerschellt, dürfte es ihm ergehen wie den Zeppelinen nach dem Unfall von Lakehurst [15].

Es ist nicht alles schlecht am Starship

Das Starship hat voraussichtlich das Zeug, die Raumfahrt zu revolutionieren, so wie es die Falcon 9 bereits getan hat. Es wird große Nutzlasten zu einem möglicherweise hundertfach verringerten Kilopreis in den Orbit bringen und ein großartiges Frachtschiff werden. Vielleicht erreichen damit tatsächlich in den nächsten 10 Jahren die ersten Menschen den Mars. Dafür werden sich zweifellos genug wagemutige Passagiere finden. Aber dass Starships in den Linienbetrieb zwischen Kontinenten gehen, dafür dürften sich weder genug zahlende Passagiere begeistern, noch wird das derzeitige Design, das über keinerlei Rettungskonzept verfügt, eine für den Linienbetrieb geforderte Sicherheit ermöglichen. Hier dürfte sich Elon Musk in grandioser Selbstüberschätzung verzockt haben.

(mho [25])

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[1] https://www.goodreads.com/quotes/230027-look-again-at-that-dot-that-s-here-that-s-home-that-s
[2] https://www.youtube.com/watch?v=lVsZD2wF1vw
[3] https://www.heise.de/thema/Missing-Link
[4] https://www.cnbc.com/2019/02/11/elon-musk-how-much-it-will-cost-to-move-to-mars.html
[5] https://www.businessinsider.com/elon-musk-plans-1-million-people-to-mars-by-2050-2020-1?r=DE&IR=T
[6] https://www.theatlantic.com/science/archive/2018/06/mars-simulation-hi-seas-nasa-hawaii/553532/
[7]  https://www.theverge.com/2019/10/4/20895056/elon-musk-starship-spacex-human-health-life-support-radiation
[8] https://www.theverge.com/2019/10/4/20895056/elon-musk-starship-spacex-human-health-life-support-radiation
[9]  https://www.theatlantic.com/ideas/archive/2021/02/mars-is-no-earth/618133/
[10] https://www.heise.de/Datenschutzerklaerung-der-Heise-Medien-GmbH-Co-KG-4860.html
[11]  https://de.wikipedia.org/wiki/United-Airlines-Flug_232
[12]  https://en.wikipedia.org/wiki/Aviation_safety
[13] https://www.heise.de/Datenschutzerklaerung-der-Heise-Medien-GmbH-Co-KG-4860.html
[14] https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Falcon_9_first-stage_boosters
[15]  https://de.wikipedia.org/wiki/LZ_129#%E2%80%9EHindenburg%E2%80%9C-Katastrophe
[16] https://www.youtube.com/watch?v=lVsZD2wF1vw
[17] https://www.businessinsider.com/elon-musk-plans-1-million-people-to-mars-by-2050-2020-1?r=DE&IR=T
[18] https://www.cnbc.com/2019/02/11/elon-musk-how-much-it-will-cost-to-move-to-mars.html
[19] https://www.theatlantic.com/ideas/archive/2021/02/mars-is-no-earth/618133/
[20]  https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/mars_radiation_environment_nac_july_2017_final.pdf
[21] https://www.theverge.com/2019/10/4/20895056/elon-musk-starship-spacex-human-health-life-support-radiation
[22] https://www.nasaspaceflight.com/2015/05/nasa-evaluating-commercial-loss-crew-mishap/
[23] https://www.inverse.com/article/57135-spacex-starship-rockets-will-get-you-from-paris-to-nyc-in-30-minutes
[24] https://www.theverge.com/2017/9/29/16383048/elon-musk-spacex-rocket-transport-earth-travel
[25] mailto:mho@heise.de

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