Weltraum als Vorbote: Projekte zur Kolonisierung anderer Planeten und strategische Stabilität

Einige der umgesetzten Programme wirken fantastisch, vor allem die von Elon Musk geförderten Projekte zur großangelegten Kolonisierung des Mars. Dennoch werden im Rahmen von Initiativen, die jeglicher wirtschaftlichen Begründung entbehren und durch ständige Terminverschiebungen gekennzeichnet sind, durchaus reale und großangelegte Forschung und Entwicklung (F&E) durchgeführt.

Die Technologien, die bereits von mehreren großen Ländern, vor allem den USA, im Interesse des Baus permanenter Basen oder Siedlungen auf anderen Planeten entwickelt werden, sind unter bestimmten Bedingungen nahezu vollständig auf der Erde anwendbar.

Sie entsprechen den Bedürfnissen des Überlebens von Gesellschaft und Wirtschaft im Szenario eines unbegrenzten Atomkriegs.

Zu den Technologien mit „irdischer“ Anwendung gehören:

- Schneller Bau von unterirdischen Anlagen und oberirdischen Gebäuden mit Strahlenschutz;

- Schaffung von Lebenserhaltungssystemen für das Leben in solchen Gebäuden unter Bedingungen radioaktiver Kontamination der Umwelt;

- Technologien zur Nahrungsmittelproduktion in begrenzten Räumen, die den Bedarf großer Menschengruppen decken können;

- Technologien zur Schaffung kompakter Energiequellen, die lange Zeit unter extremen Bedingungen arbeiten können;

- Medizinische Versorgung und Methoden zur Sicherstellung der psychologischen Stabilität von Gruppen, die lange Zeit in Isolation in geschlossenen Räumen leben.

„Irdische“ Modifikationen der genannten Technologien sind in der Regel viel günstiger als ihre „kosmischen“ Prototypen und besser skalierbar. Sie sind frei von den strengen Massen- und Größenbeschränkungen, die für Weltraumtechnik charakteristisch sind, und es können niedrigere Anforderungen an Zuverlässigkeit und Wartungsbedarf gestellt werden.

Es wäre verlockend, die bestehenden Projekte zur Kolonisierung des Mars und des Mondes einfach als Deckmantel für großangelegte Programme zur Erhöhung der Mobilisierungsbereitschaft großer Länder für einen Atomkrieg zu erklären. Schließlich haben neben den Technologien, die mit der Kolonisierung anderer Planeten verbunden sind, auch die im Rahmen solcher Programme entwickelten Technologien für den kostengünstigen Transport von Nutzlasten in die Erdumlaufbahn, wiederverwendbare Trägerraketen usw. militärische Anwendungen. Möglicherweise sind nur die Technologien des interplanetaren Flugs selbst nicht allzu gefragt für militärische Zwecke, obwohl auch hier nicht alles eindeutig ist – es ist bekannt, dass das Pentagon die Möglichkeit untersucht, Raumschiffe vom Typ Starship von SpaceX für „sensible Missionen“ zu erwerben.

Es gibt keine dokumentarischen Beweise, die dies unterstützen. Gleichzeitig leben wir in einer Welt, in der ein Atomkrieg eine viel wahrscheinlichere Perspektive darstellt als der Bau von Marsstädten oder der Einschlag eines riesigen Asteroiden auf die Erde, bei dem solche Technologien friedliche Anwendungen finden könnten. Unabhängig von den ursprünglichen Zielen wird die Entwicklung entsprechender Technologien früher oder später von selbst zu einem wichtigen Faktor, der die strategische Stabilität beeinflusst.

Der massenhafte Bau geschützter Infrastrukturobjekte, Produktionskapazitäten, Lager und Unterkünfte für die Bevölkerung auf Basis „kosmischer“ Technologien könnte bereits in den 2030er Jahren möglich werden und in den 2040er Jahren erheblichen Umfang erreichen, wenn die aktuellen negativen Tendenzen in der Weltpolitik anhalten. Staaten, die die entsprechenden Technologien beherrschen, könnten bei jedem Szenario einer nuklearen Eskalation und eines Atomkriegs einen entscheidenden strategischen Vorteil erlangen.

Ab einem bestimmten Punkt könnte ein Atomkrieg möglicherweise nicht das Ende der Zivilisation bedeuten, sondern einfach eine neue, zerstörerischere Art der Kriegsführung, in der es möglich ist, zu gewinnen und einen wesentlichen Teil des wirtschaftlichen, wissenschaftlich-technischen und sogar demografischen Potenzials der Vorkriegszeit zu bewahren. Das Ergebnis könnte eine Senkung der Schwelle für den Einsatz von Atomwaffen, eine Schwächung der nuklearen Abschreckung und ein weiterer Anstieg des militärischen Abenteurertums sein. Eine andere äußerst gefährliche Folge der Entwicklung einer stabilen Infrastruktur könnte die Schaffung neuer, zerstörerischerer Arten von Atomwaffen sein, die zu ihrer Zerstörung bestimmt sind (Sprengköpfe mit besonderer Leistung, durchdringend usw.).

Im Folgenden betrachten wir die wichtigsten „irdischen“ Anwendungen von Technologien zur Kolonisierung des Weltraums auf Basis amerikanischer Programme als die am weitesten entwickelten.

Die amerikanischen Programme zur Erschließung des Mars entwickeln sich auf zwei Wegen. Erstens im Rahmen des Projekts von Elon Musk SpaceX – einer privaten Initiative, die die Schaffung einer permanenten Kolonie auf dem Mars durch die Entwicklung des superschweren Systems Starship und eines Komplexes von Infrastrukturentscheidungen vorsieht; zweitens durch staatliche Programme der NASA – in erster Linie die Strategie Moon to Mars, mit der die NASA die Architektur, Technologien und Infrastruktur für langfristige bemannte Missionen zum Mars entwickelt.

Musk stellte 2016 auf dem Internationalen Astronautischen Kongress in Guadalajara (Mexiko) das Ziel der Kolonisierung des Mars vor, indem er das Konzept eines interplanetaren Transportsystems im Vortrag „Making Humans a Multiplanetary Species“ präsentierte. Die Hauptidee bestand darin, das Überleben der Menschheit langfristig zu sichern, indem sie zu einer multiplanetaren Spezies gemacht wird. Musk erklärte das Endziel – eine autarke Stadt auf dem Mars zu schaffen, damit „jeder, der möchte, dorthin ziehen und helfen kann, eine neue Zivilisation aufzubauen“ (Zielgröße – etwa eine Million Menschen).

Das Projekt zur Erschließung des Mars wird von der privaten Firma SpaceX unter der Leitung von Musk und der Präsidentin des Unternehmens, Gwynne Shotwell, durchgeführt. Die Finanzierung von Starship und den damit verbundenen Infrastrukturelementen erfolgt hauptsächlich durch privates Kapital und die Einnahmen von SpaceX; eine wesentliche Rolle spielen die Einnahmen aus dem Satellitennetzwerk Starlink und kommerziellen Verträgen. Der Anteil der NASA-Verträge am Gesamtumsatz von SpaceX bleibt begrenzt. Darüber hinaus hat die NASA Verträge mit SpaceX über die Modifikation von Starship als Landemodul für das Mondprogramm Artemis (Human Landing System, HLS) abgeschlossen, was die Entwicklung von Starship mit der nationalen Mond-Mars-Architektur der USA verbindet.

Beide Stufen bestehen aus rostfreiem Stahl und sind mit Raptor-Triebwerken ausgestattet, die mit flüssigem Methan und flüssigem Sauerstoff (CH₄/LOX) betrieben werden. Methan kann laut den Plänen von SpaceX auf dem Mars aus lokalen Ressourcen durch die Sabatier-Reaktion hergestellt werden, was entscheidend ist, um die Kosten zu senken und einen geschlossenen Kraftstoffkreislauf in der Mars-Infrastruktur zu gewährleisten.

Musk geht davon aus, dass zur Bildung einer autarken Kolonie auf dem Mars eine Flotte von etwa tausend wiederverwendbaren Starship-Raumschiffen erforderlich ist, die sich in der Erdumlaufbahn ansammeln und alle etwa 26 Monate in großen Gruppen zum Mars geschickt werden, wenn sich die Bahnen von Erde und Mars annähern. Seinen Schätzungen zufolge bedeutet dies eine sehr hohe Startfrequenz in der Vorbereitungsphase für jedes Fenster und die Lieferung von Millionen Tonnen Fracht und einer stetig wachsenden Anzahl von Menschen zum Mars.

SpaceX plant, zunächst mehrere unbemannte Starship mit Fracht zum Mars zu schicken. 2024 erklärte Musk, dass das Unternehmen plant, im nächsten Startfenster zum Mars (2026) etwa fünf unbemannte Schiffe zu starten, wobei die Umsetzung eines solchen Zeitplans mit der erfolgreichen Erprobung der Betankung von Starship in der Erdumlaufbahn verknüpft ist. Diese ersten Missionen sollen Ausrüstung, Infrastruktur und Vorräte zur Vorbereitung des Standorts für die Aufnahme von Menschen liefern. Wie die meisten von Musks Plänen zur eigentlichen Kolonisierung des Mars werden die Pläne ständig auf einen späteren Zeitpunkt verschoben.

Nach einer Reihe von Frachtmissionen ist der Übergang zu bemannten Expeditionen vorgesehen. In mehreren öffentlichen Erklärungen und Beiträgen nannte Musk das Ziel der ersten Landung von Menschen auf dem Mars nicht vor Ende der 2020er Jahre, wobei er am häufigsten 2029 als Zieltermin bei einem optimistischen Szenario angab. In frühen architektonischen Studien von 2016 war die erste Expedition für eine Besatzung von etwa 12 Personen vorgesehen, deren Hauptaufgaben die Inbetriebnahme einer Treibstoffproduktionsanlage, die Einrichtung von Energiesystemen und die Grundsteinlegung der Basisinfrastruktur Mars Base Alpha sein sollten.

Musk beschreibt die weiteren Pläne als exponentielle Skalierung – von mehreren Dutzend Starship-Missionen zu Beginn der 2030er Jahre bis zu Hunderten von Starts in der Mitte der 2030er Jahre, mit dem Ziel, bis zur Mitte des Jahrhunderts (als Ziel wird das Jahr 2050 genannt) eine autarke Marsstadt zu erreichen.

Neben der Entwicklung des Trägers Starship arbeiten SpaceX und Partner an einem Komplex von Elementen der zukünftigen Mars-Infrastruktur. Es wird erwartet, dass die anfängliche Basis Mars Base Alpha schrittweise erweitert wird, wenn neue Fracht und Kolonisten eintreffen. In den frühen Phasen wird die Nutzung der Starship-Raumschiffe selbst als temporäre hermetische Wohnräume in Betracht gezogen, gefolgt von der Errichtung aufblasbarer oder modularer Einheiten, dem Bau von Hangars, Lagern und anderen technischen Räumen. In ingenieurtechnischen Konzepten werden zusätzlich Schutzunterkünfte durch teilweise Einbettung von Modulen, das Graben von Gräben und die Nutzung natürlicher Höhlen (Lavatuben) zum Schutz vor Strahlung und Meteoritenschutt diskutiert.

Die ersten Missionen sollen lebenswichtige Systeme (Energieanlagen, Lebenserhaltungssysteme, Kommunikation) und Ausrüstung (Rover, Hebe- und Transportgeräte, Bauaggregate) zum Mars bringen. Zu den vorrangigen Frachtgütern in frühen Beschreibungen gehören „Maschinen zur Herstellung von Düngemitteln, Methan und Sauerstoff“ aus der Marsatmosphäre (Stickstoff und Kohlendioxid) und unterirdischem Eis sowie Materialien zum Bau transparenter Kuppeln, um Pflanzen anzubauen. Der Treibstoff soll mit Hilfe von Elektrolyseanlagen und Reaktoren hergestellt werden, die die Sabatier-Reaktion zur Gewinnung von Methan aus Wasserstoff und Kohlendioxid nutzen, was es ermöglicht, den Treibstoffkreislauf auf dem Mars zu schließen.

Die ersten Besatzungen sollen das Energiesystem der Basis aufbauen. Musk wies darauf hin, dass in der Anfangsphase auf Solarpaneele gesetzt wird, obwohl ihre Effizienz auf dem Mars begrenzt ist. Daher werden im Fachkreis kleine Kernkraftwerke für die Oberflächenenergieversorgung als stabilere Energiequelle in Betracht gezogen, die von der NASA entwickelt werden. Ähnliche Lösungen könnten auch privaten Betreibern, einschließlich SpaceX, zur Verfügung stehen.

Die NASA verfolgt ein eigenes stufenweises Programm zur Vorbereitung einer bemannten Expedition zum Mars. In den letzten Jahren wurde die Gesamtstrategie unter dem Dachnamen Moon to Mars formuliert: durch die Schaffung einer nachhaltigen Präsenz auf dem Mond (Programm Artemis) zu einem bemannten Flug zum Mars. Die NASA betont, dass ein langfristiges Verweilen auf dem Mond als Testgelände für die Erprobung der Technologien und Lösungen dienen soll, die für die Marsmission erforderlich sind. 2025 veröffentlichte die NASA einen aktualisierten Architekturplan im Rahmen von Moon to Mars, in dem die Schlüsselelemente und Lösungen auf dem Weg zum Mars beschrieben sind.

Eine der grundlegenden Entscheidungen dieses Programms ist die Fokussierung auf Kernenergie in Form kompakter Spaltanlagen für Oberflächenbasen. Im Rahmen des Programms Fission Surface Power (FSP) entwickelt die NASA gemeinsam mit dem US-Energieministerium Konzepte für kleine Reaktoren, die kontinuierlich und stabil gegen tägliche Zyklen und Staubstürme etwa Dutzende von Kilowatt Elektrizität liefern können, zunächst auf dem Mond und perspektivisch auch auf dem Mars. Dies ist entscheidend für einen langfristigen Aufenthalt der Besatzung, schließt jedoch nicht die Nutzung von Solarpaneelen und anderen Quellen aus.

Vorbereitende Arbeiten werden in mehreren Bereichen durchgeführt. Eine neue Schwerlastrakete Space Launch System (SLS) und das bemannte Raumschiff Orion Multi-Purpose Crew Vehicle (Orion MPCV) für die Mondmissionen Artemis werden entwickelt. Es wird erwartet, dass für die Mars-Expedition der Bau eines interplanetaren Raumschiffs an der Mondumlaufstation Gateway oder im erdnahen Raum sowie die Betankung im Orbit erforderlich sein werden – diese Entwicklungen werden im Rahmen von Artemis und begleitenden Logistikprogrammen erprobt.

Die NASA erwägt auch die Nutzung kommerzieller Transportsysteme, insbesondere des Starship von SpaceX als Option für den Transport eines Teils der Fracht oder der Besatzung, was bereits in der Auswahl des modifizierten Starship als Landemodul (Human Landing System) für das Mondprogramm Artemis festgehalten wurde.

Darüber hinaus untersucht die NASA kontinuierlich den Mars, um die Risiken einer bemannten Mission zu verringern. Auf der Oberfläche arbeiten die Rover Mars Science Laboratory Curiosity (seit 2012) und Mars 2020 Perseverance (seit 2021), die Geologie, frühere potenzielle Bewohnbarkeit, Boden und Klima untersuchen. 2021 stellte der Rover Perseverance erstmals Sauerstoff aus der Marsatmosphäre mit dem Instrument Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) her und demonstrierte die prinzipielle Machbarkeit der Gewinnung von Oxidationsmitteln für Raketen und Sauerstoff zum Atmen direkt auf dem Mars. Perseverance sammelt auch Gesteinsproben für die spätere Rückführung zur Erde im Rahmen der Mars Sample Return-Kampagne, einem gemeinsamen Programm von NASA und ESA (European Space Agency).

Darüber hinaus sorgen die NASA-Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) und Mars Atmosphere and Volatile Evolution mission (MAVEN) für die Kartierung der Oberfläche und der Eisvorräte sowie für die Untersuchung der Atmosphäre. MRO und verwandte Projekte (z. B. Subsurface Water Ice Mapping, SWIM) helfen, Gebiete mit nahe der Oberfläche liegendem Wassereis zu identifizieren, die für die Landung und den Betrieb einer Basis geeignet sind, während MAVEN die Entwicklung der Atmosphäre und die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind untersucht, was wichtig ist für die Bewertung der Strahlungsbedingungen und der langfristigen Lebensumgebung.

Die NASA erkennt an, dass für den Erfolg der Mission neue Technologien erforderlich sind. Die Agentur investiert in Projekte für kleine Kernreaktoren, Systeme zur Nutzung lokaler Ressourcen (In-Situ Resource Utilization, ISRU), neue Raumanzüge, medizinische Mittel, Lebenserhaltungssysteme und autonomes Wohnen sowie in terrestrische Analogien für Langzeitmissionen. Diese Bemühungen werden in erster Linie durch die Exploration Systems Development Mission Directorate (ESDMD) und die Space Technology Mission Directorate (STMD) koordiniert, die für die Entwicklung der bemannten Mond-Mars-Architektur und kritischer Technologien verantwortlich sind.

Um langfristig auf dem Mars zu leben und zu arbeiten, muss eine vollständige Infrastruktur auf seiner Oberfläche aufgebaut werden. Dies umfasst die Schaffung von Energiequellen, geschützten Wohnräumen, Systemen zur Produktion von Luft, Wasser, Nahrung und zur Abfallverwertung sowie die Sicherstellung der physischen und mentalen Gesundheit der Besatzung.

Vermutlich hat nahezu das gesamte Spektrum der unten aufgeführten amerikanischen Entwicklungen zur Mond-Mars-Infrastruktur direkte oder teilweise Anwendungen für das Überleben der Gesellschaft in einer postapokalyptischen Erde nach einem umfassenden Atomkrieg – da beide Aufgaben das Leben in einer geschlossenen, ressourcenbeschränkten und strahlungsgefährdeten Umgebung ohne grundlegende Infrastruktur und mit vollständig gestörten Lieferketten erfordern.

Die erste Kategorie – Lebenserhaltung und Ressourcenumwandlung (Luft, Wasser, Treibstoff). Die für den Mars entwickelten ISRU-Technologien zielen darauf ab, Treibstoff und Atemluft aus lokalen Ressourcen (Kohlendioxid, Wasser, Boden) zu gewinnen und in isolierten, ressourcenbeschränkten Bedingungen zu arbeiten. Beispielsweise kann die Marsatmosphäre (95 Prozent Kohlendioxid) als Rohstoff zur Gewinnung von Sauerstoff und Methan dienen. Der Demonstrator MOXIE auf dem Rover Perseverance hat bereits die prinzipielle Machbarkeit der Sauerstoffproduktion aus Kohlendioxid in der dünnen Atmosphäre bewiesen – er lieferte etwa 5–6 g Sauerstoff pro Stunde mit einer Reinheit von über 98 Prozent und ist auf eine Leistung von bis zu 10–12 g/h ausgelegt.

Der Mangel an sauberer Luft, Treibstoff und Energie ist auch charakteristisch für Bedingungen mit großflächiger radioaktiver Kontamination. Die elektrochemischen Technologien zur Sauerstoffgewinnung, die von MOXIE demonstriert wurden, könnten potenziell zur Erzeugung von Sauerstoff und Brennstoff aus Kohlendioxid verwendet werden, dessen Gehalt in geschlossenen Räumen ständig ansteigt, sowie zur Produktion von Sauerstoff aus oxidierten Böden, wenn das notwendige Energiegleichgewicht und die Materialien sichergestellt werden können.

PSA-Technologien sind seit langem erprobt. Medizinische und industrielle PSA-Generatoren für Sauerstoff werden massenhaft zur autonomen Sauerstoffproduktion in Krankenhäusern und auf isolierten Objekten eingesetzt und liefern in der Regel 90–95 Prozent Sauerstoff aus der Umgebungsluft durch selektive Adsorption von Stickstoff auf Zeolithen.

Biogasanlagen, die auf der anaeroben Vergärung von organischem Material basieren, liefern eine Mischung aus Methan und Kohlendioxid und werden in den Materialien der Internationalen Energieagentur als ausgereifte Technologie für dezentrale, nachhaltige Energieversorgung und Heizung betrachtet, auch in kleinen autonomen Systemen. Im postnuklearen Szenario ist dies eine der realistischsten Möglichkeiten, Treibstoff und Wärme aus verfügbaren Ressourcen (organische Abfälle, Gülle, Klärschlamm) mit minimalen Anforderungen an komplexe Infrastruktur zu gewinnen.

Die Wassererkundungsprogramme der NASA entsprechen ebenfalls vollständig den Anwendungskriterien in Extremsituationen, die bei einem Atomkonflikt auf der Erde potenziell möglich sind. Das Experiment Polar Resources Ice Mining Experiment-1 (PRIME-1) – ein Paket aus zwei Instrumenten, das auf einem kommerziellen Mondlandegerät der Firma Intuitive Machines im Rahmen der Mission IM-2 im Bereich des Südpols des Mondes installiert wird. Seine Aufgabe ist es, zu demonstrieren, dass es möglich ist, Regolith bis zu einer Tiefe von etwa einem Meter mit der Bohranlage The Regolith and Ice Drill for Exploring New Terrain (TRIDENT) zu bohren und Proben zur Analyse auf Wasser und andere flüchtige Stoffe mit dem Massenspektrometer Mass Spectrometer Observing Lunar Operations (MSolo) zu heben.

Der Rover Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (VIPER) wurde ursprünglich als vollwertige Ressourcensuchplattform für den Südpol des Mondes entwickelt. 2024 entschied die NASA, die Entwicklung der Mission aufgrund steigender Kosten und Zeitverschiebungen einzustellen, die wissenschaftlichen Aufgaben und Instrumente wurden jedoch als Schlüssel anerkannt und sollen in anderen Missionen wiederverwendet werden. Der Rover war als vollformatige Plattform für die polare Ressourcenerkundung konzipiert und kombinierte das Neutron Spectrometer System (NSS) zur Fernsuche nach Wasserstoff, denselben Bohrer TRIDENT, das Near-Infrared Volatiles Spectrometer System (NIRVSS) und das Massenspektrometer MSolo zur Fernerkundung, Bohrung, chemischen Analyse und Kartierung von Eisvorräten.

Dieser Lösungsansatz kann direkt zur Suche nach unterirdischem oder Gletscherwasser unter Schichten kontaminierten Bodens in radioaktiv verseuchten Gebieten ohne den Einsatz von Menschen in den gefährlichsten Zonen und zur anschließenden Überwachung von Kontaminationen verwendet werden. In Kombination mit den Erfahrungen der Internationalen Raumstation (gemeint ist in erster Linie das Environmental Control and Life Support System (ECLSS), einschließlich Water Recovery System (WRS), Urine Processor Assembly (UPA), Brine Processor Assembly (BPA) und Water Processor Assembly (WPA)) stellen diese Technologien praktisch ein fertiges Prototyp für unterirdische Schutzräume und autonome Objekte auf der postnuklearen Erde dar, wo es entscheidend ist, den Austritt von Menschen in die kontaminierte Umgebung zu minimieren und die Wasser- und Luftkreisläufe innerhalb geschützter Räume maximal zu schließen.

Die zweite Kategorie – Energieversorgung. Für eine nachhaltige Präsenz auf dem Mars ist eine Architektur erforderlich, die weder von Tag-Nacht-Wechseln noch von Staubstürmen noch von Ausfällen des externen Netzes abhängt. Der grundlegende Lösungsansatz kombiniert hier kompakte Kernkraftwerke, Solarenergie der neuen Generation und hybride Integrationsschemata. Die Logik dieser Lösungen deckt sich nahezu vollständig mit den Aufgaben der Energieversorgung unterirdischer oder isolierter Siedlungen in einem postnuklearen Szenario auf der Erde, einschließlich des Szenarios der sogenannten „nuklearen Winter“.

Die Schlüsseltechnologie hier sind kompakte Kernreaktoren mit geringer Leistung. Der Kilopower-Reaktor, dessen Prototyp 2018 erfolgreich getestet wurde, zeigte, dass ein kompakter Reaktor auf Uran-235 mit einer Leistung von bis zu 10 kW ein Objekt kontinuierlich für mindestens zehn Jahre ohne Nachfüllung mit Energie versorgen kann. Die Tests der Kilowatt Reactor Using Stirling TechnologY (KRUSTY) Anlage in den Jahren 2017–2018 auf dem Nevada National Security Site bestätigten, dass ein solches System mit passiver Wärmeabfuhr auf flüssigem Natrium und Stirling-Motoren als Wärme-zu-Elektrizität-Umwandler stabil gegenüber Notfallszenarien ist und als grundlegende Energiequelle für Mond- und Marsbasen dienen kann.

Nach Einschätzung der NASA können vier Kilopower-Einheiten (jeweils 1–10 kW) den Energiebedarf einer kleinen Siedlung decken: Eine Einheit liefert eine Leistung, die mit mehreren durchschnittlichen Haushalten vergleichbar ist, und vier Einheiten reichen aus, um einen ersten Außenposten unabhängig von Beleuchtung oder Wetterbedingungen zu versorgen, im Gegensatz zu Solarbatterien.

Im Rahmen des Programms Fission Surface Power entwickelt die NASA gemeinsam mit dem US-Energieministerium und Industriepartnern ein System mit einer Leistung von etwa 40 kW, das mindestens zehn Jahre auf der Mondoberfläche arbeiten kann und anschließend für den Mars angepasst werden soll. Das Konzept sieht eine vollständig autonome Anlage mit Reaktor, Wärmeabfuhrsystem, Energiesubsystemen und Verteilung über ein lokales Netz vor, die Wohnmodule, Lebenserhaltungssysteme, Kommunikationsmittel und Komplexe zur Verarbeitung lokaler Ressourcen mit Energie versorgen kann. Solche Anlagen sind unabhängig von täglichen Zyklen, Staubstürmen und langen Dunkelperioden.

Ein besonders anschauliches Beispiel ist das Projekt Blue Alchemist der Firma Blue Origin. Dies ist eine umfassende Technologie, die es ermöglicht, aus Mondregolith (einer staubförmigen Mischung aus Silizium-, Aluminium-, Eisenoxiden usw.) durch Schmelz- und Elektrolyseprozesse (molten regolith electrolysis) Silizium, Metalle, Leiter, Sauerstoff und funktionsfähige Solarelemente herzustellen.

Ein separates Entwicklungsfeld ist die Anpassung der Solargenerierung an Bedingungen mit niedrigem Sonnenstand, Schatten und Staubschleiern. Die von der NASA entwickelte Vertical Solar Array Technology (VSAT) stellt vertikal ausfahrbare Solarpaneele auf Masten dar, die sich autonom bis zu einer Höhe von etwa zehn Metern über der Oberfläche erheben und für den Einsatz in den Polarregionen des Mondes mit niedrigem Sonnenstand, komplexem Relief und langen Schatten optimiert sind. Die vertikale Platzierung, die Möglichkeit der Drehung und die automatisierte Ausrichtung ermöglichen es, auch bei teilweiser Verschattung und Staubablagerungen ein Maximum an direkter und gestreuter Strahlung zu erfassen und so eine stabile Erzeugung für die Infrastruktur der Artemis-Missionen und zukünftiger Mondbasen zu gewährleisten.

Kernenergie und Solarsysteme mit Speichern, auf die sich die NASA stützt, werden als die einzige realistische Option für den Mars betrachtet, wo das durchschnittliche Niveau der Sonnenstrahlung etwa 40–45 Prozent des irdischen beträgt (also etwa 2,2–2,5 Mal niedriger), und globale Staubstürme die Beleuchtung wochenlang erheblich reduzieren können. Im postnuklearen Szenario auf der Erde wird diese Logik nahezu unverändert auf unterirdische und isolierte Siedlungen übertragen. Kleine Kernkraftwerke vom Typ Kilopower und leistungsstärkere Systeme der Klasse FSP können als grundlegende Energiequelle dort dienen, wo es unmöglich ist, eine stabile Treibstofflogistik zu organisieren und nicht auf die Integrität der Hauptnetze zu vertrauen.

Die dritte Kategorie – Wohnen und Strahlenschutz. Die Marsumgebung kombiniert zwei wesentliche Risiken – hohe Dosen kosmischer und solarer Strahlung und die ständige Bedrohung durch abrasive Staubpartikel. Diese Faktoren erfordern die Entwicklung technologischer Lösungen, die auf die schnelle Schaffung geschützter Unterkünfte aus lokalen Materialien, die Reduzierung der Staubbelastung und die Minimierung des Austritts von Menschen an die Oberfläche abzielen. Dieselben Prinzipien gelten für die postnukleare Erde, wo die Bevölkerung unter Bedingungen radioaktiven Staubniederschlags, zerstörter Infrastruktur und eingeschränktem Zugang zu Baumaterialien leben muss.

Ein anschauliches Beispiel ist die Serie von NASA-Projekten zum großformatigen 3D-Druck aus lokalem Boden. Der Wettbewerb 3D Printed Habitat Challenge (2015–2019) zeigte, dass robotisierte Drucker in der Lage sind, vollformatige Wände und Kuppeln zu erstellen, indem sie eine Mischung aus Polymeren und Regolith-Simulanten verwenden.

Parallel dazu entwickelt die NASA neue Methoden zum Sintern von Boden ohne Zementbindungen und das Mikrowellensintern von Regolith, bei dem die oberste Bodenschicht mit Mikrowellen auf Sinterntemperaturen erhitzt wird. Im Rahmen des Programms MMPACT (Moon-to-Mars Planetary Autonomous Construction Technology) und des gemeinsamen Projekts Olympus mit der Baufirma ICON werden Technologien zur automatisierten Druck- und Formgebung von Konstruktionen aus Regolith mit minimalem menschlichen Eingriff erprobt, einschließlich kuppelförmiger und gewölbter Strukturen, die für dauerhaften Strahlenschutz und extreme Temperaturen ausgelegt sind. Im Falle einer nuklearen Katastrophe können autonome oder halbautonome 3D-Drucker lokalen Boden, Asche und Trümmermaterialien verwenden, um schnell Unterkünfte und unterirdische Konstruktionen zu errichten.

Ein weiteres Entwicklungsfeld ist das Mikrowellensintern von Regolith, bei dem die oberste Bodenschicht mit Mikrowellen auf Sinterntemperaturen erhitzt wird. Dies verringert seine Porosität und verwandelt die lockere Schicht in einen festen Monolithen. Für den Weltraum wird die Technologie als Methode zum Bau von Startplätzen und Straßen betrachtet, um die Staubaufwirbelung zu reduzieren und die Tragfähigkeit der Oberfläche zu erhöhen. Im postnuklearen Szenario hat das Mikrowellensintern eine direkte praktische Bedeutung: Die Verdichtung der obersten Schicht radioaktiven Staubs reduziert die Aerosolverschmutzung, verringert das Risiko der sekundären Einschleppung von Partikeln in Schutzräume und ermöglicht die Schaffung sicherer Flächen für Technik und autonome Roboter.

Auf dem Mars wird auch die Platzierung von Wohnmodulen in Lavatuben (Höhlen vulkanischen Ursprungs) in Betracht gezogen, da die Gesteinsschicht in mehreren Metern Tiefe einen zuverlässigen Schutz vor kosmischer Strahlung bietet. Ein ähnliches Prinzip wird in Projekten von Überdeckungsschutzräumen verwendet – solche Module, wie zum Beispiel das Konzept Mars Ice Home, entwickelt vom NASA Langley Research Center in Zusammenarbeit mit Clouds AO und SEArch, sehen vor, die Hülle mit einer dicken Schicht Boden oder Eis zu bedecken, die als natürlicher Strahlungsbarriere dient. Für Umgebungen mit hohem Strahlungsniveau nach einem nuklearen Angriff bedeutet dies die Möglichkeit, bestehende Bergwerke, Tunnel, U-Bahnen und unterirdische Industrieflächen zu nutzen sowie schnell neue Schutzräume durch mechanisiertes Bohren und anschließende Überdeckung der Konstruktionen mit einer Schicht Boden oder Asche zu schaffen.

Zum Schutz von Ausrüstung und zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit von Energiesystemen entwickelt die NASA elektrodynamische Systeme zur Oberflächenreinigung (Electrodynamic Dust Shield, EDS). Diese Systeme erzeugen auf der Oberfläche von Paneelen, Filtern oder Fenstern ein wechselndes elektrisches Feld, das in der Lage ist, Staubpartikel anzuheben und abzustoßen und deren Ansammlung zu verhindern. Die Technologie war ursprünglich für Solarpaneele, optische Systeme und äußere Oberflächen von Raumfahrzeugen und Landungsplattformen gedacht, ist aber ebenso in radioaktiven Niederschlagsbedingungen anwendbar.

Die vierte Kategorie – Nahrungsmittelproduktion. Auf dem Mars ist die Lieferung von Lebensmitteln von der Erde aus prinzipiell begrenzt, daher entwickelt die NASA Modelle, in denen Lebensmittel und Wasser lokal in geschlossenen bioregenerativen Kreisläufen produziert werden – dies sind Technologien, die auch für das Überleben in autonomen Schutzräumen und unterirdischen Siedlungen unter Bedingungen großflächiger radioaktiver Kontamination und zerstörter Infrastruktur erforderlich sind.

Die Grundlage bildet das recht alte Programm CELSS (Controlled Ecological Life Support System), im Rahmen dessen die NASA den Anbau von Pflanzen in Hydrokultur, Aeroponik und Aquaponik (gemeinsame Zucht von Fischen und Pflanzen) mit maximalem Recycling von Wasser und Nährstoffen untersuchte. Richtig ausgewählte Kulturen (Weizen, Kartoffeln, Salate, Soja und andere) in kontrollierter Umgebung mit künstlicher Beleuchtung liefern hohe Erträge bei minimalem Wasserverbrauch und Fläche.

Ein weiteres Beispiel sind die Pflanzenmodule VEGGIE (Vegetable Production System) und APH (Advanced Plant Habitat) für die Internationale Raumstation. VEGGIE ist ein einfaches Hydrokultursystem mit steuerbarer LED-Beleuchtung zum Anbau von Salaten und Gemüse unter Mikrogravitationsbedingungen. APH ist eine vollständig automatisierte Kammer mit einem umfassenden Sensorsystem und Klimakontrolle, die es ermöglicht, Langzeitexperimente mit verschiedenen Kulturen durchzuführen. Die Erkenntnisse zu LED-Beleuchtungsspektren, Nährlösungszusammensetzungen und Kulturenauswahl können in unterirdischen Gewächshäusern genutzt werden.

Ein separates Entwicklungsfeld ist die Produktion von Lebensmitteln aus mikrobiellen Proteinen. Zum Beispiel wird im Projekt HOBI-WAN der Europäischen Weltraumorganisation (European Space Agency, ESA), die mit der NASA zusammenarbeitet, die Möglichkeit der Gewinnung von pulverförmigem Protein Solein durch Gasfermentation untersucht: Mikroorganismen ernähren sich von einer Mischung aus Wasserstoff, Kohlendioxid und Stickstoff (einschließlich Komponenten recycelten Urins) und synthetisieren essbares Protein. Ein kompakter Bioreaktor dieser Art benötigt keinen Boden und kein Sonnenlicht und ist daher als Reserve-Nahrungsquelle dort entscheidend, wo keine großen Gewächshäuser aufgestellt werden können – zum Beispiel in autonomen Schutzräumen.

Solche Szenarien werden in Programmen zur terrestrischen Isolation erprobt, vor allem im Rahmen von CHAPEA (Crew Health and Performance Exploration Analog): Besatzungen von vier Personen leben ein Jahr lang in einem 3D-gedruckten Modul mit strengen Einschränkungen bei Wasser, Energie und Nahrungsmittelvorräten. Dort werden Ernährungspläne, Anbauzyklen, Aufgabenverteilung für die Pflege von Gewächshäusern und die Zubereitung von Mahlzeiten sowie Verhaltensreaktionen auf Mangel und Isolation modelliert. Die gewonnenen Daten beschreiben direkt, wie die Ressourcen- und Sozialarchitektur eines autonomen Schutzraums organisiert sein sollte.

Die letzte Kategorie von Technologien mit potenzieller Doppelnutzung – Medizin und psychologische Unterstützung der Besatzung. Eine Mars-Expedition kombiniert lange Isolation, begrenzten Raum, erhöhte Strahlung und die Unmöglichkeit einer schnellen Evakuierung. Die NASA entwickelt über das Human Research Program (HRP) eine Reihe von Lösungen, die den Schutz des Körpers, die autonome medizinische Versorgung und die Widerstandsfähigkeit kleiner Gruppen in Isolation gewährleisten.

Diese Lösungen beschreiben im Wesentlichen, wie Medizin und psychische Gesundheitsunterstützung in kleinen unterirdischen oder geschützten Siedlungen bei großflächiger radioaktiver Kontamination außerhalb organisiert sein sollten.

Ein Schlüsselbereich von HRP und dem angeschlossenen Translational Research Institute for Space Health (TRISH) ist der Übergang zu autonomen Diagnose- und Behandlungsmodule, die von der Besatzung selbst ohne medizinisches Personal verwaltet werden. TRISH finanziert die Entwicklung von Miniaturdiagnosesystemen, Biochips zur Gewebsüberwachung, Algorithmen zur Früherkennung von Krankheiten und KI-Subsystemen, die Biomarker, Verhalten, Schlaf und Belastung analysieren, um Risiken vorherzusagen und Gegenmaßnahmen zu wählen, ohne Proben zur Erde zurückzusenden. Autonomen Schutzräumen im Falle eines Atomkriegs gibt dies die Möglichkeit, ein grundlegendes Gesundheitsniveau bei minimaler Anzahl qualifizierter Fachkräfte aufrechtzuerhalten.

Langzeitexperimente wie CHAPEA lieferten detaillierte Daten darüber, wie sich kleine Besatzungen bei monatelanger Isolation, begrenzten Ressourcen und Kommunikationsverzögerungen verhalten. Auf ihrer Grundlage wurden praktische Empfehlungen zur Zusammensetzung der Besatzung, zur Raumarchitektur (obligatorische Einzelkabinen, Erholungszonen, Simulation von Tageslicht), zum Arbeits- und Ruhemodus, zu Konfliktlösungsverfahren und zur Aufgabenverteilung erarbeitet.

In einem autonomen Bunker könnten solche Empfehlungen die Grundlage für die Erstellung von Regeln bilden, wie Schichten organisiert werden sollten, wer für was verantwortlich ist, welche Rituale und Kommunikationsformen das Risiko von Konflikten und Gruppenzerfall verringern und so weiter.

Die enge Übereinstimmung der für die Erschließung des Weltraums erforderlichen Technologien mit den Technologien zum Überleben in einem Atomkrieg bedeutet, dass das Vorhandensein eigener „Mond-“ und „Mars-“ Programme zu einem Überlebensimperativ und einer notwendigen Bedingung für die Erhaltung der strategischen Autonomie für jede große Macht wird. Die Prioritäten der wissenschaftlich-technischen und industriellen Politik müssen entsprechend neu verteilt werden. Ein drastischer Anstieg der Weltraumbudgets erscheint unvermeidlich.

Die Umsetzung entsprechender technologischer Prioritäten im Rahmen prestigeträchtiger, hochrangiger Weltraumprogramme, die den nationalen Stolz stärken und das Ansehen der Wissenschaft erhöhen, ist wahrscheinlich die effektivste Handlungsoption. Mobilisierungsprogramme an sich sind in der Regel nicht prestigeträchtig, und ihre Bedeutung wird von der Gesellschaft und sogar einem Großteil der politischen Elite nicht erkannt, bis es zu spät ist.

Die Kolonisierung anderer Planeten kann als schönes Ziel dienen, um die Gesellschaft zu mobilisieren. Der Versuch, sie um die Idee des massenhaften Baus von Atombunkern zu mobilisieren, würde mit hoher Wahrscheinlichkeit in Panik enden.

Andererseits ist die Anwendung dieser „kosmischen“ Technologien für ihre offizielle Bestimmung bei der Schaffung der notwendigen technologischen Basis aus politischer und wissenschaftlich-technischer Sicht durchaus gerechtfertigt.

Unabhängig von den tatsächlichen politischen Zielen, die bei der Entwicklung von Technologien zur Weltraumkolonisierung verfolgt werden, sollten ihre Auswirkungen auf die strategische Stabilität Gegenstand internationaler Diskussionen sein.

Autoren:

Wassilij Kaschin, Kandidat der Politikwissenschaften, Direktor des Zentrums für komplexe europäische und internationale Studien der Nationalen Forschungsuniversität „Hochschule für Wirtschaft“

Alexandra Jankowa, Junior Research Fellow am Zentrum für komplexe europäische und internationale Studien der Nationalen Forschungsuniversität „Hochschule für Wirtschaft“