Nachhaltig bauen auf dem Mars

Marsmännchen beschäftigen die Wissenschaft bereits seit dem 19. Jahrhundert. Wie Menschen tatsächlich im Weltraum überleben können, untersucht das Expertenteam „SONet“ (Sustainable Offworld Network), dem Dr. Gisela Detrell vom Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart angehört. Das von ihr konzipierte Lebenserhaltungssystem für die Stadt „Nüwa“ soll einmal eine Million Menschen auf dem Mars versorgen. Es wurde als Teil eines Wettbewerbs der Mars Society konzipiert und jetzt veröffentlicht.

Nüwa, benannt nach einer Muttergöttin der chinesischen Mythologie und am südlichen Rand der Mars-Region „Tempe Mensa“ gelegen, ist Teil eines Verbunds aus fünf Städten auf dem Mars und bietet den Bürgerinnen und Bürgern langfristig einfachen Zugang zu Ressourcen und Mobilität. Das Projekt schlägt nicht nur eine realisierbare Stadtplanung vor, sondern auch einen sozioökonomischen Entwicklungsplan sowie Beschreibungen der Industrie, Infrastruktur, Erzeugung und Verteilung von Energie und Dienstleistungen. „Zwischen der Entwicklung einer Raumstation für sechs Astronautinnen und Astronauten auf einer erdnahen Umlaufbahn, wie der ISS, und der Millionen-Stadt auf dem fernen Mars gibt es viele wissenschaftliche und technische Unterschiede. Insbesondere muss auf dem Mars eine Gesellschaft aufgebaut werden“, erklärt Dr. Gisela Detrell.

Die Konzeptstudie sieht eine Stadt vor, die nicht nur nachhaltig ist, sondern auch expandieren und wachsen kann, ohne auf die Unterstützung der Erde angewiesen zu sein. Hierfür gilt es abzuschätzen, wie viele physische Ressourcen und Energie pro Kopf gesammelt, umgewandelt und aus der Umwelt in die Stadt integriert werden müssen. Aufgrund wiederkehrender Abhängigkeiten muss dies schrittweise erfolgen: So erfordert zum Beispiel die Energieerzeugung mit Sonnenkollektoren Komponenten, Materialien und andere Mittel. Hierfür braucht man wiederum Maschinen, die ebenfalls Materialien und Energie benötigen. Da keine Ressourcen von der Erde zur Verfügung stehen, müssen Ersatzmaterialien sowie Energiequellen gefunden werden, was wiederum die Wahl des Standorts für die künftige Stadt beeinflusst.

Die konzipierten Städte sind in die Wände einer felsigen Marsklippe gebaut, die Schutz vor Druck, Temperaturschwankungen und schädlicher kosmischer Strahlung aus dem Weltraum bietet. Menschen sind jedoch nicht dafür gemacht, unter der Erde zu leben. Daher bieten Öffnungen zum Tal eine natürliche Beleuchtung innerhalb der bewohnten Gebiete. Produktion, Industrie, Lebensmittel und Energieerzeugung müssen sich entweder am Fuß (Tal) oder oben auf der Klippe (Mesa) befinden. Anstelle von Stadtvierteln besteht die Stadt aus Wohnblöcken, Arbeitsplätzen, lokalen Dienstleistungen sowie öffentlichen Räumen und grünen Parkanlagen für jeweils etwa 4.000 Menschen. Jeder Block besteht aus zahlreichen miteinander verbundenen Zylindern, die sich von der beleuchteten Außenseite bis etwa 150 m in den Felsen erstrecken. 

Das Lebenserhaltungssystem ist ein Schlüsselelement, da es autark von der Erde alles bereitstellen muss, was Menschen zum Überleben benötigen. Als Hauptnahrungsquelle umfasst Nüwa landwirtschaftliche Module, in denen Pflanzen und Mikroalgen kultiviert werden. Für eine ausgewogene Ernährung werden diese um Insekten und Zellfleisch ergänzt. Sowohl aus psychologischen Gründen als auch als Puffer im System könnte man sich in Nüwa auch einige wenige Tiere vorstellen. Pflanzen und Algen sorgen zudem für das Recycling der Luft: Sie nutzen das vom Menschen produzierte Kohlendioxid und produzieren durch Photosynthese Sauerstoff. Für diesen Prozess benötigen Pflanzen, wie auf der Erde auch, Licht, das auf dem weit von der Sonne entfernten Mars künstlich erzeugt werden muss. Für energieeffiziente LEDs werden insbesondere blaue und rote Wellenlängen verwendet. Diese LEDs erfordern allerdings pro Person 37 kW Leistung, große Kultivierungsflächen, viel Wasser und zudem Nährstoffe, Sauerstoff und Stickstoff. Bis eine zukünftige Stadt auf dem Mars möglich sein könnte, gibt es also noch viele Themen zu erforschen. Doch zeigt das Projekt, dass eine nachhaltige Stadt möglich ist – nicht nur auf dem Mars, sondern auch hier auf Erden.