Zwei Männer in weißen Kitteln stehen auf rötlichem, felsig-staubigem Boden. Um sie herum stehen drei Roboter-Fahrzeuge verschiedener Größen, die an Landefahrzeuge für Missionen zu anderen Planeten erinnern.

Urlaub auf dem Mars

Der Weltraum – unendliche Weiten. Wir befinden uns in einer fernen Zukunft … oder auch nicht? Der Traum, den Mars zu erreichen, könnte schon bald Wirklichkeit werden. Elena Kirsch und Jonas Hotop haben in einem Astronomie-Seminar die optimalen Reisetermine berechnet. In ihrem Artikel verrät euch Elena, welche Tage ihr euch für eine Marsmission freihalten solltet.

Die Sowjetunion und die USA lieferten sich vor rund 50 Jahren einen Wettlauf, wer zuerst einen Menschen auf den Mond befördern könnte. Am 20. Juli 1969 landeten Neil Armstrong und Buzz Aldrin, auf dem Weg zum Mond begleitet von Michael Collins, als erste Menschen auf dem Mond, womit sie das Rennen für die USA entschieden.

Der nächste Schritt soll eine Reise auf den Mars sein. Sowohl USA als auch Russland haben erste Pläne für benannte Marsmissionen. Nachdem es schon unbemannte Flüge zum Mars und Landungen von Robotern gab, soll bis 2037 der erste Mensch auf dem Mars landen. Da eine Rückreise technisch sehr kompliziert ist, gibt es sogar Pläne für eine dauerhafte Besiedlung des roten Planeten.

Davon ausgehend, dass ein sicherer Flug zum Mars durch neue Technologien möglich wird, haben wir im Rahmen eines Seminars an der Schule die theoretische Flugdauer sowie optimale Start- und Landedaten ausgerechnet.

Wo geht’s denn hier zum Mars?

Schema: Erde und Mars auf konzentrischen Orbits um die Sonne. Ein langgezogener, elliptischer Halbkreis führt von der Erdbahn zur Marsbahn.
Schematische Darstellung einer Flugbahn von der Erde zum Mars

Nach einer kurzen Beschleunigungsphase erfolgt der Flug ohne weiteren Antrieb. Die Flugbahn der Raumsonde ist idealerweise elliptisch, genau wie die Bewegung eines Planetens in der Umlaufbahn der Sonne, denn so wird am wenigsten Treibstoff verbraucht. Wie man mit einem elliptischen Flug den Mars erreicht, ist in der Skizze verdeutlicht, wo die Erde zum Start- und der Mars zum Ankunfts-Zeitpunkt eingezeichnet sind.

Am 08. April 2013 befanden sich die drei Himmelskörper – Mars, Sonne und Erde – in genau der richtigen Konstellation. Dieses Datum nutzen wir als Ausgangspunkt für unsere Berechnungen.

Sind wir bald da?

Zur Berechnung der Flugdauer unserer futuristischen Mission haben wir mathematische Formeln ausgegraben, die schon 400 Jahre alt sind: Die Keplerschen Gesetze. Diese Formeln beschreiben die Bewegung von Planeten in einem Sonnensystem. Mit einigen halsbrecherischen trigonometrischen Operationen haben wir so herausgefunden, dass die Flugzeit 258 Tage beträgt – also fast ein ganzes Jahr. Blöderweise können wir auch nicht sofort los, sondern müssen bis zum 19. Februar 2016 warten, wenn Sonne, Erde und Mars wieder in einer optimalen Konstellation stehen. Am 3. November 2016 könnte also – rein theoretisch – der erste Mensch den Mars betreten.

Und wann geht es zurück?

Mit ähnlichen Berechnungen kann auch das Datum des Rückflugs bestimmt werden. Das ist der 04. Februar 2018; die Landung auf der Erde erfolgt 258 Tage später, also am 20. Oktober 2018.

Jedoch ist nicht sicher, ob es je zu einer Rückkehr kommen würde. Seit letztem Jahr läuft das Bewerbungsverfahren für eine Marsmission namens „Mars One“. Diese wurde von einer niederländischen Stiftung initiiert, die es sich zum Ziel gemacht hat, bis 2025 Menschen auf dem Mars landen zu lassen und dort feste Siedlungen einzurichten. Die Mission sieht aus Kostengründen keine Rückkehr zur Erde vor. Außerdem ist das Projekt als Reality-Show im Fernsehen angelegt und soll die Kolonisation des Mars zeigen. Nun haben sich rund 200.000 Menschen für dieses Projekt beworben, aus denen 40 Menschen bis 2015 ausgesucht und zu Astronauten ausgebildet werden sollen. 2025 sollen dann die ersten Kolonisten auf dem Mars landen.

Ob Leben auf dem Mars nun überhaupt möglich ist, ist umstritten, da der Mars kein Magnetfeld besitzt, das vor Strahlung schützen würde und somit Menschen auf Dauer starke Schäden davontragen würden. Zumindest wurde schon Wasser gefunden – zwar in gefrorener Form, aber die Lebensgrundlage Wasser ist immerhin vorhanden. Allerdings sind die extremen Bedingungen immer noch ein Problem, denn auf dem Mars herrschen meist weit unter 0 °C, und heftige Sandstürme fegen über ihn hinweg.

Ob sich also Pläne zur Besiedelung des Mars wirklich in die Tat umsetzen lassen oder es sich dabei um Utopie handelt, bleibt abzuwarten.

Die Keplerschen Gesetze

Anfang des 17. Jahrhunderts formulierte der Mathematiker und Astronom Johannes Kepler die Keplerschen Gesetze. Sie beschreiben, wie sich Planeten um einen Stern bewegen.

Erstes Keplersches Gesetz

Die Planeten bewegen sich auf ellipsenförmigen Bahnen. In einem der beiden Fokuspunkte der Ellipse liegt der Stern.

Mit dieser Beschreibung verbesserte Kepler die 50 Jahre ältere Beschreibung von Kopernikus, der kreisförmige Bahnen angenommen hatte.

Zweites Keplersches Gesetz:

Die Fläche, die ein Planet in einer bestimmten Zeit zwischen dem Stern und seiner Bahn überstreicht, ist überall entlang der Bahn gleich groß.

Eine Folge dieses Gesetzes ist bei Kometen sehr deutlich zu beobachten: In der Nähe der Sonne bewegen sie sich viel schneller als weiter weg.

Drittes Keplersches Gesetz:

Die Umlaufzeit eines Planeten zum Quadrat ist proportional zur großen Halbachse seiner Bahnellipse hoch drei.

Wenn für nur einen Planeten in einem System die große Halbachse und die Umlaufzeit bekannt sind, kann für alle anderen Planeten eine Größe aus der anderen berechnet werden.

Illustrationen der Keplerschen Gesetze downloaden