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2000: Wissenschaft Arche zur neuen Welt

Astronaut Ulrich Walter über die Besiedlung der Milchstraße
aus DER SPIEGEL 52/1999

Vor sechs Jahren flog der Physiker Walter, 45, mit der US-Raumfähre Columbia zehn Tage lang um die Erde. Derzeit arbeitet er für den Computerkonzern IBM in Böblingen. -------------------------------------------------------------------

Kein Mensch kann heute mit Bestimmtheit sagen, ob es die Menschheit morgen noch geben wird. Vor 65 Millionen Jahren schlug ein Asteroid mit zehn Kilometer Durchmesser und der gigantischen Wucht von fünf Milliarden Hiroschima-Bomben in Mittelamerika ein und löschte alle Dinosaurier und mit ihnen auch beinahe alles höhere Leben auf der Erde aus. Diese und gar noch größere Katastrophen, so die Wissenschaftler, können sich immer wieder ereignen - nur wann, das vermag niemand vorherzusagen.

Wird die Menschheit folglich irgendwann gezwungen sein, die Erde zu verlassen? Angesichts der möglichen Vernichtung durch einen Asteroideneinschlag könnte es in Zukunft durchaus Gründe geben, sich einen anderen Ort in unserem Universum zu suchen, um zu überleben. Welches Ziel läge da näher als der Mars, unser planetarer Nachbar?

Um den unwirtlichen Planeten bewohnbar zu machen, müsste man den Mars ökologisch umformen. Zunächst würde aus einem Mix von wirkungsstarken Treibhausgasen, die auf dem Mars von einem chemischen Kraftwerk produziert werden könnten, eine Atmosphäre geschaffen, die über den damit in Gang gebrachten Treibhauseffekt das an den Polkappen befindliche Eis zum Schmelzen brächte. Infolge des abtauenden Kohlendioxid-Eispanzers entstünde nach etwa 40 Jahren eine reine Kohlendioxid-Atmosphäre mit einem Druck von 0,3 Bar, in der Astronauten ohne Schutzanzug in ganz normaler Straßenkleidung herumlaufen könnten; sie müssten nur zusätzlich eine Sauerstoff-Flasche auf dem Rücken tragen.

Nach etwa 100 Jahren wären die Verhältnisse so weit gediehen, dass sich die Wassermengen des ehemaligen Urozeans, die als Permafrost vermutlich etwa ein Meter unterhalb der Oberfläche lagern, verflüssigen und erste Flüsse und Seen bilden. Der damit zugleich einsetzende Regen schüfe die Voraussetzungen für ein erstes Ökosystem, in dem robuste, von der Erde importierte Pflanzen die reine Kohlendioxid-Atmosphäre langsam in eine Sauerstoff-Atmosphäre verwandeln. Unter erdidentischen Sauerstoff-Verhältnissen könnten sich nach 500 Jahren Umformung die Marsbewohner erst-

mals frei auf dem einstigen Wüstenplaneten bewegen und ihn allmählich kolonialisieren. Am Ende des dritten Jahrtausends könnte der Mars mit großen Wasserflächen und grünen Ebenen bereits 100 Millionen Menschen neuen Lebensraum bieten.

Ist für zivilisiertes Leben aber überhaupt ein Planet erforderlich? Nicht unbedingt. Freifliegende Weltraumkolonien wären ebenfalls möglich. Die entstünden natürlich nicht aus dem Nichts heraus. Einen bescheidenen Anfang macht die Internationale Raumstation ISS, die frühstens ab März 2000 dauerhaft mit einer Crew besetzt werden soll. Kommerzielle Hotelunternehmen planen bereits, Weltraumhotels in der Nähe der ISS zu errichten.

Nach den Erfahrungen mit der ISS und eventuellen Nachfolgern könnte die Menschheit um das Jahr 2069, also 100 Jahre nach der ersten Mondlandung, eine erste freischwebende Raumkolonie, das so genannte Insel-Eins-Habitat, installieren.

Die bis heute technisch ausgereifteste Studie hierfür stellte in den siebziger Jahren der Physiker Gerard O''Neill vor: Seine Raumkolonie sieht aus wie ein rotierender Autoreifen, hat einen Durchmesser von 130 Metern und bietet im Inneren Platz für 10 000 Weltraumpioniere. Auf fast zwei Quadratkilometer verschachtelter Fläche wird gewohnt und Landwirtschaft betrieben. Trotz ihrer Größe hinge eine solche Raumkolonie versorgungstechnisch noch am Nabel der Erde.

Dies würde sich erst bei den ebenfalls von O''Neill entworfenen größeren Kolonien für etwa 150 000 Personen, folgerichtig »Insel-Zwei-Habitate« genannt, ändern. »Insel-Zwei-Habitate« wären vollkommen autonom. Alles was sie zum Leben brauchten, könnten sie auch selbst produzieren. Die Rohstoffe dafür lägen sozusagen direkt vor der Haustür: In unmittelbarer Nähe kreisen Planetoiden, Gesteinsbrocken von teilweise über 150 Kilometer Durchmesser.

Weil die Bahn dieser Habitate aber bereits außerhalb der so genannten solaren Ökosphäre liegen würde - jenem Bereich zwischen Venus und Mars, in der die Sonne nicht zu kräftig, aber auch nicht zu schwach scheint - müsste zusätzlich Energie erzeugt werden. Dies wäre erst mit der frühstens Mitte nächsten Jahrhunderts anwendungsreifen Kernfusion möglich. Als Brennstoff könnte der überall im Weltraum vorhandene Wasserstoff dienen, der sich unter Abgabe enormer Energiemengen zu Helium verschmelzen lässt.

Damit wäre die Zeit reif für die »Insel- Drei-Habitate«, auch Raum-Archen genannt. Mit 10 Millionen Individuen an Bord könnten sie Jahrhunderte lang absolut autark existieren. Die Zylinder wären 32 Kilometer lang, hätten einen Durchmesser von 6,4 Kilometern und böten einen Lebensraum von jeweils 1300 Quadratkilometern. Bei solchen Dimensionen würde die künstliche Atmosphäre bereits einen blauen Himmel mit Wolkenschichten erzeugen, also erdähnliches Wetter, und Ozon zum Schutz vor kosmischer Strahlung.

Autark und mit praktisch unbegrenztem Materialvorrat von den Planetoiden und Asteroiden könnten sich Raumkolonien nahezu beliebig stark vermehren. Tatsächlich scheinen ihrer Anzahl keine Grenzen gesetzt. Allein im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter ließe sich über viele Jahrtausende hinweg im Prinzip ein Lebensraum mit der 4000fachen Größe der Erdoberfläche schaffen.

Nach jahrhundertelanger Erfahrung mit dem Leben in Raum-Archen und der Besiedlung von Nachbarplaneten wie des Mars und womöglich einem Auslöser wie der drohenden kosmischen Zerstörung der Erde, wäre es geradezu ein natürlicher Schritt für die Menschheit, das Sonnensystem zu verlassen und sich einen neuen bewohnbaren Heimatplaneten zu suchen, der einen anderen Stern umkreist. Diesen riskanten Schritt würde jedoch kein Reisender eingehen, wäre nicht zuvor die alles entscheidende Frage beantwortet: Gibt es überhaupt einen für die Besiedlung geeigneten Planeten in der näheren Umgebung des Sonnensystems?

Die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa und die europäische Raumfahrtagentur Esa bereiten sich schon heute in einer Art Wettlauf darauf vor, in etwa zehn Jahren mit riesigen Infrarot-Spiegelteleskopen im Weltall die ersten bewohnbaren Planeten ausfindig zu machen. So beabsichtigt die Esa unter dem Projektnamen »Infrared Space Interferometer«, etwa im Jahr 2010 fünf Teleskope im All zu einem freifliegenden Ring von 100 Meter Durchmesser zusammenzuschließen. Dieses Teleskopsystem soll jenseits der Marsbahn positioniert und mit einer 1000-mal besseren Auflösung als das heutige Hubble-Weltraumteleskop in einer Umgebung von mindestens 50 Lichtjahren um die Erde erdähnliche Planeten aufspüren.

Raum-Archen müssten sich mit relativ kleinen Geschwindigkeiten von maximal zehn Prozent Lichtgeschwindigkeit begnügen. Ein solches Riesenraumschiff wäre damit einschließlich Beschleunigungs- und Abbremsphase etwa 200 Jahre zu einem 20 Lichtjahre entfernten Stern unterwegs.

Man mag sich fragen, ob es angesichts dieser übermenschlichen Zeitspannen wirklich Leute gäbe, die spinnert genug wären, ihr Leben als reine Fortpflanzungsmaschine zu geben, nur damit Generationen nach ihnen einen anderen Stern bevölkern könnten. Dazu sollte man bedenken, dass Raum-Archen mit ihren zehn Millionen Aussiedlern keine unmenschlichen Technikmonster wären. Sie böten Lebensbedingungen fast wie auf der Erde. Für die Reisenden würde es keinen Unterschied machen, ob sie ihr Leben auf einer Arche verbrächten oder auf einem Planeten.

Hat die Menschheit erst einmal die ersten fremden Welten erreicht, liegt die Frage nahe, ob unsere Milchstraße nicht vollständig kolonisierbar ist und wie lange dies dauern würde. Berechnungen haben

gezeigt, dass Planeten, die sich für biolo-

gisches Leben eignen, wahrscheinlich in einem mittleren Abstand von 14 Lichtjahren, und solche, die erdähnliche Verhältnisse bieten, in einem mittleren Abstand von 32 Lichtjahren über die Milchstraße verteilt sind. Die Menschheit müsste sich also über einen langen Zeitraum in einer Schritt-für-Schritt-Strategie über die Galaxis ausbreiten.

Dass dies durchaus menschlichem Verhalten entspräche, zeigt die Besiedlung der weit verstreuten Inseln im zentralen Pazifischen Ozean. Vorfahren der heutigen Polynesier, ein erfahrenes Seefahrervolk vom Bismarck-Archipel, begannen um 1500 vor Christus, sich von den Fidschi-, Tonga- und Samoa-Inseln über die Gesellschafts-Inseln bis hin zu den entlegenen Pitcairninseln und der Osterinsel auszubreiten. Um 900 nach Christus, also nach 2400 Jahren, hatten sie schließlich den gesamten mittleren und östlichen Pazifischen Ozean kolonialisiert. Dies entspricht einer mittleren Besiedlungsrate von etwa 40 Jahren pro 100 Kilometer. Da die mittlere Entfernung zwischen den Inseln um die 200 Kilometer beträgt, fand eine Auswanderungswelle nach jeweils etwa vier Generationen statt, eine gut nachvollziehbare Besiedlungsdynamik.

Basierend auf diesen Erfahrungen lässt sich die Besiedlungszeit der Milchstraße abschätzen. Raum-Archen würden nach etwa 200 Jahren auf einen 20 Lichtjahre entfernten bewohnbaren Planeten treffen. Die Raumreisenden würden ihn kolonialisieren, und ihre Nachkommen würden sich nach spätestens 2000 Jahren der Regeneration auf eine erneute Reise begeben.

Unter diesen Umständen würde sich die Menschheit mit einer Geschwindigkeit von 2200 Jahren pro 20 Lichtjahre ausbreiten. Unsere Milchstraße hat einen Durchmesser von 100 000 Lichtjahren und wäre daher nach etwa 10 Millionen Jahren vollständig besiedelt - ein kleiner Bruchteil jener etwa 3800 Millionen Jahre, die die Natur von der Entwicklung der ersten irdischen Lebensformen hin zur technologischen Zivilisation heutigen Datums benötigte.

Der Menschheit mag nur ein relativ kurzes Leben auf der Erde beschieden sein; ihre Lebensaussichten in unserer Milchstraße hingegen sind überwältigend.

* An Bord der US-Raumfähre »Columbia«.* Links im Bild: Internationale Raumstation ISS.

Ulrich Walter
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