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Flugphysik: Günstiger zum Mars

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Neue Flugroute zum Roten Planeten Zum Mars lupfen

Eine Reise zum Mars ist teuer, lang und gefährlich. Forscher schlagen nun eine neue Route vor, die viel Kraftstoff sparen könnte und zudem unabhängig von der Stellung der Planeten wäre.

Der Rote Planet - das ist für die Strategen bei der Nasa schon lange das eigentliche Ziel. Endlich wieder in eine Welt vordringen, die zuvor noch kein Mensch betreten hat. Allerdings wäre der Aufwand sehr hoch: Der Hinflug allein dauert mindestens sechs Monate. Die Astronauten müssten zudem mehr als ein Jahr auf dem Mars bleiben, bis die Konstellation der Planeten wieder einen zügigen Rückflug erlaubt.

Zwei Forscher schlagen nun eine neue Route zum Mars vor, die zumindest die Kosten deutlich senken könnte. Zudem sei die Flugbahn weniger riskant und ermögliche flexiblere Starts, schreiben Francesco Topputo und Edward Belbruno in einem Artikel , der im Fachblatt "Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy" erscheinen soll.

Bei bisherigen Flügen zum Mars haben unbemannte Raumschiffe den sogenannten Hohmann-Transfer  genutzt. Dabei gibt es nur ein kleines Zeitfenster für den Start. Erde und Mars müssen in einer bestimmten Konstellation zueinander stehen, damit das Raumschiff sechs Monate nach dem Start genau am Roten Planeten ankommt. Diese Konstellation gibt es nur alle zwei Jahre, was Flüge zum Mars stark einschränkt.

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Der Hohmann-Transfer erfordert zudem ein rasantes Bremsmanöver des Raumschiffs, weil dieses schneller durchs All rast als der Mars. Zum Abbremsen nutzen Raumschiffe ihre Düsen, was viel Treibstoff erfordert und die Missionskosten erhöht. Die von Topputo und Belbruno vorgeschlagene Flugbahn käme ganz ohne Bremsmanöver aus und könnte so bis zu 25 Prozent Treibstoff einsparen.

"Das eröffnet uns neue Perspektiven", sagt James Green von der Planetary Science Division der Nasa dem Magazin "Scientific American" . Man könne mit der Methode Ressourcen und Geld sparen, genau danach habe man immer gesucht.

Neue Methode: Ballistisches Einfangen

Der sogenannte Niedrig-Energie-Transfer  unterscheidet sich beim Start von der Erde kaum vom Hohmann-Transfer. Die Flugzeit würde sich sogar leicht verlängern. Doch der Anflug funktioniert anders. Das Raumschiff wird nicht direkt zum Mars geschossen, sondern quasi gelupft. Es fliegt langsamer als der Rote Planet vor diesem durchs All. Der Mars nähert sich von hinten und fängt das Raumschiff mit seiner Schwerkraft ein. Die Forscher nennen das Verfahren Ballistic Capture (Ballistisches Einfangen).

Völlig neu ist die Methode allerdings nicht. Bereits 1991 nutzte sie die japanische Sonde "Hiten" bei einem Flug zum Mond. Belbruno hatte schon damals die dafür nötigen Berechnungen durchgeführt. Er versuchte auch, ein ähnliches Manöver für Mars-Flüge zu entwickeln. Doch der Mars bewegt sich deutlich schneller als der Mond, was die Kalkulationen erschwerte. "Ich gab das Ganze auf", berichtete der Forscher. Doch dann habe er sich vor Kurzem wieder mit dem Problem beschäftigt und schließlich doch eine Lösung gefunden.

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Das ballistische Einfangen würde auch die Risiken einer Marsmission verringern, denn das Raumschiff müsste bei der Annäherung an den Roten Planeten nicht mehr punktgenau abbremsen. Vor allem aber die größere Flexibilität bei den Starts dürfte die Nasa-Experten begeistern. Starts müssen immer wieder wegen technischer Probleme verschoben werden. Wer ein enges Zeitfenster wie bei Flügen zum Mars verpasst, muss mehr als zwei Jahre warten, bis die Planetenkonstellation wieder stimmt.

Die neue Route ermöglicht im Prinzip regelmäßige Zubringerflüge zum Mars. Man könne Ausrüstung zum Mars schicken, bevor sich Menschen auf den Weg machten, erklärt Belbruno. Womöglich würden zunächst Roboter den Roten Planeten bevölkern. Schließlich macht ihnen die starke kosmische Strahlung während des langen Flugs nichts aus.

"Ich dachte erst, dass der 1991 gefundene Weg zum Mond die einzige Anwendung meiner Theorie ist", sagt Belbruno. Nun denkt die Nasa darüber nach, die neue Route zum Mars zu testen, wie James Green sagt. Dies könne in den 2020er-Jahren geschehen.

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