Die bemannte Reise zum Mars 1/2

Guten Morgen, Mittag oder Abend zu diesem Video/dieser Kurzserie. In dieser Serie werde und habe ich viiieeell Zeit reingesteckt um das so detailreich wie möglich zu beschreiben, was für ein Aufwand nötig wäre, zum Mars zu gelangen, welche Aspekte man sich für die Reise zur Gemüte führen muss.

Der Mars

Daher schauen wir uns erstmal den Mars mal näher an

Kurzinfo zum Mars

Der Mars, auch als Roter Planet, ist knapp erzählt halb so groß wie die Erde, etwa ein Drittel Schwerkraft, wiegt etwa achtmal so viel wie der Mond. Er hat zwei Asteroiden-Monde und ein echtes Klima und Wetter. Dabei unterscheidet es sich von unserem ab. Die Temperaturen sind kalt, aber in Äquatornähe bis zu angenehmen 25 Grad Celsius. Er hat durch seine doch recht stark elliptische Bahn und durch die Neigung der Rotationsachse ebenfalls Jahreszeiten. Ein Marstag dauert nur minimal länger und die Neigung der Rotationsachse ist auch nur leicht größer. Seine Atmosphäre ist allerdings nur dünn und er hat auch kein Magnetfeld.

Und was auch jeder weiß: Die Oberfläche ist tatsächlich so rotbraun, weil dort Roste in Form von Staub bis zu einigen Metern tiefe ins Gestein reicht.

Er steht an Vierte Stelle im Sonnensystem und ist ein Planet wie Erde aus Gestein.

Beobachtung

Man kann ihn recht leicht ausmachen, der Mars wandert wie der Mond oder die Sonne ungefähr entlang der Ekliptik. Er ist wie schon erwähnt rotbraun und wenn er am Himmel steht kaum zu übersehen, er ist heller als alle anderen Sterne und hält auch mit Jupiter und Venus mit. Durch das Teleskop erkennt man bereits größere Strukturen. Aufpassen sollte man mit Sternen wie Antares und Betelgeuse, die nahe an der Ekliptik stehen und dem Mars zum verwechseln ähneln. Planeten kann man aber leicht ausmachen wenn man keine Sternkarten im Kopf hat, denn Planten funkeln im Gegensatz zu den Planeten nicht. Die letzte Opposition war am 27.07.2018 und die nächste ist am 14.10.2020. An diesem Tag steht der Mars am günstigsten zu uns, so dass er uns nahe steht und zu uns gesehen voll beschienen, dementsprechend ist der Mars um diese Zeit sehr hell.

Atmosphäre

Die Atmosphäre auf dem Mars ähnelt vom Druck her, wie die auf der Erde auf 35 Kilometer Höhe. Ähnlich wie bei der Venus, besteht die Marsatmosphäre hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid. Durch die dünne Atmosphäre werden die Temperaturen nur minimal verteilt, denn wenn die Temperaturen tagsüber bis zum Gefrierpunkt klettern, fallen sie nachts auf Antarktis-Niveau. Die Atmosphäre besteht noch außerdem, wie die meisten anderen Atmosphären auch aus Stickstoff und Argon und auf dem Mars noch geringe Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf, Methan, Schwefeldioxid, Ozon (!) und sonstige Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor und Schwefel. Die gelborange, bis ins Braun gehende Farbe der Atmosphäre kommt von dem aufgewirbelten Staub und Sand, welche Körner bis zu 1,5 Mikrometer groß werden. Der Atmosphärendruck liegt durch die Wetterverhältnisse bei etwa 6 bis 7 Millibar. Vermutlich hatte der Mars mal mehr Atmosphäre, aber weil er die Atmosphäre durch die geringe Schwerkraft nicht tragen konnte, wurde sie vom Sonnenwind vermutlich weg getragen.

Wetter & Klima

Wolken entstehen hauptsächlich im Sommer durch das Sublimieren von dem Eis der Polkappen welche selbst aus Wassereis und Kohlendioxideis. Die Wolken sind dann in größere Höhe als auf der Erde mit bis zu 80 Kilometer und bilden Zirruswolken. Diese absorbieren übrigens bis zu 40 Prozent an Sonnenlicht und führt dazu, dass die Temperaturen unter der Wolke auch bis zu 10° C fallen. Niederschläge fallen auf dem Mars nicht.

Die Jahreszeiten vom Mars sind durch die große Exzentrizität auf der südlichen Hemisphäre stärker ausgeprägt, als auf der nördlichen Seite. Das liegt daran, dass wenn Winter auf der südlichen Hemisphäre ist, dass der Mars zur selben Zeit nahe dem Aphel steht und wenn Sommer ist, nahe dem Perihel. Der Aphel ist der sonnenfernste Punkt auf der Umlaufbahn und der Perihel das genaue Gegenteil.

So können die Sommer auf der südlichen Hemisphäre bis zu 30°C steigen und im Winter noch weiter, bis zu um die 90 bis 95°C im negativen Bereich fallen, während es dann auf der nördlichen Hemisphäre die Temperaturen dadurch abflauen.

Aufgrund der starken Tag-Nacht-Temperaturschwankungen, wie etwa in der Wüste bloß noch stärker, gibt es täglich morgens und abends Winde. Die Winde und alle anderen Winde und Stürme wirbeln auch Staub auf. Während des Frühjahr auf dem Mars, können überregional ausgedehnte Stürme entstehen, welche den Mars bekannterweise einhüllen. Dabei können auch Windhosen entstehen, die sorgen dafür, dass danach auf dem Boden dunkle Spuren zu finden sind. Entgegen der Vorstellung von manchen und manchen Bücher oder Filme sind die Mars-Staubstürme wegen der dünnen Luft wesentlich schwächer als auf der Erde. Der aufgewehte Staub, bei dem es bei solchen Stürmen bleibt, bleibt auch oft sehr lang in der Atmosphäre hängen, was wiederum nochmals die Farbe der Atmosphäre oder des Himmels dann auf dem Mars erklärt.

In heftigen Staubstürme kann es zu Gewitter, also unsichtbare Entladungen oder Blitzen kommen, welche teils eine starke Intensität aufweisen, kommen.

Die Staubsturm-Saison ist für gewöhnlich in der Zeit des Perihels, da der Planet mehr Energie als 40% mehr Sonnenlicht bekommt. Während des Aphels bilden sich in der Atmosphäre Wolken aus Wassereis in gleicher Höhe wie die Wolken bei uns auf der Erde, welche mit dem Staub interagieren und so die Temperatur des Planeten senken, aber ohne die Wolken und das Sonnenlicht würde der Staub gefrieren.

Geologie

Die Oberfläche des Mars erinnert an den Mond: Vielerorts Gesteinsbrocken und sandige Böden. Felsen und Gestein meist aus Basalten und Vulkangestein. Ferner wurde auch Quarzreiche Gesteine gefunden, Olivin, Kiesel aus Konglomeraten, metamorpher Regolith (Das was man auf dem Mond findet), auch Sedimente und Sand mit schwefelhaltigen Staubteilen.

Die Größe der Marsoberfläche entspricht fast der Gesamtfläche der von allen Kontinenten der Erde. Seine beiden verschiedenen Hemisphären: Die nördliche Hemisphäre hat eine geologisch junge, fast kraterlose Gegend, welche durchschnittlich 3 bis 5 Kilometer unter NN liegt, eine Tiefebene, welche durch unbekannte kosmische und auch geologische Prozesse so ist wie sie ist. Vermutlich war der Auslöser eine gigantische Kollision zwischen dem Mars und eines Objektes etwas kleiner als der Mond. Das erklärt allerdings nicht alles. Auf der Südseite findet man im Gegensatz eine Hochebene, geologisch alt und mit vielen Kratern übersät. Auf ihr findet man auch erloschene Schildvulkane.

Oberflächenmerkmale sind: das Valles Marineris, ein großes Grabensystem, welches sich in Äquatornähe erstreckt. Knapp südlich des Äquators erstrecken sich auch verschiedene dunklere Stellen und westlich vom Valles Mariners befindet sich die Tharsis-Hochebene. Weiter westlich und auch nördlicher erstreckt sich über den halben Planeten verschiedene Tiefebenen. Und im Süden findet man ausschließlich Hochebenen mit vielen Kratern und Schildvulkanen.

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Mars in Zahlen:

Große Halbachse	1,524 AE 227,99 Mio. km
Perihel – Aphel	1,381 – 1,666 AE
Exzentrizität	e = 0,0935
Neigung der Bahnebene	1,85°
Siderische Umlaufzeit Synodische Umlaufzeit	686,98d = 686d 23h 31min 12sec 779,94d = 779d 22h 33min 36sec
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit	24,13 km/s
Kleinster und Größter Erdabstand	0,372 – 2,683 AE
Äquatordurchmesser Poldurchmesser	6 792,4 km 6 752,4 km
Mittlerer Umfang	21 299,9 km
Masse	6,419*10²³ kg
Radius	3390 km
Mittlere Dichte	3,933 g/cm³
Fallbeschleunigung	3,69 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	5,03 km/s
Rotationsperiode	24h 37min 22sec
Neigung der Rotationsachse	25,19°
Geometrische Albedo	0,15
Maximale scheinbare Helligkeit	-2,91 mag
Atmosphärendruck	6,45 mbar
Temperatur	140 K (-133 °C) 218 K (-55 °C) 300 K (+27 °C)
Hauptbestandteile d. Atmosphäre	Kohlenstoffdioxid: 95,97% Stickstoff: 1,89% Argon: 1,93% Sauerstoff: 0,146% Kohlenstoffmonoxid: 0,056% Wasser: 0,02%
Ringe Monde	Keine Phobos und Deimos (2) (Angst und Schrecken), entdeckt 1877

Mythologie

Der Mars steht für viele Kulturen und vergangene Kulturen wegen seine rostbraunen-roten Farbe für den Gott des Krieges und steht auch für den Mann. Der Mars war ebenfalls schon in der Antike mindestens seit den Sumeren bekannt.

Wenn etwa alle 26 Monate, in dem Zeitraum überholt die Erde den Mars einmal, alle 26 Monate gibt es eine Opposition, der Mars für ein paar Wochen am Himmel hell erstrahlt, so erinnert er in alten Zeiten an das Lodern der Flammen und der Kriegswirren. Deshalb sahen etliche Kulturen in ihm den Kriegsgott. Bei den Babyloniern hieß er Nergal, Ares bei den Griechen und bei den Römern den Mars. Sein Name kommt daher.
In der griechischen Götterwelt ist der Sohn von Zeus und Hera Ares, der Gott des erbarmungslosen Kampfes. Die Amazonen sind die kriegerischen Töchter des Ares.
Bei den Römern hingegen wurde der Kriegsgott verehrt. Mars soll der Vater von Romulus und Remus sein, den legendären Gründern Roms. Der erste Monat im Jahr im alten Kalender heißt März und lässt sich von Mensis Martius ableiten, den Marsmonat. In dem Monat begann man mit der Ausaat und den Feldzügen zur Festigung und Erweiterung des Römischen Imperiums.
Bei den Chinesen heißt er Feuerstern Ying-huo, bei den Ägyptern Horus der Rote.

Phobos und Deimos

Phobos und Deimos sind die zwei einzigen Asteroidenmonde, die vermutlich vom Mars in der Urzeit eingefangen wurden. Phobos und Deimos wurden 1877 vom US-Astronom Asaph Hall, später dazu mehr, an der Sternenwarte in Washington entdeckt. Phobos und Deimos sind gerade mal 13,4 x 11,2 x 9,2 und 7,5 x 6,1 x 5,2 km groß und wiegen etwa das 10⁷ und das 10⁸-fache. Phobos umläuft den Mars schneller als das er rotiert und Deimos etwas langsamer als der Mars rotiert. Phobos und deimos sind nahe einer 1:4 Bahnresonanz. Dessen Albedo (beide 0,07) und ihre Dichte (1,89 und 1,7 g/cm³) sind charakteristisch für Kometen. Deshalb ist z.B. Phobos 400 Tausend mal dunkler als Mars aus unserer Perspektive. Vom Marsäquator selbst ist der Mars mit -8,9 mag etwa Zwanzig mal dunkler als der Vollmond. Vom Phobos aus könnte man mit Fahrradgeschwindigkeit z.B. einen Tennisball in seine Umlaufbahn bringen.

Phobos

Deimos

Tabelle

Masse	1,06*10¹⁶ kg	1,8*10¹⁵ kg
Dimension der drei Halbachsen in km	13,4 x 11,2 x 9,2	7,5 x 6,1 x 5,2
Mittlere Dichte	1,887 g/cm³	1,7 g/cm³
Albedo	0,07	0,07
Oberflächen- temperatur	163 – 268 K	163 – 268 K
vis. Helligkeit in mittlerer Opposition	11,5 mag	12,5 mag
Große Halbachse	a = 9’376 km	a = 23’458 km
Siderische Umlaufzeit Synodische Umlaufzeit (hier: Durchgang durch den Meridian auf der Oberfläche des Marses)	U = 7h 39m 14s Usyn = 11h 06m 22s	U = 1d 06h 17m 55s Usyn = 5d 11h 26m
Exzentrizität	e = 0,0151	e = 0,00033
Bahnneigung zum Marsäquator	i = 1,06°	i = 1,79°
Maximale Elongation in mittlerer Opposition (vis. Marsabstand)	E = 25”	E = 1’ 02”
Synodischer Monat (Phase zu Phase)	7h 39m 27s	1d 06h 21m 16s
Mittlere Bahn- geschwindigkeit im Marsorbit	v = 2137,6 m/s	v = 1351,4 m/s
Umlaufzeit im Marsorbit	Usid = 7h 39m 14s	Usid = 1d 06h 17m 55s

Frühe Entdeckungsgeschichte

Mit der Erfindung des Teleskop durch Hans Lippershey wurden plötzlich Barrieren frei, Objekte die für das bloßes Auge zu dunkel sind, wurden auf einmal entdeckt, auch Himmelskörper in unserem Sonnensystem. 1609/10 die galileischen Monde. Christiaan Huygens entdeckte 1656 den größten Mond von Saturn, den Titan. 1671-1684 entdeckte Giovanni Domenico Cassini, Direktor der Pariser Sternwarte, vier weitere Monde um den Saturn. Ein Jahrhundert später, in 1781, wurde Uranus von Wilhelm Herschel entdeckt. Der Siebter Planet. 1787 fand er beim Uranus die zwei hellsten Monde und bis zum Ende des Neunzehnten Jahrhunderts hatte man exklusive den Mond 13 Monde entdeckt.

Nur unser Nachbarplanet Mars schien keine Monde zu haben. Johannes Kepler behauptete in dem Dokument Narratio de Iovis Satellitibus, dass der Mars zwei Monde besitzt, weil das einfach vollkommen wäre.

1643 meinte der Kapuzinermönch Anton Maria Schryl, zwei Marsmonde gesichtet zu haben. Das war aber mit der damaligen Fernrohr-Technologie völlig unmöglich gewesen. Schryl hat wahrscheinlich einfach nur Fixsterne dicht beim Mars gesehen.
Interessant auch ein Roman aus 1727 namens Gullivers Reisen, von Jonathan Swift. Dort wird das die “Iaputanischen Astronomen” hervorragende Teleskope besitzen und Sternkataloge von über 10’000 Fixsternen und zwar nicht nur einen! Auch wird über die Entdeckung berichtet zwei Marstrabanten gesehen zu haben, der Innere der beiden sei 3 und der Äußere 5 scheinbare Marsdurchmesser vom Mars entfernt. Der Innere Trabant soll in 10 Stunden den Mars umkreisen und der Fernere in 21,5 Stunden. Eine überraschende Vorhersage dafür, dass die Entdeckung erst 150 Jahre später getätigt wird.

Quellen

https://de.wikipedia.org/wiki/Konjunktion_(Astronomie)
https://www.grimmspace.de/der-mars/
https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_(Planet)
ISBN: 9783440154397
ISBN: 9783440145807
https://www.bernd-leitenberger.de/orbits.shtml
https://www.starobserver.org/ap090316.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Phobos_(Mond)