Mars gegen die Pole der Merkur-WRT-Kolonisierung

Ihre Delta-v-Analyse berücksichtigt nicht das Landing-Delta-v. Auf dem Mars muss nur ein Bruchteil eines km/s propulsiv bewältigt werden, auf Merkur wird die gesamte Landung propulsiv erfolgen.

Sie berücksichtigen auch keine Transitzeit. BepiColombo wurde 2018 gestartet und kann erst Ende 2025 in die Umlaufbahn eintreten. MESSENGER startete ebenfalls 2004 und trat erst 2011 in die Umlaufbahn ein. Sie sehen eine 7-jährige Reise in einer Umgebung mit Sonneneinstrahlung, die ihren Höhepunkt erreicht 6-mal so schlimm wie auf der Erde, 12-mal so schlimm wie auf dem Mars, und das ist nur eine Möglichkeit. Schlimmer noch, Ihr Mercury-Raumschiff wird einen Großteil seiner Gesamtzeit am Ende dieser Reichweite mit hoher Strahlung verbringen, während es seine letzten Mercury-Vorbeiflugmanöver durchführt.

Der Mars hingegen kann mit Transits von nur wenigen Monaten erreicht werden. In Musks IAC-Vortrag 2016 schlug er hochenergetische Transite vor, die 80 bis 150 Tage dauern. Diese beginnen in der erdnahen Strahlungsumgebung und bewegen sich schnell nach außen, wobei sie den Großteil des Transits näher an der marsnahen Strahlungsumgebung verbringen, wobei etwa die Hälfte der Sonnenstrahlung in der Entfernung von der Erde wahrgenommen wird. Und sobald Sie landen, bietet die Atmosphäre einen ähnlichen Strahlenschutz wie in LEO durch die Magnetosphäre der Erde: https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA03480

Sie brauchen einen großen Vorteil, um das Delta-V-Problem zu kompensieren, und es gibt wirklich keinen. Auf Merkur gibt es flüchtiges Eis, aber sie sind wirklich nicht vergleichbar mit den großen Körpern aus reinem Wassereis und der CO2/N2/Ar-Atmosphäre des Mars. Startfenster sind häufiger, aber bei einer bestimmten Fahrzeuggröße werden Sie aufgrund der geringeren Nutzlastanteile viel mehr Starts benötigen, um die gleiche Materialmenge zu bewegen. Und Merkur hat die 12-fache Leistung eines Solarpanels, das der Sonne zugewandt ist ... aber Sie befinden sich an den Polen, wo Sie die Panels weit voneinander entfernt oder auf Türmen errichten müssen, damit sie sich nicht gegenseitig beschatten , oder haben sie in einem so steilen Winkel, dass sie nicht wirklich viel Sonnenlicht einfangen. Auf dem Mars können Sie in mittleren Breiten landen und einfach Sonnenkollektoren auf Feldern ausrollen/entfalten.

Sie können weder auf der Tagseite des Merkur noch auf einem Gipfel des ewigen Lichts landen, weil es viel zu heiß ist (800 ° F / 430 ° C), selbst wenn es nicht so heiß ist wie auf der Venus. Eine bemannte Mission muss entweder auf der Nachtseite oder in einem Krater langer Dunkelheit landen. Dieser Krater kann und wird wahrscheinlich am Nord- oder Südpol liegen, wenn es ewige Dunkelheit gibt.

Außerdem kann sich ein Flugzeug mit Besatzung nicht mehrere Vorbeiflüge an Planeten wie BepiColombo leisten. Ihr Ziel wäre es, so schnell wie möglich zum Merkur (und zurück zur Erde, wenn sie wollen) zu gelangen, es sei denn, sie haben ein wirklich großes Raumschiff und eines, das für zentripetale Schwerkraft sorgen kann.

Eine dauerhafte Kolonisierung des gesamten Planeten ist mit der aktuellen und der nahen Zukunftstechnologie unmöglich, da Merkur nicht in synchroner Rotation mit der Sonne ist, daher wird der gesamte Merkur (außer Kratern der ewigen Dunkelheit) schließlich von der Sonne erleuchtet werden.

Es gibt mehrere Argumente, die den Mars gegenüber Merkur als Kandidaten für bemannte Missionen bevorzugen.

Ankommen und nach Hause kommen

Wie die Frage und andere Antworten hervorgehoben haben, ist das Delta-v für den Transfer zum Merkur erheblich höher als für den Transfer zum Mars erforderlich. Dies wird zu enorm höheren Treibstoff- und Startkosten für den ausgehenden Transfer führen.

Auch das Heimkommen ist ein Problem. Die Verwendung von Vor-Ort-Ressourcen zur Herstellung von Treibstoff kann theoretisch die Gesamtkosten für den Missionsstart erheblich reduzieren. Der größte Vorteil in Bezug auf die Einsparung von Startmasse ergibt sich normalerweise, wenn Sie in der Lage sind, das gesamte Rücktreibmittel vor Ort herzustellen. Die Rückkehr vom Merkur erfordert mehr Treibstoff als die Rückkehr vom Mars. Das bedeutet, dass auch der Umfang jeder ISRU-Treibstoffproduktion aus einheimischen Ressourcen vergrößert werden muss. Dies bedeutet MEHR Hardware, die zur Merkuroberfläche transportiert werden muss, und daher noch mehr Treibmittel für die Hinreise usw.

Es gibt immer Lösungen, um Transit-Delta-v mit alternativen Übertragungsstrategien zu reduzieren, aber dies geht fast immer auf Kosten einer längeren Übertragungszeit. Dies ist derzeit keine praktikable Lösung für bemannte Missionen, da die Minimierung der Zeit in der Mikrogravitation ein Hauptanliegen ist. BepiColombo wird etwa 9 Jahre brauchen, um Merkur zu erreichen. Dies ist ungefähr eine Größenordnung der kombinierten Hin- und Rücktransferzeit, die für eine Marsmission benötigt wird, wenn kurze Transfers (Typ I/II) verwendet werden.

Überleben in der lokalen Umgebung

Die Oberflächenumgebung von Merkur ist viel gefährlicher für das Leben als die des Mars.

Merkur ist im Vergleich zum Mars viel näher an der Sonne und wird einen etwa 14-mal größeren Sonnenfluss erhalten. Dies wäre gut für den Betrieb mit Solaranlagen, aber dies könnte durch die Komplexität der thermischen Steuersysteme aufgewogen werden, die erforderlich sind, um die gesamte Hardware in akzeptablen Temperaturbereichen zu halten. Die Wärmekontrolle bei EVA-Anzügen wäre ebenfalls eine Herausforderung, was die Möglichkeiten der Besatzung auf der Oberfläche von Mercury einschränken könnte. Wenn dies kein Showstopper ist, wäre es sicherlich ein großes Problem, das angegangen werden muss.

Die Nähe zur Sonne und das Fehlen jeglicher wahrnehmbarer Atmosphäre auf Merkur würden auch die Strahlungsumgebung erheblich gefährlicher machen als die des Mars. Auch hier gäbe es Möglichkeiten, dies abzumildern, aber dies würde mit zusätzlichen Kosten für zusätzliche Hardware, Systeme und Designkomplexität einhergehen.

Verwendung lokaler Ressourcen

Der Zugang zu und die Nutzung von Wassereis auf Merkur und Mars wird aufgrund der Lage und der Komplexität des Zugangs zu der Ressource (dh in Kratern im Polarschatten oder unter der Oberfläche vergraben) eine Herausforderung sein. Diese Ressourcen sind nicht unbedingt allgegenwärtig, daher kann der Standort der Ressourcen bestimmen, wo ein Kolonisationsort eingerichtet wird. Die Jury ist sich unschlüssig, ob die ersten bemannten Missionen zum Mars auf Wassereis-ISRU-Operationen angewiesen sein müssen, die Kolonisierung müsste dies wahrscheinlich berücksichtigen.

Der Mars hat jedoch eine andere einheimische Ressource, die viel leichter zugänglich ist als Wassereis, einfacher zu beschaffen ist und nicht vorschreiben würde, wo auf dem Planeten Sie landen müssen – die Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht. Dies kann in einer Vielzahl verschiedener ISRU-Prozesse verwendet werden, einschließlich der Produktion von Sauerstoff für Lebenserhaltungssysteme und Oxidationsmittel für Rücktreibmittel. Dies ist ein Vorteil für Mars gegenüber Merkur, wenn man den Umfang der lokalen Ressourcen für erste bemannte Missionen berücksichtigt.

Kommunikation mit zu Hause

Mars geht alle zwei Jahre in überlegene Konjunktion mit der Erde. Während dieser Zeit befinden sich Mars und Erde auf gegenüberliegenden Seiten der Sonne und eine direkte Kommunikation ist nicht möglich. Diese Verbindungsperiode kann je nach verwendetem Frequenzband der Kommunikation 1-2 Monate dauern.

Dies stellt eine Herausforderung für das Design von bemannten Marsmissionen dar. Es ist betriebsgefährlich, über einen so langen Zeitraum zu gehen, ohne dass die Besatzung auf dem Mars mit der Bodenunterstützung auf der Erde kommunizieren kann. Es könnte jedoch möglich sein, Missionen so zu gestalten, dass der Aufenthalt an der Oberfläche außerhalb von Konjunktionsperioden stattfindet.

Merkur ist viel näher an der Sonne und beendet und umkreist daher in viel kürzerer Zeit, etwa 88 Tage. Diese Konjunktionsereignisse zwischen Erde und Merkur werden daher viel häufiger stattfinden (allerdings wahrscheinlich von kürzerer Dauer). Dies bedeutet, dass es häufig Zeiträume gibt, in denen die Kommunikation unterbrochen wird.

In beiden Fällen könnte dies theoretisch behoben werden, indem an geeigneten Lagrange-Punkten Kommunikationsrelais-Raumfahrzeuge aufgestellt werden. Dies könnte für die ersten bemannten Missionen zur Merkuroberfläche wesentlich sein, aber nicht unbedingt für die ersten bemannten Missionen zum Mars.

Was werden die Menschen an der Oberfläche tun?

Mars ist wissenschaftlich überzeugend. Wir wissen, dass der Mars einst eine viel bewohnbarere Umgebung beherbergte. Sie war einst der Erde viel ähnlicher als heute und ist eines der wichtigen Ziele für die Suche nach Leben in unserem Sonnensystem.

Es gibt ein überzeugendes Argument dafür, Menschen zum Mars zu schicken; Sie wären in der Lage, unsere Erforschung und wissenschaftlichen Untersuchungen viel schneller voranzutreiben, als wenn wir uns allein auf robotische Raumfahrzeuge verlassen würden. Einfach gesagt, Menschen können viel mehr als Roboter.

Ich bin mir nicht sicher, ob das gleiche Argument, Menschen zum Merkur zu schicken, genauso überzeugend ist. Die extremen Temperaturen und die Strahlungsumgebung implizieren, dass Merkur eine unwahrscheinliche Heimat des Lebens ist. Dies könnte einige Interessengruppen davon abhalten, in bemannte Missionen zum Merkur zu investieren, wenn der Mars bereits auf dem Tisch liegt.