Eines der beeindruckendsten Dinge an einer Rakete ist sicher der Treibstoffverbrauch. Für einen Schub von 600 Tonnen braucht man mal eben 2 Tonnen Treibstoff pro Sekunde, teilweise noch mehr. Irgendwann stellt sich die Frage, wieviel davon können wir uns eigentlich leisten? Ginge uns bei einem richtig großen Raumfahrtprogramm nicht irgendwann der Sprit hier auf der Erde aus?
Ich hab mal nachgerechnet. Um die Sache einfacher zu machen, beschränken wir uns auf Kerosin und Sauerstoff als Treibstoff und nehmen die Falcon Heavy als unsere Modellrakete, die genau diesen Treibstoff benutzt. Die wird beim Start ungefähr 1400 Tonnen wiegen und 14 Tonnen zum eine Flugbahn zum Mars bringen können. Um eine Landefähre zum Mars zu bringen, braucht man mit solchen Raketen also etwa 100 mal so viel Treibstoff, wie die Fähre selbst wiegt.
Man kann natürlich darüber streiten, wieviel Kerosin die Welt maximal für die Raumfahrt erübrigen könnte. Aber beschränken wir uns einmal auf die Ölproduktion des periphär-arabischen Sultanats Alemannia: Deutschland. Deutschland fördert pro Jahr etwa 2,5mio Tönnen Öl, was etwa 3% des deutschen Bedarfs entspricht. Wie groß wäre das Raumfahrtprogramm, dass man nur mit dieser Menge Öl realisieren könnte? Natürlich kann man nicht alles davon in Kerosin umwandeln. Und schon der leichteren Rechnung wegen, gehen wir von 2mio Tonnen Kerosin aus, die so ein Raumfahrtprogramm verbrauchen darf.
In einer Rakete kommen auf eine Tonne Kerosin etwa 2,5 Tonnen Sauerstoff. Aus unseren 2mio Tonnen Kerosin werden also 7mio tonnen Treibstoff pro Jahr. Der Sauerstoff verbraucht übrigens nicht so viel Energie, wie man zunächst glauben würde. Eine Tonne flüssiger Sauerstoff braucht 280-340 kWh in der Erzeugung. Eine Tonne Öl kann aber in einem guten Dieselmotor etwa 20.000kWh Strom liefern. Allein aus den 500.000 Tonnen Öl, die nicht zu Kerosin verarbeitet werden sollen, könnte man mehr als genug davon erzeugen. Auch wenn da sicherlich die Nutzung von Wind oder Sonnenergie während der Leistungsspitzen sinnvoller wäre.
Der Mars kommt aber nur alle 2,13 Jahre in die Nähe der Erde. Jedes mal wenn das der Fall ist, könnte man mit diesem Budget Raumfähren mit einem Gesamtgewicht von etwa 150.000 Tonnen zum Mars zu schicken. Das entspricht ungefähr der maximalen Ladung eines großen Containerschiffs wie der Emma Maersk. Natürlich wäre nicht alles davon Nutzlast. Seien wir pessimistisch und sagen, es wären nur vielleicht 20% Nutzlast, die auf dem Boden des Mars landet. Für 2,13-jährliche Lieferungen von etwa 30.000 Tonnen würde es jedenfalls noch im schlechtesten Fall ausreichen. Selbst auf der ISS würde das für 3000 Menschen ausreichen, dort braucht man etwa 4.4 Tonnen pro Jahr.
Das alles ist nun mehr als pessimistisch und nicht im Ansatz auf Effizienz optimiert.
Astronauten auf der ISS brauchen Treibstoff um die ISS im Orbit zu halten, das ist auf dem Mars genauso wenig nötig, wie die großen Mengen an Wasser oder Sauerstoff. Denn beides kann man dort selbst besorgen. Nicht im Vakuum zu sein, hat Vorteile. Allein damit reduzieren sich die nötigen Mengen auf die Hälfte bis ein Drittel. 10.000 Menschen zu versorgen wäre auf jeden Fall realistisch – und das mit Technik, über die man selbst in der Apollo Ära den Kopf geschüttelt hätte. (Kerosin Triebwerke für einen Flug zum Mars sind wegen des geringen spezifischen Impulses wirklich nicht sehr effizient.)
Man könnte auch die Transportraumschiffe wieder zurück zur Erde fliegen lassen, wieder auftanken und damit viel Masse einsparen. Vor allem, wenn man dort Ionen-Triebwerke für reine Frachtflüge benutzt. Die könnten sich viel mehr Zeit nehmen und bräuchten für den Flug zum Mars nur noch einen Bruchteil des Treibstoffs. Dazu kommt noch, dass man selbstverständlich versuchen würde, vor Ort selbst Pflanzen zur Ernährung anzubauen und andere Dinge des täglichen Gebrauchs selbst herzustellen. Die bräuchten dann nicht mehr von der Erde zu kommen. Dieser wenig revolutionäre Gedanke kam in dem Konzept noch nicht vor!
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