Künstlerische Darstellung der Wand- und Talabschnitte des Nüwa-Konzepts an den Klippen der Mesa Terra Künstlerische Darstellung der Wand- und Talabschnitte des Nüwa-Konzepts an den Klippen der Mesa Terra

12. November 2020 / Dr. Gisela Detrell, Matthias Langer

Die Marsstadt NÜWA

Entwicklung einer nachhaltigen Marsstadt mit Stuttgarter Beteiligung: Ein futuristisches Lebenserhaltungssystem des IRS
[Bild: ABIBOO Studio / SONet (Gonzalo Rojas)]

Das Sustainable Offworld Network (SONet) ist eine Gemeinschaft von Fachleuten aus dem akademischen und privaten Sektor, die sich der Entwicklung nachhaltiger menschlicher Siedlungen auf anderen Welten, insbesondere auf dem Mond und dem Mars, widmet. Ein Teil des SONet-Teams ist Frau Dr.-Ing. Gisela Detrell vom Institut für Raumfahrtsysteme. Sie beschäftigt sich mit einem System, das es Menschen ermöglichen soll, im Weltraum zu überleben: Dem Lebenserhaltungssystem. In den letzten Monaten hat das SONet Team sich verstärkt auf den Mars fokussiert und die Mars Stadt Nüwa für die Challenge der Mars Society 2019 entwickelt.  Die Aufgabe bestand daraus, Konzepte für eine Gesellschaft von einer Million Menschen auf dem Mars zu entwickeln. Von insgesamt 176 eingereichten Anträgen hat es das SONet-Projekt bis unter die besten zehn geschafft. Der 20-seitige Bericht, der das Konzept zusammenfasst, wird von der Mars Society veröffentlicht.

Das Nüwa-Konzept

Der Name der Stadt bezieht sich auf die Muttergöttin Nüwa, die nach der chinesischen Mythologie für den Schutz der Menschen verantwortlich ist. Und genauso schützt und versorgt die Stadt Nüwa die zukünftige Marsbevölkerung. Das Konzept fasst insgesamt fünf verschiedene Städte auf dem Mars zusammen. Diese Anzahl bietet Widerstandsfähigkeit, langfristig einfachen Zugang zu Ressourcen und den Bürgerinnen und Bürgern Mobilitätsoptionen. Nüwa, die erste der fünf Städte, würde sich am südlichen Rand des Temple Mensa befinden. Drei weitere in einem Umkreis von 2000 km um Nüwa und die fünfte im Nordpolargebiet. „Bei der Entwicklung einer Raumstation für sechs Astronautinnen und Astronauten auf einer erdnahen Umlaufbahn, wie der ISS, und der 1-Millionen-Stadt am Mars gibt es viele wissenschaftliche und technische Unterschiede. Vor allem aber besteht ein großer Unterschied darin, dass auf dem Mars eine Gesellschaft aufgebaut werden muss.“ erklärt Dr. Detrell. Das Projekt schlägt nicht nur eine realisierbare Stadtplanung vor, sondern auch einen sozioökonomischen Entwicklungsplan sowie allgemeine Beschreibungen der Industrie, Infrastruktur, Erzeugung und Verteilung von Energie und Dienstleistungen, die zur Verwirklichung erforderlich sind.

Nachhaltigkeit ist ein Muss

„In dieser Konzeptstudie haben wir das Prinzip der Nachhaltigkeit bis zum Äußersten untersucht. Das heißt, die Stadt sollte nicht nur nachhaltig sein, sondern sollte auch in der Lage sein, expandieren und wachsen zu können, ohne auf die Unterstützung der Erde angewiesen zu sein.“, erklärt Dr. Detrell. Ein wichtiger Schritt zur Bewertung der Machbarkeit eines solchen Modells besteht darin, abzuschätzen, wie viele physische Ressourcen und Energie pro Kopf gesammelt, umgewandelt und aus der Umwelt in die Stadt integriert werden müssen. Eine Person und die gesamte mit ihr verbundene Infrastruktur wurden als Stadteinheit definiert. Bei einer gewünschten Wachstumsrate 0,12 CU (City Unit=Stadteinheiten, die jede Einwohnerin und jeder Einwohner pro Jahr bauen müssen) können die Energie-, Transformations- und Fertigungskapazitäten, die betrieben werden müssen, abgeschätzt werden. Dies kann jedoch nicht in einem einzigen Entwurfsschritt gelöst werden, da wiederkehrende Abhängigkeiten bestehen. Beispielsweise erfordert die Energieerzeugung mit Sonnenkollektoren Komponenten, Materialien und andere Mittel, um sie extrahieren zu können. Dies impliziert Maschinen, die wiederrum auch Materialien und Energie benötigen. Da keine Ressourcen von der Erde zur Verfügung stehen, müssen Ersatzmaterialien gefunden werden. Auch die Wahl des Ortes hängt damit zusammen, da sowohl Mineral- als auch Energiequellen vorhanden sein müssen, die normalerweise auch auf der Erde zur Verfügung stehen.

Eine Stadt in den Klippen des Mars

Die Städte, die das Team konzipiert hat, sind in die Wände einer felsigen Marsklippe gebaut. Das Bauen in Gesteinen hat zahlreiche Vorteile, da es strukturelle Integrität gegen Druck, thermische Stabilität und Schutz vor schädlicher kosmischer Strahlung aus dem Weltraum bietet. Menschen sind jedoch nicht dafür gemacht, unter der Erde zu leben. Öffnungen zum Tal bieten eine natürliche Beleuchtung innerhalb der bewohnten Gebiete. Dieses Konzept ermöglicht es der Stadt, auch an Dichte zu wachsen, wodurch der soziale Zusammenhalt und das Identitätsgefühl besser erhalten bleiben. Produktion, Industrie, Lebensmittel und Energieerzeugung müssen sich entweder am Fuß (Tal) oder oben auf der Klippe (Mesa) befinden. Anstelle von Stadtvierteln besteht diese Stadt aus Wohnblöcken, Arbeitsplätzen, lokalen Dienstleistungen sowie öffentlichen Räumen und grünen Parkanlagen für jeweils etwa 4000 Menschen. Jeder Block besteht aus zahlreichen miteinander verbundenen Zylindern mit einem Durchmesser von etwa 10 m, die sich von der beleuchteten Außenseite bis etwa 150 m in den Felsen erstrecken. 

Das Lebenserhaltungssystem

Das Lebenserhaltungssystem ist ein Schlüsselelement für die Stadt, da es alles bereitstellt, was Menschen zum Überleben benötigen. An Bord der Internationalen Raumstation wird aktuell Sauerstoff teilweise aus CO2 erzeugt und Wasser recycelt, wobei sogar frisches Wasser aus Urin erzeugt werden kann. Die Versorgung mit Nahrungsmitteln geschieht jedoch ausschließlich von der Erde aus. Eine Stadt auf dem Mars muss völlig unabhängig von den Ressourcen der Erde sein. Nüwa umfasst landwirtschaftliche Module, in denen Pflanzen und Mikroalgen kultiviert werden. Das stellt die Hauptnahrungsquelle dar, Insekten und Zellfleisch ergänzen eine ausgewogene Ernährung. In sehr geringer Menge könnte man sich auch Tiere in Nüwa vorstellen, sowohl aus psychologischen Gründen als auch als Puffer im System. Pflanzen und Algen sorgen zudem fürs Recycling der Atmosphäre: Sie nutzen das vom Menschen produzierte Kohlendioxid und produzieren durch Photosynthese Sauerstoff. Dafür benötigen Pflanzen, wie auch auf der Erde, Licht. Da sich der Mars jedoch weiter von der Sonne entfernt befindet, ist künstliches Licht erforderlich. Für energieeffiziente LEDs werden insbesondere blaue und rote Wellenlängen verwendet. Diese LEDs erfordern aber viel Leistung – pro Person 37 kW. Außerdem werden 90 m² Kultivierungsfläche benötigt, sowie 8.000 Literkg Wasser. Dazu noch Nährstoffe, Sauerstoff und Stickstoff.

Das Nüwa Projekt zeigt, dass eine zukünftige Stadt auf dem Mars möglich sein könnte, es aber noch viele Themen zu erforschen gibt. Vor allem zeigt dieses Projekt aber, dass eine nachhaltige Stadt möglich ist. Und wenn es auf dem Mars möglich ist ... sollte es das nicht auch hier auf der Erde sein?

Relevante Links:

Die landwirtschaftlichen Module in Nüwa sind die Hauptnahrungsquelle, sorgen aber auch für die Regeneration der Atmosphäre ABIBOO Studio / SONet
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[Bild: ABIBOO Studio / SONet ]
Künstlerische Darstellung der Aussicht in einer der Grünflächen. Eine permanente außerirdische Basis sollte ihren Bewohnerinnen und Bewohnern ein Gefühl von Heimat und Offenheit vermitteln ABIBOO Studio / SONet (Sebastián Rodríguez)
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[Bild: ABIBOO Studio / SONet (Sebastián Rodríguez)]
Über der Klippe befinden sich die Energie- und Landwirtschaftsmodule der Stadt ABIBOO Studio / SONet (Gonzalo Rojas)
Über der Klippe befinden sich die Energie- und Landwirtschaftsmodule der Stadt
[Bild: ABIBOO Studio / SONet (Gonzalo Rojas)]
Überblick über Nüwa ABIBOO Studio / SONet (Gonzalo Rojas)
Überblick über Nüwa
[Bild: ABIBOO Studio / SONet (Gonzalo Rojas)]

Kontakt

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Gisela Detrell

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

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