Durch nichts tun zum Mars
Durch nichts tun zum Mars,
und das auch noch ohne Geld? In letzter Zeit wird mal wieder so getan, als ob eine bemannte Marsexpedition nur ein Klacks wäre. Dabei wird völlig ignoriert, dass dazu viel mehr als nur der Transport zum Mars und zurück gehört. Für alles andere fehlen die Voraussetzungen, und es wird kaum etwas getan um das zu ändern.
Musks Marsprojekt setzt die Treibstoffproduktion auf dem Mars voraus. Das erfordert die Gewinnung von Wasser als Rohstoff, auch für die Gewinnung von Atemluft. Der erste Schritt dazu wäre eine gründliche Lagerstätten-Erkundung. Kenntnis der Abbau-Bedingungen, Wassergehalt und Verunreinigungen sind die Grundlage für die Entwicklung einer optimalen Förder- und Verarbeitungstechnologie. Aktueller Stand: Die für eine Lagerstätten-Erkundung nötigen Sonden existieren noch nicht einmal auf dem Papier.
Um sicherzugehen, daß auch wirklich Treibstoff in der nötigen Menge hergestellt werden kann, müßte eine vollautomatische Rohstoff-Förderung und eine Anlage zur Treibstoffproduktion schon mindestens ein Startfenster vor der Besatzung die Arbeit aufnehmen und dann jahrelang ohne Wartung und Reparaturen laufen. Und das unter Marsbedingungen. Beim gegenwärtigen Stand der Technik recht utopisch.
Das nächste Problem für eine wenigstens halbwegs autonome Basis ist die Energieversorgung. Kohle und Erdöl gibt es auf dem Mars nicht. Und selbst wenn fehlt der Sauerstoff zum Verbrennen. Für Windkraftanlagen ist die Atmosphäre zu dünn. Solarenergie kann kaum in den nötigen Mengen erzeugt werden, schon weil beim Mars nur noch etwa die Hälfte der Sonnenenergie wie bei der Erde ankommt. Und was wird bei Nacht? Schon für die Heizung der Gebäude ist gerade wenn die Sonne nicht scheint besonders viel Energie nötig. Für Energiespeicherung im großtechnischen Maßstab gibt es auf der Erde bis jetzt nur eine ausgereifte Lösung: Pumpspeicherwerke. Die erfordern aber große Mengen flüssiges Wasser, und das gibt es auf dem Mars nicht. Ein Ausweg könnte Kernfussion sein, aber auch da wird mehr gebremst als geforscht.
Grundvoraussetzung für eine Marskolonie ist eine autonome Versorgung mit Nahrung und Luft, denn wenn das alles zum Mars geschleppt werden muß wird es wirklich teuer. Versuche dazu wie Biosphäre 2 und 3 haben aber noch nicht mal richtig auf der Erde funktioniert. Anstatt weiterzuforschen wurden diese Projekte vorsichtshalber eingestellt. Mal abgesehen von der Frage, ob Pflanzen überhaupt mit der Marsgravitation klarkommen.
Bei einer ersten kleinen Expedition ginge es notfalls auch ohne, besonders wenn keine Landung erfolgen soll. Eine Besiedlung ist aber ohne die Produktion wenigstens der wichtigsten Versorgungsgüter vor Ort undenkbar.
Einige Probleme könnte eine rotierende Raumstation klären, mit der die Marsgravitation simmuliert werden könnte. Auch für die Besatzung liese sich so ein Marsflug simmulieren. Ein Langzeit-Aufenthalt auf der ISS wäre der „Hinflug“. Eine „Landung“ auf der Station mit Marsgravitation entspräche dem Aufenthalt auf dem Mars. Der „Rückflug“ wäre dann wieder auf der ISS möglich. Später könnte diese Station dann verwendet werden, um nach Langzeitflügen die Besatzung langsam wieder an die Gravitation zu gewöhnen. Aber wie sieht es in der Realität aus? Das (für diesen Zweck auch noch viel zu kleine) Zentrifugenmodul für die ISS verrottet in einem Museum.
Mit diesen Voraussetzungen werden Pläne wie Mars direct nur zu einer besonders teuren und umständlichen Form der aktiven Sterbehilfe.
Kurz zusammengefaßt: Musks Super-Marsrakete setzt eine funktionierende Infrastruktur auf dem Mars voraus. Die gibt es aber noch nicht mal auf dem Papier, und es wird auch absolut nichts getan um das zu ändern. Da kann sich Jeder selbst ausrechnen, wie realistisch der ganze Marsrummel ist.
Bei einem bestimmten Personenkreis darfst Du nicht mit Logik kommen. Als ich mal die Problematik untersuchte nur mal Pflanzen bei den Bedingungen zu kultivieren kommen da antworten wie „Die zieht man unter LED-Kunstlicht auf, dann braucht man nur eine kleine Fläche“. Das es völliger Unsinn ist Licht das man umsonst bekommt mit großem Aufwand und Verlust in elektrischen Strom umzuwandeln um dann wieder LED zu betreiben ist einem Personenkreis der trotz zehnfach geringerem spezifischen Impuls eines Raketenantriebs gegenüber einem Düsenantrieb diesen als Alternative für ein Verkehrsflugzeug propagiert nicht kommen. In solchen Paralleluniversum haben wirtschaftliche, logische oder rationale Gründe keinen Platz.
„Die gibt es aber noch nicht mal auf dem Papier, und es wird auch absolut nichts getan um das zu ändern.“
Woher weist du was in den R&D Abteilungen verschiedener Unternehmen (oder auch nur der NASA) alles getan wird?
„Das nächste Problem für eine wenigstens halbwegs autonome Basis ist die Energieversorgung. Kohle und Erdöl gibt es auf dem Mars nicht. Und selbst wenn fehlt der Sauerstoff zum Verbrennen. Für Windkraftanlagen ist die Atmosphäre zu dünn. Solarenergie kann kaum in den nötigen Mengen erzeugt werden, schon weil beim Mars nur noch etwa die Hälfte der Sonnenenergie wie bei der Erde ankommt. Und was wird bei Nacht? Schon für die Heizung der Gebäude ist gerade wenn die Sonne nicht scheint besonders viel Energie nötig. Für Energiespeicherung im großtechnischen Maßstab gibt es auf der Erde bis jetzt nur eine ausgereifte Lösung: Pumpspeicherwerke. Die erfordern aber große Mengen flüssiges Wasser, und das gibt es auf dem Mars nicht. Ein Ausweg könnte Kernfussion sein, aber auch da wird mehr gebremst als geforscht.“
Aua..
Nur weil die Solarkonstante auf dem Mars halb so groß ist wie auf der Erde ist es quasi nicht durchführbar?
Mal ganz davon abgesehen dass man dafür keine Beschattung durch Wolken hat was den größeren Abstand schon fast wieder aufwiegt.
Speicher gibt es etliche! Auch ausgereifte. Auch eingesetzte. „Allein schon etliche Bateriespeicher“.
Insbesondere Wärme lässt sich recht einfach „speichern“. Da muss man nicht mal zu den Flüssigsalzspeicher in der Solarthermie gehen. Dir sagt der Begriff Nachtspeicherofen/heizung vielleicht noch was…
Und als mögliche Lösung dann ein Fusionskraftwerk in den Raum stellen ist auch seltsam. Vorher gäbe es wieder etliche andere Kraftwerke an die man da denken könnte: von RTG bis hin zu kompakten Kernspaltungsreaktoren.
Dafür werden dann andere, tatsächliche Probleme wie ein mögliches Verstauben der PV Flächen oder die lang andauernden Staubstürme auf dem Mars nicht mal erwähnt :/
Wärme ist ja nur eine Energieform, die benötigt wird. Viel mehr wird warscheinlich für die Treibstoffproduktion gebraucht. Schon um Musks Superrakete für den Rückflug aufzutanken, hunderte Tonnen. Um den in den Marsorbit zu bringen, wird weiterer Treibstoff gebraucht. Da kommen schon mal einige tausend Tonnen zusammen, die auch noch flüssig gehalten werden müssen. Auch dazu ist wieder Energie nötig. Die paar hundert Watt die man mit RTG gweinnen kann, sind da viel zu wenig. Um eine ganze Stadt zu versorgen, braucht man schon deutlich mehr Energie als für ein E-Auto. Da sind Batterien als Energiespeicher einfach zu mickrig.
Um nur mal eine Hausnummer zu nennen: Die ISS produziert 120KW für 6 Personen. Also 20 KW pro Person. Auf die 100 Personen die Musks Superrakete transportieren soll umgerechnet wären das 2 MW. Dazu noch Energie für Gewächshäuser und die Produktion von Treibstoff, Luft, Wasser und Baumeterial. Da kommt schon ordentlich was zusammen.
Eine Kaffeetasse kann man austrinken. Aber versuch das mal mit dem Ozean…
Vielen Dank! Da wäre ich nicht drauf gekommen das eine MARS Reise schwierig ist. Hätte ich euch beide nicht, würde ich bedingungslos alles Elon Musk glauben.
@Bernd Leitenberger
LED Kunstlicht für Pflanzen ist eine Realität egal was du davon hälst oder nicht.
Ebenso Versuche Flugzeuge zu bauen die schneller fliegen als heutige Verkehrsflugzeuge.
Wenn man nicht öfter stundenlang in einer Metallröhre festsitzt ist das schwer zu verstehen. Ich denke das Elon Musk öfters fliegen muss.
@Elendsoft
Im grossen und ganzen stimme ich dir zu das keiner ernsthaft und mit nötigen Budget an einer Marsreise oder gar Marsklonie arbeitet. Auch Elon Musk nicht, der sich auschließlich auf den Transportbereich zu fokussieren scheint.
Deteils sind aber nicht richtig. Sowohl Biosphäre 2 und 3 werden nach meinem Wissen noch für Forschung benutzt. Und warum du Solaranlagen als Energiequelle abtust kann ich nicht nachvollziehen. Halber Flächenertrag bedeutet das man mehr Fläche braucht um den selben Ertrag wie auf der Erde zu produzieren. nicht das es nicht funtioniert wie die Marsrover bewiesen haben dürften.
Das Ganze dürfte eher an finanziellen Gründen scheitern als technischen.
> LED Kunstlicht für Pflanzen ist eine Realität egal was du davon hälst oder nicht.
Es gibt schon seit Jahrhunderten eine Erfindung, die nennt sich Fenster. Mit viel höhrem Wirkungsgrad für weniger Geld als LED-Beleuchtung, die mit Strom aus Solarzellen betrieben wird. Muss man denn unbedingt mit gigantischem Aufwand weniger erreichen?
Warum immer diese absichtlichen Konfrontationen?
Es IST nun einmal so dass durchaus auch unter Lampen Pflanzen gezüchtet werden.
Sei es, weil in der Gegend für die Pflanzen die man züchten will (temporär) nicht genug Licht scheint.
Sei es, weil man bei künstlichen lichtquellen die Intensität, Spektrum, dauer etc beliebig einstellen kann.
Sei es, weil man in dem Gebäude, in dem man die Pflanzen ziehen will nicht genug licht kommt.
Sei es, weil die Außerhalb nichts von den Pflanzen wissen sollen (Hanfzucht etc 😉 )
Fenster sind nicht trivial. Nicht unter quasi vakuum. Nicht, wenn man die gebäude gut thermal isolieren will. Nicht, wenn Gewichtsbegrenzungen eine wichtige Rolle spielen. Nicht, wenn man vlt noch eine schicht für den Strahlenschutz auftragen will…
Und welchen gigantischen Aufwand meinst du denn? Bahnen aus Dünnschichtsolarzellen, Aufgerollt auf dicke Bahnen, sind verhältnismäßig echt nicht so schwer. Insbesondere auch wenn man 100t mit ein mal hoch bringen kann und einfache Trägerstrukturen womöglich recht früh auf dem Mars selbst hergestellt werden können.
Dünnschichtmodule wiegen ja jetzt schon, ohne extremen Leichtbau für Raumfahrttechnik (aber anderer seits ohne exta härtung für Kälte UV Staub Vakuum. Und ohne Kabellage Wechselrichter) nur etwa 20 kg/kWp.
Lass es auf dem Mars 100kg/kWp für Weltraumtaugliche PV Module incl. Kabel und WR sein, dann sind wir bei 100t/100kg/kWp bei 1 MW elektrische Pekleistung.
Nicht berauschen, für einen großen Maschienenpark und für Kraftstoffproduktion wird es eng.
Aber mit 1MWp kann man verdammt viele LEDs betreiben….
Hm, also bei …
„Lass es auf dem Mars 100kg/kWp für Weltraumtaugliche PV Module incl. Kabel und WR sein, dann sind wir bei 100t/100kg/kWp bei 1 MW elektrische Pekleistung.“
… gerade mal 1 MW Leistung pro 100t, und das auch nur unter optimalen Bedingungen, da wird man wohl doch eher einen (fissionsbasierten) Kernreaktor nehmen, der 24 h lang im Optimum immer auf gleichem Niveau liefert.
Klar, auf dem Mars fehlt das Wasser in geeigneter Form zum kühlen, aber vor 2040 wird es eh keine Kolonie auf dem Mars geben, die derart viel Energie benötigt – da ist noch genug Zeit, um eine adäquate Technologie zu entwickeln.
Du hast es nicht verstanden. es geht nicht um technische Umsetzbarkeit, sondern Wirtschaftlichkeit. Natürlich kann es auf der Erde Szenarien geben wo die Seite bei den LED ist, z.b. wenn ich wie in island wenig Sonne aber eine unerschöpfliche Stromquelle in Form von geothermie habe oder was ich schon gesehen habe, man in Gebäuden in der Stadt Kräuter züchtet. Da ist der Quadratmeterpreis pro Fläche der limitierende Faktor.
Beim Mars habe ich genug Fläche, ohne Wolken kommt die meiste Sonneneinstrahlung auch am Boden an und das sind das am Äquator über 600 W/m². Selbst bei 100 % Wirkungsgrad entspricht das gerade mal 1700 m² Fläche und damit bekommst Du nicht viele satt.
Der Flächenbedarf ist ja auch bei LED gegeben und wenn man mehr Licht braucht kann man das auch viel einfacher durch Spiegel haben.
Das ist das grundsätzliche Problem von Phantasten sie nehmen irgendeine Technologie und achten nicht auf die Kosten.
Anderes Beispiel: Man kann auch Überschallverkehrsflugzeuge bauen. Die SR-71 hat dauerhaft Mach 3, wäre fast so schnell wie Musks Rakete, ohne Restrisiko beim Start zu sterben und hätte trotzdem einen Bruchteil des Treibstoffverbrauchs. Mit mach 3 wäre man auch bei jeden Punkt der Erde in maximal 6 Stunden. Warum baut keiner so was? Einfache Antwort: Die Concorde war schon mit Mach 2 unwirtschaftlich.
Auf dem Mars kommt mehr Strahlung an die auf der Erde vom Magnetfeld und der Ozonschicht abgehalten wird. Meteoroiten schlagen ohne zu verglühen in die Oberfläche. Die Anlage muss unter Überdruck im Vergleich zur Umwelt betrieben werden. Die Temperaturunterschiede sind extrem 20 am Tag, -85 Grad Celsius in der Nacht und das nur am Äquator. Wochenlange Staubwolken verdunkeln den Himmel. Ich gehe deshalb davon aus das Glas und Spiegel nicht so ohne weiteres möglich sind und auch nicht wirtschaftlich.
Die Interkontinentalflüge mit Raketen sind ein Versuch Investoren für die Entwicklungskosten der Raketen zu finden indem man kommerzielle Anwendungsmöglichkeiten entwickelt. Deshalb sind sie wahrscheinlich auch kleiner geworden.
Der Bedarf ist durchaus da. Ob es sicher und wirtschaftlich ist bleibt die große Frage.
Gäbe es einen Bedarf für Raketen-getriebene Verkehrsflieger, dann gäbe es die schon längst.
Es gibt ja nicht mal einen Nachfolger für die Concorde, obwohl mit Supercruise-Fähigkeiten heute schon im Überschallbereich halbwegs ökonomisch zu betreiben.
Das Problem ist, wenn nicht schon die Kosten, halt der Start- und die Landung. Schon bei der Concorde gab es ein Lärmproblem, schon wegen des Überschallknalls. Wo soll eine Rakete, die innerhalb weniger Minuten ein paar Tausend Tonnen Treibstoff verbrennt, in Deutschland oder überhaupt in einem Ballungsraum, starten können?
Sorry, aber das ist ein totes Pferd – dagegen ist Cobol eine quick-lebendige Programmiersprache
Es ist nicht mal in Russland und China üblich Raketen in der Nähe bewohnten Gebietes zu starten. In Deutschland kommen da nur Inseln in der Nord oder Ostsee in Frage. Das Lärmproblem dürfte für Raketen Aufgrund der großen Höhe geringer sein als für normale Überschallflugzeuge die den ganzen Flug laut sind.
Eben, Inseln im Meer. D.h. man braucht noch einen Zubringer, jeweils für den Start und das Ziel. Egal, ob Flugzeug, Bahn oder Schiff – der Zeitgewinn für die gesamte Strecke ginge damit gegen Null.
Übrigens eine Frage.
https://arstechnica.com/science/2017/07/as-dominance-of-launch-market-looms-spacex-now-valued-at-21-billion/
Der Graph in diesem Artikel hier lässt die SpaceX Fans mal wieder jubeln. Quelle ist allerdings der SpaceX Vize, womit ich gern wissen möchte ob anderweitige Erhebungen diese Daten bestätigen können.
> Ich gehe deshalb davon aus das Glas und Spiegel nicht so ohne weiteres möglich sind und auch nicht wirtschaftlich.
Das gleiche gilt aber auch für Solarzellen. Im Gegenteil, da mit Solarzellen / LED ein viel geringerer Wirkungsgrad erreicht wird, braucht man wesentlich größere Sammelflächen. Was ist wohl leichter zu treffen, eine kleine oder eine große Fläche?
Die Pflanzen wachsen ja nicht in Marsatmosphäre sondern unter Glas (Treibhauseffekt) und wahrscinlich irdischer Atmosphäre, es msus ja mal jemand da hin. Der Mars hat eine um 30 K geringere Schwarzkörpertemperatur https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichgewichtstemperatur als die Erde. Damit wäre am Äquator es so warm wie bei uns in mittleren Breiten, vor allem wenn man den Treibhauseffekt von Glas und etwas höherem Kohlendioxidgehalt (fördert auch das Wachstum) bedenkt.
Wenn ich im Internet schaue bekomme ich für das was 1 m² Solarpaneel kosten aber ein ziemlich großes Glashaus, und das hat beim Mars 620 W Sonnenenergie/m², 1 m² Solarzellen liefern maximal 100 W beim Mars und die werden von LED auch nicht zu 100% in Licht umgewandelt.
Das ist das was ich meine. Wirtschaftlichkeitberechnungen werden komplett ignoriert.
Und ob Investoren an einer Reise mit einer Todeswahrscheinlichkeit von derzeit rund 5% bei SpaceX interessiert sind?
„Das nächste Problem für eine wenigstens halbwegs autonome Basis ist die Energieversorgung.“
Kernfusion ist unrealistisch, da kleine und leichte Fusionsreaktoren momentan völlig ausser Reichweite sind und hier praktisch nicht geforscht wird.
Kernspaltungsreaktoren schon eher, siehe hier:
„Krusty“ ist ein einfachst konstruierter Reaktor mit 4 kW thermischer Leistung der mittels Wärmeübertragung durch Heatpipes und Stirlingmotoren ca. 1kW elektrische Leistung erzeugen soll.
Nicht viel aber lange: theoretisch für 500 Jahre(!), realistisch aber nur so lange die Stirlings und die Generatoren durchhalten…
https://www.golem.de/news/kilopower-ein-kernreaktor-fuer-raumsonden-1712-131418.html
Aber auch dieser Artikel zeigt, anhand der vielen in der Vergangenheit begonnenen und wieder aufgegebenen Projekte in diesem Bereich, dass da keine wirklich große Forschungspower investiert wird.
Hallo,
heute geistert ja die Geschichte durch den Blätterwald, das Trump
Das Ei des Ziolkovski… äh Quatsch die Raumfahrt neu erf… Blödsinn..
Ach ja, eine neue Luftnummer ala Musk unterschieben hat.
Zum Mond, und dann umsteigen zum Mars.
Aber wie?
Mit dem Shuttle-Taxi zum Mond und dann umsteigen in eine Rakete die zum Mars fliegt.
Aber um da was zu gewinnen müßte man:
1. Fabrik für Raketen und Treibstoffe auf dem Mond errichten: Technisch schwierig bis unmöglich.
2. Nahrungsmittel und Wasser auf dem Mond für die Reise zum Mars Mondstation… wie oben…
Um die Infrastruktur auf dem Mond für so ein Unternehmen zu installieren…
Eine Raumstation ala ISS ist dazu nicht fähig, besonders nicht um Rohstoffe auf dem Mond
zu schürfen und zu verarbeiten.
Für die 600t einer ISS bräuchte man ca. 30 Saturnraketen mit 20t Nutzlast für einen Mondorbit.
Für die Landung zusätzlich locker 10 Saturns.
Nehmen wir an, man braucht 6000t für eine Fabrik die irgendwas für die Mars-Reise produzieren kann… 300/100 Saturnraketen.
und so weiter, und so weiter….
Unmöglich, da ist ja Mars-Direkt ja erreichbarer!
Meint Ralf
Ach, der hat nur Iron Sky gesehen un bildet sich nun ein dort neue Wähler zu finden…^^
(Seine aktuellen laufen ihm ja davon…)
Kernreaktoren scheinen zwar als Energiequelle auf dem Mars naheliegend, haben aber zwei Strahlenprobleme: Ein radioaktives, aufgrund der Kernspaltung des Urans, und ein infrarotes, denn man muss ja irgendwie die Abwärme loswerden, und das geht in der dünnen Marsatmosphäre sicher nicht konvektiv. Die auf der Erde bei Kernkraftwerken so beliebten Nasskühltürme funktionieren mangels ausreichend Wasser auf dem Mars nunmal nicht.
Das Abwärmeproblem führt insbesondere dazu, dass der Kernreaktor selber zwar klein und leicht sein kann, aber über einen Emitter von (fast) der Größe eines Fußballfelds gekühlt werden muss. Dazu eine Beispielrechnung:
Temperatur des Emitters: 150 °C = 423 K
Abstrahlleistung pro Quadratmeter nach dem Stefan-Boltzmann-Gesetz: 1815 Watt
Solareinstrahlung im Maximum: 590 W/m²
Verbleibende Kühlleistung bei ungünstigster Sonneneinstrahlung: 1225 W/m²
Herkömmliche Dampfturbinen können auf dem Mars ebenfalls wegen Wassermangel nicht betrieben werden. Daher sinkt der Wirkungsgrad des Kraftwerks. Bei 25% kombinierten Wirkungsgrad von Stirling-Maschine und Generator muss der Kernreaktor 8 MW thermisch liefern, um 2 MW elektrische Leistung zu erzeugen. Dann verbleiben 6 MW als Abwärme. Bei 1,225 kW Kühlleistung pro Quadratmeter werden entsprechend (fast) 5000 m² als Kühlfäche benötigt. Zum Vergleich: Ein Fußballfeld ist 7140 m² groß.
Die „kalte“ Seite des Stirling-Generators (die im Betrieb dennoch so um die 200 bis 250 °C heiß sein dürfte) derart an die 5000 m² Kühlfläche anzuschließen, dass letztere einigermaßen gleichmäßig auf 150 °C aufgeheizt wird, ist dann schon ein erheblicher Aufwand, der nur mit Zwangszirkulation gelingen dürfte. Selbst auf der Erde wird dieser Vorgang bei deutlich niedrigeren Temperaturen nicht sicher beherrscht – es kommt in Fußballstadien schonmal vor, dass die Rasenheizung ausfällt:
http://www.taz.de/!5172175/
Bei einer Mars-Mission würde schon ein kleines Leck in dem Leitungssystem zur Verteilung der 6 MW Kühlleistung auf die Radiatoren dazu führen, dass mittelfristig das Kühlmittel verloren geht, und dann droht das Scheitern der Mission… Bei 150 °C Abstrahltemperatur kann die gesamte Kühlfläche von den Astronauten im Raumanzug bei Reparaturen etc. jeweils nur für wenige Minuten betreten werden – ist dann quasi wie Sauna, nur noch etwas heißer.
Von daher halte ich es schon vor wahrscheinlicher, dass man gerade bei hohen benötigten Leistungen doch auf Photovoltaik setzt: 590 W/m² ergeben bei 25% Wirkungsgrad von zwei-Schicht-Modulen zwar eine zu belegende Fläche von 2 MW / (590 W/m² * 0,25) = 13500 m². Aber man muss eben keine Rohrleitungen vorlegen, um Wärme abzutransportieren, sondern nur elektrische Leitungen für den erzeugten Strom, was VIEL einfacher und sicherer ist.
Auch hat man auf dem Mars kein Strom-Speicherproblem: Der größte Teil des Stroms wird für Treibstoff- und Nahrungsmittelproduktion und zur Heizung der Habitate benötigt. All das geht, ohne auch nur eine Kilowattstunde an Strom zu speichern. Die Produktionsrate an Treibstoff und die Beleuchtung in den unterirdischen Gewächshäusern wird halt entsprechend der verfügbaren Strommenge gesteuert. Nachts wird kein Treibstoff erzeugt und ist das Licht in den Gewächshäusern aus – wie auf der Erde auch. Und die Habitate lassen sich auch mit Elektro-Speicherheizungen warmhalten. Die wenigen Watt, die nachts für Arbeitsbeleuchtung, Computer und Zwangsumwälzung der Luft benötigt werden, lassen sich sicher aus tagsüber aufgeladenen Lithium-Akkus entnehmen.
Zum Wirkungsgrad: Pflanzen verwenden grünes Licht NICHT zum Wachstum, sondern nur rotes und blaues. Aber der grüne Teil trägt beim Sonnenlicht nunmal die meiste Energie. In den Gewächshäusern wird man daher nur rotes und blaues Licht erzeugen, das von LEDs bereits heute mit 70% Wirkungsgrad erzeugt werden kann (weiße LEDs haben bis zu 50% Wirkungsgrad, aber da wird zunächst blaues Licht erzeugt, das dann in einem zweiten Schritt zu weißem Licht konvertiert wird. Dieser zweite Schritt entfällt in blauen LEDs. Den schlechtesten Wirkungsgrad von nur ca. 30% haben grüne LEDs, aber genau die brauchen wir im Gewächshaus nicht). Weitere Wirkungsgradsteigerungen sind möglich über spiegelnde Decken, Wände und Fußböden – was in normalen Gewächshäusern höchstens am Fußboden und der Nordseite geht. Somit gilt folgender Wirkungsgrad für das LED-beleuchtete Gewächshaus:
25% (Solarmodule) * 70% (LEDs) * 2 (Verzicht auf grün) * 1,5 (Spiegel) = 52%
Und für das klassiche Gewächshaus:
95% (Reflektion an der Glasvorderseite) * 95% (Reflektion an der Rückseite) = 90%
Also benötigt das Indoor-Gewächshaus nicht mal die dopelte „Kollektorfläche“ wie das klassiche Gewächshaus. Angesichts der hohen Gefahren, die große Glasflächen auf dem Mars mit sich bringen würden, siegt also ziemlich sicher die Indoor-Lösung… Vom Prinzip her wird man eine leere Hülle (analog den Bigelow-Raumstationen) von der Erde mitbringen, diese in einer Senke ausbreiten, aufpumpen, und dann mit Marsstaub „eingraben“, damit sie vor Stürmen, Strahlung usw. usf. geschützt ist.
Zumindest ein Teil der Reaktor-Abwärme kann aber sinnvoll genutzt werden. Nicht nur die Gebäude müssen geheizt werden. Auch das zur Treibstoffproduktion geförderte Wasser muss erstmal aufgetaut werden. Dazu kommen noch andere Prozesse, die höhere Temperaturen brauchen. Zum Beispiel Essen kochen.