Quelltext der Seite Weltraumkolonisierung

{{Überarbeiten}}

[[Datei:STS132 undocking iss2.jpg|miniatur|Die ISS am 23. Mai 2010,
aufgenommen aus dem Space Shuttle [[Atlantis (Raumfähre)|Atlantis]]]]
[[Datei:Mooncolony.jpg|miniatur|[[NASA]]-Vision einer Mondbasis]]
[[Datei:Mars mission.jpg|miniatur|Les Bossinas Konzept einer Marsmission (1989)]]
[[Datei:Stanford Torus interior.jpg|miniatur|Künstlerische Darstellung eines Weltraumhabitats, [[Stanford-Torus]] genannt, von Don Davis]]
[[Datei:Spacecolony1.jpg|miniatur|[[NASA]]-Illustration zweier [[O’Neill-Kolonien|O’Neill-Zylinder]].]]
[[Datei:External view of a Bernal sphere.jpg|miniatur|NASA-Entwurf einer [[Bernal-Sphäre]] aus den 1970er Jahren]]

Bei der '''[[Kolonisierung]]''' des '''[[Weltraum]]s''' geht es um Ideen und Konzepte zur Gründung und Entwicklung von [[Kolonien]] ([[Latein|lat.]] ''colonia'': Ansiedlung) mit der [[Urbarmachung]] bisher ungenutzter [[Ressource]]n im Weltraum. Dazu würden [[Habitat]]e benötigt, die Menschen das Überleben unter den dortigen [[Umweltbedingung]]en ermöglichten. Grundvoraussetzung ist die [[bemannte Raumfahrt]].

{{Zitat
|Es stimmt, die Erde ist die [[Wiege der Menschheit]], aber der Mensch kann nicht ewig in der Wiege bleiben. Das [[Sonnensystem]] wird unser Kindergarten.
|Autor=[[Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski]]
|Beleg=<ref>Markus Lütkemeyer: {{Webarchiv|url=http://www.uni-muenster.de/FSPhilosophie/fsrdateien/downloads/fliege/Ausgabe8.pdf |wayback=20110409123332|text=''Fünf Minuten Philosophie: Die Kolumne.''}} (PDF; 1,5&nbsp;MB) In: ''Fliege.'' 8, WS&nbsp;2007/2008, S.&nbsp;20</ref>
}}

== Abgrenzung ==
Wird die Definition zu Weltraumkolonisation näher betrachtet, dann hat die Weltraumkolonisierung mit dem Beginn der bemannten Raumfahrt, durch den Aufbau von [[Raumstation]]en wie [[Mir (Raumstation)|Mir]] und [[Internationale Raumstation|ISS]], bereits begonnen ([[Raumlabor|Weltraumlabore]] wurden bewusst nicht aufgeführt). In der Öffentlichkeit wird die Weltraumkolonisation jedoch der [[Science Fiction]] zugeordnet, was wegen der globalen Definition des Begriffs und der Visionen aus Büchern, Filmen und Zeitschriften nicht verwunderlich ist. Eine Kategorisierung der Weltraumkolonisierung kann anhand der Entfernung zur Erde erfolgen. Die Entfernung kann auch als Indikator für die benötigte Technologiestufe verwendet werden. Die Weltraumkolonisierung kann erfolgen:
{|
|'''Stufe 1:'''
|im [[Erde|Erdsystem]]
|'''Entfernung:'''
|Lichtsekunden
|-
|'''Stufe 2:'''
|im [[Innerer Planet|inneren]] [[Sonnensystem]]
|'''Entfernung:'''
|Lichtminuten
|-
|'''Stufe 3:'''
|im [[Äußerer Planet|äußeren]] [[Sonnensystem]]
|'''Entfernung:'''
|Lichtstunden
|-
|'''Stufe 4:'''
|im [[Milchstraße]]nsystem
|'''Entfernung:'''
|[[Lichtjahr]]e
|-
|'''Stufe 5:'''
|im [[Universum]]
|'''Entfernung:'''
|Ausdehnung ~ 78·10<sup>9</sup> Lichtjahre
|}

Aus den Entfernungen wird auch erkenntlich, dass diese im direkten Bezug zur zeitlichen Entwicklung einer möglichen Weltraumkolonisierung durch den Menschen stehen. Wird die Definition von Weltraumkolonisierung berücksichtigt, befindet sich die Menschheit auf Stufe&nbsp;1. Erste Ansätze und Vorhaben für die Stufe&nbsp;2, wie die des [[Bemannter Marsflug|bemannten Marsflugs]], wurden schon zu Zeiten des [[Apollo-Programm]]s durch [[Wernher von Braun]] vorgeschlagen bzw. unterstützt. Bisher fehlte es am politischen Willen, diesen Schritt umzusetzen, was jedoch in den nächsten Jahrzehnten erfolgen könnte.<ref name="Obama">Stefan Deiters: [http://www.astronews.com/news/artikel/2010/04/1004-019.shtml ''Obama hat Asteroiden und Mars im Visier.''] auf: ''Astronews.com – Der deutschsprachige Online-Dienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt.'' aufgerufen am 15. Januar 2011</ref> Die Stufen 3–5 zählen in den Bereich der [[Science Fiction]]. Die Menschheit wird die Stufe 3, unter Berücksichtigung eines möglichen bemannten Marsflugs (in den nächsten Jahrzehnten), wahrscheinlich frühestens Ende des 21. Jahrhunderts erreichen. Die Stufen 4 und 5 sind noch nicht abschätzbar, da hierzu vor allem die technologische Entwicklungsstufe fehlt.

== Aktuelle Situation ==
Zur Beurteilung der aktuellen Lage ist eine Sicht auf die offiziellen Ankündigungen, die vor allem von den USA stammen, sinnvoll:

Im Januar 2004 veröffentlichte der 43. US-Präsident [[George W. Bush|G.&nbsp;W. Bush]] die neuen Raumfahrtpläne der USA mit dem Ziel, im Jahre 2020 auf dem Mond zu landen. ''Die Etablierung einer Präsenz der Menschheit auf dem Mond kann die Kosten für spätere Weltraumerkundungen drastisch reduzieren, dies ermöglicht weitere ambitionierte Missionen,&nbsp;…''<ref>[http://articles.cnn.com/2004-01-14/tech/bush.space_1_space-exploration-mars-mission-human-missions?_s=PM:TECH ''Bush unveils vision for moon and beyond.''] auf: ''CNN.com.'' 15. Januar 2004, aufgerufen am 19. Januar 2011</ref> Das Programm wurde unter dem Namen [[Constellation-Programm|Constellation]] bekannt.

Im Jahr 2005 erklärte [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]]-Administrator [[Michael Griffin]], dass die Weltraumkolonisierung das endgültige Ziel aktueller Weltraumprogramme sei: „''…&nbsp;das Ziel ist nicht nur wissenschaftliche Erforschung … es geht ebenso um die Erweiterung menschlicher Lebensräume außerhalb der Erde in unserem Sonnensystem in der Zukunft … Auf lange Sicht wird eine planetengebundene Spezies nicht überleben … Wenn der Mensch hunderttausende oder Millionen Jahre überdauern will, müssen wir unbedingt andere Planeten besiedeln. … Es wird vielleicht sogar Leute geben, die auf Asteroiden Habitate errichten … Ich weiß, dass Menschen das Sonnensystem kolonisieren werden und eines Tages darüber hinausgehen werden.''“<ref>[https://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2005/09/23/AR2005092301691.html ''NASA's Griffin: 'Humans Will Colonize the Solar System'.''] In: ''Washington Post.'' 25. September 2005, gesichtet am 16. Januar 2010</ref>

Anfang 2010 verkündete der 44. US-Präsident [[Barack Obama]] den neuen Haushaltsentwurf der USA und beendete in diesem Zuge das Constellation-Programm. Weiterhin wurde eine Verlängerung der ISS-Finanzierung bis 2020 zugesagt. Die Begründung der Kommission zum Ausstieg aus dem Constellation-Programm sei die fehlende Innovation bei den Technologien und die Unterfinanzierung des Programms, so dass eine Zielerreichung bis 2020 unwahrscheinlich sei.<ref name="Obama1">Stefan Deiters: [http://www.astronews.com/news/artikel/2010/04/1004-019.shtml ''"Ja zur ISS, nein zum Constellation-Programm"''], Astronews.com – Der deutschsprachige Online-Dienst für Astronomie, Astrophysik und Raumfahrt, aufgerufen am 19. Januar 2011</ref><ref name="Obama2">[http://www.zeit.de/politik/ausland/2010-02/obama-haushalt-nasa ''Obama sagt Mondmission ab.''] auf:  In: ''[[Die Zeit|Zeit-Online]]'',  1. Februar 2010. Quelle: dpa, Reuters, aufgerufen am 19. Januar 2011</ref>

Im darauf folgenden April stellte Präsident Obama im [[Kennedy Space Center|KSC]] in Florida seine Pläne für die amerikanische Raumfahrt vor. Danach soll ein Raumschiff für einen bemannten Marsflug bis 2025 zur Verfügung stehen. Die USA wollen erstmals einen Astronauten zu einem Asteroiden schicken und Mitte 2030 soll ein Flug zum Mars ohne Landung erfolgen.<ref name="Obama" />

Neben den USA streben auch andere Nationen in den Weltraum vor. Das [[Raumfahrt der Volksrepublik China|Raumfahrtprogramm von China]] hat, neben dem Aufbau einer eigenen Raumstation ''[[Tiangong&nbsp;1]]'' auch das Ziel einer bemannten Mondlandung. Mit dem Erreichen der angestrebten Ziele könnte China die zweitgrößte Raumfahrtnation werden. Das [[Aurora (ESA)|Aurora]]-Programm der ESA sieht ähnliche Tendenzen in Bezug zu einer Marsmission vor wie die USA, jedoch ist fraglich, wie die Meilensteine ab 2024 mit den vorhandenen finanziellen Mitteln erreicht werden sollen (Aurora-Etat von 2005 bis 2009 ~900&nbsp;Millionen Euro; [[Columbus (ISS)|ISS Columbus-Modul]] mit Testeinrichtungen ungefähr 1,4&nbsp;Milliarden Euro). Eine Möglichkeit sieht ESA-Generaldirektor [[Jean-Jacques Dordain|Dordain]] (2008) im Einstieg Europas in die bemannte Raumfahrt.<ref>[http://www.handelsblatt.com/technologie/forschung/esa-chef-wir-brauchen-bemannte-raumfahrt-in-europa;1376886 ''ESA-Chef: "Wir brauchen bemannte Raumfahrt in Europa."''] auf: ''handelsblatt.com'' 14. Januar 2008, aufgerufen am 19. Januar 2011</ref> Weitere (zukünftige) Raumfahrtnationen spielen aufgrund von deren Raumfahrtetat zurzeit noch keine besondere Rolle.

Zur verbesserten Kommunikation im Weltall und womöglich als Vorreiter für Verbindungen zwischen mehreren Planeten gibt es diverse Forschungsprojekte für [[interplanetares Internet]].

== Weltraumrecht ==
{{Hauptartikel|Weltraumrecht}}
Für die Weltraumkolonisierung ist der Bereich des Weltraumrechts von besonderer Bedeutung. Während für den Lebensraum Erde schon vielfältige Gesetze und Übereinkommen auf nationaler und internationaler Ebene existieren, ist die Anzahl derer für den Bereich des Weltraums relativ gering. Viele Fragen, die die Akteure (Staaten, Organisationen, Unternehmen, Privatpersonen), deren Haftbarkeit oder deren Nutzungsrechte betreffen, sind noch nicht vollends geklärt und in internationalen Verträgen umgesetzt.

== Die Stufen der Weltraumkolonisierung ==
[[Datei:MarsTransitionV.jpg|miniatur|rechts|150px|Terraforming des Mars]]

Weltraumkolonisierung bedeutet, wie in der Definition aufgezeigt, den Bau und die Etablierung von Habitaten bzw. von Kolonien und Gesellschaften. Dies bedeutet, dass dem Menschen die Grundbedürfnisse für dessen Überleben zur Verfügung gestellt werden müssen. Ein Überblick wird durch die [[maslowsche Bedürfnispyramide]] gegeben. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass in den Anfängen der Weltraumkolonisierung lediglich die ersten zwei Stufen „physiologische Bedürfnisse“ und „Sicherheit“ von großer Relevanz sind:

'''Physiologische Bedürfnisse:'''
* Schutz vor schädlichen Umwelteinflüssen, wie z.&nbsp;B.: Strahlung, UV-Licht, Temperaturextreme …
* eine menschenfreundliche Atmosphäre, wie z.&nbsp;B.: Druck, Sauerstoff, Luftfeuchtigkeit, …
* Gravitation (für Langzeitoperationen notwendig)
* Nahrungsmittel, Wasser, ...
* ...
'''Sicherheit:'''
* medizinische Versorgung
* Zuverlässigkeit der Technik
* Rettungssysteme
* …

Die physiologischen Bedürfnisse werden im Wesentlichen von den Habitaten erfüllt. Es kann zwischen drei Habitatformen unterschieden werden:
* bewohnbare Planeten
* planetare Stationen
* orbitale Stationen.

Bewohnbare Planeten, neben der Erde, sind in unserem Sonnensystem nicht vorhanden, so dass diese Habitatform für die ersten drei Stufen vorerst nicht in Frage kommt. Es wird zwar theoretisch angedacht, durch [[Terraforming]] auf Planeten, wie beispielsweise dem [[Mars (Planet)|Mars]] oder der [[Venus (Planet)|Venus]], eine Umwelt zu erzeugen, die ein Überleben ohne künstliche Habitate für den Menschen ermöglicht, jedoch sprechen einige Argumente gegen solch ein [[Geoengineering]]. Vor allem sind solche Eingriffe in naher Zukunft aus Kosten- und Technologiegründen nicht absehbar. Die zweite Form sind planetare Stationen, die mit bewohnbaren Planeten das Vorhandensein von Ressourcen gemein haben. Durch [[In situ|In-Situ]]-Technologien können zahlreiche für das Überleben notwendige Ressourcen im Umfeld der Habitate gewonnen werden, wohingegen bei orbitalen Stationen, wie der ISS, sämtliche Ressourcen, bis auf die Energie, durch logistische Prozesse zur Verfügung gestellt werden müssen.

=== Stufe 1 – Kolonisation im Erdraum ===
Die Kolonisierung im Erdsystem kann mittels zwei Stufen beschrieben werden: zum einen der Aufbau und Ausbau von orbitalen Stationen und zum anderen der Aufbau von planetaren Stationen auf dem Erdmond. Aufgrund vergangener und gegenwärtiger Missionen konnten einige Nationen im Bereich der orbitalen Stationen schon einige Erfahrung sammeln. Bisher haben es jedoch nur die USA (mit dem [[Apollo-Programm]]) geschafft, Menschen auf dem Mond zu landen. Die Schaffung einer entsprechenden [[Weltrauminfrastruktur]], d.&nbsp;h. die Errichtung und der Betrieb von [[Weltraumbahnhof|Raumhäfen]] und Transportsystemen, ist Grundvoraussetzung für die Weltraumkolonisierung und ein wesentlicher Bestandteil der ersten Stufe der Kolonisierung.

==== Orbitale Stationen ====
{{Hauptartikel|Orbitalstation}}

[[Datei:Sts115-s-040.jpg|miniatur|Die [[Atlantis (Raumfähre)|Atlantis]] startet zur Mission [[STS-115]]]]

Zu Beginn der Entwicklung von Raumstationen und -laboren stand die Nutzung zu Spionagezwecken im Vordergrund. Dies änderte sich mit dem Fortschreiten der Entwicklung [[Elektronik|elektronischer]] Komponenten und dem damit einhergehenden Bau von [[Spionagesatellit]]en. Die Habitate werden seitdem für Forschungszwecke, zur Nutzung der Umweltbedingung des Weltraums wie der [[Mikrogravitation]] und des Vakuums, verwendet. Der Nachteil der orbitalen Stationen ist die logistische Versorgung mit allen Gütern, die zum Überleben benötigt werden, wie beispielsweise Wasser, Sauerstoff usw. Durch entsprechende technologische Entwicklungen im Bereich der Lebenserhaltungssysteme, wie der Wasser- und Atemluftaufbereitung, konnte der Verbrauch in diesem Bereich erheblich reduziert werden.

;''Raumstationen:''
* [[Raumstation|Stationen]]:
**aktuelle: [[Internationale Raumstation|ISS]], [[Tiangong 1|Tiangong]]
**ehemalige: [[Saljut|Saljut (DOS)]], [[Kosmos 557]], [[Skylab]], [[Mir (Raumstation)|Mir]]
* [[Raumlabor|Labore]]:
**ehemalige: [[Manned Orbiting Laboratory]], [[Saljut|Saljut (Almas)]]

;''Bedingungen:''
* [[Vakuum]]
* [[Mikrogravitation]]

;''Benötigte Technologien:''
* Wohn-, Arbeitsräume, [[Hygiene]]einrichtungen, Schleusen
* [[Lebenserhaltungssystem]]e (Atemgas und Wasseraufbereitung)
* [[Temperaturregelung in der Raumfahrt|Thermalkontrollsysteme]]
* [[Kommunikationssystem]]e
* [[Attitude Determination and Control System|Bahn- und Lageregelungssysteme (AOCS)]]
* Schutzschilde gegen Kleinmeteoriten und Weltraummüll
* usw.

;''Visionen:''
Neben existierenden Systemen gibt es eine große Anzahl von Visionen, hierzu zählen unter anderem: die [[Bernal-Sphäre]], der [[O’Neill-Kolonien|O’Neill-Zylinder]] oder der [[Stanford-Torus]]. Diese Systeme sind aufgrund der derzeitigen Entwicklungsstufe (Technologiestufe) noch [[Science Fiction]] und werden in diesem Zusammenhang vorerst nicht näher betrachtet.

;;Weltraumlift
Das Konzept eines [[Weltraumlift]]s bzw. -aufzuges, zum schnelleren und effizienteren Transport von Menschen und Materialien in den Erdorbit und darüber hinaus, wird hingegen bereits ernsthaft ausgearbeitet. Neben der [[NASA]] arbeiten diverse [[Private Raumfahrt|Privatunternehmen]] an Plänen, wie etwa der japanische Baukonzern [[Ōbayashi-gumi|Ōbayashi]], der einen Weltraumlift mit einer Station in 36.000&nbsp;km Höhe errichten will. Das US-amerikanische Unternehmen ''LiftPort Group'' hat es sich sogar zum Ziel gesetzt, einen Lift zwischen der Erdoberfläche und der [[Mond]]oberfläche und einer in 55.000&nbsp;km Höhe befindlichen Raumstation zu bauen. Für diesen Zweck soll ein 250.000&nbsp;km langes Seil in der Mondoberfläche verankert und bis zu einem in der Umlaufbahn befindlichen [[Lagrange-Punkte|Lagrangepunkt]] (Gleichgewichtspunkt) geführt werden.<ref>[http://www.golem.de/news/crowdfunding-us-unternehmen-will-weltraumaufzug-entwickeln-1208-94149.html Crowdfunding US-Unternehmen will Weltraumaufzug entwickeln] – Artikel bei ''[[Golem.de]]'', vom 28. August 2012 (Abgerufen am: 6. September 2012)</ref>

==== Planetare Stationen ====
[[Datei:Aldrin with experiment.jpg|miniatur|Astronaut [[Buzz Aldrin|Aldrin]] vor der Mondlandefähre (Apollo 11)]]
{{Hauptartikel|Mondkolonisation}}
Das bisher einzige Programm, das zu einer [[Mondkolonisation]] hätte führen können, war das Apollo-Programm. Dieses wurde jedoch aufgrund von Budgetkürzungen und des umstrittenen Nutzens für die Wissenschaft nach der 6. [[Mondlandung]] ([[Apollo&nbsp;17]]) eingestellt.<ref>Dr. Davis R. Williams: [http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_18_20.html ''Apollo 18 through 20 – The Cancelled Missions'' (englisch)], NASA.gov, Veröffentlicht am 11.Dezember 2003, aufgerufen am 27. Januar 2011</ref> Neben dem US-amerikanischen Programm wurde auch ein [[sowjetisches Mondprogramm]] betrieben. Dieses verzögerte sich aufgrund technischer Mängel, so dass die bemannten Flüge, mit der Mondumrundung von [[Apollo&nbsp;8]], gestrichen wurden.

''Bedingungen:''

* fehlender Schutz des [[Erdmagnetfeld]]s/der [[Magnetosphäre]] (ortsabhängig)
* Vakuum
* zweiwöchiger „Tag“, dann zwei Wochen „Nacht“, daraus resultierende hohe Temperaturdifferenzen auf dem Großteil der Mondoberfläche mit Ausnahme einiger Flächen an den Mondpolen, wo permanent Licht einfällt
* Vorhandensein von Ressourcen.

''Technologien:''

* siehe orbitale Stationen (ohne AOCS)
* zusätzlicher Strahlungsschutz, wie z.&nbsp;B. [[Energieschild]]e oder Materialanhäufung
* [[In-Situ (Raumfahrt)|In-Situ]]-Technologien.

Bevor die Menschheit in Stufe 2 vorstößt, sehen viele Pläne eine Besiedelung des Mondes vor. Es werden zwar derzeit praktische Untersuchungen auf der Erde in Bezug zu Stationen auf dem [[Mars (Planet)|Mars]] durchgeführt, aber nur ein realer Feldversuch kann die entsprechend erarbeiteten Grundlagen verifizieren. Hierfür bietet der [[Mond]] ideale Bedingungen. Ein Flug zum Mond dauert nur wenige Tage, so dass im Falle eines Unglücks eine Rettungsmission, entweder aus dem Erdorbit oder von der Erdoberfläche, gestartet werden kann (zusätzlich kann auch eine Evakuierung von der Mondoberfläche aus erfolgen). Einer von vielen möglichen Unfällen trat bei [[Apollo 13]] auf. Hier explodierte einer der Sauerstofftanks nach dem Einschuss in eine Transferbahn zum Mond. Für eine Marsmission hätte dieser Unfall fatale Folgen gehabt.

Auf dem Mond können, auf der der Erde zugewandten Seite, Erdbeobachtungssysteme oder, auf der von der Erde abgewandten Seite, [[Radioteleskope]] installiert werden, die durch die Stationsbesatzung gewartet werden können. Aufgrund der fehlenden seismischen Aktivitäten und der fehlenden Atmosphäre bietet der Mond hervorragende Bedingungen für Beobachtungssysteme, jedoch sind die Kosten für solch eine Installation nicht zu vernachlässigen. Eine Mondbesiedelung ist, neben all den aufgeführten oder vernachlässigten Argumenten, vor allem unter den Gesichtspunkten von Feldversuchen zu Stationsaufbau und -betrieb sowie im Umgang mit vor Ort vorhandenen Ressourcen bedeutend. Begründungen für die Vorteile einer solchen Mission, Skizzen und Konzepte sind zahlreich vorhanden,<ref>{{Internetquelle | autor=Mathias Grafe |url=http://www.tu-dresden.de/mw/ilr/space/rfs/Dokumente/Nutzlasten/Mond.pdf |titel=Die Erforschung des Mondes – Geschichtliche Entwicklung sowie gegenwärtige und zukünftige Missionen |datum=2003-07-00 | archiv-url=https://web.archive.org/web/20031119195559/http://www.tu-dresden.de/mw/ilr/space/rfs/Dokumente/Nutzlasten/Mond.pdf | archiv-datum=2003-11-19 |zugriff=2015-09-24 | format=PDF; 863&nbsp;KB}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=A. Herbertz, M. Ortelt, H. Hald |hrsg=DLR Stuttgart |url=http://elib.dlr.de/60902/1/herbertz-2009-lunar_base.pdf |sprache=englisch |titel=Konzeptstudie eines lunaren Transportsystems mit Nutzung von In-Situ Sauerstoff als Oxidator |datum=Mai 2009 |zugriff=2011-05-15 |format=PDF; 1,1&nbsp;MB}}</ref> jedoch ist eine solche Unternehmung nur im internationalen Rahmen möglich. Siehe hierzu den Abschnitt [[#Kostenbetrachtung|Kostenbetrachtung]]. Erst wenn dieser Schritt erfolgt ist, kann die Menschheit mit gutem Gewissen die Stufe 2 erreichen.

=== Stufe 2 – Kolonisation im inneren Sonnensystem ===
Zum [[Innerer Planet|inneren]] Sonnensystem gehören neben dem Erdsystem auch die Planeten [[Merkur (Planet)|Merkur]], [[Venus (Planet)|Venus]], [[Mars (Planet)|Mars]] mit seinen Monden [[Phobos (Mond)|Phobos]] und [[Deimos (Mond)|Deimos]] und der [[Asteroidengürtel]], als Grenzbereich des inneren Sonnensystems. Aufgrund der Eigenschaften von Merkur (−173&nbsp;°C bis +427&nbsp;°C) und Venus (+497&nbsp;°C, 92&nbsp;bar) ist eine Kolonisation aus technischer Sicht derzeit nur auf dem Mars oder im Asteroidengürtel durchführbar. Es existieren zwar Visionen zu einer [[Merkurkolonisation|Merkur-]] und [[Venuskolonisation]], jedoch ist die Errichtung von Habitaten und die Nutzung von Ressourcen, was den Kolonien eine gewisse Unabhängigkeit von Transportgütern ermöglicht, in Bezug zum heutigen Technologiestand am einfachsten auf dem Mars und ggf. im Asteroidengürtel zu gewährleisten.

==== Der Planet Mars ====
{{Hauptartikel|Marskolonisation}}
Im Gegensatz zu einem Flug zur ISS oder zum Mond, welcher einige Tage dauert, dauert eine Reise zum Mars oder zu den anderen Planeten des inneren Sonnensystems mehrere Monate. Dies bedeutet, dass neben den planetaren Habitaten vor Ort auch dem Transportsystem (orbitales Habitat) eine besondere Rolle zukommt.

===== Orbitale Stationen – Transportsystem =====
[[Datei:Медико-технический комплекс проекта «Марс-500».png|miniatur|rechts|3D-Modell des Mars-500-Komplexes]]
[[Datei:Stanford torus external view by Don Davis AC76-0525.jpg|miniatur|rechts|[[Stanford-Torus]] – Rotierender Habitatring für künstliche Gravitation mit nicht rotierendem Sonnenlichtreflektor (Spiegel) – von Donald E. Davis]]

Aufgrund der kurzen Missionsdauer war und ist der Platzbedarf in Erd-Transportsystemen eher gering (siehe [[Sojus (Raumschiff)|Sojus]] und [[Apollo (Raumschiff)|Apollo]]). Für eine Marsmission kann ein solches Transportsystem nicht verwendet werden. Zur Lösung des Problems bedient sich die [[Science-Fiction]]-Literatur häufig der [[Kryonik]] oder des [[Winterschlaf]]s, bei denen die Besatzungsmitglieder den Flug zum Mars oder zu anderen Planeten in einer Art „Schlafphase“ verbringen. Nach dem heutigen technologischen Stand ist dies nicht möglich, was zur Folge hat, dass der Crew genügend Platz, eine Beschäftigung und alle notwendigen Ressourcen für die Dauer des Fluges bereitgestellt werden müssen; im Gegensatz zu einem Transport in der Schlafphase. Hierfür wurde das [[Mars-500]]-Projekt durchgeführt, das einen [[Bemannter Marsflug|bemannten Flug zum Mars]] simulieren sollte. Neben den physischen Anstrengungen für die Besatzung, sollten auch psychologische Fragestellungen näher untersucht werden. Kritiker werfen dem Projekt eine gewisse Realitätsferne vor, da einige Missionsparameter nicht mit einer realen Marsmission vergleichbar wären. Daneben sind auch viele Fragen bezüglich des Zusammenhangs von Organismus, Mikrogravitation und Langzeitmissionen noch nicht geklärt,<ref>Prof. Oliver Ullrich: [http://www.anatom.uzh.ch/research/researchgroupSpaceBiotechnology-1/ImmunsystemundWeltraum.pdf ''Funktion des Immunsystems im Weltraum – Eine Herausforderung für die Weltraummedizin''.] (PDF) In: ''Schweizerische Zeitschrift für Militär- und Katastrophenmedizi''n, März 2009, gesichtet am 5. Februar 2011</ref> so dass ein orbitales Habitat eventuell eine künstliche Gravitation (durch eine [[Zentrifugalkraft]]) zur Verfügung stellen muss, was mit einer Massenerhöhung des Habitats einhergeht.

;''Bedingungen:''
* fehlender Schutz einer [[Magnetosphäre]]
* fehlende Gravitation
* Vakuum.

;''Missionsparameter:''
* Kommunikationsstrecke max. 2&nbsp;×&nbsp;20 Minuten
* Dauer ungefähr ein Jahr, abhängig von der Mission
* Rettungsmöglichkeiten (keine/eingeschränkt).

;''Benötigte Technologien:''
* Komponenten einer Raumstation
* Mikrometeoritenschutz
* Strahlungsschutz
* optional: künstliche Gravitation.

Sind die psychologischen, physischen und technologischen Fragen bezüglich des Transportes zum Mars geklärt, tauchen, nach dem Einschwenken in einen Marsorbit (gegebenenfalls durch Abbremsung mittels eines [[Aerobraking]]-Manövers), weitere bisher unzureichend gelöste Fragestellungen auf.
* Soll das orbitale Habitat bemannt oder unbemannt den Mars umkreisen?
* Welche Technologien und Instrumente werden für die planetaren Habitate benötigt?
* Welche Forschungen können durchgeführt werden?
* …

===== Planetare Stationen =====
[[Datei:FMARS 2009 hab.jpg|miniatur|Das FMARS Habitat 2009<ref>''[[:en:Flashline Mars Arctic Research Station|Flashline Mars Arctic Research Station]]'' in der englischsprachigen Wikipedia</ref>]]
[[Datei:071209 082-Stacy-7-12-09.jpg|miniatur|FMARS Crew Mitglieder Joseph Palaia und Vernon Kramer bringen den Prototyp des Omega Envoy Mondrover zum Einsatz (2009).]]
Der Aufbau der planetaren Habitate hängt im Wesentlichen von den Missionsparametern ab. So schlägt [[Robert Zubrin]] in „Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization“ vor, mehrere Habitate in aufeinander folgenden Erdjahren zum Mars zu schicken und diese in einem Abstand von 100&nbsp;km zu stationieren. Die Habitate besitzen In-Situ-Technologien zur Produktion von Treibstoff und Sauerstoff, die automatisch starten, sobald das Habitat gelandet ist. Die bemannte Mission startet dann, wenn mindestens ein Habitat einen vollen Ressourcenpool besitzt und ein zweites Habitat als Notfall- bzw. Rettungshabitat zur Verfügung steht. Zur Erforschung von möglichen Technologien zu planetaren Habitaten startete die [[Mars Society]] auf der kanadischen Insel „[[Devon Island]]“ das [[Flashline Mars Arctic Research Station|Flashline Mars Arctic Research Station (FMARS)]] Experiment. Das Ziel der Simulation ist die Bestimmung der Habitateinrichtung, Crewgröße, Ausrüstung und Prozeduren für planetare Erforschungsmissionen.<ref name="FMARS2004">Jan Osburg: [http://www.janosburg.net/home/professional/publications/2004_ICES_FMARS-lr.pdf ''Crew Experience at the 'Flashline Mars Arctic Research Station' during the 2003 Field Season''.] (PDF) Mars Society Georgia Chapter, Atlanta, Georgia, USA, SAE-2004-01-2369, Januar 2004, gesichtet am 5. Februar 2011</ref> Die FMARS Station ist eine von vier durch die Mars Society geplanten Einrichtungen ([[Mars Desert Research Station|Mars Desert Research Station (MDRS)]], [[European Mars Analog Research Station]] und [[Australia Mars Analog Research Station|Australia Mars Analog Research Station (MARS-OZ)]]). Die Missionen lieferten zahlreiche Erkenntnisse in Bezug auf den Aufbau und das Umfeld von planetaren Aktivitäten.

;''Bedingungen:''
* fehlender Schutz einer [[Magnetosphäre]] (lokale Magnetfelder vorhanden)
* Atmosphäre von 0,006 bar
* Gravitation
* Vorhandensein von Ressourcen.

;''Erkenntnisse aus FMARS, DMARS, MARS-OZ'':<ref name="FMARS2004"/><ref>J. Clarke, R. Persaud, S. Rupert-Robles: [http://old.marssociety.org.au/library/X2_report.pdf ''Preliminary Results of a Multi-Goal Mars Analogue Expedition (Expedition Two) to the Arkaroola Region, Australia''.] (PDF) Mars Society, Australia, 13. Januar 2005, gesichtet am 5. Februar 2011</ref>
* mehrere Marsrover und elektronische Navigationshilfen für [[Außenbordeinsatz|EVAs]] (Außeneinsätze) notwendig
* eine „Garage“ für Reparaturen die im EVA-Anzug am Rover nicht durchgeführt werden können
* eine Kontamination mit Marsstaub ist kaum vermeidbar (technische/gesundheitliche Risiken?)
* Änderungsvorschläge für EVA-Anzüge
* Vorschläge zur einheitlichen Untersuchung von mikrobiologischen Kulturen
* Rahmenbedingungen für Missionsabläufe.

;''Sonstige Technologien: ''
* In-Situ Technologien zur Ressourcengewinnung<ref>Kristian Pauly: [http://mediatum.ub.tum.de/doc/601862/601862.pdf ''In Situ Consumable Production for Mars Missions''.] (PDF; engl.; 34,4&nbsp;MB) TU München, Lehrstuhl für Raumfahrttechnik, 17. Januar 2002, gesichtet am 27. Februar 2011</ref>

Obwohl noch zahlreiche Fragen unbeantwortet sind, existieren bereits einige Vorschläge, wie eine Mission zum Mars aussehen könnte, in Form einer Skizze, eines Buches oder als Paper.<ref>D. Willson, J. Clarke: [http://marssociety.org.au/sites/default/files/library/willson-et-al.pdf ''A Practical Architecture for Exploration-Focused Manned Mars Missions Using Chemical Propulsion, Solar Power Generation and In-Situ Resource Utilisation''.] (PDF; engl.) SEMF Pty Ltd Tasmania 7000 und Australian Centre for Astrobiology Macquarie University NSW 2109 Australia, 11. Februar 2007, gesichtet am 5. Februar 2011</ref> Die Kostenbetrachtung bleibt bei solchen Missionskonzeptionen meistens offen.

==== Der Asteroidengürtel ====
{{Hauptartikel|Asteroidengürtel}}

[[Datei:InnerSolarSystem-en.png|miniatur|rechts|Der [[Asteroidengürtel]] (weiß) und die [[Trojaner (Astronomie)|Trojaner-Asteroiden]] (grün)]]

Der Asteroidengürtel erstreckt sich zwischen Mars und Jupiter von 2 bis 3,6&nbsp;[[Astronomische Einheit|AE]]. Dieser bildet die Grenze zwischen dem inneren und dem äußeren Sonnensystem und umfasst mehr als 500.000 bekannte Objekte. Eine „Kolonisation“ des Gürtels, in denen Objekte von einigen Metern bis Kilometern vorhanden sind, ist kritisch zu betrachten. Neben der fehlenden Gravitation, eventuell ungleichmäßig verteilten Ressourcen ist eine Kollision eines Asteroiden (und dessen Kolonie) mit anderen Objekten nicht ausgeschlossen. Eine besondere Bedeutung erhält der Asteroidengürtel und andere [[Erdnahes Objekt|erdnahe Objekte]] (eng.: Near Earth Asteroid, NEA) unter Berücksichtigung der vorkommenden Ressourcen. So soll die Konzentration von Platin-Gruppenmetallen in Erdminen bei ca. 4–6&nbsp;[[Parts per billion|ppb]] liegen, wohingegen die Konzentration bei Asteroiden auf 40–60&nbsp;ppb geschätzt wird.<ref>Gaurav Misra: [http://www.spacearchitect.org/pubs/AIAA-2010-6133.pdf ''The “Tesla” Orbital Space Settlement''.] (PDF; engl.; 444&nbsp;kB) Birla Institute of Technology and Science (BITS)-Pilani, Goa, India, on AIAA 2010-6133, 10.-15. Juli 2010, gesichtet 5. Februar 2011</ref> Inwieweit die Schätzungen mit der Realität übereinstimmen und ob die höhere Konzentration eine kostengünstigere Gewinnung zulässt ist eine andere Frage. Dieser Aspekt bietet jedoch eine Möglichkeit, der als [[Asteroidenbergbau]] bezeichnet wird und für die Weltraumkolonisation von besonderer Bedeutung ist:
# Begünstigt das wirtschaftliche Interesse zur Entwicklung eines weltraumbezogenen Bergbaus, das der Kolonisierung zugutekommt.
# Stellt einen Ressourcenpool für die Kolonisierung des äußeren Sonnensystems dar.

;''Bedingungen:''
* fehlende Magnetosphäre
* Vakuum
* Mikrogravitation
* Vorhandensein von Ressourcen
* Solarstrahlung 105–340 W/m².

;''Benötigte Technologien: ''
* analog den orbitalen Stationen zu einer Marskolonisation
* In-Situ-Technologien.

Die Entfernung des Asteroidengürtels von der Sonne führt zu einer geringeren Sonnen-Strahlungsleistung pro Fläche als bei der Erde (≈1360&nbsp;W/m²) oder dem Mars (≈600&nbsp;W/m²). Dies hat zur Folge, dass das Leistungs-Masse-Verhältnis von Solarpanels so gering ist (heutiger Technologiestand), dass andere Energieversorgungssysteme in Betracht gezogen werden müssen. Diese Umweltbedingung ist vor allem für die nachfolgenden Stufen von Bedeutung.

=== Stufe 3 – Kolonisation des äußeren Sonnensystems ===
[[Datei:72413main ACD97-0036-3.jpg|miniatur|Missionen zum äußeren Sonnensystem: [[Pioneer&nbsp;10]], [[Pioneer&nbsp;11]], [[Voyager&nbsp;1]] und [[Voyager&nbsp;2]].]]
[[Datei:Cryobot.jpg|miniatur|Ein [[Kryobot]] setzt einen [[Hydrobot]] in Europas hypothetischen [[Ozean]] aus.]]

Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem inneren und äußeren Sonnensystem ist die zur Verfügung stehende Strahlungsleistung der Sonne pro Einstrahlungsfläche. Dies führt aus technischer Sicht zu einem Wechsel in der Energieversorgung von Raumsonden. Alle bisherigen Raumsonden zum äußeren Sonnensystem verwendeten anstatt von Solarpanels [[Radionuklidbatterie]]n. Neben der Einschränkung in der technischen Energiegewinnung werden auch alle Prozesse, die auf [[Photosynthese]] beruhen, beeinträchtigt. Dies hat Einfluss auf das Transportsystem (orbitale Stationen) und die planetaren Stationen.

;''Missionen ins äußere Sonnensystem: ''
* [[Pioneer 10]] und [[Pioneer 11]]
* [[Voyager 1]] und [[Voyager 2]]
* [[Galileo (Raumsonde)|Galileo]]
* [[Cassini-Huygens]]
* [[New Horizons]].

==== Orbitale Stationen – Transportsystem ====
Ein Transportsystem für Reisen ins äußere Sonnensystem ist unweigerlich komplexer als ein Transportsystem für den Mars. Neben einer anderen Energieversorgung ist auch die Missionsdauer länger. Für die Energieversorgung bedeutet das, dass neben [[Kernspaltung]] und radioaktiven Zerfällen für zukünftige Missionen auch [[Kernfusion]] in Betracht gezogen wird. [[Antimaterie]] ist ebenfalls als Energiequelle vorstellbar, kann derzeit aber nicht in ausreichender Menge erzeugt werden. Bei allen Quellen muss die Ressource zur Energiegewinnung bei Missionsstart mitgenommen und kann danach möglicherweise am Zielort abgebaut werden (Hauptbestandteil der oberen [[Jupiter (Planet)|Jupiterschichten]] ist [[Wasserstoff]] mit 89,8 %). Während eine Reise zum Mars ungefähr neun Monate dauert (siehe [[Viking]]-Missionen), dauert eine Reise zum Jupiter mit heutiger Technik schon eineinhalb Jahre (siehe [[Voyager 1]] und [[Voyager 2]]). Das Habitat muss deshalb (bei einer Marsmission optional) eine künstliche Gravitation zur Verfügung stellen. Erst am Zielort stehen mit den Monden der Gasplaneten oder großen Objekten des [[Kuiper-Gürtel]]s wieder Orte mit ausreichender Gravitation zur Verfügung. Selbst eine Mission zum Mars (⅓&nbsp;der Erdgravitation) wird in Bezug auf eine fehlende Gravitation während des Hin- und Rückfluges und der geringeren Schwerkraft während des Aufenthalts als kritisch betrachtet.<ref>Leslie A. Wickman: [http://www.apu.edu/cris/pdfs/human_performance_mars_mission.pdf „Human Performance Considerations for a Mars Mission“.] (PDF; engl.; 166&nbsp;kB) Center for Research in Science, Azusa Pacific University, Canada, 10. Oktober 2006, gesichtet am 27. Februar 2011</ref> Einige Studien beschäftigen sich deshalb mit dem Aufbau eines solchen Transportsystems bzw. mit Habitaten, die eine künstliche Gravitation zur Verfügung stellen.<ref>B. Kent Joosten:  [http://www.artificial-gravity.com/NASA-JSC-EX-02-50.pdf „Preliminary Assessment of Artificial Gravity – Impacts to Deep-Space Vehicle Design“.] (PDF; engl.; 2,9&nbsp;MB) Exploration Analysis and Integration Office, NASA, Lyndon B. Johnson Space Center, 11. Mai 2005, gesichtet am 27. Februar 2011</ref><ref>Studentproject: [http://www.lpi.usra.edu/publications/reports/CB-1106/maryland01b.pdf ''Clarke Station: An Artificial Gravity Space Station at the Earth-Moon L1 Point''.] (PDF; engl.; 328&nbsp;kB) University of Maryland, College Park, Department of Aerospace Engineering Undergraduate Program, 16. April 2002, gesichtet am 27. Februar 2011</ref>

====Planetare Stationen====

Werden die planetaren Habitate näher betrachtet, stellt sich die Frage nach einem akzeptablen Zielort. Eine Besiedelung der Gasplaneten [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und [[Saturn (Planet)|Saturn]] kann in ferner Zukunft analog der Idee einer [[Venuskolonisation]] („fliegende Städte“) erfolgen. Jupiter bietet ein eigenes Magnetfeld, welches die Habitate vor Strahlungseinflüssen von der Sonne schützen könnte. Die notwendigen Technologien hierfür sind jedoch noch nicht abschätzbar, so dass die Monde aus heutigem Technologiestand einen günstigeren Zielort darstellen. In den [[Liste der natürlichen Satelliten von Planeten|Listen der natürlichen Satelliten]] sind vor allem Monde von Interesse, die eine entsprechende Größe (>&nbsp;2000&nbsp;km, Erdmonddurchmesser bei 3476&nbsp;km) besitzen (Ressourcenverfügbarkeit und Bereitstellung von „akzeptabler“ Gravitation):

Jupitermonde: [[Europa (Mond)|Europa]], [[Ganymed (Mond)|Ganymed]] und [[Kallisto (Mond)|Kallisto]]

Saturnmond: [[Titan (Mond)|Titan]]

Neptunmond: [[Triton (Mond)|Triton]]

Zwergplanet: [[Pluto]].

Ganymed, mit 5262&nbsp;km Durchmesser der größte Mond im Sonnensystem, bietet neben einer Gravitation auch Wassereis und ein eigenes Magnetfeld (neben den planetaren Körpern wie Erde und Merkur). Das Magnetfeld und die Gravitation sind zwar viel geringer als auf der Erde, jedoch könnte Ganymed unter diesen Bedingungen ein geeigneter Zielort für ein planetares Habitat sein. Auch Europa und Kallisto, auf denen ebenfalls Wassereis vorkommt, könnten sich für eine Besiedelung eignen. Auf Europa vermuten Wissenschaftler einen 100&nbsp;km tiefen Ozean unter der Eiskruste. Während der Neptunmond Triton und der Zwergplanet Pluto ähnliche Charakteristiken wie Kallisto, Ganymed und Europa haben, besitzt der Saturnmond Titan eine Sonderstellung. Dieser wurde bei der [[Cassini-Huygens]]-Mission näher untersucht. Als zweitgrößter Mond des Sonnensystems besitzt dieser eine Atmosphäre, die auf der Oberfläche fünfmal dichter ist als die der Erde. Des Weiteren besteht diese zum größten Teil aus Stickstoff und enthält Kohlenwasserstoffe, so dass Titan als am erdähnlichsten im Sonnensystem gilt.

Während die Monde des Jupiters noch eine Oberflächentemperatur von ungefähr 50–150 Kelvin besitzen, nimmt die Temperatur zum Rande des Sonnensystems ab (Pluto 33–55 Kelvin). Auch die mittlere Dichte der Monde variiert von 1,5–3 g/cm³, was indirekt auf das Vorhandensein von Ressourcen Aufschluss geben könnte (Erdmond 3,3&nbsp;g/cm³ und Erde 5,5&nbsp;g/cm³). Interessant für eine Besiedelung ist, wie zuvor schon angedeutet, die Vermutung von [[Ozean]]en unter den Oberflächen der Monde Ganymed, Kallisto, Europa und Titan.{{Siehe auch|extraterrestrischer Ozean}}

Trotz günstiger Faktoren, wie das Vorhandensein z.&nbsp;B. eines Magnetfeldes, Wassereis und anderer Ressourcen, ist die Besiedelung des äußeren Sonnensystems, aufgrund des Fehlens von ausreichender Sonnenstrahlungsleistung und der tiefen Temperaturen, eine technologische Herausforderung, die mit der Entfernung von der Sonne weiter zunimmt. Die Besiedelung des äußeren Sonnensystems, mit der Erforschung und den Tests notwendiger Technologien, stellt damit die Vorstufe zur interstellaren Raumfahrt dar.

=== Stufe 4 und 5 – das Verlassen des Sonnensystems (extrasolare Kolonien) ===
{{Hauptartikel|Interstellare Raumfahrt}}
[[Datei:Artist's impression of the Milky Way (updated - annotated).jpg|miniatur|Schematische Darstellung des Milchstraßensystems. Die im Licht der [[Balmer-Serie|H-α-Linie]] des Wasserstoffs rot leuchtenden Bereiche in den Spiralarmen sind Sternentstehungsgebiete.]]
[[Datei:Hubble deep field.jpg|miniatur|Galaxienhaufen, aufgenommen im Dezember 1995 (Hubble Deep Field Team)]]

Die letzten beiden Stufen beinhalten die [[interstellare Raumfahrt]] und die [[intergalaktische Raumfahrt]]. Aus Sicht der bemannten Raumfahrt sind diese zwei Stufen zurzeit noch pure Science Fiction. Jedoch existieren diverse Arbeiten, die sich mit dieser Thematik befassen. Allzu abwegig ist dieses Thema nicht, da sich die Raumsonde [[Voyager&nbsp;1]] nach Angaben der NASA im [[Interstellarer Raum|interstellaren Raum]] befindet. Verlässt ein künstliches Objekt den inneren Bereich des Sonnensystems, so muss dieses eine eigene Energieversorgung besitzen (siehe Stufe&nbsp;3). Bei einem Verlassen des Sonnensystems mit einem konventionellen Antrieb muss die Energieversorgung über Jahrzehnte aufrechterhalten werden. Eine nähere Untersuchung des [[Interstellarer Raum|interstellaren Raums]] in der Nähe unseres Sonnensystems könnte eines Tages Aufschluss darüber geben, ob eine Mitnahme von Rohstoffen zur Energieerzeugung notwendig ist bzw. ob die [[interstellare Materie]] als Ressource verwendet werden könnte.

Neben der Energieversorgung ist die Entfernung das größte Problem. Der nächstgelegene Stern „[[Alpha Centauri]]“ ist 4,3&nbsp;[[Lichtjahr]]e entfernt, was 4,1·10<sup>16</sup>&nbsp;m entspricht (41&nbsp;[[Billionen]]&nbsp;km). Würde ein [[Raumschiff]] auf eine Geschwindigkeit von 0,1&nbsp;[[Lichtgeschwindigkeit|c]] beschleunigt werden, dann würde dieses mindestens 43&nbsp;Jahre (ohne Berücksichtigung der Beschleunigungszeiten) benötigen, um Alpha Centauri zu erreichen. Voyager&nbsp;1 hingegen fliegt mit 17&nbsp;km/s, bei dieser Geschwindigkeit würde Alpha Centauri nach rund 76.000 Jahren erreicht.

Aufgrund der langen Flugzeit werden interstellare Raumschiffe meist auch als [[Generationenraumschiff]]e bezeichnet, da die nächste Generation auf dem Raumschiff geboren wird (wenn die Crew unter normalen Lebensbedingungen die Reise antritt). Werden eines Tages [[Raumfahrtantriebe]] entwickelt und gebaut, mit denen ein Raumschiff eine relativistische Geschwindigkeit problemlos erreichen kann, dann würde ein weiterer Effekt aufgrund der Relativgeschwindigkeit zur interstellaren Materie auftreten: die [[Bremsstrahlung]]. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit würde der Einschlag von interstellaren Partikeln eine ionisierende Strahlung erzeugen, die abgeschirmt werden müsste. Daneben existieren jedoch noch zahlreiche andere Fragestellungen, wie Crewgröße, Crewzustand (voll funktionsfähig, im Schlafzustand, als Embryonen,&nbsp;…), notwendige Fähigkeiten der Crew (als Gesellschaft), Ressourcen, Werkzeuge, Ersatzteile … so dass das Raumschiff über mehrere Jahrzehnte und unter der Berücksichtigung von Unfällen funktionstüchtig bleiben kann.

Während ein Flug zum nächsten Sternensystem noch vorstellbar ist, und sei es die pure Vision, so sind Reisen zur nächsten [[Galaxie]] nicht mehr greifbar. Die [[Andromedagalaxie|Andromeda-Galaxie]] ist die nächste Galaxie in der Nähe der [[Milchstraße]], mit einer Entfernung von 2,5&nbsp;Mio. Lichtjahren. Selbst die kühnsten Visionen können derzeitig kein Transportsystem erahnen, da selbst das Licht schon 2,5&nbsp;Mio. Jahre benötigt, um zur Andromeda-Galaxie zu gelangen.

== Kostenbetrachtung ==
Eine Kostenbetrachtung solcher Missionen kann nur indirekt erfolgen, da viele Projektausgaben für Forschung und Entwicklung auch interdisziplinär genutzt werden und bis auf das Apollo-Programm keine andersartigen Missionen (z.B. Flug zum Mars) stattgefunden haben. Eine indirekte Methode kann mittels der Referenzierung der Kosten über die Antriebsbedarfe (Transportaufwand von Material) erfolgen.

=== Aufwandsabschätzung ===
[[Datei:Delta-Vs for inner Solar System.svg|miniatur|Antriebsbedarfe]]

Um eine erste Abschätzung des Aufwands einer Weltraummission treffen zu können, wird der Antriebsbedarf näher betrachtet. Der Antriebsbedarf kann mittels der [[Vis-Viva-Gleichung]] und der Bestimmung der [[Fluchtgeschwindigkeit (Raumfahrt)|Fluchtgeschwindigkeit]]en berechnet werden. Hierbei ist die zweite kosmische Geschwindigkeit von Bedeutung (Fluchtgeschwindigkeit aus dem Gravitationsfeld). Alternativ existieren auch Übersichtstabellen (siehe Abbildung), die den Antriebsbedarf aufzeigen. Der Antriebsbedarf ''Δv'' kann dabei als Art „Energiebedarf“ betrachtet werden:
: <math>\Delta E_\mathrm{kin}=\frac {1}{2}m\Delta v^2</math>
Dies ermöglicht eine Summation der Bedarfe, wenn die Bedingungen der [[Raketengleichung]] eingehalten werden.

Um den Aufwand einer '''Mondbasis''' beurteilen zu können, werden die Fluchtgeschwindigkeiten von der Erde mit 11,2&nbsp;km/s und für den Mond 2,3&nbsp;km/s näher betrachtet (Summation 13,5&nbsp;km/s). Für einen Vergleich ist jedoch nur der Bedarf vom unteren Erdorbit ([[Low Earth Orbit|LEO]]) zur Mondoberfläche von Interesse (siehe Kostenabschätzung). Es wird deshalb ein Antriebsbedarf von 5&nbsp;km/s (Überschlagswert) angesetzt, wenn ein Antriebsbedarf von der Erdoberfläche zum LEO von 10&nbsp;km/s angenommen wird (plus Antriebsbedarfe für Orbitmanöver). Der Aufbau einer Mondbasis in den Ausmaßen der ISS (Masse von 455&nbsp;t), bei einer einheitlichen Triebwerksaustrittsgeschwindigkeit von 4000&nbsp;m/s (Überschlagswert für chem. Triebwerke) hätte dann eine fiktive Startmasse von 1.588&nbsp;t zur Folge, die in den LEO transportiert werden müsste. Hierfür wären 76 Starts mit der [[Ariane&nbsp;5]] Trägerrakete erforderlich (Beachte: simple Überschlagsrechnung). Darin enthalten ist jedoch nur der Aufbau einer Station mit der Masse der ISS auf dem Mond (Einweg-Transport). Die notwendige Masse im LEO beläuft sich dann auf das 3- bis 4-fache von dem der ISS.

Um den Aufwand einer '''Marsbasis''' zu berechnen, kann zur Vereinfachung der Rechnung mittels der Raketengleichung als Referenz für das ''Δv'' die aufgezeigte Abbildung verwendet werden (die Berechnung des Antriebsbedarfs ist etwas aufwendiger). Eine Summation der ''Δv'' aus der Abbildung ergibt ein Antriebsbedarf von ungefähr 10&nbsp;km/s. Wird wieder eine Referenzstation mit der Masse der ISS und eine Austrittsgeschwindigkeit von 4000&nbsp;m/s als Referenzwert verwendet, wird eine fiktive Startmasse von 5.543&nbsp;t im LEO benötigt. Dies entspricht der 10-fachen Masse der ISS.

=== Kostenabschätzung ===
Die Kosten der '''ISS''' für die Entwicklung, den Bau und den Unterhalt belaufen sich seit dem Beginn 1985 als Space Station Freedom auf Schätzungen zwischen 35 und 100 Milliarden US-Dollar.<ref>{{Internetquelle |autor=Alan Boyle |hrsg=MSNBC |url=http://www.msnbc.msn.com/id/14505278/ns/technology_and_science-space/ |sprache=englisch |titel=What’s the cost of the space station? |datum=2006-08-25 |zugriff=2011-01-23}}</ref> Unter Berücksichtigung einer Projektzeit von ca. 20 Jahren, ergibt sich ein Jahresbudget von ungefähr 1,5–5&nbsp;Mrd.&nbsp;US-$/Jahr. Die ISS befindet sich hierbei im unteren Erdorbit (LEO). Die Kosten für den Transport belaufen sich bei der [[Ariane&nbsp;5]] [[Trägerrakete]] auf 7000&nbsp;€/kg für den LEO und auf 16.000&nbsp;€/kg für den geostationären Orbit ([[Satellitenorbit#Geostationärer Orbit (GEO)|GEO]]). Alternativ können die Kosten noch über die Anzahl der Starts (~22× für 455&nbsp;t) mit der Ariane&nbsp;5 Trägerrakete berechnet werden, deren Kosten bei 114&nbsp;Mio.&nbsp;€ liegt.<ref name="ArianeCosts">[http://www.arianespace.com/news-press-release/2009/02-02-09-launcher-order-from-astrium.asp Arianespace orders 35 Ariane 5 ECA launchers from Astrium]</ref> Die Transportkosten würden rechnerisch alleine bei ungefähr drei Mrd.&nbsp;€ liegen (4,2–12 % der Gesamtkosten, bei einem Wechselkurs von 1:1,4), was im Verhältnis zu den Gesamtkosten noch relativ niedrig ist.

''Beachte:'' Zum größten Teil wurden die Raumstationsmodule mit dem [[Space Shuttle]] transportiert, was zur Folge hat, dass die Transportkosten deutlich höher liegen, als bei der Überschlagsrechnung.

Das '''[[Apollo-Programm]]''' kostete nach heutigen Maßstäben, d.&nbsp;h. unter Berücksichtigung der Inflationsraten, ca. 120&nbsp;Milliarden&nbsp;US-$ (85,7&nbsp;Mrd.&nbsp;€ bei einem Wechselkurs von 1:1,4) und erstreckte sich ungefähr über 10 Jahre, was ein Budget von 12&nbsp;Mrd.&nbsp;US-$/Jahr zur Folge hat.

Die Kosten des Baus einer '''Mondbasis''' (Beispielrechnung 1.588&nbsp;t in den LEO) betragen bei einer Ariane&nbsp;5 Trägerrakete ungefähr 8,7&nbsp;Mrd.&nbsp;€ (76 Starts in den LEO).<ref name="ArianeCosts" /> Damit sind die theoretischen Transportkosten um ein '''dreifaches''' größer als bei Orbitalstationen im LEO. Werden die Kostenverhältnisse (Transport/Gesamtprojekt) der ISS herangezogen, würde sich eine Mondbasis in der Größenordnung von 73–207&nbsp;Mrd.&nbsp;€ ergeben (vgl. geschätzte Kosten des Apollo-Programms von 85,7&nbsp;Mrd.&nbsp;€). Über 20 Jahre verteilt kommt ein Jahresbudget von 3,7–10,4&nbsp;Mrd.&nbsp;€/Jahr heraus. Unter Berücksichtigung des [[NASA]]-Budgets von 19&nbsp;Mrd.&nbsp;US-$ (2009; 13,6&nbsp;Mrd.&nbsp;€ bei einem Wechselkursverhältnis von 1:1,4) und der Tatsache, dass weitere Investitionen in Transport und Infrastruktur notwendig sind, ist eine solche Missionsdurchführung (in der Größenordnung) nur international zu bewerkstelligen. Natürlich könnten kleinere Missionen mit geringeren planetaren Stationsausmaßen erfolgen (siehe [[Constellation (Programm)|Constellation Programm]]), jedoch ist dann fraglich, ob die Missionen eine permanente Kolonisierung vorsehen.

Für eine '''Marsbasis''' in der Größenordnung der ISS (5.543&nbsp;t in den LEO) werden 264 Starts mit Ariane&nbsp;5 benötigt. Die Gesamtkosten für den Transport belaufen sich dann auf 30&nbsp;Mrd.&nbsp;€. Dies entspricht den '''zehnfachen''' der Transportkosten für eine orbitale LEO-Station. Bei Berücksichtigung der theoretischen Transportkostenanteile der ISS, würde eine solche Mission zwischen 250 und 714&nbsp;Mrd.&nbsp;€ kosten.

{| class="wikitable"
!Projekt
!Masse in LEO
!Transportkosten
!TFaktor
!Projektkosten*
|-
|ISS
|455 t
|3 Mrd. €
|1
|35–100 Mrd. €
|-
|Mondbasis
|1.588 t
|8,7 Mrd. €
|3×–4×
| 73–207 Mrd. € (Apollo: 85,7&nbsp;Mrd.&nbsp;€)
|-
|Marsbasis
|5.543 t
|30 Mrd. €
|10×
|250–714 Mrd. €
|}
''* Referenzbasis sind die geschätzten Projektkosten der ISS''

Die hier aufgezeigte Kostenbetrachtung ist eine Überschlagsrechnung und dient nur dem Aufzeigen des ungefähren Aufwands einer solchen Mission. Dies ist auch daran zu erkennen, dass die Inflationsraten eher vernachlässigt wurden. Die Berechnung kann deshalb keine Auskunft als Kosten-Nutzen-Rechnung geben, da viele Forschungsergebnisse, die auf der ISS gewonnen werden, der [[Grundlagenforschung]] dienen.

Die Überschlagsrechnung kann jedoch zur Bewertung der Aussage von Präsident Obama herangezogen werden, der das Constellation-Programm aufgrund zu hoher Kosten, des geringen Projektfortschritts und der fehlenden Innovation streicht.<ref name="Obama1" /><ref name="Obama2" />

== Literatur ==
* ''Kolonisierung des Weltraums''.  Time-Life Bücher. Time-Life, Amsterdam 1991, ISBN 90-6182-474-5.
* [[Robert Zubrin]]: ''Entering Space: Creating a Spacefaring Civilization.'' Tarcher, New York 2000, ISBN 1-58542-036-0.
* Gregory L. Matloff: ''Deep-space probes – to the outer solar system and beyond.'' Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-24772-6.
* Rachel Armstrong: ''Star Ark - A Living, Self-Sustaining Spaceship.'' Springer, Cham 2017, ISBN 978-3-319-31040-4.

== Weblinks ==
{{Wiktionary|Besiedelung}}
* [http://www.dglr.de/literatur/publikationen/RC-46.pdf ''Amerikanische Visionen''.] (PDF; 3,6&nbsp;MB) In: ''Raumfahrt Konkret'', Heft 46, Ausgabe 1/2007
*{{Internetquelle |hrsg=NASA |url=http://settlement.arc.nasa.gov/75SummerStudy/Table_of_Contents1.html |sprache=englisch |titel= Space Settlements: A Design Study |zugriff=2011-08-11}}
* S. Bednarzik, A. Gerlach, K. Pingler: [http://www.spacepass.de/alex-seminar.pdf ''Die orbitale Raumstation – Gestern – heute – morgen''.] (PDF; 6,2&nbsp;MB) Staatliches Herder-Gymnasium Nordhausen, Seminararbeit 2001 ''(als Überblick)''
* S. Fasoulas: {{Webarchiv |url=http://www.tu-dresden.de/mw/ilr/space/rfs/Dokumente/Nutzlasten/Nutzlast_Mensch.pdf |wayback=20050124162754 |text=''Nutzlast Mensch''.}} (PDF; 3,21&nbsp;MB) TU Dresden, Institut für Luft- und Raumfahrttechnik, Professur für Raumfahrtsysteme/Raumfahrtnutzung, Juli 2001
* [http://settlement.arc.nasa.gov/70sArt/art.html Space Colony Art from the 1970s] (englisch)
* [[freitag.de]], 12. April 2017, Dan Tynan: [https://www.freitag.de/autoren/der-freitag/die-erde-ist-nicht-genug ''Die Erde ist nicht genug'']

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Navigationsleiste Weltraumkolonisierung}}

[[Kategorie:Bemannte Raumfahrt]]
[[Kategorie:Alternative Raumfahrtkonzepte]]
[[Kategorie:Weltraumkolonisation| ]]