Die ehrgeizigen Pläne zur Kolonisierung des Mars stoßen auf eine ernsthafte technische Sackgasse. Wie NASA-Ingenieure herausfanden, sind die modernen Mond-Raumanzüge, die als Höhepunkt der modernen Ingenieurskunst gelten, physisch nicht für den Einsatz auf der Oberfläche des Roten Planeten geeignet. Dies wurde in einem Bericht bekannt, der auf der 55. Internationalen Konferenz für Umweltsysteme (ICES) vorgestellt wurde.

Das Hauptproblem liegt in der Schwerkraft. Der Mond-Raumanzug xEMU wiegt 170 kg. Auf dem Mond, wo die Gravitationskraft ein Sechstel der irdischen beträgt, spürt ein Astronaut diese Last nur als 28 kg. Die Bedingungen auf dem Mars unterscheiden sich jedoch grundlegend: Die Schwerkraft dort beträgt drei Achtel der irdischen. Unter diesen Bedingungen würde derselbe Anzug mit einer Kraft von äquivalenten 64 kg auf die Schultern des Kosmonauten drücken.

Kritische Belastung des Körpers

Die Situation wird durch den physiologischen Zustand der Besatzung verschärft. Nach einer langen Reise in Schwerelosigkeit verliert der menschliche Körper 15 bis 25 Prozent seiner aeroben Leistungsfähigkeit (VO2 max-Wert). Die Kombination aus verringerter Ausdauer und dem enormen Gewicht des Anzugs erzeugt eine kritische Belastung.

Laut den Normen des US-Nationalinstituts für Sicherheit und Gesundheitsschutz am Arbeitsplatz (NIOSH) sollte die maximale Hebelast für einen Menschen 23 kg nicht überschreiten. Da der Innendruck des Raumanzugs (der nach dem Prinzip eines Ballons funktioniert) etwa 22 kg von den Schultern nimmt, haben die Ingenieure die maximal zulässige Masse eines Mars-Raumanzugs (MxEMU) berechnet. Sie sollte 104 kg nicht überschreiten. Das bedeutet, dass der aktuelle xEMU-Prototyp um 40 Prozent entlastet werden muss.

Überlebensszenario und Sicherheitsradius

Die strengen Beschränkungen werden durch ein Szenario einer Notfall-Rückkehr zu Fuß diktiert. Wenn der Mars-Rover weit entfernt von der Basis ausfällt, muss die Besatzung zu Fuß zum Wohnmodul zurückkehren. Aufgrund des übermäßigen Gewichts des Anzugs steigt der Sauerstoffverbrauch drastisch an, was den Radius sicherer Ausflüge auf nur 1,8 km von der Basis reduziert (unter der Annahme eines Fußmarsches mit einer Geschwindigkeit von 3,5 km/h).

Um die Zielwerte zu erreichen, müssen die Entwickler die Gewichtsverteilung überdenken: Etwa 62 kg müssen für das tragbare Lebenserhaltungssystem (Rucksack PLSS) und 42 kg für den eigentlichen Druckanzug eingeplant werden.

Kompromiss zugunsten der Sicherheit

Um diese Werte zu erreichen, schlagen die Ingenieure vor, auf die moderne modulare Architektur zu verzichten und zur integrierten Konstruktion aus der Zeit des Apollo-Programms zurückzukehren. Damals dienten die Komponenten der Lebenserhaltung gleichzeitig als physische Gerüste des Raumanzugs.

Dieser Schritt birgt jedoch erhebliche Risiken. Die Raumanzüge aus der Apollo-Zeit waren nur gegen einen einzelnen Ausfall geschützt (single fault tolerant), während die modernen xEMU eine doppelte Redundanz (double fault tolerant) aufweisen. Die Ingenieure werden einen bewussten Kompromiss bei der Sicherheit eingehen müssen, um die zusätzliche Last von den Schultern der ersten Besucher des Mars zu nehmen.