IN SITU - Design of a self-sufficient human settlement on Mars

Abstract

Die Besiedelung des Planeten Mars durch den Menschen scheint das nächste große Ziel menschlichen Forscherdrangs/Entdeckungsdrangs zu sein. Da die Entfernung zwischen Mars und Erde zu groß für schnelle/spontane Nachschublieferungen ist und um die Startmasse von Transportraketen von der Erde zu reduzieren (Kostenreduktion), ist die Gewinnung und Verarbeitung von lokalen Ressourcen von größter Wichtigkeit. In-situ resource utilization (ISRU) ist unentbehrlich, um Marssiedler mit Sauerstoff und Wasser, aber auch mit Treibstoff und einer Vielfalt an Baumaterialien zu versorgen. Metalle und Glas zum Beispiel, können aus häufig vorkommenden Mineralien in der Marsoberfläche gewonnen werden. Der vorliegende Entwurf für eine Marskolonie startet mit einer von der Erde gelieferten, minimalen Basis. Sobald die Überlebensfähigkeit des Stützpunkts und die Funktionstüchtigkeit der Produktionsanlagen gesichert sind, beginnt ihre Erweiterung durch In-situ Ressourcen. Die Siedlung passt sich den Bedürfnissen der Nutzer und den Umweltbedingungen kontinuierlich an um optimale Lebens- und Arbeitsbedingungen zu schaffen. Für dauerhafte Leistungsfähigkeit ist eine flexible Struktur vonnöten, um auch Veränderung ins Wachstum eingliedern zu können. Absolute Ressourcen-Effizienz ist hierbei ein maßgebliches Kriterium. Die Arbeit umfasst den Entwurf einer Marsbasis, die lokale Rohstoffe und Energie nutzt um sich zu entwickeln und zunehmend von der Erde unabhängig zu werden.

Human colonization of Mars seems to be the next obvious peak of human exploratory instinct. As Mars is so distant from Earth (shipment of supplies etc. take more than 6 months) and to minimize the Earth launch burden (which will reduce the cost), extraction and processing of Martian materials is necessary. In situ resource utilization (ISRU) will be essential in supplying settlers not only with propellant and life support, but also with a large variety of construction material. Metals and glass, for instance, could be produced from minerals prevalent in the Martian surface. The author's design for a Martian colony suggests that initially an elementary surface base delivered from Earth should be set up. As soon as viability of the base and its production facilities are secured, the expansion with in situ resources would start. Reacting to the users' needs and the environment, the settlement would be evolving continuously to provide optimum living and working conditions. For enduring performance of the base, a very adaptable structure will be necessary to incorporate development with growth. The design recommends complete resource efficiency. The presented work comprises the design of a human settlement on Mars that utilizes local resources and energy to grow and achieve increasing self-sufficiency.