Wie lange fliegt man zum Mars?

Von Matthias Kemter

Die Liste der Missionen zum Mars ist lang. Etwa 50 unbemannte Marsmissionen gab es seit den 60er-Jahren, von denen ungefähr die Hälfte erfolgreich waren (1). Die ersten Missionen hatten den Vorbeiflug als Ziel, um Bilder zu machen und den roten Planeten besser zu verstehen. Mit der Zeit wurde die Mars-Umlaufbahn das Ziel weitere Missionen, bis 1976 die erste Marslandung der amerikanischen Viking 1 gelang. Weitere unbemannte Missionen sind in den nächsten Jahren bereits geplant. Ambitionierte bemannte Konzepte werden etwa in den Jahren um 2030 herum konkret. Ob Vorbeiflug, Umlaufbahn oder Landung - Die Flugzeiten zum Mars sind dabei nicht immer gleich.

Wie lange fliegt man zum Mars?

Flüge zum Mars dauern in der Regel 6 bis 9 Monate. Grund für diese Schwankung ist zum einen, dass die Distanz zum Mars aufgrund der elliptischen Umlaufbahnen von Erde und Mars zwischen etwa 56 und 401 Millionen Kilometern schwankt (2). Zum anderen muss aufgrund des begrenzten Treibstoffs bei einer Mission der energetisch günstigste Weg genommen werden, welcher in der Regel nicht der direkte und auch nicht der schnellste ist. Vor allem der Übergang zwischen Erd- und Marsumlaufbahn spielt dabei eine wichtige Rolle. Wäre der Mars ein statisches Ziel, könnte dieser in der Theorie in 40 Tagen erreicht werden.

Neben dem richtigen Startzeitpunkt ist deswegen der sogenannte Hohmann-Transfer (3) meist die Grundlage für Routen zum Mars. Durch geschickte Geschwindigkeitsanpassungen (Kick-Burns) zum richtigen Zeitpunkt kann sich ein Raumfahrzeug so energiesparend in einem Kurvenflug aus einer Umlaufbahn in eine andere katapultieren bzw. wieder hineinbremsen. Eine höhere Geschwindigkeit für einen schnelleren Flug zum Mars erfordert dabei unter anderem auch einen höheren Energieverbrauch durch die jeweiligen Kick-Burns beim Katapult- sowie Bremsmanöver.

Beispiele - Flugzeiten Marsmissionen

Wie unterschiedlich die Flugdauer von Marsmissionen sein können, zeigen die folgenden Beispiele:

• 157 Tage (5 Monate, 7 Tage) - Mariner 6 (Vorbeiflug) - Start: 25.02.1969
• 202 Tage (6 Monate, 18 Tage) - Mars 5 (Mars-Orbit) - Start: 25.07.1973
• 333 Tage (10 Monate, 29 Tage) - Viking 2 (Mars-Orbit) - Start: 09.09.1975
• 212 Tage (7 Monate, 0 Tage) - Pathfinder (Marslandung) - Start: 04.12.1996
• 206 Tage (6 Monate, 23 Tage) - Mars Express (Mars-Orbit) - Start: 02.06.2003
• 509 Tage (16 Monate, 21 Tage) - Dawn (Vorbeiflug) - Start: 27.09.2007
• 203 Tage (6 Monate, 19 Tage) - Perseverance (Marslandung) - Start: 30.07.2020

Flugdauer für bemannte Marsmissionen

Durch die unterschiedlichen Bahnbewegungen von Erde und Mars sind also keine beliebigen Transfers möglich. Günstige Zeitfenster für die oben genannten Flugzeiten öffnen sich etwa alle 2 Jahre. Besonders energiesparende Zeiträume finden sogar nur alle 10 bis 15 Jahre statt. Bemannte Marsmission müssen daher um diese Zeitfenster herum geplant werden. Sprich, ist eine Marsmission einmal gestartet, kann nicht einfach auf halben Weg umgedreht werden. Durch Hinflug, Aufenthalt und Rückflug müsste sich die Dauer einer bemannten Marsmission auch in etwa an diese Periode richten (4). Die NASA schätzt, dass ein bemannter Raumflug (ohne Landung) mit dem dafür angedachten Deep Space Transport (DST) frühestens etwa Ende der 2030er-Jahre möglich sein könnte (5).

Fazit:

Die Flugdauer zum Mars beträgt in der Regel zwischen 6 und 9 Monaten und hängt von der relativen Position von Erde und Mars ab. Die optimale Startzeit wird alle zwei Jahre durch eine günstige Konstellation der beiden Planeten ermöglicht. Um Treibstoff zu sparen, nutzen Raumfahrzeuge sogenannte Hohmann-Transfers, die jedoch eine längere Reisezeit bedeuten. Bemannte Marsmissionen müssen aufgrund dieser langen Flugdauer und der Notwendigkeit, günstige Startfenster abzuwarten, langfristig geplant werden.