Einführung

Es ist das Bestreben der Mars Society, bei der Simulation auf der Erde die Lebensbedingungen möglichst nahe an den Bedingungen auf dem Mars zu orientieren. Deshalb die Bezeichnung  „Mars Analog Stationen“. Test und Simulation aller Funktionen der an einer Marsmission beteiligten Raum- und Bodenelemente können auf den Erfahrungen mit bisherigen bemannten Systemen aufbauen. Das betrifft auch das Einbeziehen der Mannschaft, soweit es die von ihr auszuführenden Aktivitäten betrifft.

Anders sieht es mit der Simulation aus in Bereichen, die durch das individuelle Verhalten von Mitgliedern der Marsmannschaft bestimmt werden und für das Zusammenleben der Mannschaft wichtig sind. Langzeiteffekte wird man kaum in „kondensierter Form“ durchführen können, es müssen also Langzeituntersuchungen durchgeführt werden unter Marsbedingungen. Die Russen haben das als erste erkannt und eine Station in Moskau errichtet, die aber längst noch nicht den Bedingungen auf dem Mars nahe genug kommt. s010/2011 wurde aber bereits eine 500-tägige simulierte Marsmission (Mars500) in den Simulationseinrichtungen in Moskau durchgeführt.

Eine große Schwierigkeit stellt auch die Auswahl der Mannschaft für solche Versuche dar. Im Grunde müsste man mit vielen nach unterschiedlichen Gesichtspunkten ausgewählten Mannschaften vergleichende Tests machen. Bei Langzeituntersuchungen ist das ein langwieriges Unterfangen, das sehr frühzeitig begonnen werden müsste.

Auch das Verhältnis zwischen Bodenpersonal (Missionskontrolle) und Marsmannschaft muss neu überdacht werden, da bei einer Marsmission die Marsmannschaft wesentlich mehr eigenen Entscheidungsspielraum benötigt als bei Missionen im nahen Weltraum und zum Mond.

Die „Mars Analog Research Stations“ der Mars Society

Die Simulation von Aufenthalten auf dem Mars auf der Erde unter möglichst marsähnlichen Bedingungen ist unabdingbar, um Astronauten auf den Aufenthalt auf dem Mars vorzubereiten. Dafür wurden speziell dafür eingerichteten Stationen entwickelt, die sogenannten "Mars Analog Research Stations" der Mars Society. Bisher gibt solche Stationen der Mars Society in den USA, in Kanada, Europa und Australien, die von der Mars Society aufgestellt wurden und unterschiedliche Simulationsaufgaben haben:

• FMARS (Flashline Mars Analog Research Station) zur Simulation des täglichen Lebens und wissenschaftlicher Untersuchungen im Umfeld der Station in Kanada nahe dem Nordpol unter kalten Aussentemperaturen
• MDRS (Mars Desert Research Station) zur Simulation des täglichen Lebens und wissenschaftlicher Untersuchungen im Umfeld der Station in der Wüste in Utah unter hohen Aussentemperaturen
• Mars-Oz in Australien in marsähnlich trockener und einsamer Umgebung von der australischen Sektion der Mars Society zur Simulation des täglichen Lebens und wissenschaftlicher Untersuchungen im Umfeld der Station 
• Die italienische Simulation Station ERAS, die besonders auf die softwarebasierte Simulation von Aktivtäten der Astronauten auf dem Mars ausgelegt ist (virtual reality Simulationen)

Allen Stationen gemeinsam sind die Ziele der Simulationen, mit wechselnden Schwerpunkten für jede der Stationen:

• Durchführung von wissenschaftlichen Untersuchungen innerhalb und außerhalb der Station, die denen auf dem Mars nachempfunden sind. Dazu gehören die Gewinnung von Materialproben außerhalb der Station, auch aus größerer Entfernung, und deren Untersuchung mit den Laboreinrichtungen der Station. Die Materialproben werden in den Labors der Station untersucht. Die Wissenschaftler führen dazu oft eigene Instrumente mit.
• Isolation von der Außenwelt, Kontakte nur über Funk unter marsähnlichen Bedingungen (Qualität der Verbindungen, Zeitverzug bei der Übermittlung)
• mit Marsstationen vergleichbare räumliche Einschränkungen und Wohnbedingungen
• vollständige Autonomie der Station. Der Betrieb geschieht ausschließlich mit Bordmitteln.
• mit Marsmissionen vergleichbare Mannschaftsgröße
• arbeiten im Freien mit „Raumanzügen“, die die Simulation einer Reihe von Bedingungen entsprechen, wie sie auf dem Mars vorzufinden sind wie zum Beispiel
• Simulation von Aufgaben der Astronauten auf dem Mars unter Virtual Reality Bedingungen

Die Missionsdauern betragen einige Wochen (MDRS) bis zu vier Monaten (FMARS Mission 2007)

Dabei werden möglichst realistische Simulationsbedingungen angestrebt, wie sie auf dem Mars erwartet werden:

• eingeschränkte Sicht durch einen Helm
•   durch den Anzug eingeschränkte Bewegungsfreiheit
• Kommunikation über Funk 
• Kommunikation mit der Bodenstation auf der Erde mit einer Zeitverzögerung wie auf dem Mars von 20 bis 40 Minuten
• extreme Außentemperaturen
• körperlicher Einsatz unter den beengten Bedingungen und extremen Aussentemperaturen, wie sie uaf dem Mars vorherrschen
• ausschließlicher Einsatz von in der Station vorhandenen Hilfsmitteln, Werkzeugen und wissenschaftlichen Einrichtungen

Aufgaben während Simulationsmissionen, wie sie sich auch auf dem Mars stellen

• wissenschaftliche Untersuchungen wie z.B. die Entnahme von Bodenproben und deren Untersuchung mit vorhandenen Labormitteln
• Simulation von Ein- und Ausstieg aus der Station mit Raumanzügen
• Erprobung von Mars Rovern und Kommunikationsmitteln zur Unterstützung von wissenschaftlichen Untersuchungen außerhalb der Station
• Genaue Planung des Tagesablaufs jeden Mannschaftsmitglieds ähnlich einer Marsmission
• Protokollierung aller Tätigkeiten, Untersuchungsergebnisse, Vorkommnisse und Anomalien
• Kommunikation mit einer Bodenstation "auf der Erde", wobei die Signalverzögerung simuliert wird
• Ausführliche Berichte und Analysen jeder Mission, die ausgewertet werden können als Basis für künftige Missionen

Laufende Mars Simulations Missionen

Missionen auf den Mars Analog Stationen der Mars Society MDRS in Utah und FMARS in Kanada nahe dem Polarkreis finden lebhaftes Interesse in der wissenschaftlichen Welt, bei Raumfahrtexperten und Laien. Die italienische Mars Simulationsstation EURAS (European MaRs Analog Station for Advanced Technologies Integration) geht im November 2014 in Betrieb mit der Simulation eines Command, Control and Communication (C3) Systems als Teil des ERAS Programms, an der auch die MSD mit einer Vertreterin teilnimmt.

Wissenschaftler und Techniker für jede Mission werden durch Ausschreibungen international ermittelt.

Planung einer MDRS Mission

Die Mannschaft einer etwa zwei bis vier Wochen langen MDRS Mission ist überwiegend gemischt zusammengesetzt aus Wissenschaftlern, Technikern und manchmal auch Psychologen, entsprechend dem jeweiligen Missionsziel. Und aus Frauen und Männern. Nur in Ausnahmefällen wird eine gesamte Mission von einer einzigen Institution betrieben, wie es zum Beispiel für Missionen der französischen und österreichischen Mars Society der Fall war. Die Mars Society Deutschland leitete 2003 eine eigene MDRS Mission.

In der Mehrzahl der Fälle setzt sich die Mannschaft einer bestimmten Mission aus Vertretern verschiedener Nationen und Disziplinen zusammen, die über eine internationale Ausschreibung ausgesucht werden. Bei der Auswahl spielen Aspekte der von den Bewerbern vorgeschlagenen wissenschaftlichen Missionsziele und / oder ihres möglichen Einsatzes für die Aufrechterhaltung des Betriebs und die Wartung der Station eine Rolle.

Die während einer Mission geplanten wissenschaftlichen Untersuchungen und alle zu Unterhalt und Wartung der Station erforderlichen  Arbeiten werden vorher genau geplant, während der Mission protokolliert (Zeiterfassung)und nach der Mission ausgewertet. So ergibt eine Mission nicht nur wissenschaftliche für die Marserkundung relevante Ergebnisse, sondern auch wichtige Erkenntnisse und Erfahrungen für den Betrieb einer zukünftigen Marsstation.

Für jede Mission werden aus der ausgewählten Mannschaft ein Commander bestimmt und jedem einzelnen der Besatzungsmitglieder klar definierte Aufgaben zugeteilt. Im Verlauf der Mission werden die zugeteilten Rollen gewechselt. Das betrifft überwiegend Aufgaben von Betrieb und Wartung der Station, aber auch die Ausführung von Experimenten innerhalb und ausserhalb der Station.

Deshalb ist es unerlässlich, dass jede Rolle bzw. Aufgabe klar definiert und die damit Betrauten jederzeit klar zu erkennen sind, zum Beispiel an ihrem Abzeichen. Auch das Herkunftsland der jeweiligen Besatzungsmitglieder wird daraus ersichtlich und somit kann jeder Beteiligte immer sofort auf einen Blick erfassen, wer jeweils welche Aufgabe übernommen hat und woher er kommt.

Die an einer Mission teilnehmenden Wissenschaftler sind voll verantwortlich für die Vorbereitung und Durchführung ihrer Experimente und bringen auch ihre gesamte wissenschaftliche Ausrüstung selbst mit zu den Missionen auf der MDRS.

Simulationen auf der MDRS

Während einer typischen MDRS Mission werden eine ganze Reihe verschiedener Simulationen unter Bedingungen durchgeführt, die für eine Marsmission von Bedeutung sind:

Zahlreiche auf dem Mars vorgesehene wissenschaftliche Untersuchungen könne auf der Erde simuliert werden, zum Beispiel die Aufnahme von Bodenproben, die Inspektion von Gelände und das Aussuchen geeigneter Orte für Tiefbohrungen, die Erprobung von Geräten zur Untersuchung des Bodens und für Bohrungen. Und natürlich auch die Untersuchung von Proben im Labor mit Geräten, wie sie auf dem Mars verfügbar wären.

Auch im Bereichen der Kommunikation und der Fortbewegung zu Fuß und mit Fahrzeugen kann auf der Erde vieles simuliert werden, was auf dem Mars benötigt wird. Das betrifft sowohl die Kommunikation zwischen Mannschaftsmitgliedern und zwischen Einrichtungen und Fahrzeugen, wie auch die Kommunikation mit der Erde. So wergen MDRS Missionen zum Beipiel „vom Boden aus“ kontrolliert mit der auf dem Mars zu erwartenden Zeitverzögerung.

Die Umsetzung von Regeln des Projektmanagements, wie sie auf dem Mars unerlässlich sind, werden in MDRS Missionen möglichst ähnlich simuliert. So werden die Aktivitäten auf die Minute genau geplant und mit einem System zur Zeiterfassung kontrolliert.

Die auf dem Mars notwendigen Einrichtungen zur Hygiene werden nur in ihrer räumliche Anordnung und Dimension simuliert. Duschkabinen, wie sie auf dem Mars zur Anwendung kommen, werden nicht simuliert, da deren wesentliches Problem auf dem Flug zum Mars und später auf dem Mars, nämlich die nicht oder nur teilweise vorhandene Schwerelosigkeit, auf der Erde nicht nachgebildet werden können.

Zu den Bereichen, die für eine Simulation auf der MDRS zu aufwendig wären, gehört das Lebenserhaltungssystem. Im Freien werden zwar Schutzanzüge getragen. Die dienen aber nur der Erprobung des Arbeitens mit unhandlichen Anzügen unter Sichtbehinderung und mit dicken Handschuhen, wie sie auf dem Mars erforderlich sind. Es gibt aber weder für die Anzüge noch für die Arbeiten innerhalb des MDRS Habitats Systeme, die zum Beispiel das Kohlendioxid aus der Atemluft auffangen und die Atemluft regenerieren. Das wäre zu aufwendig und lässt sich außerdem gut über die Entwicklung solcher Systeme verifizieren.

Eine Simulation mit den zeitlichen Dimensionen einer realen Marsmission mit Missionsdauern von bis zu 8 Monaten für den Flug zum Mars und bis zu drei Jahren für die gesamte Mission ist nicht das Ziel der Missionen mit der MDRS. Allerdings hat auf der FMARS Station schon eine 4 Monate lange Mission stattgefunden, und auch NASA und ESA interessieren sich für Langzeitmissionen auf FMARS.

Auswertung der Missionsergebnisse

Die wissenschaftlichen Ergebnisse der Missionen finden Beachtung in der wissenschaftlichen Welt. Immerhin geht es darum nachzuweisen, dass mit auf dem Mars denkbaren Mitteln und Geräten und unter Arbeitsbedingungen, wie sie auf dem Mars auftreten, wissenschaftliche Ergebnisse erzielt werden können, wie sie später von der Mannschaft auf dem Mars erwartet werden.

Psychologische und gruppenspezifische Untersuchungen werden zur Zeit in den Mars Analog Stationen nicht durchgeführt, sind aber geplant unter der Überschrift „human factors“ (was man mit „Faktor Mensch“ übersetzen kann).

Seit 2001 wurden 61 Missionen auf der MDRS durchgeführt. Bisher betrug die jeweilige Missionsdauer nur etwa 2 bis vier Wochen, da die Simulation von Arbeitsbedingungen für wissenschaftliche Untersuchungen und das Arbeiten im Freien unter simulierten Marsbedingungen im Vordergrund stehen und möglichst vielen Wissenschaftlern und verschiedenen Mannschaften die Gelegenheit gegeben werden sollte, an so einer Mission teilzunehmen.

Missionen bis zu einer Dauer von vier Monaten finden auf der Arktisstation FMARS statt, die bisher letzte von April bis August 2007. Hier können also auch bereits Aspekte der Isolation untersucht werden.

Die Mission No. 13 im Februar 2003 wurde von der Mars Society Deutschland geleitet. Danach wurde dann aber der Schwerpunkt der MSD auf ARCHIMEDES verlegt und die Teilnahme am Mars Analog Station Programm aus Kosten- und Personalgründen eingefroren. Es ist aber geplant, sich an EuroMars wieder zu beteiligen, falls neben ARCHIMEDES dafür noch Ressourcen verfügbar gemacht werden können.

Finanzierung

Ein wesentliches allen Mars Analog Stationen der Mars Society gemeinsames Problem ist deren Finanzierung, da die Mars Society aufgrund ihrer Organisationsform als gemeinnütziger Verein total unabhängig von Institutionen und Firmeninteressen und deshalb ausschließlich auf Spenden und Mitgliedsbeiträge angewiesen ist. Das führt leider dazu, dass die Stationen noch nicht das Maß an Repräsentativität mit echten Marsstationen aufweisen, das sich die Mars Society wünscht. Zurzeit muss noch vieles improvisiert werden – was auch zu den aus der Simulation gewonnenen Erfahrungen beiträgt. Die Stationen werden aber entsprechend den verfügbaren Mitteln ständig verbessert.

Übersicht der Mars Analog Stationen der Mars Society

Die Mars Society der USA

Die australische Mars Analog Station Mars-OZ

http://www.marssociety.org.au/

Mission der Mars Society Frankreichs 2016 auf der MDRS Mars Analog Station der Mars Society

Mission der Mars Society Österreichs 2006 auf der MDRS Mars Analog Station der Mars Society

Hier bekommt man einen guten Einblick in das Leben auf der MDRS. Dort findet man umfangreiches Multimedia-Material.