Eine Siedlung auf Ceres?

Vermutlich durch einen Glücksfall ihrer Entstehungsgeschichte ist Ceres – übrigens einer der ganz wenigen Himmelskörper, der im Deutschen einen weiblichem Artikel hat, wie die Venus und die Erde – aussergewöhnlich reich an Wasser bzw. Wassereis. Und das in einer Gegend des Sonnensystems, die sonst eher trocken ist. Die Position der Ceres in der Mitte des Asteroidengürtels, auf einer nahezu kreisförmigen, nur wenig geneigten Bahn, macht sie zum idealen Basis-Lager für den Abbau von Rohstoffen im Asteroidengürtel. Warum also redet kaum jemand von einer zukünftigen menschlichen Siedlung auf Ceres?

Auf den ersten Blick gewinnt der Mars den direkten Vergleich locker. Er ist näher an der Erde – ein Flug dorthin dauert auf einer energiesparenden Hohmann-Transferbahn etwa 6-9 Monate, die Signallaufzeit zwischen den beiden Planeten beträgt maximal 20 Minuten. Mars hat eine dünne Atmosphäre, die etwas Schutz vor der kosmischen Strahlung bietet und eine Schwerkraft (genauer eine Schwerebeschleunigung), die immerhin rund 38% der irdischen beträgt. Ein Tag auf dem Mars dauert nur rund 38 Minuten länger als auf der Erde. Die Oberfläche ist etwa so gross wie die gesamte Landfläche der Erde zusammen und die Sonne scheint im Schnitt etwa halb so stark wie auf der Erde.

Im Gegensatz dazu dauert ein Flug zur Ceres auf einer Hohmann-Transferbahn ganze 15 Monate , die Signallaufzeit beträgt bis zu 33 Minuten. Ceres hat keine Atmosphäre und eine schwache Schwerkraft, von nur gerade 3% der irdischen. Ein Tag auf Ceres dauert dagegen nur rund 9 Stunden. Die Oberfläche von Ceres ist etwa so gross wie jene von Argentinien, und die Sonne scheint im Schnitt etwa ein Achtel so stark wie auf der Erde. Der Fall ist also klar? Nein – wie fast immer lohnt sich auch hier ein genauerer Blick.

Zum einen ist Ceres ungewöhnlich reich an Wasser: aus ihrer Dichte, die etwa mittig zwischen jener von Gestein und Wassereis liegt, lässt sich schliessen0, dass etwa die Hälfte des Zwergplaneten aus Wassereis besteht. Gemäss den Daten der NASA-Raumsonde Dawn verbirgt sich unter einer Oberfläche aus hydrierten (verwitterten) Silikaten, Salzen und Karbonaten ein dicker Wassereis- und Schlamm-Mantel. Dieser Mantel umgibt seinerseits einen Kern aus Silikaten und Eisen. Der Aufbau erinnert an die Objekte des Kuipergürtels: gemäss einer Hypothese stammt Ceres ursprünglich aus dieser Region und wurde in der Frühzeit des Sonnensystems in den Asteroidengürtel verpflanzt.

Ceres enthält etwa ein Viertel so viel Wasser wie alle Ozeane der Erde zusammen. Das ist für diese Zone des Sonnensystems aussergewöhnlich viel, aussergewöhnlich zugängliches Wasser. Zwar gibt es an den Polen des Merkurs und des Mondes, sowie unter den Sanden des Mars ebenfalls Eisvorkommen, aber diese sind nicht nur vergleichsweise klein, sondern sie stecken auch tief in den „Gravitationspotentialen“ dieser Himmelskörper. Eine Rakete, die diesen Welten entkommen will, muss mindestens einige Kilometer pro Sekunde schnell fliegen – bei Ceres sind es dagegen nur 350 Meter pro Sekunde.

Doch warum ist Wasser so wichtig? Es geht nicht nur darum, den Durst von zukünftigen Siedlern oder ihren Nutzpflanzen zu decken. Denn aus Wasser lässt sich auch Raketen-Treibstoff herstellen: etwa Wasserstoff und Sauerstoff via Elektrolyse sowie, mit Hilfe der ebenfalls verbreiteten Karbonate, Methan. Damit lässt sich zumindest ein Nachteil von Ceres im Vergleich zum Mars – jener der grösseren Distanz – wieder wettmachen. Bei der geringen Schwerkraft bleibt einer Rakete mehr Treibstoff, um schneller zu fliegen - und damit die Reisezeit zur Erde zu verkürzen.

Natürlich kann dieser Treibstoff auch genutzt werden, um andere Asteroiden des Asteroidengürtels zu erreichen und dort Rohstoffe abzubauen. Eine weitere nützliche Eigenschaft von Wasser ist, dass es dank seines hohen Gehalts an Wasserstoff-Atomen gut geeignet ist, um kosmische Strahlung effektiv abzuschirmen. Mit etwa 10 Metern Wasser lässt sich eine ähnlich gute Abschirmung der kosmischen Strahlung wie jene durch die Erdatmosphäre erreichen. Eine menschliche Siedlung auf Ceres könnte also unter einem 10 Meter dicken Dach oder Dom aus Wassereis gebaut werden.

Bleibt das Problem der geringeren Schwerkraft (3% vs. 38%) und der deutlich kürzeren Tageslänge (9 Stunden vs. 24.6 Stunden) auf Ceres im Vergleich zum Mars. Es ist heute unklar, ob die geringe Gravitation auf Ceres für Menschen ausreichend ist, um langfristig den Abbau von Knochenmasse und anderer „Null-Ge“-Beschwerden zu verhindern. Wir wissen nur, dass Null-Ge (auch Schwerelosigkeit oder Mikrogravitation genannt) dem Menschen grosse gesundheitliche Probleme bereitet, während 1 Ge natürlich problemlos ist – Langzeitstudien für Schwerkraft-Beschleunigungen zwischen diesen beiden Extremen gibt es gegenwärtig noch kaum.

Es ist aber beides denkbar: da sich der Mensch bei 1 Ge entwickelt hat, könnte es gut sein, dass sein Körper langfristig nicht für Abweichungen von dieser „Konstante“ gerüstet ist. Anderseits könnte es auch sein, dass bereits der leichte Hauch einer Gravitation ausreicht, um die schlimmsten Folgen der „Null-Ge“-Beschwerden zu verhindern. An dieser Frage wird sich langfristig entscheiden, ob die Besiedlung der Oberflächen anderer Himmelskörper im Sonnensystem durch Menschen überhaupt möglich ist (allerdings: selbst wenn nahezu 1 Ge nötig sind, bleiben dann immer noch die Atmosphären der Venus sowie der drei äusseren Gasplaneten als Option…).

Doch nehmen wir im Folgenden mal an, dass die Gravitation auf Ceres kein Problem ist, einer Besiedlung diesbezüglich also nichts im Wege steht. Etwas ungewöhnlich für menschliche Siedler ist dann nur noch Ceres‘ eher kurze Rotationsdauer von etwas über 9 Stunden. Dem menschlichen Biorhythmus am nächsten käme man, wenn drei Rotationsperioden jeweils einen menschlichen Tag (von etwas über 27 Stunden) ergäben. Da sich der menschliche Biorhythmus ohne äusseren Taktgeber bei ca. 25 Stunden einpendelt, wäre es denkbar, dass ein 27-Stunden Rhythmus mit etwas Training und genügender Licht-Stimulation zur richtigen Zeit erreichbar wäre.

Die Sonnenintensität auf Ceres ist mit 13% (entspricht ca. 13000 Lux, was das menschliche Auge immer noch als „helles Tageslicht“ empfindet) sicher stark genug, um den menschlichen Biorhythmus dahingehend zu triggern. Alternativ wäre es aber auch denkbar, dass eine Siedlung unter einem 10 Meter dicken Eispanzer, der ohnehin kaum direktes Sonnenlicht durchlässt, auch einfach einen irdischen 24-Stunden-Tag mit künstlicher Beleuchtung simulieren könnte. So könnten verschiedene Siedlungen auf dem Zwergplaneten auch alle dieselbe Zeitzone teilen – ungeachtet der Beleuchtungssituation draussen.

Welche Energie-Optionen hätte eine menschliche Siedlung auf Ceres? Die Nutzung von Solarenergie (Photovoltaik) ist trotz der grösseren Distanz von der Sonne nicht völlig aussichtslos: da Ceres keine Atmosphäre hat, hat man keinerlei atmosphärische Verluste – im Gegensatz zum Mars gibt es auch keine gelegentlichen Staubstürme, die Panels mit Staub bedecken, und im Gegensatz zur Erde gibt es auch kein schlechtes Wetter. Das fehlende Wetter macht die Differenz durch die grössere Distanz von der Sonne nicht ganz wett, ausser vielleicht an den Polen von Ceres, wo aufgrund der geringen Achsenneigung nahezu permanent beschienene Solarzellenfelder denkbar wären. Ansonsten bliebe den Ceres-Siedlern – wie überall sonst im Sonnensystem – auch noch die Option von nuklearer Energie.

Alles in allem scheint es also, dass Ceres – sofern die geringe Gravitation kein Problem für den menschlichen Körper darstellt – eine attraktive Alternative zum Mars wäre. Eine Siedlung auf Ceres, insbesondere, wenn sie lokal hergestellten Raketen-Treibstoff verkauft, könnte sich schnell zum Schlüssel zu den schier unermesslichen Rohstoffen des Asteroidengürtels entwickeln.

Dieser Artikel wurde auf final-frontier.ch am 29. Juni 2020 publiziert. Ich habe ihn hier mit minimalen Veränderungen nochmals publiziert.