Weltraum
Wie synthetische Flechten selbstwachsende Marsbasen bauen könnten
Bauen mit Marsstaub
In den letzten zehn Jahren hat der radikale Fortschritt von SpaceX und anderen privaten Raumfahrtunternehmen viele Weltraumprojekte von Science‑Fiction zu einer wahrscheinlichen Realität in unserem Leben gemacht.
Eines davon ist die Errichtung permanenter bewohnter Basen auf dem Mond und Mars. Der Faktor hier ist, dass die Kosten für das Erreichen der Erdumlaufbahn und des tiefen Weltraums um das Zehnfache gesunken sind, wodurch viele Ideen jetzt praktisch werden.
Es ist wahrscheinlich, dass die ersten Module einer Basis in gewisser Weise den Antarktisbasis ähneln werden, mit vielen vorgefertigten Systemen, die vor Ort abgesetzt oder aus recycelten Materialien umfunktioniert werden, zum Beispiel leere Raketentanks oder das Ausheben von Tunneln.
Langfristig werden weitere Materialien benötigt, um über die ersten 10 Astronauten hinauszugehen und größere Einrichtungen zu bauen. Und selbst wenn die meisten Einrichtungen vergraben werden, werden viele Oberflächengebäude weiterhin benötigt.
Idealerweise soll ihr Bau zu 99 % lokale Ressourcen nutzen, wobei nur komplexe Maschinen, Elektronik oder seltene Metalle von der Erde importiert werden.
Eine Idee wäre, den lokalen Staub, Sand und Gestein als Baumaterial zu verwenden, um größere und strahlungsresistentere Habitate zu schaffen. Wissenschaftler der University of Nebraska–Lincoln und der Texas A&M University könnten einen Weg gefunden haben, Marsstaub und Mikroorganismen zu mischen, um ein Biomaterial zu erzeugen, das die lokalen Mineralien zu einer nutzbaren Struktur zusammenklebt.
Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse im Journal of Manufacturing Science and Engineering1 unter dem Titel “Bio-Manufacturing of Engineered Living Materials for Martian Construction: Design of the Synthetic Community”.
Wie man auf dem Mars baut
When discussing the construction of any kind on Mars, the list of requirements is rather daunting:
- Robuste Struktur, die den Einschlägen von Mikrometeoriten standhält.
- Luftdichte Wände und Verbindungen, die atmungsaktive Luft einschließen und den sehr feinen Staub trotz des sehr niedrigen atmosphärischen Drucks fernhalten.
- Gute thermische Isolation, da die durchschnittliche Mars‑Temperatur -65 °C/-85 °F beträgt und im Winter, nachts und/oder in den Polregionen noch viel kälter ist.
- Langlebigkeit, da alle Bauvorhaben sehr teuer sind und jedes Versagen das Verlassen des Habitats erfordern würde.
Eine Möglichkeit, nicht nur auf dem Mars, sondern auch zurück auf der Erde, wäre es, ganze Gebäude mittels 3D‑Druck (additive Fertigung) zu drucken. Allerdings erschweren der Mangel an Wasser, der Bedarf an menschlicher Arbeit und die unsicheren Bedingungen auf dem Mars die Gewissheit, dass die Technik funktionieren würde, zumindest so, wie sie bisher verstanden wird.
„Durch 3D‑Druck können eine Vielzahl von Strukturen hergestellt werden, wie Gebäude, Häuser und Möbel.“
Das Verbinden von Marsregolith‑Partikeln, einschließlich magnesiumbasierter, schwefelbasierter und geopolymerer Verfahren. Dennoch erfordern alle Methoden erhebliche menschliche Unterstützung und sind daher bei dem offensichtlichen Mangel an Arbeitskraft auf dem Mars nicht machbar.
Verwendung von Flechten als Baumaterialien auf dem Mars
Auf der Erde gehören Flechten zu den widerstandsfähigsten Organismen; sie können mit nur wenig Feuchtigkeit in der Luft und den seltenen Nährstoffen im schwebenden Staub überleben und sind daher in der Lage, in den feindlichsten Umgebungen wie Wüsten und auf Berggipfeln zu überleben.
Sie sind zudem extrem strahlenresistent, tolerant gegenüber Austrocknung und insgesamt das erste Organismus, das wahrscheinlich den Mars überleben würde, oder zumindest einen leicht terraformierten Mars.
Wie Flechten diese Leistung erbringen, indem sie die Widerstandsfähigkeit von Pilzen mit der Fähigkeit von Algen, Nahrung und Energie aus Sonnenlicht zu produzieren, zu einem synthetischen symbiotischen Organismus verbinden.
Quelle: Ecobiohub
Dies macht Flechten auch zu einem guten Vorbild, um jegliche Art von Biomaterialien auf dem Mars nachzuahmen, da sie unter weniger‑idealen Bedingungen wachsen können.
Diese Idee wurde bereits untersucht, wobei bakterielle Biomineralisierung zur Bindung von Sandpartikeln zu Mauerwerk, ureolytische Bakterien zur Förderung der Calciumcarbonatproduktion für Ziegel und die NASA‑Untersuchung des Einsatzes von Pilz‑Myzel als Bindemittel berücksichtigt wurden.
Allerdings war jedes dieser Experimente auf eine einzelne Art oder einen Stamm beschränkt; daher erfordert ihre Überlebensfähigkeit eine kontinuierliche Nährstoffzufuhr, was externe Intervention bedeutet. Auch hier macht der Mangel an Arbeitskraft auf dem Mars dies zu einer Herausforderung.
Wie synthetische Flechten die Marskonstruktion ermöglichen könnten
Die Forscher aus Texas und Nebraska erkannten, dass für zukünftige praktische Anwendungen eine deutlich autonomere mikrobielle Aktivität erforderlich sei.
Sie mischten mehrere Organismen, die sich gegenseitig ergänzen, so wie Algen und Pilze in Flechten.
„Wir können eine synthetische Gemeinschaft aufbauen, indem wir natürliche Flechten nachahmen. Wir haben einen Weg entwickelt, synthetische Flechten zu erzeugen, um Biomaterialien zu schaffen, die Marsregolith‑Partikel zu Strukturen zusammenkleben.“
Diese synthetischen Flechten verwenden jedoch cyanobakterielle Zellen (rot gefärbte fluoreszierende Zellen) anstelle von Algenzellen, da diese photosynthetischen Bakterien noch widerstandsfähiger und unabhängiger von externen Eingaben sind.
Quelle: Phys.org
Die mikroskopischen filamentösen Pilze erzeugen ein Bindematerial, das große Mengen an Biomineralien zusammenklebt und den Kern bildet, aus dem Baumaterial wachsen kann.
Die Cyanobakterien produzieren Zucker, Sauerstoff und Energie, um die Pilze zu ernähren, während sie von diesen geschützt werden.
Das ist noch nicht alles. Neben Wärme, Sauerstoff und atembarer Luft ist der Marsboden auch sehr arm an Stickstoff (Nitraten und Ammoniak), einem Schlüsselbestandteil für Biomoleküle wie Proteine, DNA und RNA. Diese Cyanobakterien können atmosphärischen Stickstoff ebenfalls in eine biokompatible Form fixieren.
Quelle: British Ecological Society
Die Forscher zeigten, dass das System nur mit einer Marsregolith‑Simulation, Luft, Licht und einem anorganischen flüssigen Medium wie Wasser wächst. Mit anderen Worten, es wird keine Arbeitskraft benötigt und nur grundlegende Materialien, die überall auf dem Mars vorhanden sind, sind erforderlich.
„Das Potenzial dieser selbstwachsenden Technologie zur Ermöglichung langfristiger extraterrestrischer Erkundungen und Kolonisation ist erheblich.“
Zukunft synthetischer Flechten für Marshabitate
Der nächste Schritt wird sein, diese künstliche Flechte zu nutzen, um eine Regolith‑Tinte (3D‑Drucktinte aus der Marsoberfläche) zu erzeugen, um Bio‑Strukturen mit der 3D‑Drucktechnik des Direct Ink Writing zu drucken.
Sobald das Regolith‑Tinten‑Konzept mit einem 3D‑Drucker nachgewiesen ist, wird ein Prototyp in größerem Maßstab benötigt, um den für Marshabitate erforderlichen Bau‑3D‑Drucker zu entwickeln.
Da das System Baumaterialien selbst erzeugt, indem es nur Staub & Gestein, Sonnenlicht, Marsluft und begrenzte Wassermengen nutzt, könnte es zur Massenproduktion von Regolith‑Tinte vor der Landung der Astronauten eingesetzt werden und sogar die ersten Unterkünfte im Voraus drucken, wobei entfernte Roboter den 3D‑Druck ausführen.
In jedem Fall werden diese Marsmissionen Starter benötigen, um den Roten Planeten zu erreichen, und einige Unternehmen führen die Entwicklung neuer wiederverwendbarer Raketen an.
Investitionen im Luft- und Raumfahrtsektor
Rocket Lab
(RKLB )
Rocket Lab ist einer der ernsthaftesten Anwärter im Markt für wiederverwendbare Raketen. Das Unternehmen konzentrierte sich zunächst auf kleine Raketen mit dem Electron‑Startsystem (320 kg Nutzlast), das nach und nach zu einer teilweise wiederverwendbaren Rakete umgebaut wird. Bisher hat Electron 177 Satelliten in 44 Starts eingesetzt.
Später plant Rocket Lab die Entwicklung einer mittelgroßen wiederverwendbaren Rakete, der Neutron, die mit der Falcon 9 vergleichbar ist (8.000 kg in den niedrigen Erdorbit – LEO – im vollständig wiederverwendbaren Modus, 1.500 kg zum Mars oder zur Venus). Die Neutron wird von einem methanbrennenden Raketentriebwerk (wie Starship) angetrieben, was offenbar der Trend für die nächste Generation von Raketen ist.
Quelle: Rocket Lab
Das Unternehmen zeichnet sich durch seinen vollständig vertikal integrierten Satellitenfertigungsprozess aus, der es ermöglicht, Kosten und Designgeschwindigkeit zu optimieren.
Dies führte zu mehreren Verträgen mit der NASA und der US‑Regierung, darunter ein Militärsatellitenvertrag über 515 Mio. $. Und ein ziviler Vertrag über 143 Mio. $ für Globalstar.
Rocket Lab ist zudem ein bedeutender Hersteller von Solarpaneelen für Satelliten nach der Übernahme von SolAero Technologies im Jahr 2022, mit über 1.000 Satelliten, die von diesen Paneelen betrieben werden, und insgesamt 4 MW Solarzellen.
Quelle: Rocket Lab
Derzeit ist sein Startsystem auf externe Zulieferer angewiesen, aber eine Reihe strategischer Übernahmen sollte dies ändern und die vertikale Integration, die bereits im Satellitendesign und in der Fertigung erreicht wurde, auf das Startsystem übertragen.
Das Unternehmen prüft zudem die Möglichkeit einer Telekom‑LEO‑Konstellation zur Erzielung wiederkehrender Einnahmen. Es trägt außerdem zur Forschung für die Fertigung im Weltraum mit Varda Space Industries und zur Inspektion von orbitalen Trümmern bei.
Während SpaceX über das Geschäftstalent von Elon Musk verfügte, um seine Technologie von Grund auf zu entwickeln, nutzte Rocket Lab eine Mischung aus Forschung & Entwicklung und Übernahmen, um die erforderliche Technologie vertikal zu integrieren. Dies hat sich in der Satellitenfertigung als sehr erfolgreich erwiesen, und sie streben nun an, diese Strategie für wiederverwendbare Raketen zu replizieren.
Angesichts des bestehenden Cashflows aus der Satellitenproduktion und den Erfolgen von Electron ist Rocket Lab ein guter Kandidat, um den Vorsprung von SpaceX aufzuholen.
Für alle, die in dieses Unternehmen investieren möchten, sollten Sie sich die besten Börsenmakler in Ihrer Region ansehen (z. B. für USA, UK, Kanada und Australien) oder unseren Artikel zu den 10 besten Investment‑Apps, sowie unseren vollständigen Bericht über Rocket Lab.
Neueste Rocket Lab (RKLB) Aktiennachrichten und Entwicklungen
Studie referenziert:
1. Nisha Rokaya, Erin C. Carr, Richard A. Wilson, Congrui Jin. Bio-Manufacturing of Engineered Living Materials for Martian Construction: Design of the Synthetic Community. J. Manuf. Sci. Eng. Aug 2025, 147(8): 081008 (10 pages). https://doi.org/10.1115/1.4068792
