SCENARIO AND RESEARCH

What are the goals? How can we achive them?

Aspiration
Zielsetzung

What will life on Mars look like in 100 years? What kind of habitats are there and what do cities look like? This question was the starting point for my exploration of the topic and the research.
First, I created a matrix of CES criteria based on the CESAR method in order to determine the weighting of the project. As a result of the matrix, two main topics crystallized. On the one hand the experience and on the other hand the system.

Experience: Users, project-relevant emotions and human/product interface were the focus here. It was important to me that life on a barren planet like Mars still offers a quality of life.

System: main and sub-functions, materiality, construction, production and manufacturing processes and assembly. Sending large and heavy elements to Mars is very expensive. This is because there is a so-called gear ratio problem. It takes 226 tonnes of fuel to get one tonne away from Earth. This ratio results in the fact that the heavier the load, the larger or stronger the rocket has to be. It therefore makes sense to use as many resources as possible directly on Mars.

Both focal points have been laid out in a requirements list.

Wie sieht das Leben auf dem Mars in 100 Jahren aus? Welche Form von Habitaten gibt es und wie sehen Städte aus? Diese Fragestellung war der Startpunkt für meine Auseinandersetzung mit der Thematik und dem Research. 

Zunächst erstellte ich auf Basis der CESAR Methode eine Matrix der CES-Kriterien auf, um eine Gewichtung des Projektes festzulegen. Resultierend aus der Matrix kristallisierten sich zwei Themenschwerpunkte heraus. Zum einen die Experience und zum anderen das System. 

Experience: Nutzer, projektrelevante Emotionen und Schnittstelle Mensch/Produkt waren hier der Fokus. Mir war wichtig, dass das Leben auf einem kargen Planeten wie dem Mars dennoch eine gewisse Wohn- und Lebensqualität bietet. 

System: Haupt- und Teilfunktionen, Materialität, Konstruktion, Produktion und Herstellungsverfahren und Montage. Große und schwere Elemente auf den Mars zu schicken ist sehr teuer. Dies liegt daran, dass es eine sogenannte Gear-Ratio-Problematik gibt. Um eine Tonne von der Erde weg zu bringen, bedarf es 226 Tonnen Treibstoff. Dieses Verhältnis sorgt dafür, dass je schwerer die Ladung ist, desto größer bzw. stärker muss die Rakete sein. Daher ist es sinnvoll so viele Ressourcen wie möglich direkt auf dem Mars zu nutzen. 

Beide Schwerpunkte wurden in einem Anforderungskatalog festgehalten. 

List of requirements
Lastenheft

The specifications were divided into four categories:

Must be criteria: 
Offer living space: Privacy, sleeping areas, sanitary areas, social areas (Experience + System).
Produce food: Generate basic demand for Kcal. Do not rely on external supply. (System)
Offer protection: Protection against radiation, meteorites, cold (system)
Use sunlight: The day/night cycle must be maintained. Making the best use of natural light. (Experience + System)

Wish criteria:
Create artificial gravity: 1g in sleep to protect muscle and bone mass (Experience + System)
Self-sufficient: Decentralised food and energy production (system)
Insitu materials: Use of the resources found on Mars (system)

Can criteria:
Best possible use of space: Smart use of living space. No waste of space and volume. (System)

May not be criterion:
Without protection on the surface (system)

These criteria were initially designed for a number of persons of 100-500. 

In the following I have dealt with restrictions and possible solutions in order to get a basic understanding about space travel and the conditions on Mars. 


Das Lastenheft wurde in vier Kategorien unterteilt:

Muss Kriterium: 
Lebensraum bieten: Privatsphäre, Schlafbereiche, Sanitärbereiche, Gemeinschaftsräume (Experience + System).
Nahrung produzieren: Grundbedarf an Kcal erzeugen. Nicht auf externe Versorgung angewiesen sein. (System)
Schutz bieten: Schutz vor Strahlung, Meteoriten, Kälte (System)
Sonnenlicht nutzen: Tag-/Nacht-Rhythmus muss beibehalten werden. Natürliches Licht bestmöglich nutzen. (Experience + System)

Wunsch Kriterium:
Künstliche Gravitation schaffen: 1g im Schlaf zum Schutz der Muskel- und Knochenmasse (Experience + System)
Autark: Dezentralisierte Lebensmittel- und Energieproduktion (System)
Insitu-Materialien: Nutzung der auf dem Mars vorkommenden Rohstoffe (System)

Kann Kriterium:
Fläche bestmöglich nutzen: Smarte Nutzung von Wohnfläche. Keine Vergeudung von Fläche und Volumen. (System)

Darf nicht Kriterium:
Ohne Schutz auf der Oberfläche stehen (System)

Diese Kriterien waren zunächst auf eine Personenanzahl von 100-500 ausgelegt. 

Im Folgenden habe ich mich zunächst sehr stark mit Einschränkungen und möglichen Lösungen auseinander gesetzt, um mir ein grundlegendes Verständnis über Raumfahrt und die Begebenheiten auf dem Mars anzueignen. 

This image taken by the Solar Dynamics Observatory's Atmospheric Imaging Assembly (AIA) instrument at 171 Angstrom shows the current conditions of the quiet corona and upper transition region of the Sun. [15]

Restrictions and solutions
Einschränkungen und Lösungen

Radiation:
If you want to build a building on Mars, you are confronted with some limitations. One of the biggest limitations is the high radiation exposure on the surface of Mars. This is because Mars no longer has a protective global magnetic field. The radiation hits Mars from all sides. If you stand on the ground, only half of the radiation hits you, because Mars itself holds off the radiation from below. NASA made the discovery that when a rover was next to a hill, the radiation exposure dropped sharply. It was found that the mountain also blocked radiation. However, in order to permanently accommodate inhabitants on Mars, protective measures must be implemented. There are different ways to keep the radiation out. One possibility would be to generate an artificial magnetic field. "Just like Earth's magnetic field protects us from energetic particles, a relatively small, localized electric or magnetic field would-if strong enough and in the right configuration-create a protective bubble around a spacecraft or habitat" [16] However, this solution would currently consume an unacceptable amount of electricity. Alternatively, one could use mass in the form of rock or ice to protect oneself from the radiation. It is estimated that at least 5m of rock would be needed to permanently protect against radiation. Therefore it would be conceivable to go directly under the earth. Here one could use already existing structures such as lava tunnels. A group of researchers from the University of Padova and University of Bologna conducted the first systematic comparison of lava tunnel candidates from Earth, Moon and Mars in 2017. Through the investigation of rocks the assumption is made that gravity can have a large influence on the dimensions of the lava tunnels. Because only 1/3 of the Earth's gravitational pull acts on Mars, lava tunnels could be many times larger there than on Earth [17]. Alternatively, you could dig tunnels on Mars yourself. Elon Musk, who founded Space-X and The Boring Company, is already planning a cooperation between the two companies. The Space-X COO Gwynne Shotwell said in an interview with CNBC "I think the Boring Company could be the way that we house people on Mars. We'll have to dig tunnels for folks." [18].

Strahlung:
Wenn man auf dem Mars ein Gebäude bauen will, wird man mit einigen Einschränkungen konfrontiert. Eine der größten Einschränkungen ist die starke Strahlenbelastung auf der Marsoberfläche. Dies liegt daran, dass der Mars kein schützendes globales Magnetfeld mehr hat. Die Strahlung trifft von allen Seiten auf den Mars. Steht man auf dem Boden so trifft einen nur noch die Hälfte der Strahlung, da der Mars an sich die Strahlung von unten abhält. Die NASA machte die Entdeckung, dass als sich ein Rover neben einem Hügel befand, die Strahlenbelastung stark sank. Man hat herausgefunden, dass auch der Berg Strahlung abhielt. Um jedoch Bewohner dauerhaft auf dem Mars unterzubringen, müssen Schutzeinrichtungen eingesetzt werden. Es gibt verschiedene Wege, um die Strahlung abzuhalten. Eine Möglichkeit wäre ein künstliches Magnetfeld zu erzeugen. „Just like Earth’s magnetic field protects us from energetic particles, a relatively small, localized electric or magnetic field would—if strong enough and in the right configuration—create a protective bubble around a spacecraft or habitat“ [16] Diese Lösung würde aber aktuell eine noch untragbare Menge an Strom verbrauchen. Alternativ könnte man Masse in Form von Gestein oder Eis nutzen, um sich von der Strahlung zu schützen. Es wird geschätzt, dass man mindestens 5m an Gestein bräuchte, um sich dauerhaft vor der Strahlung zu schützen. Daher wäre es denkbar direkt unter die Erde zu gehen. Hier könnte man schon vorhandene Strukturen wie Lavatunnel nutzen. Eine Gruppe von Forschern der University of Padova und University of Bologna haben 2017 den ersten systematischen Vergleich von Lavatunnelkandidaten von Erde, Mond und Mars durchgeführt. Durch die Untersuchung von Gesteinen geht man davon aus, dass die Schwerkraft einen großen Einfluss auf die Ausmaße der Lavatunnel haben kann. Dadurch, dass auf dem Mars nur 1/3 der Erdanziehung wirkt, könnten Lavatunnel dort um ein Vielfaches größer sein als auf der Erde [17]. Alternativ könnte man selbst Tunnel auf dem Mars graben. Elon Musk der neben Space-X auch The Boring Company gegründet hat, plant hier bereits eine Kooperation der beiden Firmen. Die Space-X COO Gwynne Shotwell sagte in einem Interview mit CNBC „I think the Boring Company could be the way that we house people on Mars. We’ll have to dig tunnels for folks.“ [18].

This image from ESA’s Mars Express shows Korolev crater, an 82-kilometre-across feature found in the northern lowlands of Mars. [19]

Water:
It can currently be assumed that Mars still has large deposits of water. Either as water ice, as hydrogenated minerals, dissolved in the regolith or as a very strongly saline solution [20]. Liquid water as we know it on Earth would evaporate on Mars on the surface due to the lack of atmospheric pressure. Therefore, liquid water can only occur in deeper levels of the rocks, where it is kept under pressure and thus remains liquid. So how do we get the water on Mars? The easiest and fastest method would be to detect water ice and melt it. Water ice is believed to be present in caves and lava tunnels but also as underground glaciers. In addition, water ice could also exist at the poles in addition to frozen CO2. 
If one does not encounter an underground glacier directly, other water sources would have to be used. One would be the regolith, for example. Regolith has stored small amounts of water. If it is heated to over 500°C, the water evaporates and can be drained and collected. Another method would be to pour compressed CO2 over the regolith. This would then dissolve the water from the rock. 

Wasser:
Aktuell ist davon auszugehen, dass auf dem Mars immer noch große Vorkommen von Wasser zu finden sind. Entweder als Wassereis, als hydrierte Minerale, gelöst im Regolith oder als sehr stark salzige Lösung [20]. Flüssiges Wasser so wie wir es auf der Erde kennen, würde auf dem Mars auf der Oberfläche auf Grund des fehlenden Atmosphärendrucks verdampfen. Daher kann flüssiges Wasser nur in tieferen Ebenen des Gesteins vorkommen, wo es unter Druck gehalten wird und somit flüssig bleibt. Wie kommen wir nun das an Wasser auf dem Mars? Die einfachste und schnellste Methode wäre Wassereis aufzuspüren und dieses zu schmelzen. Wassereis wird in Höhlen und Lavatunneln vermutet aber auch als unterirdische Gletscher. Zudem könnte an den Polen neben gefrorenem CO2 auch Wassereis existieren. 
Sollte man nicht direkt auf einen unterirdischen Gletscher stoßen, so müssten andere Wasserquellen genutzt werden. Eine wäre zum Beispiel das Regolith. Regolith hat kleine Mengen an Wasser gespeichert. Erhitzt man dieses auf über 500°C verdampft das Wasser und man kann es ableiten und sammeln. Eine andere Methode wäre das Regolith mit komprimiertem CO2 zu übergießen. Dieses würde dann das Wasser aus dem Gestein lösen. 

Mars 2020's MOXIE Laboratory and Principal Investigator [21]

Oxygen:
Oxygen is one of the first elements to be produced on Mars to ensure the survival of astronauts. Only a limited amount of oxygen can be sent to Mars. Therefore, this must be done on site and with the materials found there. This procedure is called in-situ. (lat. At the place). There are several possibilities for the production of oxygen. One would be the electrolysis of H2O. Current is used to split H2O into hydrogen and oxygen. This is a quite simple process, but requires water. An alternative NASA is currently working on generates oxygen from the CO2 atmosphere of Mars. A test device called MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) will be installed on the 2020 Mars rover [22]. Even if this is only a test setup, this technology could be used to supply future Mars habitats with oxygen. In addition, liquid oxygen can also be used as fuel. Thus rocket fuel could be produced on Mars and used to send ships back to Earth. A third possibility would be the use of plants. In 2004, NASA developed Mars Lunar Greenhaus, an inflatable tube that uses plants and artificial light to produce not only oxygen but also water and food. "One unit operating at its full planned potential could provide 100% of the air, 100% of the water, and 50% of the food that one astronaut needs on Mars or on the moon." [23] 


Sauerstoff:
Sauerstoff ist eines der ersten Elemente, welche auf dem Mars hergestellt werden müssen, um das Überleben der Astronauten zu sichern. Es können nur beschränkt Sauerstoffvorräte mit zum Mars geschickt werde. Daher muss dies vor Ort und mit den dort vorzufindenden Materialen geschehen. Dieses Vorgehen nennt man In-situ. (lat. Am Ort). Zur Herstellung von Sauerstoff gibt es mehrere Möglichkeiten. Eine wäre die Elektrolyse von H2O. Dabei wird Strom verwendet, um H2O in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Hierbei handelt es sich um einen recht einfachen Aufbau, setzt aber Wasser voraus. Eine Alternative an der aktuell die NASA arbeitet generiert Sauerstoff aus der CO2 Atmosphäre des Mars. Ein Testgerät namens MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) wird auf dem 2020 Marsrover installiert sein [22]. Auch wenn dies erst ein Testaufbau ist, könnte diese Technologie eingesetzt werden, um künftige Marshabitate mit Sauerstoff zu versorgen. Zudem kann flüssiger Sauerstoff auch als Treibstoff verwendet werden. Somit könnte Raketentreibstoff auf dem Mars erzeugt und verwendet werden, um Schiffe zurück zur Erde zu schicken. Eine dritte Möglichkeit wäre der Einsatz von Pflanzen. Die NASA hat dazu 2004 Mars Lunar Greenhaus entwickelt, eine aufblasbare Röhre, welche mit Pflanzen und künstlichem Licht nicht nur Sauerstoff, sondern auch Wasser und Lebensmittel produziert. „One unit operating at its full planned potential could provide 100% of the air, 100% of the water, and 50% of the food that one astronaut needs on Mars or on the moon.“ [23] 


Astronaut Shannon W. Lucid, former cosmonaut guest researcher, checks on wheat plants aboard Russia's Mir Space Station, during Flight Day 8. She is photographed looking at wheat growing in the Svet or greenhouse, which is located in the Mir space station Kristall module. 1996 [24]

Food:
In addition to water, humans also need food in order to survive. Dehydrated food does not weigh much and can be sent to Mars in larger quantities than water. In addition, cargo ships could deliver supplies every 2.5 years. Nevertheless, it makes sense to produce food on Mars in order to create a self-sufficient settlement. Food production will first have to rely on highly efficient systems. The Mars Lunar Greenhaus could also be an important component for food production. In addition to plant foods, proteins could also be obtained from mealworms or insects. [25]


Lebensmittel:
Neben Wasser braucht der Mensch auch Nahrungsmittel, um zu überleben. Dehydrierte Nahrungsmittel wiegen nicht viel und können in größeren Mengen als Wasser auf den Mars geschickt werden. Zudem könnten alle 2.5 Jahre Frachtschiffe Nachschub liefern. Dennoch ist es sinnvoll auf dem Mars Lebensmittel zu produzieren, um eine autarke Siedlung zu schaffen. Bei der Lebensmittelproduktion wird zunächst auf hocheffiziente Systeme zurückgegriffen werden müssen. Das Mars Lunar Greenhaus könnte auch für die Lebensmittelproduktion ein wichtiger Bestandteil sein. Neben pflanzlichen Lebensmitteln könnten auch Proteine aus Mehlwürmern oder Insekten gewonnen werden. [25]


NASA 3D Printing Challenge: A 3D-printed structure from team SEArch+/Apis Cor is being prepared for hydrostatic leak testing. The team won first place in Phase 3: Level 3 of the 3D-Printed Habitat Challenge. The test is performed by filling the structure with water to a specified depth and measuring the leakage rate by the rate of the drop in the water level [26]

Building materials:
In order to build a self-sufficient colony on Mars, it is necessary to use in situ materials. Fortunately, with the materials we have on Mars, it is possible to produce any plastic (apart from fluoropolymers) that we can produce on Earth. Most plastics are hydrocarbon polymers. Hydrogen can be obtained from H2O by electrolysis. We find a lot of carbon in the atmosphere of Mars. Other plastics, on the other hand, require other elements such as chlorine, which can be obtained from salts. We can also obtain nitrogen from the atmosphere of Mars. [27]
We don't have to do without reinforced concrete on Mars either. Metals for the reinforcement can also be found on Mars. It can be particularly lucrative to mine cooled magma chambers. Particularly interesting would be the use of sulphur concrete. This does not use cement as a binding agent but sulphur. It is also used on earth, but only in special cases because it is more expensive and not fireproof. The big advantage is that it 1. requires no water and 2. can be reused. Sulphur concrete consists of sulphur and aggregates. This mixture is heated and at approx. 140°C the sulphur melts. Now this mixture can be processed for example in 3D printing. As soon as the sulphur cools, it hardens. If a building has to be demolished, the building material can simply be melted down again and reused. In addition, sulphur concrete is acid-resistant, has a higher strength than Portland cement, is more wear-resistant and has greater compressive, tensile and flexural strength. In addition, sulphur concrete can be loaded much more often and more heavily before it breaks. In addition, sulphur concrete does not form a connected porous structure and is therefore less permeable and has very good resistance to freeze-thaw stressing. [28]


Baumaterialien:
Um auf dem Mars autark eine Kolonie aufzubauen, ist es notwendig, dass Insitu-Materialen verwendet werden. Glücklicherweise ist es möglich mit den Materialien die wir auf dem Mars haben jeden Kunststoff (abgesehen von Fluorpolymeren) herzustellen den wir auch auf der Erde produzieren können. Die meisten Kunststoffe sind Kohlenwasserstoffpolymere. Wasserstoff können wir durch Elektrolyse aus H2O gewinnen. Kohlenstoff finden wir zu Hauf in der Marsatmosphäre. Andere Kunststoffe hingegen benötigen weitere Elemente wie Chlor, welches aus Salzen gewonnen werden kann. Stickstoff können wir ebenfalls aus der Marsatmosphäre beziehen. [27] 
Auch auf Stahlbeton müssen wir auf dem Mars nicht verzichten. Metalle für die Armierung sind auch auf dem Mars zu finden. Besonders lukrativ kann es sein erkaltete Magmarkammern abzubauen. Besonders interessant wäre der Einsatz von Schwefelbeton. Dieser nutzt nicht Zement als Bindemittel sondern Schwefel. Auf der Erde wird dieser ebenfalls eingesetzt, jedoch nur in speziellen Fällen da er teurer und nicht feuerfest ist. Der große Vorteil ist, dass er 1. kein Wasser benötigt und 2. Wiedervernwendbar ist. Schwefelbeton besteht aus Schwefel und Gesteinskörnung. Diese Mischung wird erhitzt und bei ca. 140°C schmilzt der Schwefel. Nun kann diese Mischung zum Beispiel im 3D Druck verarbeitet werden. Sobald der Schwefel erkaltet, härtet dieser aus. Muss einmal ein Gebäude abgerissen werden, so kann das Baumaterial einfach wieder eingeschmolzen und wiederverwendet werden. Zudem ist Schwefelbeton säurefest, hat eine höhere Festigkeit als Portlandzement, Abnutzungsbeständiger und besitzt größere Druck-, Zug- und Biegefestigkeit. Zudem kann Schwefelbeton viel öfter, stärker belastet werden bevor dieser bricht. Zudem bildet Schwefelbeton keine verbundene Porenstruktur und ist somit weniger Durchlässig und hat sehr gute Frost-Tau-Widerstandsfähigkeit. [28]


Timeline
Zeitstrahl

For the planning and conception of the design, it was important to define a period in which the concept should take place. For this I oriented myself to the future Mars missions and plans of NASA [29], ESA [30] and Space-X [31]. However, these do not extend very far into the future. NASA and ESA, for example, do not provide schedules for manned flights to Mars. Humanmars.net [32] has done a very good research and compiled a timeline from the 2020s to the 2100s. Of course this timeline has to be viewed critically, because it is simply not possible to plan so far into the future and the author relies on future technologies. Nevertheless, the timeline was a great help to me in estimating how the topic of Mars colonization will change in the coming decades. Below is a summary of the sources and my own assessments:

2020s: Research and cargo missions fly to Mars. Rovers and orbiter locate water and the final landing site is determined. Fuel is produced on Mars in small autonomous factories. A station on the moon is set up and inhabited. Inhabitants on Mars: 0.

2030s: The first manned mission to Mars takes place. The first settlement is built. Probably in lava tunnels or strongly shielded residential complexes on the surface. Water ice is extracted. Now that people live on Mars, development is progressing faster because decisions can be made more quickly and accurately. Food production in greenhouses begins. Furthermore, food is needed by freight transports from Earth. 3D printers and other manufacturing systems are built and implemented. A Mars GPS system is set up. A Deep Space Gateway is built in the Earth orbit and a Deep Space Gateway in the Mars orbit. Inhabitants on Mars: 100.

2040s: The colony grows and more lava tunnels have to be used. Above-ground roads for rovers and express train connections are needed. Food production is becoming more efficient and expanded. The first mines are created. Raw materials are mined. Inhabitants on Mars: 2500

2050s: Plastics and metals can now be mass-produced on Mars. The deep-space gateways are ready for use and simplify the transport of heavier goods to Mars. Construction of underground cities begins. Large machines can be built on Mars. Sulfur mines extract enough material to produce above-ground complexes of sulfur concrete using the 3D printing process. Inhabitants on Mars: 5000.

2060s: New propulsion technologies are developed. The travel time to Mars shortens dramatically. The number of Mars inhabitants increases rapidly. The first underground cities are being completed. The Mars colonies grow and can hardly cope with the rush. Inhabitants on Mars: 15,000.

2070s: Underground cities are inhabited and networked with each other. The industry on Mars is growing exponentially. Other larger cities are being built. Residents on Mars: 50,000.

Für die Planung und Konzeption des Entwurfs war es wichtig einen Zeitraum festzulegen, in dem das Konzept stattfinden solle. Hierzu habe ich mich an den zukünftigen Marsmissionen und Plänen der NASA [29], ESA [30] und Space-X [31] orientiert. Jedoch reichen diese nicht besonders weit in die Zukunft. Die NASA und ESA zum Beispiel nennen keine Zeitpläne für bemannte Flüge zum Mars. Humanmars.net [32] hat eine sehr gute Recherchearbeit geleistet und einen Zeitstrahl von den 2020ern bis in die 2100er zusammengetragen. Dieser Zeitstrahl muss natürlich auch kritisch betrachtet werden, da es schlichtweg nicht möglich ist so weit in die Zukunft zu planen und der Autor auf zukünftige Technologien setzt. Trotzdem war der Zeitstrahl mir eine große Hilfe bei der Einschätzung wie sich das Thema Marskolonisation in den nächsten Jahrzehnten verändern wird. Folgend eine Zusammenfassung der Quellen und meinen eigenen Einschätzungen:

2020er: Forschungs- und Cargomissionen fliegen zum Mars. Rover und Orbiter lokalisieren Wasser und der finale Landeplatz wird festgelegt. Treibstoff wird auf dem Mars in kleinen autonomen Fabriken hergestellt. Eine Station auf dem Mond wird eingerichtet und bewohnt. Bewohner auf dem Mars: 0.

2030er: Die erste bemannte Mission zum Mars findet statt. Die erste Siedlung wird aufgebaut. Voraussichtlich in Lavatunneln oder stark abgeschirmten Wohnkomplexen auf der Oberfläche. Wassereis wird gefördert. Nun wo Menschen auf dem Mars leben, geht die Entwicklung schneller voran, denn Entscheidungen können besser und schneller getroffen werden. Lebensmittelproduktion in Treibhäusern wird begonnen. Weiterhin werden Lebensmittel per Frachttransporten von der Erde benötigt. 3D Drucker und andere Fabrikationssysteme werden aufgebaut und implementiert. Ein Mars-GPS System wird aufgebaut. In der Erd- und Marsumlaufbahn wird je ein Deep-Space-Gateway gebaut. Bewohner auf dem Mars: 100.

2040er: Die Kolonie wächst und weitere Lavatunnel müssen genutzt werden. Überirdische Straßen für Rover und Schnellzugverbindungen werden gebraucht. Die Lebensmittelproduktion wird effizienter und weiter ausgebaut. Es entstehen die ersten Mienen. Rohstoffe werden abgebaut. Bewohner auf dem Mars: 2500

2050er: Kunststoffe und Metalle sind nun auf dem Mars in Masse herstellbar. Die Deep-Space-Gateways sind einsatzbereit und vereinfachen den Transport von schwereren Gütern zum Mars. Mit dem Bau von unterirdischen Städten wird begonnen. Große Maschinen können auf dem Mars gebaut werden. Schwefelminen fördern genug Material, um Überirdische Komplexe aus Schwefelbeton im 3D-Druckverfahren zu fertigen. Bewohner auf dem Mars: 5000.

2060er: Neue Antriebstechnologien werden entwickelt. Die Reisezeit zum Mars verkürzt sich dramatisch. Die Anzahl an Marsbewohnern steigt rapide an. Die ersten Unterirdischen Städte befinden sich in der Fertigstellung. Die Marskolonien wachsen und können dem Andrang kaum gerecht werden. Bewohner auf dem Mars: 15.000.

2070er: Unterirdische Städte sind bewohnt und mit einander vernetzt. Die Industrie auf dem Mars wächst exponentiell an. Weitere Städte größere werden gebaut. Bewohner auf dem Mars: 50.000.
[14,  21, 24] Cover Photo and others by NASA Commons flickr account (https://www.flickr.com/photos/nasacommons/)
[15] by NASA (https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_2485.html)
[16] Real Martians: How to Protect Astronauts from Space Radiation on Mars by NASA (https://www.nasa.gov/feature/goddard/real-martians-how-to-protect-astronauts-from-space-radiation-on-mars)
[17] Lava tubes as hidden sites for future human habitats on the Moon and Mars by Phys.org (https://phys.org/news/2017-09-lava-tubes-hidden-sites-future.html)
[18] Why Live on Earth When You Can Live in a Hole on Mars? No, Really. by Futurism.com ( https://futurism.com/underground-martian-habitats-boring-company)
[19] Picture of Korolev crater by ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO (http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2018/12/Perspective_view_of_Korolev_crater)
[20] From durst to rust by spectrum.ieee.org 
[22] Moxie by NASA ( https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/instruments/moxie/)
[25]Life in a bubble: How we can fight hunger, loneliness, and radiation on Mars by Businessinsider
( https://www.businessinsider.com/mars-colonization-human-survival-radiation-food-biosphere-2018-4?_ga=2.143920181.1667371883.1562150065-384323976.1562150064&IR=T)
[26] Picture from SEArch+/Apis via NASA (https://twitter.com/NASAPrize/status/1092860890679033856)
[27] Plastics by Canadian Mars Society (http://canada.marssociety.org/winnipeg/plastics.html)
[28] Sulfurcrete. Sulfur Concrete Technolog by Cominco LTD (https://www.sulphurinstitute.org/pub/a03beacb-aea4-7241-ac2c-cf23139cc5d7)
[29] The Red Planet by NASA (https://mars.nasa.gov/#red_planet/5)
[30] Mission to Mars 2020 by ESA ( http://exploration.esa.int/mars/56504-missions-to-mars/#2020)
[31] Mars by Space-X ( https://www.spacex.com/mars)
[32] Mars colonisation timeline by humanmars.net (https://www.humanmars.net/p/mars-colonization-timeline.html)
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