Kann eine Weltraumstadt Wirklichkeit werden?

Am 12. September 2022 versagte eine New Shepard-Rakete von Blue Origin kurz nach dem Start. Berichten zufolge fing das Booster-Triebwerk der Rakete nur eine Minute nach dem Start plötzlich unerwartet Feuer, woraufhin das (unbemannte) Raumfahrzeug sofort das Triebwerksabbruchsystem auslöste und die Kabine aus der problematischen Rakete auswarf. Anschließend landete das Raumschiff sicher durch die Zugkraft eines Fallschirms. Dies war der erste größere Unfall, seit Blue Origin seine Dienste für die Öffentlichkeit freigegeben hatte, und die Federal Aviation Administration (FAA) stoppte die darauffolgenden Startpläne des Unternehmens umgehend, um festzustellen, ob Systeme, Prozesse oder Verfahren im Zusammenhang mit dem Unfall die öffentliche Sicherheit beeinträchtigen würden.

Am 12. September 2022 erlitt eine New Shepard-Rakete von Blue Origin kurz nach dem Start einen Unfall

Zweifellos war das Scheitern dieses Raketenstarts ein Rückschlag für Blue Origin, doch der Vorfall machte durch Medienberichte auch Jeff Bezos‘ Vision von der Gründung von Blue Origin bekannter: Die Weltraumstadt „O‘Neill Cylinder“ sollte das zukünftige Ziel der Menschheit sein.

Eine „rotierende Stadt“ im Weltraum

Gerard O'Neill ist ein berühmter amerikanischer Physiker, Professor an der Princeton University und Weltraumenthusiast. O'Neill glaubt, dass Menschen irgendwann im Weltraum leben werden. Erstens können dort industrielle Produktionsaktivitäten konzentriert werden, wodurch die Umweltverschmutzung verringert und die Erschöpfung der Ressourcen der Erde vermieden wird. zweitens kann der Weltraum der wachsenden Weltbevölkerung dringend benötigten Lebensraum bieten; Schließlich kann im Weltraum ein völlig neues soziales System errichtet werden, das frei von den Zwängen der Regierungen vor Ort ist und so letztlich den alten utopischen Traum verwirklicht.

Gerard O'Neill, der Pionier des Konzepts der Weltraumstadt

Während seiner Zeit als Physikdozent an der Universität stellte O'Neill seinen Studenten einmal die Aufgabe, eine riesige Weltraumstruktur zu entwerfen, um zu beweisen, dass Leben und Überleben im Weltraum durchaus möglich sei. O'Neill reduzierte dann die Theorien seiner Studenten auf das Konzept eines zylindrischen Raumaggregats. Weitere Einzelheiten und Funktionen dieses Entwurfs wurden 1974 in der Zeitschrift Physics Today veröffentlicht. Die riesige Raumstruktur wurde auch „O'Neill-Zylinder“ genannt. Im Jahr 1976 schlug O'Neill in "The High Frontier: Human Colonization in Space" offiziell das Konzept des "O'Neill-Zylinders" vor. Er wies darauf hin, dass der Bau einer solchen Weltraumstadt zu dieser Zeit durchaus im Rahmen der technologischen Möglichkeiten der Menschheit lag. Er glaubte, dass die erste Produktionsbasis auf dem Mond (aufgrund der reichen Ressourcen des Mondes und der geringeren Schwerkraft, d. h. der geringeren Startkosten) innerhalb weniger Jahre gebaut werden könnte, und man gehe davon aus, dass die erste Weltraumstadt Anfang des 21. Jahrhunderts fertiggestellt sein werde.

Konzeptzeichnung des „O’Neill Cylinder“

Konkret besteht das „O’Neill Cylinder“-System aus zwei Zylindern, die sich auf Lagern in entgegengesetzte Richtungen drehen, um den Kreiseleffekt zu reduzieren. Jeder Zylinder ist 30 Kilometer lang und hat einen Durchmesser von 7,5 Kilometern. Es enthält Naturlandschaften wie Berge, Seen, Wälder, Parks sowie Städte (diese Zylinder sind so groß, dass die Menschen glauben, dass sich in ihnen Wolken und ihre eigenen Wettersysteme bilden) und bietet Platz für etwa 10 Millionen Menschen. Das Gasverhältnis im Inneren des Zylinders ist ähnlich wie auf der Erde, der Druck beträgt jedoch etwa die Hälfte des Drucks auf Meereshöhe auf der Erde, was keinen großen Einfluss auf die menschliche Atmung hat. Die an einem Ende des Zylinders angeordneten Solarmodule liefern die für den Betrieb benötigte Energie. Die Achse des Systems zeigt zur Sonne, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des Empfangspanels immer dem Sonnenlicht zugewandt ist. Durch Veränderung der Anordnung der Empfangspanele und des Gasverhältnisses kann die Menge der in der Weltraumstadt empfangenen Sonnenenergie gesteuert werden, um die Durchschnittstemperatur anzupassen und jahreszeitliche Veränderungen zu simulieren.

Der innere Aufbau des „O'Neill-Zylinders“

Es ist vorgesehen, dass drei Aluminiumspiegel außerhalb des Zylinders angeordnet werden und sich mit dem Zylinder drehen. Auf der zylindrischen Oberfläche werden entlang der Achse drei große Fenster geöffnet und das von den Spiegeln reflektierte Sonnenlicht scheint durch das Fensterglas in den Zylinder. Jedes Fenster ist auf einen Wohnbereich im Inneren des Zylinders gerichtet, was bedeutet, dass der gesamte Zylinder drei Wohnbereiche enthält, die durch drei große transparente Wände getrennt sind. Durch die Verwendung einer Reihe von Öffnungs- und Schließvorrichtungen in den Fenstern kann das Sonnenlicht direkt in den Zylinder scheinen, um den Tag zu simulieren und eine nachtähnliche Atmosphäre zu schaffen. Diese simulierte „Nacht“ ermöglicht außerdem, dass die von den zahlreichen Organismen im Zylinder erzeugte Wärme aus dem Zylinder abgestrahlt wird. Dadurch wird verhindert, dass der „Treibhauseffekt“ den Vakuumzylinder in einen riesigen Ofen verwandelt.

Um das Leben von Menschen im Inneren zu verbessern, wird der Zylinder durch seine Rotation ein stabiles künstliches Schwerkraftfeld im Inneren erzeugen. Anhand der Abmessungen des Zylinders und der Beschleunigungsgleichung lässt sich berechnen, dass sich der Zylinder etwa 28 Mal pro Stunde drehen muss, um eine geeignete Schwerkraft zu simulieren. In der Mittelachse des Zylinders herrscht nahezu Schwerelosigkeit. Daher werden in diesem Bereich industrielle Verarbeitungsanlagen und Weltraumhäfen errichtet. Auch einige andere Unterhaltungseinrichtungen können hier gebaut werden, um den Menschen das Erlebnis einer Umgebung ohne Schwerelosigkeit zu ermöglichen.

Um Kosten zu sparen, soll der „O‘Neill Cylinder“ nicht auf der Erde, sondern direkt im Weltraum gebaut werden und zwar unter Verwendung von Materialien von Himmelskörpern wie beispielsweise Meteoriten. Nach der Fertigstellung wird es am 5. Lagrange-Punkt der Mondumlaufbahn platziert, um der Anziehungskraft der Erde oder des Mondes zu entgehen.

Darüber hinaus entwarf O'Neill auch eine kleinere Weltraumstadt, den „Stanford Circle“. Der „Stanford Torus“ ist im Wesentlichen ein gekrümmtes Hohlrohr, dessen Volumen nur 1/60 des „O’Neill Cylinder“ beträgt. Es simuliert die Schwerkraft der Erde, indem es sich einmal pro Minute dreht. Gleichzeitig werden zahlreiche Spiegel an geeigneten Stellen über dem Ring angebracht, um das Sonnenlicht zu reflektieren und einen Teil der kosmischen Strahlung zu blockieren. Da der „Stanford Donut“ nicht groß ist und höchstens etwa 10.000 Menschen beherbergen kann, besteht sein Hauptzweck nicht in der Einwanderung oder im Aufenthalt. Seine größere Rolle besteht darin, als Grenzstandort für die wissenschaftliche Forschung zu dienen, um den menschlichen Bedarf an der Erforschung des Weltraums zu decken.

Das Äußere des Stanford Circle

Innerhalb des Stanford Circle

Die Kollision zweier Weltraumstadtkonzepte

Obwohl der „O’Neill Cylinder“ aufgrund seiner wirtschaftlichen Unpraktikabilität in der etablierten Luft- und Raumfahrtindustrie allmählich in Vergessenheit geraten ist und immer noch auf den Bereich der Science-Fiction (wie etwa „Mobile Suit Gundam“) beschränkt ist, hat er auf manche Menschen, darunter auch Bezos, immer noch einen enormen Einfluss. Ihm zufolge habe er Blue Origin weder gegründet, um der Elite der Welt ein paar Minuten im Weltraum zu ermöglichen, noch, um ziellos zu viel Geld zu verdienen. Bei einer ähnlichen Veranstaltung am 9. Mai 2019 sagte Bezos, dass die Menschen beim Blick auf das weite Universum nicht am „planetaren Chauvinismus“ festhalten sollten, also daran glauben sollten, dass die menschliche Gesellschaft immer auf Planeten leben wird.

Wie wir alle wissen, war Elon Musk, der Gründer der Space Exploration Technologies Corporation, schon immer an der Kolonisierung des Mars interessiert. Musk glaubt, dass es auf dem Mars Wasser, Kohlendioxid und viel Licht gibt, dass die Schwerkraft und Rotationsgeschwindigkeit denen der Erde nahe kommen, und dass er nur wenige Monate von der Erde entfernt ist. Viele Bedingungen sind für die menschliche Besiedlung geeignet. Wir können mit einer geschlossenen Kuppel als Grundlage beginnen und schrittweise eine umfassende „Erdisierung“ des Mars erreichen, sodass er im Wesentlichen der Erde gleicht. Aber Bezos ist anderer Meinung. Er wies darauf hin, dass die Schwerkraft des Mars nur ein Drittel der Schwerkraft der Erde beträgt und dass es dort keine Atmosphäre gibt, die Strahlung abhält und die Ökologie aufrechterhält. Die Umweltbedingungen sind rau, die Kosten der Bevölkerungsmigration sind hoch und die Hin- und Rückreisezeit ist zu lang. Mit der heutigen Technologie ist es im Grunde „für immer verschwunden“. Im Vergleich dazu sind Weltraumstadtkonzepte wie der „O’Neill Cylinder“ realistischer.

Schematische Darstellung einer auf der Marsoberfläche errichteten Wohnbasis auf Basis einer geschlossenen Kuppel