Der Mars

Der Mars ist der vierte Planet in unserem Sonnensystem und hat einen Durchmesser von 6.779 km. Die Erde hat einen Durchmesser von 12.742 km.

Somit hat der Mars hat einen um 5.963 km kleineren Durchmesser als die Erde.

Wie auch alle anderen Planeten ist der Mars durch den Einfluss von der Gravitation, der Schwerkraft, wie auch damals die von Materie entstanden. Hauptauslöser war der Urknall und später eine Supernova-Explosion (der Tod eines massereichen Sterns), woraus aus deren Materie sich das heutige Sonnensystem formte.

Der Mars, der Rote Planet, hat eine Achsenneigung von 25,2 Grad (die der Erde 23,45 Grad). Er braucht für eine Umkreisung, 687 Tage. Das sind 322 Tage mehr. Der Kalender müsste neu eingeteilt werden.

Also auf dem Mars müssten wir Erdenbewohner länger auf Silvester warten. Ok, für die meisten Menschen mit ihren prallgefüllten Terminkalendern wäre das vielleicht ein Segen. Allerdings würden Kinder auch länger auf Weihnachten warten. Interessant wird es sein, wenn die ersten Raumfahrer tatsächlich auf dem Mars wohnen werden. Den Kalender von der Erde auf dem Mars zu folgen, würde mit Sicherheit sehr vieles durcheinander bringen.

Allerdings ist unser rötlicher Nachbar fast so schnell für einen normalen Marstag (Sol), denn dieser dauert nur 39 Minuten und 35 Sekunden länger. Aber schon deswegen werden sich zukünftigen Raumfahrer, Kolonisten auf dem Mars eine eigene Uhr und Kalender haben. Die Uhr könnte man etwas langsamer laufen lassen. Technisch gesehen ist das kein Problem.

Durch die Entfernung von Erde und Mars braucht das Funksignal 3 bis 23 Minuten, je nach Stellung des Planeten.

Wie gesagt, die Erde und der Mars haben unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten (Bahngeschwindigkeit) von 24 km/s (ungefähr 87.000 km/h), Erde durchschnittlich 30 km/s (ungefähr 107.000 km/h). Das ist trotz allem eine beachtliche Geschwindigkeit.

Die Bahnlänge des Mars beträgt 1,43 Milliarden Kilometer und die der Erde beträgt rund 940 Millionen km. Aufgrund dessen steht dann wohl die Sonne für eine direkte Übertragung im Weg.

Es gibt dann auch die Situation für 2 Wochen auf der Erde, dass sich die Sonne zwischen Mars und Erde schiebt. Dies kommt alle 26 Monate vor. Die bisherigen Rover auf dem Mars, die da herumfahren, operieren jetzt schon vollkommen autark. Auch künftige Siedler müssen dann auf sich alleine gestellt sein. Das Problem ist, dass die Korona der Sonne die Funksignale nicht durchlässt.

Dann könnte man mit im All stationierten Satelliten eine Notfall-Kommunikation aufrechterhalten. Es kann ja immer mal vorkommen, was keiner hofft, dass sich eine feindselige Stimmung haben, die zwei Wochen dann nutzen, das bisherige System zu stürzen und an sich zu ziehen. Es müssen also Mittel und Wege gefunden werden, damit man wenigstens im Notfall eine Mitteilung an die Erde zu senden. Das Problem muss sowieso vor Ort auf dem Mars gelöst werden. Denn der Flug dauert in der günstigen Stellung zwischen Erde und Mars 6 Monate. Mit den heutigen Antrieben ist kein schnellerer Flug möglich. In ferner Zukunft wird man am nächsten Tag da sein, aber soweit sind wir lange nicht.

Ob so ein Szenario möglich wäre? Alles ist möglich. Vielleicht gab es so etwas schon auf der ISS, der Internationale Raumstation. Es wurde nur nicht veröffentlicht.

Im normalen Büroalltag, wo man „nur“ 8 Stunden aufeinander hockt, vor allem im Großraumbüro, erleben es die meisten Menschen doch jeden Tag. Streit kann man nie ausschließen. Hier kann man noch abends nach Hause fahren. Oder seid ihr an allen Arbeitstagen Friede, Freude, Eierkuchen? Das schafft man ja nicht einmal in der Partnerschaft zwischen zwei Personen. Es soll, so munkelt man, offiziell bestätigt ist wohl nicht, dass manche Partnerschaften auch schon mal 50 Jahre halten könnten.

Auch nach der Meuterei auf Bounty im Jahre 1789 hat man die Schifffahrt nicht aufgegeben, nur weil sich die Besatzung damals nicht grün war. So ein Segelschiff ist noch einmal bedeutend kleiner als ein Raumschiff, welches zum Mars fliegt. Auch im Jahre 1789 gab es keine Funksignale. Wenn dort jemand fliegen hätte können, hätte er, bis er jemanden um Hilfe holen können, auch mehrere Tage gebraucht. In den kleinen Holzbooten, welche die benutzt worden wären, wäre die Hilfeleistung um Wochen verzögert angekommen.

Daher kann man die frühere Segelschifffahrt gut mit einem Flug zum Mars oder zu anderen Himmelskörpern vergleichen.

Warum ich das hier schreibe? Ich möchte den Kritikern sagen, trotz aller menschlichen Eigenschaften, des Streits und der Gefahren, der Mensch wird zum Mars fliegen oder kurz oder lang. Ob das einem passt oder nicht. Der Mensch wird es so lange versuchen, bis es klappt.

Ok, kommen wir wieder zu den technischen Fakten.

Mars Monde

Der Mars hat zwei Monde. Sie sind allerdings nicht mit dem Mars entstanden, sondern wurden eingefangen. Phobos und Deimos sind zwei unregelmäßig geformte Monde, die eingefangen wurden.

Phobos hat einen Durchmesser von ca. 27 km und Deimos von ca. 15 km.

Da die beiden Monde in den Scripten nicht vorkommen, und es eigentlich auch immer noch wenig Wissen über sie gibt, außer des technischen Daten, stelle ich sie hier verkürzt vor. Die wenige Datenlage beruht auf den Vorbeiflügen der Orbiter um den Mars. Die Mars-Monde Sonden gingen meist vor der Erkundung immer verloren. Es scheint eine Art „Abwehrmechanismus“ für diese beiden Monde zu geben.

Erkundung vom Mars

Die allererste Raumsonde, die den Roten Planeten erreichte und nicht ausfiel, wie so viele andere auch, war die US-Sonde Mariner 4, die am 15.07.1965 am Mars vorbeiflog und 22 Aufnahmen machte.

Erst mit Mariner 9 wurde die Geschichte mit der permanenten Marserkundung begonnen, denn sie schwenkte am 14.11.1971 erstmals in einen Mars-Orbit ein und verblieb mit Funkkontakt bis zum 27.10.1972. Seitdem fliegt wohl ohne Funkkontakt auf ihrer Umlaufbahn.

Danach folgten unzählige Missionen. Während die UDSSR (Russland) ihre Missionen verringerten, bauten die US-Amerikaner sie stetig aus.

Aktuelle Mission auf dem Planeten und im Orbit:

Planetenoberfläche:

• Curiosity seit 2012 im Gale-Krater unterwegs.
• Perseverance, seit 2021 im Jezero-Krater unterwegs.

Orbiter:

• Mars-Express seit 2004
• Mars Reconnaissance Orbiter seit 2006 im Orbit
• Mars Odyssey seit 2001 im Orbit.

Zu der Sonde Maven (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), die am 22.09.2014 in eine Marsumlaufbahn einschwenkte, verlor man am 04.12.2025 den Kontakt zum Orbiter.

Python-Script Berechnung der Fluchtgeschwindigkeit:

Da der Durchmesser schon kleiner ist, als die der Erde, ist auch logischerweise der Radius kleiner. Um eine Marsumlaufbahn zu gelangen, braucht man weniger Geschwindigkeit als bei der Erde.

Um die Fluchtgeschwindigkeit auszurechnen, braucht man die Formel:

import math

gravitationskonstante = 6.67e-11
masse_kg= 6.418e23
radius_m = 3389500

def mars():
    try:
        print("Fluchtgeschwindigkeit vom Mars ausrechnen")

        ersterpart = 2 * gravitationskonstante *masse_kg
        zweiterpart = ersterpart/radius_m
        final = math.sqrt(zweiterpart)
        
    except ValueError as e:
        print(f"❌ Fehler bei der Abfrage: {e}")

    else:
        print(f"Die Fluggeschwindigkeit vom Roten Planeten beträgt {final:.2f} m/s")
mars()

Mithilfe dieser Formel kommt man auf einen Wert von 5,02585 km/s, aufgerundet 5,03 km/s. Von der Erde braucht man 11,2 km/s.

Theoretisch gesehen muss man „nur“ Hubarbeit leisten. In der Physik spricht man von der potenziellen Energie.

Das ist die Formel

Energie in Joule = Masse * Gravitationskraft * Höhe

Ich habe hier die 400 km genommen, die die ISS um die Erde nimmt.

Die Gravitationskraft ist auf dem Mars kleiner, mit 3,73 m/s² als auf der Erde mit 9,81 m/s².

Physikalisch gesehen nimmt die Schwerkraft mit der Höhe ab, aber für diese Überschlagsrechnung liefert uns der Bodenwert bereits eine gute Vorstellung von den benötigten Energiemengen.

Angenommen das Raumschiff hat ein Gesamtgewicht von 20 Tonnen (für Demonstrationszwecke)

Das ist jetzt nur ein theoretischer Wert, bräuchte man ungefähr 30.000 MJ (Megajoule).

Warum ist es ein theoretischer Wert? Weil das Objekt von 20 Tonnen würde wieder sofort nach unten fallen. Um auf eine Umlaufbahn zu gelangen, brauchen wir die Orbitalgeschwindigkeit. Sie wird folgendermaßen berechnet:

import math

def mars_orbital_energie():
    h = 400000  # 400 km
    r_gesamt = radius_m + h
    m_schiff = 20000
    
    # 1. Benötigte Geschwindigkeit im Orbit (ca. 3.4 km/s)
    v_orbital = math.sqrt((gravitationskonstante * masse_kg) / r_gesamt)
    
    # 2. Kinetische Energie im Orbit: 0.5 * m * v^2
    e_kinetisch = 0.5 * m_schiff * (v_orbital**2)
    
    # Umrechnung in Megajoule
    mj_kinetisch = e_kinetisch / 1_000_000
    
    print(f"Zusätzlich zur Hubarbeit braucht das Schiff {mj_kinetisch:.2f} MJ kinetische Energie,")
    print(f"um stabil mit {v_orbital:.2f} m/s im Orbit zu bleiben.")

mars_orbital_energie()

In beiden Fällen brauchen wir das Python interne Modul math. Mit math kann man die Wurzel ziehen.

Der Mars im Browser

Um den Mars im Browser darzustellen, braucht man nur eine HTML- und CSS-Datei.

HTML-Code

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Document</title>
    <link rel="stylesheet" href="mars.css">

</head>
<body>
<h1>Mars Feature Tracker</h1>
    <svg width="500" height="500" viewBox="-110 -110 220 220">
        <circle cx="0" cy="0" r="100" fill="#c1440e" />
        <circle cx="0" cy="0" r="100" fill="url(#grad1)" fill-opacity="0.3" />
        
        <g id="marker-layer"></g>
    </svg>

    <div id="info">Klicke auf einen Punkt</div>

<script src="mars.js"></script>

</body>
</html>

Das Besondere ist hier, dass man keine Bilddatei braucht. Der Mars wird mit dem HTML-Tag svg gezeichnet. Das Vektor-Grafikzeichenformat svg besteht eigentlich aus einzelnen Befehlen.

Die dazugehörige CSS-Datei sieht so aus:

CSS

body { background: #1a1a1a; color: white; font-family: sans-serif; text-align: center; }

svg { background: #000; border-radius: 50%; box-shadow: 0 0 50px #c1440e; }

.point { fill: #00ff00; cursor: pointer; }

.label { fill: white; font-size: 10px; pointer-events: none; }

Der Clou bei mir ist, dass man mithilfe von einigen Koordinaten auch einzelne Objekte in diesen Kreis einzeichnen kann. Ich habe mich für die beiden Sonden, deren Lander von Phoenix und Viking 1 und für den höchsten Vulkan Olympus Mons entschieden. Diese Koordinaten kann man mit JavaScript einfügen. In der HTML-Datei sieht man Ende den Tag <script></script> wo ich die Verknüpfung zur JavaScript-Datei hergestellt habe.

// Stell dir vor, das hier ist der Inhalt deiner mars_staging.json
        const marsDaten = [
            { "name": "Viking 1", "latitude": 22.48, "longitude": -47.97 },
            { "name": "Olympus Mons", "latitude": 18.65, "longitude": -133.8 },
            { "name": "Phoenix", "latitude": 68.22, "longitude": -125.7 }
        ];

        const layer = document.getElementById('marker-layer');

        marsDaten.forEach(ort => {
            // Umrechnung von Grad in Bogenmaß
            const latRad = ort.latitude * (Math.PI / 180);
            const lonRad = ort.longitude * (Math.PI / 180);

            // Projektion: Wo landet der Punkt auf der 2D-Scheibe?
            // Wenn der Punkt auf der Rückseite ist, blenden wir ihn aus
            const r = 100;
            const x = r * Math.cos(latRad) * Math.sin(lonRad);
            const y = -r * Math.sin(latRad); // Minus, weil SVG Y nach unten zählt

            // Wir zeichnen den Punkt nur, wenn er "vorne" liegt (Näherung)
            const dot = document.createElementNS("http://www.w3.org/2000/svg", "circle");
            dot.setAttribute("cx", x);
            dot.setAttribute("cy", y);
            dot.setAttribute("r", "2");
            dot.setAttribute("class", "point");
            
            dot.onclick = () => {
                document.getElementById('info').innerText = `${ort.name} (Lat: ${ort.latitude}, Lon: ${ort.longitude})`;
            };

            layer.appendChild(dot);
        });

Das sieht dann so aus im Browser:

Kommen wir zum Schluss

Bevor der Artikel zu lang wird und beende ich ihn mal. Ich habe noch andere Scripts erstellt, die ich zu einem späteren Zeitpunkt hier einfügen kann.

Fazit ist: Mit Python kann man sehr viel machen. Wissenschaftler benutzen natürlich andere Programmiersprachen für deren sehr komplexe Probleme, die eine sehr hohe Rechnenleistung brauchen. Das sind hier einige Spielereien aus meiner Sicht, aber die durchaus interessant für den heimischen Rechner sind.

Es sind auch mal andere Beispiele, als die üblichen Beiträge wie: „Mit Python einen Taschenrechner zu programmieren oder eine To-do-Liste oder was auch immer“ Nichts gegen To-do-Listen, aber da sie überall vorgeschlagen werden, ist es doch ein wenig zu stumpfsinnig. Natürlich ist das Thema Weltraum und die Physik auch nicht für jeden interessant.

Das sind natürlich für mich die Bereiche (Weltraum, Physik und Chemie), die mich seit meiner Kindheit interessieren und auch mithilfe der künstlichen Intelligenz zustande kam. Die KI kann auch problemlos auf die aktuellen Daten der speziellen Lander auf dem Mars ganz schnell zugreifen.