1. Die Rahmenbedingungen

Mars-Terraforming ist eben doch ein Kinderspiel. Bei der Venus wird es richtig schwer. Zugespitzt könnte man sagen: Wer die Venus schafft, schafft alles. Und wer wissen will, wie es in der Hölle aussieht, der muß zur Venus fliegen. Auf diesem Planeten ist eine 10.000 mal massereichere Atmosphäre zu manipulieren als auf dem Mars. Die Schaffung einer auskömmlichen Hydrosphäre erfordert immerhin 10 mal mehr Massenbewegungen als auf dem Mars. Und alle diese Massen sind ja viel schwerer als auf dem roten Planeten, wegen der größeren Gravitation. Sie beträgt: 0.88 g, das ist zwar energetisch ungünstig aber  für Menschen sehr günstig.

Die Solareinstrahlung beträgt - mit 2620 Watt pro Quadratmeter - fast das doppelte der Solarkonstante in der Erdbahn und das vierfache der Einstrahlung in der Marsbahn.

Der Luftdruck beträgt 95 bar, ist also 95 mal stärker als auf der Erde und 13 000 mal höher als auf dem Mars. Das ist das Hauptproblem.

Die Atmosphäre besteht zu 96 % aus CO2, das ist ähnlich wie auf dem Mars. Der Rest sind überwiegend Stickstoff, Spuren von SO2, Argon, H2S, O2, H2O.

Wasser gibt es fast nicht. Das ist das zweite Hauptproblem.

Die Durchschnittstemperatur (Globaltemperatur) liegt bei ca. 465 Grad C, also 740 Kelvin.

Die Tageslänge beträgt 117 Erdtage, und die Rotationsachse weist nur eine geringe Neigung zur Ekliptik auf, steht also fast senkrecht. Dies ist als äußerst ungünstig zu bewerten.

Ein Magnetfeld existiert praktisch nicht, vermutlich wegen des fehlenden Mondes.
Das ist ein schwerer Nachteil dieses Planeten.

Die Morphologie ist relativ flach. 80 % weichen weniger als 1 km vom Durchschnittsniveau ab. Nur 15 % sind Hochländer, das ist auch ein Nachteil.

Der Vulkanismus ist verstreut, nicht auf Plattenränder konzentriert wie auf der Erde. Venus scheint ein Einplattenplanet zu sein, mit Hotspot-Vulkanismus.

Die Venusoberfläche ist jung, etwa 500 Millionen Jahre. Das bedeutet, sie wurde entweder damals durch einen katastrohalen Vorgang komplett aufgeschmolzen, oder sie erneuert sich permanent durch Vulkanische Ergüsse erforderlich wären (0.5 Kubikkilometer pro Jahr)


2. Die Klimageschichte

Die Venus muß früher mehr Wasser gehabt haben, mindestens 100 mal soviel wie heute, vielleicht sogar soviel wie die Erde. Hinweise darauf gibt das Isotopenverhältnis von Deuterium zu Wasserstoff. Möglicherweise konnte es aber niemals kondensieren, obwohl die Solarkonstante am Anfang der Venusentwicklung nur 70 % der heutigen Einstrahlung betrug. Manche vermuten eine bis zu 1200 Grad heiße und 240 bar dichte Wasserdampfatmosphäre. Die komplette Dissoziation des Wasserdampfes durch UV-Licht hätte nur 100 Millionen Jahre benötigt. Andere Szenarios gehen von einem "nassen Treibhaus" aus, mit 100 bis 200 Grad heißen Ozeanen und einer gesättigten Atmosphäre. CO2 hätte nur als Karbonat vorgelegen. Die Temperatur kann aber nie über 374 Grad Celsius gelegen haben, denn ab da ist flüssiges Wasser bei keinem Druck mehr stabil. Allem Anschein nach waren die drei Planeten Erde, Venus und Mars in den ersten 500 Millionen Jahren ihrer Existenz recht ähnlich, zumindest was die Atmosphäre und Hydrosphäre angeht.


3. Was wäre das Ziel eines Venus-Terraforming?

  • a) Beseitigung fast der gesamten CO2-Atmosphäre.
  • b) Vergrößerung der Wassermengen auf das 1000-fache
        (das ist das Minimum!)
  • c) Reduzierung der Sonneneinstrahlung um ca. 50 %.
  • d) Beschleunigung der Rotation
  • e) Vorkehrungen treffen gegen ein erneutes positives feedback mit einem "runaway   greenhouse"

4. Welche Technologien sind bisher vorgeschlagen worden?

4.1 "Sagans großer Regen"

Mit der Venus wurde 1961 die Terraformingdiskussion eröffnet. Damals stellte der Planetologe Carl Sagan, gemeinsam mit seinem sowjetischen Kollegen Josef Schklowski, den später so genannten "Sagan-Plan" vor. Um diesen Plan rankten sich bald märchenhafte Legenden, gespeist von naturwissenschaftlichem Unwissen oder Halbwissen.

Die Impfung der Venusatmosphäre mit ein paar Pfund blaugrüner Spaltalgen sollte genügen. Schon wenige Jahre später könnte man auf der Venus die ersten Tomaten ernten. Solche Leute hatten natürlich die Sagansche Veröffentlichung nicht gelesen und nur Bruchstücke daraus aufgeschnappt. Sagan, das muß man ihm zugute halten, ging damals von einer nur 60 Grad Celsius warmen Venus aus, mit 3 bar CO2 und 1 Bar Stickstoff, sowie viel Wasserdampf.

Erst Jahre später entpuppte sich die Venus als wahre Hölle.

Es wurde aber von Enthusiasten, die sich einfach in die Eleganz des Saganplanes verliebt hatten, weiter am Venus-Terraforming festgehalten, nach dem Motto: "jetzt erst recht!".


Die Grundidee des Verfahrens ist die atmosphärische Photosynthese.

Schwebende Cyanobakterien sollen in der mittelhohen Atmospäre (47 km - 59 km), mittels Sonnenlicht und Wasserdampf, bzw, Dampftröpfchen, das CO2 in Biomasse, also in neue Bakterien umwandeln. Dabei wird natürlich auch Sauerstoff gebildet.

Statt CO2 und Treibhauseffekt hätte man dann Sauerstoff, sinkende Temperaturen, kondensierendes Wasser und eine Ozonschicht. Die durch rasche Zellteilung entstandenen Organismen sollten nun absinken, in der (noch) heißen Tiefe geröstet werden, wobei Wasserdampf wieder frei wird und reiner Kohlenstoff sich auf der Venusoberfläche absetzt.
Wenn dann der "große Regen" einsetzt und sich warme Meere und Seen bilden, kämen weitere Möglichkeiten der CO2-Deponierung hinzu - je kühler das Wasser wird, desto mehr. Da sich solche Einzeller angeblich einmal am Tag verdoppeln können, rechneten einige Verfechter dieses Planes natürlich mit 100 Tagen bis zum Abschluß des Terraforming.

Denn 100 Verdopplungen bedeuten, daß aus einer armen kleinen Bakterie eine Quintillion werden!

Das sind ungefähr eine Billiarde Tonnen, eher noch mehr, also ungefähr die Masse einer Erdatmosphäre! Man würde aber gar nicht eine Bakterie, sondern ein paar Kilogramm davon aussetzen. So scheint dieser Plan im Prinzip geeignet, mit einem minimalen Aufwand eine zweite Erde zu schaffen.


Kritik

Selbst wenn Sagans Grundannahmen von der Beschaffenheit der Venus gestimmt hätten, wäre der Plan gänzlich unbrauchbar. Unter den tatsächlichen Bedingungen ist er als wahrhaft grotesk einzuschätzen.

Begründung

Bei der Photosynthese ist das Problem der Spurenelemente, die beim Stoffwechsel benötigt werden, ausgeblendet.

Es gibt zwar  tatsächlich geeignete Kandidaten für eine Impfung der Venusatmosphäre, zB. Cyanobakterien aus der Nostocacae-Familie oder Rhodophyten. Sie können nicht nur hohe Temperaturen bis 100 Grad C sondern auch recht saures Milieu ertragen, was bei den Schwefelsäuredämpfen von Vorteil ist. Aber die Verdopplungsrate ist nur theoretisch so hoch.
Am Anfang mögen sich die Zellen rasend vermehren, soweit genug Wassertröpfchen da sind und auch Spurenelemente. Aber dann kommt der Verdunklungseffekt ins Spiel.

Denn ab einer bestimmten Dichte (etwa ab 10 Stück pro Kubikzentimeter) nehmen sich die Organismen gegenseitig das Sonnenlicht weg. Der Himmel verdunkelt sich und das ohnehin knappe Sonnenlicht (Venus hat eine Albedo von 77 %!!) erreicht die untersten Schichten gar nicht mehr. Somit ist nicht nur Wasser sondern auch Licht ein limitierender Faktor. Aus der Fressorgie in einem Meer von Kohlendioxid wird also nichts. Also klappt es auch nicht mit der rasenden Vermehrung, der Verdopplung pro Tag.

Wird daraus z.B. eine Verdopplung pro Woche, reicht die Zeit nicht mehr aus. Es stehen bei einer, durch das Stokesche Gesetz (die Formel steht in jedem Physikbuch) bedingten Sinkgeschwindigkeit, nämlich nur 250 Tage zur Verfügung, bis absinkende Bakterien die Zone mit erträglichen Temperaturen durchquert haben. Unterhalb der Zone werden sie geröstet. Allerdings wird die Sinkgeschwindigkeit auch durch die unberechenbare Konvektion beeinflußt.

Wenn der Plan aber so klappen würde, gäbe es auf der Venusoberfläche eine mehrere hundert Meter starke, reine Kohlenstoffablagerung und darüber eine Atmosphäre von 65 bar, aus reinem Sauerstoff!! Dazu noch jede Menge Blitze. Mehr ist dazu wirklich nicht zu sagen.

Die durchschnittliche Venuseinstrahlung (Tag und Nacht, alle Breitengrade) beträgt 655 W / qm, das sind 2 x 10 10 J / qm / Jahr. Bei der Photosynthese werden 5 x 10 5 J benötigt, um 1 mol Sauerstoff zu produzieren. Weil aber 10 22 mol CO2 umgewandelt werden müssen, dauert das Ganze 570 Jahre, bei 100 % Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad liegt aber bestenfalls bei 5 %.

Dies ist der grundlegende Trugschluß des Sagan-Planes, daß exponentielles Wachstum von Leben möglich sei, ungeachtet der limitierenden Randbedingungen.

 

 

4.2 Import von reduzierenden Stoffen

Der Zeitfaktor, nämlich die quälend langsame Photosynthese, kann damit nicht umgangen werden. Aber die hochtoxische und chemisch irrsinnig aggressive Sauerstoffatmosphäre könnte durch importierten Wasserstoff zu Wasser reduziert werden, bzw, sie baut sich dadurch gar nicht erst in diesem Umfang auf.

Wasserstoff könnte (nach James Oberg) vom Saturn herbeigeschafft werden. Dort wird mit ramscoops, das sind Staustrahlschaufeln, Wasserstoff aus der Saturnatmosphäre eingesammelt.
Diese ramscoops hängen an rotierenden Skyhooks und werden periodisch in den Orbit "geschaufelt". Dort soll das Gas zu leitfähigem Metall komprimiert und mit elektromagnetischen coil guns zur Venus geschossen werden. Eventuell könnte man das Wasserstoffmetall mit Spurenelementen versetzen und damit die Venusatmosphäre düngen.
Insgesamt können und müssen, 99.5 % des Sauerstoffes reduziert werden. Dies ergäbe dann 400 Billiarden Tonnen Wasser, entsprechend einem Venusumpannenden Ozean von 880 m Tiefe.


Quelle: Fogg, M."Terraforming of Venus",Journal of the British Interplanetary Society" 40, 1991

Aber zunächst ist es ja noch heiß, die Photosynthese hat ja erst begonnnen, der Treibhauseffekt beginnt gerade nachzulassen. Wenn dann große Mengen Wasser hinzukommen, wird zwar ein limitierender Faktor beseitigt, aber der Treibhauseffekt drastisch vertärkt. Die Atmosphäre würde heißer, nicht kälter.

Damit fällt der big rain aus. Es sei denn, man schirmt die Venus ab, mittels eines großen Parasol bei L 1. Dieser müßte 25 000 km Durchmesser haben und 1 Million Kilometer hoch über der Venus "schweben".
Selbst bei Verwendung von ultradünner Alufolie würde der Schirm eine Masse von 2.65 Mrd. Tonnen haben.

Kritik:
1. Die Abkühlung der Venus erfolgt sehr langsam. Das liegt an der ungeheuren Wärmemenge, die dort gespeichert ist. Die Abkühlungsrate entspricht ungefähr dem Produkt aus Stefan-Boltzmannkonstante und der vierten Potenz der effektiven Temperatur, geteilt durch die Wärmekapazität.
Danach würde ein Abkühlung von 460 Grad C auf 24 Grad C mindestens 300 Jahre dauern! Als störende und schwer zu kalkulierende Randbedingung kommt noch der Wärmefluß aus der sehr warmen Venuskruste hinzu.

2. Die Wasserstoffmenge für einen Ozean beträgt 11 % der Masse diese Ozeans.
Also müssen 40 bis 50 Billiarden Tonnen Wasserstoff importiert werden. Dieser kann aus der Saturnatmosphäre direkt gewonnen werden, liegt dort aber in einem tiefen "Gravitationstal". Oder er wird durch Dissziation von Wassereis auf Jupitermonden gewonnnen, was transprtmäßig günstiger ist.
Der enorme energetische Aufwand wird durch die Gewinnung von 14 Billionen Tonnen Deuterium und 10 Milliarden Tonnen Helium-3 etwas entschädigt, denn diese Produkte würden in der Kernfusion eine Energie liefern, die der Sonneneinstrahlung von 400 000 Venusjahre entspräche .
Angeblich soll das 100 mal mehr sein, als Abbau und Abtransport des Wasserstoffes aus der Saturnatmosphäre erfordern würde.

Atmosphärenbergbau ist vorstellbar, aber eine schwierige Sache, vor allem wenn man ihn im ganz goßen Stil betreiben will.

3. Aber der Zeitfaktor bleibt ja bestehen, wie ganz am Anfang dieses Kapitels ausgeführt wurde. Wenn die atmosphärische Photosynthese mit 4-5 % Wirkungsgrad abläuft, dauert der Prozess (vorausgesetzt, die ankommenden Wasserstoffpakete sind "gedüngt", ca. 14 000 Jahre. Es müssen 100 000 Tonnen pro Sekunde angeliefert werden.
Die Einschlagsenergie liefert ständig 5000 Terrawatt, was 1.8 % der Venus-Einstrahlung entspricht. Wenn dann endlich der Umwandlungsprozess von CO2 in Wasserdampf, Biomasse und Kohlenstoff absgeschlossen ist, nimmt der Parasol seinen Betrieb auf. Es dauert dann wieder ein paar hundert Jahre bis der große Regen einsetzt.
Dabei werden die mächtigen Kohlenstoffablagerungen vermutlich allmählich ausgewaschen und in Senken verfrachtet und (hoffentlich) zusedimentiert.
Saure Komponenten aus der Atmosphäre reagieren mit den freigelegten Mineralien der Venuskruste.
Die Mikroorganismen sind zu dem Zeitpunkt längst abgestorben.
Es soll dann angeblich eine 2.3 bar- Atmosphäre aus O2 und N2 existieren. Aber der Planet ist noch tot. Nun wird der Parasol teilweise "ausgeschaltet", bis etwa 50 % der ursprünglichen Einstrahlung erreicht sind. Ein zweiter Belebungsprozess wird in Gang gesetzt.
Die Hauptschwiergkeit kommt aber erst dann, nämlich wenn ein erneutes "Durchbrennen" des Systems zu verhindern ist. Dies erfordert präzise und zeitnahe Steuerungsreaktionen, zumindest über ein paar Jahrhunderte.
Über die Kosten des Gesamtprojektes breitet man am Besten den Mantel der Nächstenliebe.

 

 

4.3 Sondervorschläge für Stoffimporte

Der Autor S.L. Gillett beschäftigte sich schon in den achtziger Jahren mit dem Problem des Wasserstoffimports. Er machte sich große Sorgen wegen des gewaltigen Treibhauseffektes und der Gefahr, statt eines trockenen Treibhause nun ein nasses Treibhaus zu bekommen.
Deshalb befürwortet er die Schaffung einer ariden, warmen Venus mit etwas Wasser.
Außerdem ist für ihn die Pufferung der HCL-Anteile der Venusluft wichtig.
Dafür sind große Mengen an NaCl-haltigen Mineralen erforderlich. Wenn sich beim Niederschlag stark salzhaltige Lösungen bilden, weisen diese einen geringeren Dampfdruck aus und verdunsten langsamer. Der Treibhauseffekt von Wasserdampf wird geringer. Gillett prognostiziert eine Durchschnittstemperatur von 55 Grad C, so daß immerhin die Polgebiete und die Hochländer besiedelt werden können.
Zur Reduzierung des überschüssigen O2, soll Eisen aus Asteroiden importiert werden.

Außerdem sollen Magnesium und Calzium vom Merkur importiert werden um CO2 chemisch zu binden.

2 Ca + CO2 = CaO + C

CaO + CO2 = CaCO3 C

Es würden sich 600 m mächtige Karbonatablagerungen bilden.

Kritik:
Der Eisenbedarf zur Bindung des Sauerstoffs beträgt 650 Billiarden Tonnen. Diese Menge übersteigt aber die Vorräte aller großen metallischen Asteroiden.

Merkur weist tatsächlich große Mengen an Ca und Mg auf. Außerdem gibt es dort für die Gewinnung Energie im Überfluß (Solarkonstante 5 - 10 kW/qm).
Aber es sind immerhin 0.5 % der Merkurmasse abzubauen (durch von Neumann-Automaten?) und mit coil guns oder Sonnensegeln etc. zur Venus zu transportieren.
Der Energiebedarf entspricht 1100 Jahren an Merkur-Einstrahlung. Will man es schneller erreichen, muß die Spiegelfläche größer sein als der Merkurquerschnitt.

4.4 Impacterosion:
Statt die so lästige, massereiche Venusatmosphäre mühsam umzuwandeln, kann man natürlich auch große Teile davon in den Raum schleudern.
Dies kann durch gezielte Einschläge erfolgen, die deutlich mehr Masse wegkatapultieren, als sie liefern.
Die Gesamtenergie für die Entfernung der Venusatmosphäre beträgt 3 x 10 hoch 28 Joule.
Dies entspricht der Einschlagsenergie eines 300 km - Asteroiden von 35 km /sec Geschwindigkeit. Ein solches Objekt wäre beispielsweise Psyche.
Dieser Asteroid würde jedoch große Teile der Venus zerstören. Es kommen nur erheblich kleinere Körper in Frage, die auch nur mit der maximal doppelten Fluchtgeschwindigkeit der Venus einschlagen dürfen. Sie treiben dann eine Gassäule heraus, die dem Geschoßkanal entspricht. Dabei wird jeweils nur sehr wenig Gas in den Raum geschleudert.
Größere Objekte treiben einen Kugelabschnitt heraus, der von einer tangentialen Ebene am Einschlagspunkt und der Obergrenze der Atmosphäre gebildet wird.



Quelle: Fogg, M."Terraforming" 1995

Auch wenn es auf dem Bild anders aussieht, jeder Einschlag bläst nur 0.03 % der Atmosphäre hinweg. Deshalb werden bis zu 3333 mittelgroße Asteroiden gebraucht. So viele gibt es garnicht. Und sie wären auch zu schade, denn man bräuchte sie dringend als Rohstoffquellen.

Fazit: Das Verfahren ist unbrauchbar.

 

 

4.5 Ausfrieren des Kohlendioxids:

Der uns schon bekannte Paul Birch hat ein sehr originelles Szenario erstellt.

Die gesamte Atmosphäre soll durch vollständige Abdunklung der Venus (mittels eines Parasols) ausgefroren werden. Danach wird sie abgedeckt und es folgt eine vorsichtige und lokal begrenzte Erwärmung.
Das Projekt soll nach 200 Jahren abgeschlossen sein.

Die Abkühlung würde in 5 Stufen erfolgen:


In den ersten 58 Jahren soll sich die Atmosphäre auf 31 Grad C abkühlen. Dies ist die kritische Temperatur des CO2, d.h. unterhalb von 31 Grad kann CO2 bei hohen Drücken verflüssigen, also abregnen.
Dies tut es dann 27 Jahre lang, dabei wird Kondensationswärme frei, die Temperatur sinkt kaum.
Das CO2 fließt in Senken ab, sammelt sich dort und gefriert später.

Dann geht der Kohlendioxidregen noch 94 Jahre weiter, bis der Luftdruck auf 7 bar reduziert ist und eine grimmige Kälte von minus 56 Grad herrscht. Dies ist der Tripelpunkt des CO2, d.h. alle drei Phasen liegen gleichzeitig vor.

Der CO2-Ozean gefriert.

Das dauert 17 Jahre, weil ja Gefrierwärme frei wird. Der Druck bleibt in der Zeit gleich.
Und dann schneit es noch 9 Jahre lang. Die Temperatur geht auf minus 81 Grad zurück, der Druck fällt auf 2.8 bar, davon 2 bar Stickstoff. Es sind 200 Jahre um.

In der Schlußphase muß eine selektive Beleuchtung der Hochländer erfolgen, damit der Schnee gleich wieder verdampft und sich in den Tiefländern niederschlägt.

Etwa 30 % der Venus sind nun eisfrei geblieben. Diese Gebiete, vor allem solche in Polnähe, können dann nach einer Zwischenphase kolonisiert werden. Vorher müssen die riesigen Eisflächen noch abgedeckt werden, zB. mit hochreflektierenden, isolierenden Folien.

Auch Wasser muß noch importiert werden. Es soll die eisbedeckten Tiefländer weiter auffüllen. Birch denkt an 650 Billiarden Tonnen, also eine 140 m hohe Wassersäule auf der Venus, entsprechen caa 200 m in den Tiefländern.

Dafür muß nun der Enceladus herhalten, ein sehr wasserreicher Saturnmond von 550 km Durchmesser.

Dieser soll mit solar beheizten riesigen festinstallierten Dampfjets aus seiner Bahn bewegt und dann mittels einiger fly by Manöver zur Venusbahn transportiert werden. Das anfängliche delta v soll angeblich nur 0.63 m / sec betragen.
In Venusnähe wird der Enceladus in zwei Hälften geteilt, diese in entgegengesetzte polare Umlaufbahnen bugsiert und dann zur Kollision gebracht. Die Bewegungsenergie wird vernichtet, und die Eistrümmer stürzen, dabei rasch aufschmelzend, auf die Venus. Zu diesem Zeitpunkt soll aber die Besiedlung schon begonnen haben.

(Fogg schreibt dazu treffend, das Leben der ersten Venus-Pioniere würde unkonventienell und vor allem kurz sein).

Nun kommt Birch zur kniffligen Frage der Sonneneinstrahlung. Er entwickelt eine immerhin originelle Idee.
Die Abschattung der Venus durch einen gigantischen Schirm bleibt dauerhaft bestehen.
Dieser Parasol besteht aus Lamellen die um einen zentralen Konus angeordnet sind.
Der Aufbau entspricht weitgehend der im Teil 2 schon beschriebenen Soletta.
Nur daß beim Parasol die Lamellen unter einem Winkel geneigt sind, daß das Sonnenlicht knapp an der Venus vorbeigelenkt wird.
Dynamisch stabilisiert wird der Parasol durch ein komplexes System von Hilfsspiegeln. Der Schirm wird 250 000 km über der Venus ausbalanciert, zwischen Sonnenlichtdruck, Venusgravitation und Spiegellichtdruck.
Das Gesamtsystem soll nur 76 Millionen Tonnen wiegen, weil Birch Alufolien von 0.3 g / qm ansetzt!
Nach dem Abschluß der Terraformingphase tritt nun eine weitere Soletta in Aktion, die die Venus in polarer Bahn, außerhalb des Schattens, umkreist. Ihr Aufbau entspricht dem des Parasols, nur leitet sie das Sonnenlicht nicht an der Venus vorbei, und ist deutlich kleiner.

Weil die Venusachse senkrecht zur Ekliptik steht, bewirkt der elliptische polare Umlauf, daß die Venuspole in Tropen verwandelt werden, mit einer Sonne, die mittags im Zenit steht. Nord und Südpol sind dann tageszeitliche Antipoden, nicht jahreszeitliche wie bei uns.
Die übrigen Bereiche, z.b. am Äquator, wechseln jahreszeitlich zwischen tropischen und arktischen Verhältnissen. Das ist so zu verstehen, daß (auf die Erde übertragen), die "Sonne" in 24 Std. vom Südpol über Afrika und Mitteleuropa zum Nordpol wandert und von dort über Alaska und Hawaii wieder zum Südpol. Jeweils ein paar hundert Kilometer breiter Streifen wird ausgeleuchtet.

Nördlich und südlich des jeweiligen Lichtbereiches ist es dunkel aber mild, wegen der vorangegangenen Erwärmung. Östlich und westlich davon ist es dunkel und kalt, weil der Planet ja langsam, innerhalb von 120 Tagen unter der "Sonnenbahn" hindurchrotiert.
Die Polargebiete erhalten hingegen wegen der Exzentrizität der Solettabahn einige Stunden am Tag kräftige Einstrahlung.

Kritik:
Der von Birch erreichnet Zeitbedarf für die Abkühlung der Atmosphäre ist mit 200 Jahren ein bißchen knapp bemessen. Es sind eher mehr als 300 Jahre zu veranschlagen.

Der Bau eines Parasols und einer Soletta, samt aller Hilfsspiegel, ist kein wirklich unlösbares Problem und funktioniert jedenfalls im Prinzip.
Die Idee mit der Vertauschung von Jahreszeiten und Tageszeiten ist erfrischend unkonventionell.

Die Zerlegung des Enceladus hingegen ist eine völlig unbrauchbare Idee. Wasser muß aus anderen Quellen und auf andere Weise bezogen werden.

Vollkommen illusorisch ist die Hoffnung, das ausgefrorene CO2 würde auf lange Sicht im festen Aggregatzustand bleiben. Es bekommt ja nicht nur Wärme von oben sondern auch Hitze von unten.
Die Venus weist einen viel höheren geothermischen Gradienten auf als die Erde. Es ist mit hot spots zu rechnen. Zehntausend Vulkane sind bisher nachgewiesen worden.
Allmählich wird das Eis schmelzen und verdampfen. Immer wieder ist mit großen Eruptionen zu rechnen - Kohlendioxidvulkanismus -- wie z.B 1986 im Nyos-See in Kamerun.
Permanent müßte also CO2 von der Venus exportiert werden, und sicherlich nicht nur einige Millionen Tonnen im Jahr.

 

 

4.6 Beschleunigung der Rotation:

Das eben geschilderte Szenario von Paul Birch kommt ohne eine Verkürzung der Tageslänge aus. Andere Terraformingmodelle benötigen aber dringend eine entscheidende Verkürzung der Rotation, damit ein Venustag nicht mehr 120 Erdtage dauert. Die Venus dreht sich übrigens in 243 Tagen um sich selbst, jedoch retrograd, weshalb zwischen zwei Sonnenaufgängen nur 117 Erdtage vergehen. Einem Planeten (von fast einer Erdmasse) eine 240 mal größeres Drehmoment zu und damit eine 10.000 mal größere Rotationsenergie verleihen, ist schon ein wahnwitziges Unterfangen.


4.6.1 Tangentiale Kollisionen

Große, dichte Körper mit hoher Geschwindigkeit sollen die Venus tangential streifen und ihre Drehgeschwindigkeit erhöhen. Wenn man die Bahnenergie des wirklich großen Asreroiden Psyche (250 km Durchmesser) analysiert, reicht ein Streifschuß aus um den Venustag auf 70 Erdtage zu verkürzen. Für eine Verkürzung auf einen Tag reicht der ganze Asteroidengürtel nicht aus.


4.6.2 Dyson-Motor

Der Planet wird in einen Bestandteil eines gigantischen Elektromotors verwandelt.
Eine Ankerwicklung wird um die Venus gespannt. Eine "Generatorwolke" in einer Umlaufbahn erzeugt ein Quadrupolfeld, dessen Feldlinien nicht nur an den Polen sondern auch am Äquator senkrecht verlaufen. Die Energie liefert ein gewaltiger Laser. Ein Pol zu Pol-Stromfluß erzeugt ein toroidales Feld, daß den Planeten durchdringt und über das magnetosphärische Plasma wieder austritt. Ein Drehmoment wird auf den Planeten dadurch übertragen, daß die orbitierenden Generatoren die Feldlinien unter einem Winkel von 90 Grad schneiden. Sie erfahren dadurch eine elektromechanische Kraft von Vg x H. (Geschwindigkeits- u. magnet. Feldvektor).


Quelle: Dyson,F.J,"The Search for Extraterrestrial Technology", in Perspectives in Modern Physics" New York 1966.

Jeder Generator erfährt außerdem eine mechanische Kraft in Richtung Ig x H, wobei Ig der Pol-zu-Polstrom ist. Bei progradem Umlauf widerstrebt Ig x H aber Vg, wodurch eine Ablenkungskraft entsteht. Solch ein Generator wird seinen Umlauf in einem hohen prograden Orbit beginnen und sich nach unten "spiralen" und dabei sein Drehmoment auf den Planeten übertragen. Der durch das Absinken induzierte Strom bezieht seine Energie durch das Gravitationspotential des Generators.

Unten angekommen, soll nun ein Strom in Gegenrichtung erzeugt werden. Damit schwenkt der Generator in einen antiparallelen retrograden Orbit ein und schraubt sich nach oben. Dadurch beschleunigt sich der Planet noch einmal. Am äußeren Rand des Feldes werden Sonnensegel entfaltet, der Generator fliegt davon. Durch mehrere Flugmanöver unter Ausnutzung der Solaren Gezeitenkräfte steuert er dann wieder einen hohen prograden Orbit an und der Zyklus beginnt von neuem.


Kritik

Da fällt einem nichts mehr ein. Dieses Szenario ist nicht elegant und vor allem nicht einfach. Es ist überkompliziert, störanfällig und realitätsfern. Außerdem müßte die Gesamtmasse aller Generatoren ca. eine Billiarde Tonnen betragen. Der ständige Strombedarf läge bei 40 % der permanenten Venuseinstrahlung. Das Projekt würde 2200 Jahre dauern.

Etwas eleganter und praktikabler, allerdings noch viel energieintensiver wäre die "Lichtsegelwindmühle" von Paul Birch, die nach dem Prinzip des "kontinuierlichen Massenstromes" arbeitet. Auf diesen Vorschlag, bei dem die Gravitationsfelder von Venus und Sonne mit einem Pelletstrom miteinander verkoppelt werden, wird hier aus Platzgründen nicht weiter eingegangen.

 

 

5. Zusammenfassung und Ausblick

  1. Ein Venus-Terraforming erfordert CO2-Beseitigung, Wasserimport, Beschleunigung der Rotation, totale oder partielle Sonnenabschirmung.
  2. Alle Modelle, die auf der Aussaat von Mikroorganismen und bloßem Abwarten beruhen, sind unbrauchbar. Es ist immer ein gigantischer technisch-organisatorischer Aufwand nötig.
  3. Das CO2 muß chemisch reduziert, oder an die Silikatkruste gebunden werden.Reduktion erfolgt durch Wasserstoff + Photosynthese, oder durch importierte Alkalimetalle oder Wasserimport. In jedem Fall sind lange Zeiträume einzuplanen
  4. Eine Abschirmung des Sonnenlichtes erfordert ebenfalls lange Zeiträume, bis sich z.B. CO2-Gletscher oder Seen bilden.
  5. Impactverfahren können den Venustag auf ca. 60 Tage verkürzen, sonst werden zu viele zerstörerische Einschläge erforderlich. Für eine viel kürzere Tageslänge reichen die Asteroiden nicht aus. Besser sind künstliche Tageslängen mit orbitierenden Raumspiegeln und einer permanenten Abdunklung mit einem Parasol.
  6. Der Gesamtaufwand, also die erforderlichen Massenbewegungen und Enerieflüsse, ist um mehrere Größenordnung größer als beim Marsterraforming. Auch der Zeitbedarf ist größer.

Man bekommt dafür eine relativ große "zweite Erde" das ist der Unterschied zum Mars. Auch ist die Gravitation für Menschen  günstig zu bewerten und im Prinzip läuft beim Venusterraforming alles in eine Richtung.

Das heißt: man will die Temperatur dauerhaft senken und das CO2 endgültig beseitigen. Das passt wenigstens zueinander und ist nicht so ein Eiertanz wie beim Mars, wo man in der zweiten Phase gegenläufig arbeiten muß. Aber unter dem Strich ist die Bilanz eher abschreckend.

Unsere Nachkommen sollten die Finger von der Venus lassen und sich, wenn schon, dem Marsterraforming, oder am Besten gleich der richtigen Raumbesiedlung zu wenden.

 


Autor: Michael Boden

 

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