Nadmuchiwane moduły mieszkalne są dużo lżejsze niż metalowe i zapewniają lepszą ochronę przed promieniowaniem i meteorytami. Elon Musk wykazał zainteresowanie użyciem ich na Marsie. Ponadto, została stworzona wersja planu Mars Direct przystosowana do użycia sprzętu SpaceX i wstępnie zalecająca nadmuchiwane rozszerzenie do lądownika.

Bigelow Aerospace

Nadmuchiwane testowe moduły orbitalne Genesis I i Genesis II są w kosmosie od 2006 roku, ale modele do wykorzystania na powierzchni planet są na etapie wersji demonstracyjnych i nie są funkcjonalne.

TRL 8 dla nadmuchiwanych modułów w przestrzeni kosmicznej, ale tylko TRL ~4? w ogólnym przypadku (czy są w stanie wytrzymać burze piaskowe?).

Dragon dostarczył Bigelow Expandable Activity Module na ISS w kwietniu 2016 roku, natomiast moduł BA 330 może być wyniesiony na niską orbitę okołoziemską (LEO) nie wcześniej niż w 2017 roku, ale żadne dalsze plany nie są znane.

Sztywne konstrukcje metalowe zostały zaproponowane w oryginalnym planie Mars Direct w 1990 roku. Tego typu konstrukcje były przez wiele lat używane w kosmosie, dzięki czemu są dobrze znane.

Mars Society

Kilka naziemnych stacji Mars Analog Research Station zostało skonstruowanych na Ziemi, w celu symulacji misji na Marsa i rozwiązaniu ewentualnych problemów z układem pomieszczeń. Są to wyłącznie makiety, ale ich model może zostać odtworzony wykorzystując właściwe materiały. Obecnie nie ma finansowania i nie ma planów, żeby przystosować któryś z tych projektów do wysłania na Marsa.

TRL 6, ale wiele firm ma już doświadczenie w budowie podobnych konstrukcji (np. modułów ISS).

Lądowniki księżycowe miały podobną konstrukcję, ale obecnie nie ma planów, żeby przeskalować je na potrzeby struktur mieszkalnych na Marsie.

Zużyte zbiorniki na paliwo były brane pod uwagę jako potencjalne sztywne konstrukcje do niektórych celów.

Brak.

Brak.

TRL ~2

Brak.

Konstrukcje budowane na Marsie przy użyciu szeregu urządzeń do wydobywania i obróbki surowców, w celu wytworzenia finalnych komponentów. Inną alternatywą jest wykorzystanie istniejących struktur geologicznych, np. marsjańskich jaskiń lawowych, uszczelnienie ich i napełnienie powietrzem.

Brak.

Mimo że nie są prowadzone żadne badania dotyczące konkretnych metod tworzenia takich struktur, pewne podstawowe badania zostały podjęte w kierunku tworzenia materiałów, np. cementu z regolitu. Jest to tylko niewielka część szerszych badań dotyczących księżycowego regolitu i jego możliwych zastosowań. Najprostszym krokiem w tym kierunku byłoby zamontowanie pługów lub szufli do pojazdów napędzanych metanem i ciekłym tlenem, będących częścią planu Mars Direct.

TRL ~3

Brak.

Osteopenia przy lotach kosmicznych (zmniejszenie mineralnej gęstości kości). Następuje ona w tempie ok. 12-24% rocznie. Dla porównania, starsi ludzie tracą 1-3% masy kostnej rocznie.

NASA

Ćwiczenia okazały się nieskuteczne, chociaż większe obciążenia mogą pomóc. Dieta zawierająca wapń, witaminę D i być może również glinę, potencjalnie może być pomocna. Istnieje także kilka obiecujących leków. Moduł ISS zawierający wirówkę został zaproponowany jako miejsce do spania, mógłby on symulować ciążenie do 0,69g.

TRL 3, ponieważ nie ma pewności że którakolwiek z tych technologii będzie działać.

Dane dotyczące wirówki mogłyby zostać dostarczone w mniej niż 4 lata, jeżeli otrzyma ona finansowanie. Alternatywą jest pozyskanie tych danych przez SpaceX podczas pierwszych załogowych misji na Marsa w połowie lat 2020-tych.

Utrata mięśni następuje bardzo szybko przy zerowym ciążeniu, nawet do 20% co 11 dni. Dodatkowo, wolnokurczliwe włókna mięśniowe są zastępowane szybkokurczliwymi.

NASA

Na ISS 2,5 godziny treningu dziennie znacząco redukuje ten problem, utrata siły zatrzymuje się na ok. 20%. Ten wynik można poprawić poprzez terapię hormonalną lub stosowanie leków.

TRL 8

Trwa ciągłe dostosowywanie dyscypliny treningowej. Nie są prowadzone prace dot. leków.

Przy braku grawitacji następuje redystrybucja płynów. Przemieszczają się one w kierunku głowy, podobnie jak przy przeziębieniu. Układ krążenia w warunkach nieważkości nie musi pracować aż tak ciężko. Ponieważ serce nie musi tłoczyć krwi pod wysokim ciśnieniem aby pokonać siłę ciążenia, następuje jego atrofia (osłabienie, zanik tkanki mięśniowej). Powoduje to również zmniejszenie ilości krwi o ok. 20%, ponieważ nie potrzeba jej aż tyle.

NASA

Efekty są tymczasowe i u wszystkich astronautów sytuacja wróciła do normy w ciągu 2 tygodni od lądowania. Długookresowe badania nie były prowadzone, ponieważ na razie astronauci nie są w stanie bezpiecznie przebywać w przestrzeni kosmicznej przez wystarczająco długi czas.

TRL 8, ze względu na brak długookresowych badań.

Kolonia na Marsie to jedyne planowane miejsca gdzie będzie można przetestować długotrwałe efekty marsjańskiej grawitacji. MCT nie będzie gotowy wcześniej niż w połowie lat 2020-tych.

Pogorszenie wzroku wystąpiło u 15 astronautów płci męskiej. Przypuszcza się że wynika to z nacisku na nerw wzrokowy powodowanego przez ciśnienie wewnątrzczaszkowe. Wszystkie dotychczasowe przypadki były tymczasowe i nie groziły ślepotą, jednakże efekty długotrwałego wpływu wysokiego ciśnienia wewnątrzczaszkowego nie są znane.

NASA

Ciśnienie wewnątrzczaszkowe było mierzone przed i po lotach, używając standardowej techniki nakłucia lędźwiowego. NASA planuje zbadać użycie ultradźwięków w trakcie lotu.

TRL 2. Badania są na wstępnym etapie.

Brak.

Rozmnażanie się w warunkach niskiej grawitacji będzie kluczowe dla stałej marsjańskiej kolonii. Eksperymenty pokazały prawidłowe zapłodnienie u ssaków w warunkach 0g, ale na Ziemi zarodek nie dotrwał do porodu. Natomiast myszy poczęte na Ziemi urodziły się z powodzeniem przy braku grawitacji. Problem leży gdzieś pomiędzy.

NASA

Ryby, żaby i ptaki rozmnażały się z powodzeniem w warunkach 0g. Eksperymenty w symulatorze 0g wykazały zmniejszoną liczbę urodzeń u ssaków. Eksperymenty na ssakach nie były jeszcze przeprowadzane w warunkach ciągłej mikrograwitacji podczas rozwoju organizmu. Sperma myszy została zabrana na ISS i ma wrócić na Ziemię w celu zbadania wpływu promieniowania na potomstwo.

TRL ~2, ze względu na nieznane przyczyny niepowodzeń eksperymentów.

Brak.

Przewiduje się że pył marsjański może powodować szereg problemów, w szczególności dla połączeń w skafandrach. Pył księżycowy powodował poważne trudności podczas misji Apollo, takie jak błędne odczyty przyrządów, tworzenie się osadów z pyłu i zapylenie, utrata przyczepności, zatykanie się aparatury, przecieranie się, problemy z kontrolą termiczną, uszkodzenia uszczelek, wdychanie pyłu i irytację.

Brak.

Były prowadzone badania dotyczące ochrony paneli słonecznych przed pyłem. Nie wiadomo jak drobny lub ostry może być pył marsjański. System podtrzymywania życia musi być w stanie zapewniać powietrze szybciej niż wycieka ono przez śluzę. Podczas misji Apollo, pył odkładał się na skafandrach po każdym kolejnym spacerze po powierzchni. Pomimo prób czyszczenia, tempo wycieku powietrza ze skafandra podczas misji Apollo 12 wzrosło od zera do 0,01 atmosfery na minutę podczas pierwszego spaceru, a następnie do 0,017 podczas drugiego. Trzeci spacer prawdopodobnie zwiększyłby tempo wycieku powyżej limitu bezpieczeństwa wynoszącego 0,02 atmosfery na minutę.

Pewne technologie (odkurzacze, szczotki, itp.) zostały stworzone na potrzeby programu Apollo, ale potrzeba ich o wiele więcej. Ogólnie, w przybliżeniu TRL ~5.

Brak.

Burze piaskowe mogą pokrywać nawet całą planetę, chociaż zdarza się to rzadko. Blokują one światło słoneczne, utrudniają komunikację i pokrywają wszystkie powierzchnie szorstkim pyłem. Ze względu na rzadką atmosferę nawet skrajnie silny wiatr nie stanowi takiego zagrożenia jak huragany na Ziemi, jednakże ciągłe uderzenia piasku mogą niszczyć sprzęt i konstrukcje.

NASA

Z obserwacji wynika, że pogoda na Marsie jest znacznie bardziej przewidywalna niż na Ziemi, ze względu na brak oceanów. Te same efekty pogodowe występują prawie w tym samym miejscu i czasie (z dokładnością do tygodnia lub dwóch) każdego roku. Wciąż mamy dużo mniej danych niż dla Ziemi, i nie wydaje się, żeby ktokolwiek badał metody rozwiązywania tego typu problemów.

Istnieją pewne badania na potrzeby łazików, ale większość technologii wymaga przetestowania w marsjańskim terenie. TRL 6.

Ochrona przed burzami piaskowymi będzie w większości wbudowana w moduł mieszkalny, a obecnie nie trwają żadne prace nad marsjańskim modułem mieszkalnym.

Ciekły wodór stanowi doskonałą osłonę, a także razem z dwutlenkiem węgla z marsjańskiej atmosfery może posłużyć jako paliwo na powrót.

NASA

Część niezbędnej ochrony przed podmuchami protonowymi może być zapewniona przez umieszczenie kriogenicznych (utrzymujących bardzo niskie temperatury) zbiorników paliwa pomiędzy astronautami i Słońcem, ale musiałyby one być dostosowane do przechowywania paliwa przez dłuższy czas.

TRL 6

Zbiorniki kriogeniczne o dużej wytrzymałości czasowej są niezbędnym elementem prawie każdego systemu pozwalającego na lądowanie na Marsie i powrót na Ziemię, co SpaceX planuje zrobić w połowie lat 2020-tych.

Woda zapewnia dobrą ochronę, jednak jest ciężka.

NASA

Woda i jedzenie mogą być łatwo przechowywane “nad głowami”, co zapewni częściową ochronę przed podmuchami protonowymi. Pozyskiwanie dużej ilości lodu jest niesprawdzone i może być trudne (zobacz niżej).

TRL 9 dla użycia zapasów jako ochrony, TRL 3 dla pozyskiwania marsjańskiego lodu.

Wszystkie technologie już istnieją i są używane od lat do ochrony przed promieniowaniem w elektrowniach jądrowych.

Metal, np. aluminium, zapewnia niewielką osłonę astronautom na ISS, ale nie jest wystarczający do ochrony przed wysokoenergetycznymi cząstkami.

NASA

Aluminiowe osłony były intensywnie badane od czasów Apollo.

TRL 9

Już istnieje.

Tworzywa sztuczne bogate w wodór mogą zapewniać nieco lepszą ochronę niż aluminium.

NASA

Wstępne badania pokazały że istnieją tworzywa sztuczne odpowiednie dla dużych elementów statków kosmicznych. Mogłyby być użyte do ochrony w czasie podróży na Marsa, a następnie rozebrane i zastąpione osłonami lepiej przystosowanymi do wykorzystania na Marsie.

TRL 3 dla dużych strukturalnych części rakietowych.

Brak.

Marsjańska gleba (regolit) mogłaby zapewnić sporą część ochrony, jako że nie trzeba jej przywozić z Ziemi. Kolonia mogłaby być zbudowana w kraterze lub jaskini lawowej. Alternatywą jest przechowywanie regolitu nad modułem mieszkalnym.

Brak.

Łaziki napędzane metanem i tlenem były preferowaną opcją w planie Mars Direct i można by je łatwo dostosować do transportu regolitu. Jednakże nie były prowadzone żadne prace badawcze w tym kierunku.

TRL 3 dla podziemnych modułów mieszkalnych, TRL 8 dla gromadzenia regolitu przy użyciu łazików.

Brak.

Prąd o mocy ok. 10kW płynący przez cewki mógłby wytworzyć wystarczające pole elektromagnetyczne do zapewnienia pomocniczej ochrony, ale ok. 10GW byłoby potrzebne aby stosować tę metodę jako jedyny sposób ochrony. Jest to najlepsze rozwiązanie z punktu widzenia masy, ale wymagałoby reaktora jądrowego aby zapewnić odpowiednią ilość energii.

Brak.

Ponieważ potrzeba energii nuklearnej, metoda ta wciąż nie została przetestowana.

TRL 5

Brak.

Elektroliza wody dzieli ją na wodór i tlen. Woda jest dużo łatwiejsza w transporcie od tlenu, a dodatkowy wodór jest znacznie lżejszy niż zbiorniki do przechowywania skompresowanego tlenu.

NASA

Elektroliza wody jest wykorzystywana na ISS jako główny sposób pozyskiwania tlenu, ale transport takich ilości wody na Marsa byłby niepraktyczny, a “wydobywanie” wody na Marsie jest trudne.

TRL 9, ale dla wydobywania lodu TRL 3

Już istnieje.

Dwutlenek węgla (CO₂) może być z łatwością pozyskany z marsjańskiej atmosfery lub z absorberów dwutlenku węgla wewnątrz modułu mieszkalnego. W połączeniu z wodorem, CO2 można przetworzyć na paliwo metanowe (zobacz poniżej), uzyskując również tlen jako produkt uboczny. Wodór musi być przywieziony z Ziemi lub wyprodukowany z marsjańskiego lodu przy pomocy elektrolizy. Elektrolizę można również wykorzystać do bezpośredniego rozdzielenia CO2 na wodór i tlenek węgla (CO), który również może być wykorzystywany jako paliwo w niektórych zastosowaniach.

NASA, Mars Society

Reakcja Sabatiera jest już wykorzystywana na pokładzie ISS do wytwarzania tlenu. Spalanie metanu (Reakcja Boscha), zamiast odprowadzania go, zapewniłoby w pełni zamknięty obieg, jednakże są problemy z wymaganymi wysokimi temperaturami i gromadzeniem się węgla, który musiałby być regularnie usuwany.

TRL 8 dla Reakcji Sabatiera, TRL 6 dla Reakcji Boscha i TRL 3 dla zbierania lodu.

Reakcja Sabatiera jest już wykorzystywana, jednakże obecnie nie ma planów aby rozwijać pozostałe metody.

Rośliny do produkcji pożywienia (zobacz poniżej) mogłyby być również wykorzystywane do produkcji tlenu i filtrowania CO2 w powietrzu. Jako alternatywę można wykorzystać płaskie palety wypełnione glonami, które mogą  konwertować CO2 do O2 przy sztucznym świetle, na co potrzeba tylko 8 m2 powierzchni, więc po ułożeniu palet na stosie, mogą być one dość kompaktowe.

NASA

System "Veggie" został wykorzystany do wyhodowania sałaty na pokładzie ISS, jednakże pełny kontrolowany system podtrzymywania życia (CELSS) nie był testowany w warunkach zmniejszonej grawitacji.

TRL 6

Brak.

Przetwarzanie moczu w wodę pitną może być uzyskane przez gotowanie i ponowne skraplanie. Woda może być również odzyskiwana z pozostałego tlenu i wodoru albo tlenu i metanu.

NASA

93% pozostałej wody na podkładzie ISS jest już odzyskiwana przez system podtrzymywania życia.

TRL 9

Brak.

Wydobywanie regolitu może zapewnić źródło wody po podgrzaniu w piecu. Ta metoda może być bardziej wydajna energetycznie, niż podgrzewanie znalezionego lodu na miejscu, jednakże wymaga zbierania pyłu z powierzchni lub wwiercania się w lodowy regolit.

NASA

Tylko wstępne badania.

TRL 3 zarówno dla procesu jak i technik zbierania.

Brak.

Skraplanie wody z marsjańskiej atmosfery jest możliwe. Atmosfera może być w zasadzie przesycona wodą, chociaż ta ilość nadal jest niewiarygodnie mała (0,03%) ze względu na cienką i zimną atmosferę Marsa.

NASA

Tylko wstępne studium wykonalności.

TRL 5, ale nie ma pewności że ten proces zapewni wystarczającą ilość wody, aby było to użyteczne.

Brak.

Podgrzewanie lodu w miejscu gdzie zostanie on znaleziony, być może przy pomocy energii mikrofalowej, wyzwoliłoby parę wodną, którą następnie można skroplić.

NASA

Jedyne eksperymenty były przeprowadzone na imitacji regolitu w kuchennych mikrofalówkach.

TRL 3

Brak.

Źródłem substancji odżywczych może być po prostu regolit lub gleba, ale mogą to być również bardziej wydajne systemy, takie jak hydroponika, aeroponika czy akwaponika.

NASA

Wszystkie te systemy (oprócz hodowania roślin na regolicie) zostały wysoce rozwinięte na Ziemi, ale wciąż musiałyby one zostać zaadaptowane do marsjańskich warunków. Jak na razie, NASA rozwinęła nadmuchiwany system aeroponiki i metodę mocowania elementów niezbędnych do wzrostu, zwaną “sadzeniem poduszkowym” (ang. pillow planting) dla systemu VEGGIE.

TRL 7

Brak.

Bioreaktor drobnoustrojowy nie jest konieczny dla terrariów opartych na glebie, ale w przypadku bardziej skomplikowanych systemów dostarczania składników odżywczych staje się niezbędny. Drobnoustroje pomagają w rozkładzie martwych roślin i ludzkich ekskrementów, rozkładając je na proste substancje odżywcze, które mogą posłużyć roślinom. O ile hydroponika zapewnia jedynie substancje odżywcze, akwaponika dąży do bycia zamkniętym lub prawie zamkniętym systemem poprzez dodanie do niego zwierząt wodnych (głównie ryb). Aby system był w pełni zamknięty, martwe rośliny i ludzkie odchody muszą być gdzieś rozkładane, a następnie ponownie wprowadzane do systemu.

NASA

Oczyszczalnie ścieków są stosowane od bardzo dawna, ale ich systemy są o kilka rzędów wielkości za duże. NASA przeprowadziła test wykorzystując kompostowanie i recykling zużytej wody na stacji Mir, natomiast większy system naziemny był prawdopodobnie potrzebny jako część programu CELSS.

TRL 3?

Brak.

Systemy kontrolowanego ekologicznego podtrzymywania życia (ang. Controlled Ecological Life Support Systems) są próbą połączenia wszystkich podsystemów (produkcja pożywienia, wody i tlenu, recykling odpadków i CO2) niezbędnych do stworzenia w pełni zamkniętego systemu (pętli), zdolnego podtrzymywać ludzi przy życiu bez ograniczeń czasowych.

NASA

Sowieci przeprowadzili eksperymenty CELSS trwające 6 miesięcy, a w latach 90-tych NASA zrealizowała w pełni zamknięte eksperymenty trwające 2 miesiące, ale długookresowe badania wyglądają na wstrzymane.

TRL 6

Brak.

Marsjańskie szklarnie wykorzystujące światło słoneczne praktycznie nie były badane. Konstrukcja musi być wystarczająco duża aby pomieścić system podtrzymywania życia, ale szkło jest szczególnie ciężkie.

Mars Society

Jedyne proponowane rozwiązanie zakłada wykorzystanie okrągłego lustra do skupienia światła przez nieduże okno w budynku, który poza tym byłby całkowicie zamknięty. Mars Society wykorzystuje szklarnie do naśladowania i testowania możliwych projektów marsjańskiej szklarni.

TRL 3

Brak.

Marsjańskie szklarnie wykorzystujące światło z LEDów mogą produkować jedzenie znacznie bardziej wydajnie, niż przy pomocy światła słonecznego o połowę słabszego niż na Ziemi. Rośliny mogą wykorzystywać tylko 45% światła słonecznego (błękit, czerwień i daleka czerwień), reszta jest marnowana lub wręcz szkodliwa. Z tego powodu rośliny używają tylko ~3-6% światła, przy maksymalnej teoretycznej wydajności 11%. Dla porównania, ogniwa słoneczne wykazały nawet 45% wydajności, chociaż ogniwa cienkowarstwowe osiągają wartości z przedziału 10-20%. LEDy dają możliwość ochrony strefy wzrostu przed promieniowaniem oraz kontroli nad tym, jakie światło otrzymują konkretne rośliny celem optymalizacji wzrostu i maksymalizacji produkcji pożywienia, pozwalając na minimalny rozmiar szklarni.

NASA

Technologia jest już wykorzystywana na Ziemi do produkcji jedzenia na dużą i małą skalę, rośliny są również obecnie hodowane przy świetle LEDów na ISS.

TRL 8

Brak.

Hodowanie roślin przy zmniejszonej grawitacji nie było jeszcze przeprowadzane i tylko niewielka liczba roślin została wyhodowana przy braku grawitacji.

NASA

W ramach projektu VEGGIE hodowana jest sałata na ISS, ale badane rośliny nie są wystarczające do zapewnienia zbilansowanej diety.

TRL 5

Brak.

Zapylanie może być wykonane manualnie w przypadku większości gatunków (nie wszystkich) poprzez pocieranie kwiatów pędzlem w celu przeniesienia pyłków. Jest to jednak czasochłonne, więc pożądana jest alternatywa. 60% roślin uprawnych polega na zapylaniu przez zwierzęta. W większości są to owady, ale niekoniecznie te same owady w przypadku różnych roślin, więc może być wymagana różnorodność. Owadom należałoby zapewnić odpowiednie warunki do życia. Popularnym wyborem są pszczoły, jednakże zamknięte w szklarni będą leciały w kierunku źródła światła próbując ucieczki. Ok. 10% roślin okrytonasiennych jest zapylanych bez pomocy zwierząt i są one w większości zapylane poprzez wiatr. Można to naśladować używając wiatraków dmuchających w różnych kierunkach, aby zwiększyć różnorodność pyłków otrzymywanych przez rośliny. Niektóre rośliny mogą same się zapylać, ale spowodowałoby to problemy w kolejnych pokoleniach.

NASA, przemysł rolniczy?

Jest to problem wysokiej wagi w rolnictwie, ponieważ spadek liczby owadów zapylających zaczął już mieć wpływ na plony. Istniejące obecnie techniki zarządzania zapylaniem obejmują wykorzystywanie dużej liczby pszczół, co ma kompensować spadek liczby naturalnych zapylaczy. NASA przeprowadziła eksperymenty na zwierzętach z nadrodziny pszczół aby ocenić ich przydatność jako zapylaczy w szklarniach podobnych do potencjalnych szklarni marsjańskich, i wykazała że trzmiele radzą sobie przy ciśnieniu o połowę mniejszym niż na Ziemi. Istnieją również eksperymenty z zamkniętymi systemami ekologicznymi, wykorzystujące ograniczoną liczbę owadów zapylających, jednakże eksperymenty z kontrolowanymi systemami podtrzymywania życia trwały zbyt krótko, by ich potrzebować.

TRL 9 dla manualnego zapylania, ale TRL 3 dla pozostałych sposobów, ponieważ owady zapylające nie były jeszcze sprawdzane w eksperymentach z kontrolowanymi systemami podtrzymywania życia.

Brak.

Energia słoneczna może być pozyskiwana przez niezwykle lekkie cienkowarstwowe ogniwa. Na Ziemi osiągają one stosunek mocy do masy na poziomie ~40 W/kg jeśli są skierowane na Słońce, jednakże biorąc pod uwagę większą odległość Marsa od Słońca przekłada się to na ~17 W/kg (bez uwzględnienia baterii), a średnio ponad połowę mniej ze względu na noce. Dodatkowo, burze piaskowe mogą trwać nawet miesiąc lub dłużej. Aby uzyskać maksymalną moc, panele muszą być chronione przed pyłem, chociaż sam wiatr może sprawić że pochylone panele nie pokryją się całkowicie pyłem. Jeżeli udałoby się stworzyć odpowiednią infrastrukturę do produkcji paneli słonecznych z marsjańskich materiałów, produkcja energii mogłaby wzrosnąć wykładniczo.

NASA

Energia słoneczna jest szeroko wykorzystywana, zarówno przez satelity jak i łaziki marsjańskie.

TRL 9

Już w użyciu.

Energia wiatrowa jest przydatna na Marsie jedynie podczas burz piaskowych, ale mogłaby zastępować energię słoneczną kiedy burze blokują dostęp światła słonecznego. Na Ziemi minimalna prędkość wiatru potrzebna do wytwarzania energii wynosi ~10 m/s, ale na Marsie wartość ta wzrasta do ~30 m/s ze względu na mniej gęstą atmosferę.

NASA

Turbiny wiatrowe zostały przystosowane do użycia na Antarktydzie i w niedostępnych regionach Alaski, gdzie energia słoneczna jest w zimie niedostępna, a import oleju napędowego jest niepraktyczny. Jako że turbiny te są projektowane do pracy w niskich temperaturach i są narażone na działanie szorstkiego lodu, NASA wywnioskowała, że można by je zaadaptować do działania w czasie marsjańskich burz piaskowych.

TRL 5

Brak.

Radioizotopowe generatory termoelektryczne (RTG) są znacznie mniej wydajne niż reaktory jądrowe (maksymalny stosunek mocy do masy ~5 W/kg), ale mogą być dużo mniejsze. Sprawia to że są dobrymi kandydatami do wykorzystania w warunkach gdzie energia słoneczna jest nieefektywna.

NASA

RTG są używane regularnie od lat 60-tych, ostatnio np. przez marsjański łazik Curiosity.

TRL 9

Już w użyciu.

Energia z reaktorów jądrowych została zaproponowana w planie Mars Direct i jest obecnie jedynym realnym sposobem zasilania dużych obiektów do przetwarzania surowców na Marsie. Reaktor, taki jak np. SAFE-400, mógłby zapewnić stosunek mocy do masy nawet do 200 W/kg.

NASA

Pomimo że RTG są w użyciu w kosmosie od czasów Apollo, żadne reaktory jądrowe nie były używane w kosmosie od czasów rosyjskiego reaktora TOPAZ. NASA rozwinęła reaktor SAFE do użycia w kosmosie, ale był on testowany tylko na Ziemi. Zmodyfikowany reaktor z rdzeniem usypanym również mógłby być zastosowany, ale firma produkująca je zbankrutowała w 2010 roku.

TRL 7, brak testów w warunkach braku grawitacji.

Brak, ale są obecnie inicjatywy związane z rakietami o napędzie nuklearnym, dla których reaktory jądrowe są niezbędne.

Energia areotermalna jest marsjańskim odpowiednikiem energii geotermalnej (przedrostek geo oznacza Ziemię, areo Marsa). Być może dałoby się ją wykorzystać, ponieważ Mars posiada odpowiednie źródła ciepła. Istnieją dowody, że niektóre z marsjańskich wulkanów mogą być wciąż aktywne. Jeżeli by tak było, potrzeba odpowiedniego sprzętu i wielu odwiertów, ale mogłoby to zapewnić dużą ilość nieprzerwanie dostarczanej energii.

NASA

Powszechnie uważa się, że Mars jest areologicznie nieaktywny. Istnieją jednak obszary, na których znajduje się dużo mniej kraterów. Sugeruje to że wciąż występuje tam pewna aktywność, ale potrzeba dalszych badań aby ustalić, czy istnieją miejsca gdzie wykorzystanie energii areotermalnej jest realne.

TRL 2

Brak.

Paliwo rakietowe do podróży powrotnej będzie składać się z metanu i tlenu, ponieważ najłatwiej produkować je na Marsie. Importowanie ogromnych ilości paliwa z Ziemi wydaje się nierealne. Niewielka ilość wodoru dostarczonego z Ziemi, w połączeniu z dwutlenkiem węgla z atmosfery Marsa, pozwala na produkcję metanowego paliwa rakietowego i wody. Elektroliza wody może być następnie użyta do produkcji tlenu jako paliwa.

SpaceX, NASA, Mars Society

NASA już wykorzystuje reakcję Sabatiera na pokładzie ISS do odzyskiwania tlenu z CO2 wydychanego przez załogę, ale metan jest odprowadzany w przestrzeń kosmiczną. SpaceX buduje silnik rakietowy Raptor specjalnie do wykorzystania w MCT (Mars Colonial Transporter). Jako że silnik ma wykorzystywać paliwo dostępne na Marsie, można bezpiecznie założyć że budują również system który będzie mógł pozyskiwać paliwo z marsjańskiej atmosfery.

TRL 8

Połowa lat 2020-tych, jako część architektury MCT.

Paliwo do transportu na powierzchni, gotowania, itp., również może być oparte na metanie i tlenie, ale istnieją również inne opcje, np. tlenek węgla (CO) i tlen. Mogą być one wytwarzane poprzez elektrolizę CO2 z atmosfery z użyciem tlenku cyrkonu. Nie jest do tego potrzebny wodór dostarczony z Ziemi czy wydobyty z lodu. Można także wykorzystać baterie, które są jednak gorszą metodą magazynowania energii, ponieważ są ciężkie, same rozładowują się z czasem i muszą być często wymieniane. Plan Mars Direct podaje, że spalanie metanu i tlenu daje stosunek mocy do masy ok. 1000 W/kg, natomiast druga najlepsza alternatywa, ogniwa paliwowe, 55 W/kg, jednakże od 1991 roku nastąpiły duże postępy w magazynowaniu energii, więc może to nie być już problemem.

NASA, Mars Society

Po Ziemi poruszają się ponad 22 miliony pojazdów napędzanych naturalnym gazem (CNG/LNG), który składa się głównie z metanu. Jednakże nic nie zostało zaprojektowane z myślą o Marsie. Potrzeba pewnych niewielkich zmian aby przechowywać i wykorzystywać tlen zamiast powietrza i żeby poradzić sobie z niewielką gęstością atmosfery. Nie istnieją żadne silniki ani rakiety na CO/O2, jednakże były one omawiane w kontekście użycia na Marsie.

TRL 6 dla metanu i tlenu, ale TRL 4 dla dwutlenku węgla i tlenu.

Nie istnieją żadne plany dotyczące infrastruktury transportowej na powierzchni.

Mapowanie zasobów, takich jak woda, łatwo pozyskiwalna czysta ruda czy nawet pył regolitowy, który mógłby posłużyć do ochrony przed promieniowaniem, przyniosłoby wiele korzyści.

NASA

Zdjęcia satelitarne i spektroskopia dały nam dużo informacji na temat tego co jest dostępne na powierzchni w dużych ilościach, ale cienka warstwa pyłu przesłania większość tego co nas interesuje. Łaziki miały możliwość przeprowadzenia dokładniejszej analizy i zagłębienia się na kilka centymetrów w pył. Mogą one wykonać tylko niewielką ilość bardzo powolnej pracy ze względu na ograniczoną moc i opóźnienia w komunikacji z Ziemią, ale ludzie będą mogli zrobić dużo więcej w krótszym czasie.

TRL ~6

NASA planuje kolejny łazik na rok 2020, a SpaceX chciałby wysłać na Marsa badaczy w połowie lat 2020-tych.

Mapowanie naturalnych schronów przed promieniowaniem, meteorytami i burzami piaskowymi, które można znaleźć wewnątrz jaskiń lawowych, kraterów, lub pomiędzy ścianami kanionów. Ogranicza to dostęp roślin do światła słonecznego potrzebnego do wzrostu, ale prawdopodobnie i tak preferowane będą LEDy. Bliskość regolitu jako zasobu i materiału ochronnego może być równoważona przez zagrożenia spowodowane obecnością drobnych pyłków. Powodują one totalne spustoszenie w mechanicznych sprzętach i stanowią potencjalne zagrożenie dla zdrowia jeśli się je wdycha. Dodatkowo, pylaste tereny są jeszcze bardziej podatne na problemy związane z burzami piaskowymi, które pokrywają piaskiem wszystkie powierzchnie i przeszkadzają w komunikacji i pozyskiwaniu energii słonecznej.

NASA

Satelity na orbicie dostarczają ogólnych danych geograficznych i dot. burz piaskowych, natomiast głównym celem łazików są badania naukowe, nie mapowanie potencjalnych stref do zamieszkania przez ludzi, więc zebrane przez nie dane są przydatne tylko w niewielkim stopniu. Tak jak z mapowaniem zasobów, ludzie będą dużo bardziej użyteczni niż łaziki jeśli chodzi o eksplorację.

TRL 6

NASA planuje kolejny łazik na rok 2020, a SpaceX chciałby wysłać na Marsa badaczy w połowie lat 2020-tych.

Mapowanie temperatury, pogody i ilości światła słonecznego jest przydatne aby ocenić w jakich warunkach będą operować różne rodzaje sprzętu. Różnią się one znacząco w zależności od położenia na Marsie, ale także w zależności od pory roku. Pogoda jest nadzwyczaj przewidywalna, ale burze piaskowe mogą zasłaniać Słońce tygodniami. Na Ziemi oceany sprawiają, że pogoda jest nieprzewidywalna, natomiast na Marsie wzorce pogodowe powtarzają się co roku, często w przeciągu tygodnia lub dwóch od daty ich wystąpienia w poprzednim roku.

NASA

Satelity na orbicie obserwują Marsa od lat i dokonały gruntownego mapowania geograficznego i pogodowego.

TRL 9

Już istnieje.