Wir schreiben ständig über die Erforschung des Mars, und vor nicht allzu langer Zeit stellte einer der Leser in den Kommentaren eine scheinbar einfache Frage, ob normale Smartphones dort funktionieren können. Nach einigem Nachdenken stellten wir in der Redaktion fest, dass das nicht so einfach zu beantworten ist, weil sich die Bedingungen auf dem Nachbarplaneten zu sehr von den terrestrischen unterscheiden. Aber wir werden es versuchen.
Niedriger Druck
Einer der Hauptparameter, durch den sich die Erde von den meisten kosmischen Körpern im Allgemeinen unterscheidet, ist der Atmosphärendruck. Auf dem Mars ist es nicht Null, da es eine spürbare Atmosphäre hat, aber immer noch viel niedriger als wir es gewohnt sind: etwa 0,6 Prozent der Erde oder 600 Pascal. Ein niedriger Druck kann sich auf verschiedene Weise auf Ihr Smartphone auswirken.
Einige der Faktoren sind ziemlich offensichtlich, aber nicht kritisch. Bei geringer Luftdichte werden beispielsweise Mikrofon und Lautsprecher wahrscheinlich weiterhin funktionieren, aber sie können Geräusche nicht empfangen und wiedergeben - das heißt, der Lautsprecher klingt leiser.
Aber auch kritische Komponenten wie die Batterie können durch Druck beeinflusst werden. Im Jahr 2012 testete die NASA Lithium-Ionen-Batterien unter Niederdruckbedingungen, und eines der "Testsubjekte" war eine iPad-Batterie, die sich nicht viel von Smartphone-Batterien unterscheidet. Es stellte sich heraus, dass es aufquillt, und zwar nach Erhöhung des Drucks in den Normalzustand zurückkehrt, aber ein mehrstündiger Unterdruck reduziert die Kapazität um etwa ein Drittel. Das Smartphone auf dem Mars muss also öfter aufgeladen werden.
Unterdruckprüfung des iPad Lithium-Ionen-Akkus. Die Bedingungen in der ersten Grafik entsprechen ungefähr der Marsatmosphäre.
Eine weitere nicht offensichtliche Folge von Unterdruck gilt nicht für alle Smartphones, sondern nur für einige leistungsstarke und teure. Sie verwenden zur Kühlung keinen Kupferband-Kühlkörper, sondern eine geschlossene Dampfkammer in Form eines Rohres oder einer dicken rechteckigen Platte (wie hier). In der Röhre befindet sich eine kleine Menge Wasser oder eine andere Flüssigkeit. Wenn der Prozessor einer hohen Rechenbelastung ausgesetzt ist, erzeugt er viel Wärme und gibt einen Teil davon an die Röhre ab, die Flüssigkeit verdampft und gelangt in andere Teile der Kammer, wo sie sich abkühlt und kondensiert.
Häufig verwenden diese Rohre reduzierten Druck, um den Siedepunkt zu senken. Außerdem befinden sich an den Wänden im Inneren kleine Strukturen, zwischen denen das Kondenswasser aufgrund der Kapillarwirkung wieder in den heißen Bereich zurückkehrt. Es ist unwahrscheinlich, dass der reduzierte Druck auf dem Mars die Röhre zerreißt, aber sie kann ihre Betriebstemperatur und Effizienz erheblich verändern.
Nicht so kalt
Der Mars unterscheidet sich auch durch seine niedrige Temperatur von der Erde. Wie auf der Erde ist es zwischen den Polen und dem Äquator sehr unterschiedlich, aber die zukünftige Expedition wird wahrscheinlich nicht die härtesten Bedingungen für sich selbst wählen, daher kann ein Standort in Äquatornähe, an dem der Curiosity-Rover derzeit operiert, als angenommen angesehen werden eine Basis. Während seiner Arbeit zeichnete er Temperaturen von +6 bis -68 Grad Celsius auf, was durchaus mit den Temperaturen auf der Erde übereinstimmt: Der untere Wert entspricht gerade den Temperaturrekorden in Jakutien.
Es ist unwahrscheinlich, dass zukünftige Kolonisatoren des Mars bei Rekordtieftemperaturen landen und Gefriertemperaturen von etwa -70 Grad ausgesetzt sind. Bei höheren Temperaturen können moderne Smartphones durchaus wie in Sibirien funktionieren, bekommen aber Probleme - vor allem mit dem Akku. Mit sinkender Temperatur steigt der Innenwiderstand eines Lithium-Ionen-Akkus, und wenn der Prozessor einen hohen Strom anfordert, kann der Akku der Belastung einfach nicht standhalten, wodurch sich das Smartphone ausschaltet. Aus dem gleichen Grund hat Apple vor einigen Jahren bewusst die Leistung von iPhones mit älteren Akkus gesenkt.
Andererseits wird es aufgrund der geringen Dichte der Marsatmosphäre durch Konvektion langsamer Wärme vom Smartphone abführen und diesen Effekt dadurch teilweise kompensieren.
Strahlung
Die subtilste der größten Bedrohungen auf dem Mars ist die Strahlung. Dank der Atmosphäre ist sein Niveau auf der Marsoberfläche merklich niedriger als im offenen Weltraum, aber etwa dreimal höher als in einer erdnahen Umlaufbahn, beispielsweise auf der ISS. Aus diesem Grund werden die Chips im Smartphone ständig mit einem Strom hochenergetischer Teilchen bestrahlt, von denen einige Sekundärteilchen bilden, wodurch Transistoren und Speicherzellen ihre Parameter ändern und Fehlfunktionen verursachen können.
Zum Schutz gegen diese Effekte werden in der Regel strahlungsresistente Schaltungen mit verstärkter Transistorisolation und einer modifizierten Mikroschaltungsstruktur sowie Softwareschutzmaßnahmen, beispielsweise rauschimmune Codes, verwendet. Smartphones verwenden herkömmliche Chips, daher sind sie sicherlich anfälliger für Strahlung und können ausfallen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass das Gerät sofort nach dem Verlassen des Raumfahrzeugs ausfällt (wir werden das Problem des Transports zum Mars in einem Strom kosmischer Strahlung taktvoll auslassen).
Das beweist zumindest das PhoneSat-Projekt, bei dem die NASA mehrere Cubesats in den Orbit schickte, auf denen Nexus One- und Nexus S-Smartphones sowie Arduino-Boards laufen. Im Allgemeinen war das Projekt erfolgreich und die Satelliten konnten eine Woche lang arbeiten und Fotos aus dem Orbit senden.
Bilder vom Satelliten PhoneSat, aufgenommen mit einem Smartphone
Kamera
Aber selbst wenn in Ihrem Smartphone eine gute Kamera installiert ist, die auf dem Mars funktioniert, werden Sie nicht die gleichen Fotos wie auf der Erde machen können. Erstens hinterlässt Strahlung, wenn sie den Prozessor nicht zerstört, sicherlich helle Spuren auf der Kameramatrix. Zweitens haben die Hersteller in den letzten Jahren damit begonnen, Kameras mit einer Vielzahl von Algorithmen zu ergänzen (mehr dazu erfahren Sie in unserem Material "Sighted Mathematics"), darunter einen neuronalen Netzalgorithmus zur Erkennung von Objekten in der Szene zur Einstellung des Weißabgleichs. Angesichts der Notwendigkeit einer Farbkorrektur von Bildern von Rovern werden höchstwahrscheinlich Smartphones, die für eine solche Aufgabe nicht geschult sind, die Farben in Richtung bekannter terrestrischer Landschaften verschieben.
Und wenn Frost, Druck und Strahlung Ihr Smartphone nicht verderben, wird es Ihnen vielleicht von einem Mars-Staubdämon aus den Händen geschlagen.
