18.02.2021

Mars-Missionen: Beharrlich, findig und hoffnungsvoll

Der NASA-Rover Perseverance soll auf dem Mars landen und nach Spuren früheren Lebens suchen. Mit dabei ist erstmals ein Fluggerät.

Der Mars kann sich wahrlich nicht über Aufmerksamkeit beklagen, denn gleich drei Missionen haben ihn aktuell erreicht, bedingt durch eine günstige Oppositionsstellung des Nachbarplaneten. Am 8. Februar erreichte der Orbiter „Al-Amal“ der Vereinigten Arabischen Emirate den Nachbarplaneten, einen Tag später die chinesische Mission „Tianwen-1“, die im Mai einen Rover auf dem Mares absetzen soll.

Nun ist im Rahmen der Mission „Mars 2020“ der NASA der auf den Namen „Perseverance“ (Beharrlichkeit) getaufte Rover angekommen und soll am 18. Februar etwa um 21:38 Uhr auf dem Mars landen. Dies lässt sich live verfolgen über den Video-Stream der Nasa und im Fernsehen auf ARD-alpha im Rahmen der Themenwoche Raumfahrt. Beim Landevorgang ist erstmals geplant, Geräusche und hoch aufgelöste Videoaufnahmen zur Erde zu übertragen.

Photo: Mars-Missionen: Beharrlich, findig und hoffnungsvoll

In sieben entscheidenden Minuten wird das Raumfahrzeug mit Hitzeschild, Fallschirm und Bremstriebwerken von knapp 20.000 Kilometer pro Stunde auf null abbremsen, um den Rover um 21:45 Uhr an Seilen schwebend im Krater Jezero abzusetzen. Wegen der Signallaufzeit von etwa elf Minuten vom Mars zur Erde wird die Bestätigung der Landung frühestens um 21:55 im Kontrollzentrum der NASA im Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornien) eintreffen.

Perseverance soll mit seinen insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumentengruppen an Bord Informationen über die Geologie, die Umwelt und die Atmosphäre an der Landestelle sammeln, vor allem aber Spuren von Leben (Biosignaturen) finden, die sich in den Sedimenten im Krater Jezero verbergen könnten. Außerdem soll ein Bohrer Gesteinsproben nehmen. Die Bohrkerne könnten zwei Folgemissionen ab 2031 zur Erde zurückbringen.

Der bisher komplexeste Rover der NASA trägt mehr Kameras als jede andere interplanetare Mission der Raumfahrtgeschichte. 19 Aufnahmesysteme befinden sich auf dem Rover selbst, hinzu kommen vier Kameras auf anderen Teilen des Raumfahrzeugs, die Aufnahmen des Eintritts, Abstiegs und der Landung aufzeichnen.

Nach der Landung und Systemchecks beginnt sofort die erste Erkundung der Umgebung. Mit der 3D-Kamera Mastcam-Z ist von einem zwei Meter hohen Mast die Aufnahme, Übertragung und Prozessierung eines ersten farbigen 360-Grad-Panoramas in 3D programmiert. Anschließend werden über mehrere Tage alle Systemkomponenten geprüft, ehe die wissenschaftliche Mission beginnt.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist im Wissenschaftsteam der Mission Mars 2020 vertreten und an der Auswertung der Daten und Bilder beteiligt, insbesondere bei der Stereokamera Mastcam-Z (Mast Camera, Zoom) und dem Spektrometer SuperCam. Dabei bringt das DLR seine langjährige Expertise in der Verarbeitung von Stereobilddaten zu digitalen Geländemodellen ein.

„Das Panorama wird uns im Laufe der ersten Wochen den Blick in eine ganz besondere Landschaft öffnen: Sedimente in einem ehemaligen, uralten Kratersee auf dem Mars mit einem gut erhaltenen Flussdelta, in dessen feinkörnigen Ablagerungen vielleicht Spuren von vergangenem einfachen Leben zu finden sein könnten“, sagt Nicole Schmitz vom Berliner DLR-Institut für Planetenforschung.

Technologisches Neuland beschreitet die NASA mit der Helikopterdrohne Ingenuity (Genialität): Erstmals in der Geschichte der Raumfahrt wird ein von der Erde mitgeführtes Fluggerät vom Boden eines anderen Planeten in die Atmosphäre aufsteigen, kontrolliert die Gegend überfliegen und auch wieder landen, um das Experiment mehrere Male zu wiederholen. Bei weniger als einem Hundertstel des irdischen Luftdrucks musste Ingenuity extrem leicht gebaut werden und gleichzeitig sehr großflächige, extrem schnell rotierende Rotorblätter erhalten. Die Drohne hat eine Masse von 1800 Gramm und Rotorblätter von 120 Zentimeter Spannweite. Eine Minikamera wird Bilder aus 10 bis 15 Metern Höhe liefern.

„Al-Amal“ (Arabisch für „Hoffnung“) der Vereinigen Arabischen Emirate (VAE) dient gewissermaßen als Wettersatellit für den Mars und soll ab Mitte des Jahres dessen Jahreszeiten noch gründlicher als bisherige Sonden untersuchen und so neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel der verschiedenen Atmosphärenschichten und Klimafaktoren wie Temperatur, Wind, Staub und Wolken gewinnen.

Die chinesische Mars-Sonde Tianwen-1 besteht aus einem Orbiter und einem Lander mit Rover, der im Mai auf dem Mars landen soll. Damit verbunden ist ein umfangreiches wissenschaftliches Programm zu Erforschung der Topographie, geologischen Zusammensetzung, der Ionosphäre, des Weltraum- wie Oberflächenwetters sowie Messung von Magnet- und Schwerefeld des Mars.

Nach langwierigen, aber letztlich vergeblichen Versuchen wurde nun der „Maulwurf“ des DLR-Experiments „Heat Flow and Physical Properties Package“ (HP3) an Bord des Mars-Landers InSight aufgegeben. Die 40 Zentimeter lange Rammsonde sollte eigentlich bis zu fünf Meter tief in den Marsboden dringen, um mit Sensoren die aus dem Planeteninneren zur Oberfläche strömende Wärme zu messen. Doch das gelang trotz Unterstützung des robotischen Arms von InSight nicht.

Der letzte Versuch mit rund 500 Hammerschlägen fand am 9. Januar statt und brachte keinen erkennbaren Fortschritt. „Immerhin wird uns HP3 noch Temperaturmessungen der obersten Schicht des Marsbodens liefern. Das ist zwar nicht das, was wir erhofft hatten, wird uns aber dennoch helfen, neue Erkenntnisse über den Mars zu gewinnen“, sagt Heike Rauer, Direktorin des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Als einer der nächsten Besucher des Mars ist etwa der Rover „Rosalind Franklin“ im Rahmen der ExoMars-Mission der ESA geplant. Deren Start wurde jedoch wegen technischer Probleme auf 2022 verschoben.

Alexander Pawlak / DLR