Spürnase zum Mars

„Das war ein Bilderbuchstart“, freute sich Micha Schmidt, Flight Director beim ESA-Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt, nachdem vom russischen Weltraumbahnhof Baikonour wie geplant am 14. März um 9:31 Uhr MEZ eine Proton-Rakete abgehoben war. An Bord befindet sich die erste ExoMars-Mission, eine Kooperation der ESA mit Roskosmos, der russischen Raumfahrtorganisation.

Nach Mars Express, der europäischen Satelliten-Mission, die den Mars seit 2004 fotografiert und kartiert, stellt ExoMars den nächsten Schritt der ESA bei der Erkundung des sonnenferneren Nachbarplaneten dar. Der jetzt gestartete erste Teil dieser Mission besteht aus einem Orbiter (Trace Gas Orbiter, TGO), der aus 400 Kilometer Höhe über der Marsoberfläche Spurengase nachweisen soll, und dem Lander Schiaparelli, der die Landetechnik testen soll, die insbesondere für den zweiten Teil von ExoMars benötigt wird, einem Mars-Rover. Der Lander ist nach dem italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli benannt, der 1877 durch seine vermeintliche Entdeckung von Kanälen auf dem Mars Aufsehen erregt hatte.

TGO soll insbesondere die Methan-Konzentration in der Atmosphäre des Roten Planeten messen. Auf der Erde ist Methan eines der wesentlichen Treibhausgase, in der dünnen Atmosphäre des Mars ist es nur in winzigen Spuren zu finden und wurde 2004 erstmals von der ESA-Sonde Mars Express nachgewiesen. Die Konzentration liegt in der Größenordnung von 10 ppb, d. h. Milliardstel. Dennoch entzündet sich daran die Fantasie der Wissenschaftler, denn das Gas könnte Hinweise auf Leben liefern.

Nach heutigen Erkenntnissen könnte der Mars in der Zeit vor etwa 4,3 bis 3,8 Milliarden Jahren ähnliche Bedingungen wie auf der Erde und damit auch für die Entstehung von primitivem Leben geboten haben, bevor er sich zu einer unwirtlichen Welt wandelte. Allerdings besteht die Möglichkeit, dass sich unterirdisch Leben erhalten hat und zumindest für einen Teil des Methans in der Atmosphäre verantwortlich sein könnte. Methan kann allerdings auch durch geologische Prozesse entstehen. Aufschluss über die Herkunft des Methans liefert die spezifische Isotopenzusammensetzung. Auf der Erde enthält das Methan biologischen Ursprungs mehr leichtere Kohlenstoff-Isotope.

Der TGO besitzt vier Instrumentengruppen, deren Aufgaben sich ergänzen: Dazu gehören NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) und ACS (Atmosphere Chemistry Suite), welche die Spurengase auf dem Mars analysieren und deren Verteilungen kartieren sollen. FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) soll den Neutronenfluss, der von der Marsoberfläche ausgeht, messen, der mit dem Wasserstoffgehalt im Untergrund zusammenhängt und Hinweise auf größere Mengen an Wassereis liefern könnte. Die Kamera CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) an Bord von TGO soll die Regionen fotografieren, die sich als potenzielle Quellen von Spurengasen erweisen und dabei helfen, günstige Landeplätzen für künftige Missionen zu identifizieren.

Am 16. Oktober, wenn TGO fast den Mars erreicht hat, soll sich der Lander Schiaparelli vom Orbiter trennen, um drei Tage später auf dem Mars zu landen. Schiaparelli wird mit einer kleinen meteorologischen Messstation für einige Tage lokale Wetterdaten aufnehmen, insbesondere die elektrischen Eigenschaften der Marsatmosphäre.

Der ExoMars-Orbiter wird im Dezember 2017 nach einigen Bremsmanövern seine endgültige Umlaufbahn erreicht haben und dann mit den wissenschaftlichen Messungen beginnen. TGO soll außerdem als Daten-Relais für die derzeitigen NASA-Mars-Rover Curiosity und Opportunity dienen und diese Funktion auch für den geplanten Mars-Rover der ESA übernehmen. Dieser soll als zweiter Teil der ExoMars-Mission auf dem Mars erstmals bis in Tiefen von zwei Metern bohren, um dort nach Spuren organischer Materialien zu suchen. Noch ist die seine Finanzierung nicht in trockenen Tüchern, sodass der geplante Starttermin 2018 noch nicht gesichert ist.

Alexander Pawlak