Die Neugier auf den roten Planeten
Autor: Thomas Flury
Eines der ausgeklügeltsten Raumfahrzeuge kraxelt mit seinen sechs Rädern langsam über eine steinige Wüste. Was aussieht wie die Landschaft eines fremden Planeten, ist in Wirklichkeit der Mars-Garten am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena bei Los Angeles. Das zu testende Fahrzeug ist eine Nachbildung des neusten Rovers, der ab August 2012 auf unserem Nachbarplaneten herumkurven soll. Ausgestattet mit sechs in alle Richtungen bewegbaren Rädern und zwei blauen Kameralinsen, gleicht er einem riesigen mechanischen Insekt. Das ehrgeizige 2,5-Milliarden-Dollar-Projekt der Nasa könnte schon heute Samstag von Cape Canaveral aus gestartet werden.
Datenflut erhofft
Nach drei erfolgreichen kleineren Rovern in den letzten Jahren ist Curiosity der vierte, der über die raue Marsoberfläche fahren soll. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern ist Curiosity auf mehr als nur Wasser neugierig. Der so gross wie ein Auto gebaute Roboter ist ein fahrendes Labor und wird eine Fülle von Messgeräten dazu benützen, Gestein und Atmosphäre auf verschiedenste Stoffe zu untersuchen. Die Wissenschaft erhofft sich eine Flut an neuen Daten, die Erkenntnisse über die geologische und klimatische Geschichte des Mars bringen sollen. Dabei gilt es, die offene Frage zu beantworten, ob die Umweltbedingungen auf Mars in der Vergangenheit je einmal für Leben ausreichend waren.
Darüber sollen zahlreiche Instrumente Aufschluss geben: ein Roboterarm mit Bohrer, der Gesteinsproben ins Innere des Gefährts bringt, wo sie von Röntgenstrahlen auf ihre Zusammensetzung geprüft werden; ein Laser, der Gestein verdampft und das entstehende Gas analysiert; ein Detektor zum Messen von reflektierten Neutronen, die über das Vorhandensein von Wasser tief im Boden informieren; eine Wetterstation zur Aufzeichnung von Druck, Temperatur, Wind und UV-Strahlung; mehrere Kameras, die sowohl Landschafts- als auch mikroskopische Bilder machen, und eine Kamera, welche die Funktion der Augen übernimmt und eine selbstständige Steuerung ermöglicht; und nicht zuletzt ein Spektrometer, das die Intensität der schädlichen kosmischen Strahlung auf der Oberfläche aufzeichnet.
Unter der Haube befindet sich eine nukleare Batterie, welche den tonnenschweren Rover während zwei Jahren mit bis zu 90 Metern pro Stunde fortzubewegen vermag. «Wir haben sämtliche Systeme unter Marsbedingungen getestet und sind zuversichtlich, dass sie auch nach der langen Reise funktionieren werden», so Bob Anderson, ein beteiligter Wissenschaftler vom JPL.
Nach rund 570 Millionen Kilometern Flug soll der Rover im nächsten August in einem Krater nahe des Äquators landen. Es wird vermutet, dass es dort vor ein paar Milliarden Jahren noch heiss und feucht war, was eine gute Voraussetzung für Leben wäre. Spuren dieser Zeit soll der Rover aus den übereinanderliegenden Gesteinsschichten im Krater herauslesen.
Keine Marsmenschen
Aber wenn auch Leben auf dem Mars einmal möglich gewesen wäre, kommt die Suche danach jener nach der berühmten Nadel im Heuhaufen gleich. Die Messgeräte auf dem Rover sind zudem nicht auf den Nachweis von gegenwärtigem Leben ausgerichtet. Erkenntnisse über vergangene Bewohnbarkeit könnten hingegen verwendet werden, um künftige Missionen so zu entwerfen, dass sie entweder Proben vor Ort auf biologische Prozesse untersuchen oder gar Proben vom Mars auf die Erde zurückbringen würden.
War man in den Anfängen der Marserkundung noch enttäuscht, nicht auf Marsmenschen gestossen zu sein, so hat man die Zielsetzungen gegenwärtiger Missionen stark verändert und mehr in Richtung unbelebter Materie gesteckt. Die Entdeckung kleinster Spuren vergangenen Lebens wäre natürlich trotzdem das Tüpfelchen auf dem i.
Spektakuläre Landung
Bis dahin ist es aber noch ein weiter Weg. Ein kritischer Punkt ist die Landung. «Es ist nicht leicht, auf Mars zu landen», sagt Anderson. «Frühere Landungen haben gezeigt, dass die Atmosphäre in stetigem Wandel ist und es schwierig ist, ihre Wirkung auf die Landung genau zu berechnen.»
Im Falle von Curiosity mussten sich die Ingenieure ein raffiniertes System ausdenken. Die Trägersonde wird mit einer Geschwindigkeit von gut 20000 Kilometern pro Stunde in die Mars-Atmosphäre eintreten und über mehrere Etappen abgebremst. Zuerst bremsen Korrekturdüsen die Sonde auf unter 2000 Kilometer pro Stunde und richten sie für die Landung aus. Nach der Öffnung eines grossen Fallschirms und der Entfernung des Hitzeschildes löst sich bei circa 290 Kilometern pro Stunde und etwa zwei Kilometer über dem Boden ein raketengesteuertes Modul mitsamt Rover aus der Sonde heraus und nähert sich kontrolliert der Oberfläche. Dieses Modul funktioniert dann wie ein fliegender Kran und lässt den Rover an Seilen zu Boden. Der ganze Landevorgang wird etwa sieben Minuten dauern.
Läuft alles nach Plan, wird Curiosity ab nächstem Sommer während zwei Jahren als rollender Chemie- und Physiklaborant auf Mars unterwegs sein und mehr Licht ins Dunkel des roten Planeten bringen.
Zum Autor: Der Physiker Thomas Flury stammt aus Tafers und arbeitet derzeit am Jet Propulsion Laboratory an einem vom Schweizer Nationalfonds unterstützten Forschungsprojekt im Bereich des Klimawandels.
Fallschirm und Kran: So soll im August 2012 die Landung auf dem Mars vonstattengehen.Grafik JPL/Bearbeitung FN
Eine Nachbildung von Curiosity bei Tests im Mars-Garten des Jet Propulsion Laboratory.Bild Thomas Flury
Rückblick: Das Jet Propulsion Laboratory und der Weg zum Mars
Das Jet Propulsion Laboratory in Pasadena feiert dieses Jahr sein 75-jähriges Bestehen. Nach der Gründung der amerikanischen Raumfahrtsbehörde Nasa 1958 kam es unter deren Obhut. Das Institut ist bekannt für seine innovativen Satelliten und Raumsonden zur Erkundung des Erd- und des Sonnensystems. Bei sämtlichen amerikanischen Mars-Projekten war es federführend.
Die ersten erfolgreichen Missionen fanden bereits anfangs der 1960er-Jahre statt, noch vor der ersten Mondlandung 1969. 1965 flog die Raumsonde Mariner 4 am Mars vorbei und übermittelte erste Fotos. Viking 1, die erste amerikanische Raumsonde, die erfolgreich auf Mars landete, machte 1976 die ersten Bilder von der Oberfläche.
Ein weiterer Meilenstein war die Inorbitsetzung des Satelliten Mars Global Surveyor, der zwischen 1996 und 2001 den roten Planeten auf einer Höhe von 380 Kilometern umkreiste. Der Satellit ermöglichte es, geeignete Landeplätze für die folgenden Bodenmissionen zu finden. Die Nachfolgesatelliten Mars Odyssey (2002) und Mars Reconnaissance Orbiter (2006) lieferten Bildmaterial für eine detaillierte Kartografierung sowie für Informationen über den Zustand von Atmosphäre und Boden. In der Zwischenzeit landete 1997 der erste mobile Roboter Pathfinder und wurde 2003 von den etwas grösseren Zwillings-Rovern Spirit und Opportunity abgelöst. 2008 landete eine weitere Sonde, Phoenix, nahe am Nordpol. Phoenix entdeckte Eis im Boden und dünne Cirruswolken, deren Eispartikel wie Schnee zu Boden fielen.
Nach dem aktuellen Projekt sind wieder Satellitenmissionen geplant. 2013 soll mit Maven die obere Atmosphäre untersucht werden. 2016 soll ein Gemeinschafsprojekt der Nasa und der europäischen Raumfahrtorganisation ESA die Atmosphäre noch genauer untersuchen, mit Augenmerk auf Methan, das biologischen Ursprungs sein könnte. tf
http://marsprogram.jpl.nasa.gov/msl
So könnte es aussehen, wenn sich Curiosity auf unserem Nachbarplaneten an die Arbeit macht.Bildmontage JPL
