Mission Mars 2020

Die Suche nach fremdem Leben kann losgehen

Von Sibylle Anderl
19.02.2021
, 20:02
Riskantes Manöver: Die Nasa hat mit Perseverance ihren fünften Rover erfolgreich auf den Roten Planeten gebracht – mit großen Zielen und einigen Premieren.
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Die Masken konnten die enorme Anspannung der Teammitglieder der Mars-2020-Mission kaum verbergen, als diese am Donnerstag im Kontrollraum der amerikanischen Jet Propulsion Laboratories die Landung des Perseverance-Rovers der amerikanischen Weltraumbehörde (Nasa) auf dem Mars verfolgten. Eingreifen konnten sie zu diesem Zeitpunkt nicht mehr, dafür braucht das Signal von dem rund 200 Millionen Kilometer entfernten Himmelskörper mit mehr als elf Minuten Laufzeit viel zu lang. Eine Marslandung muss daher vollständig autonom erfolgen – einer der Gründe, warum der nervenaufreibende Zeitraum zwischen Atmosphäreneintritt und Landung auch als „sieben Minuten des Schreckens“ bezeichnet wird.

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Die Landung auf dem Mars ist zudem ein sehr komplexes und schwieriges Manöver, an dem schon einige Missionen gescheitert sind. Denn die Atmosphäre unseres Nachbarplaneten ist extrem dünn. Der Luftdruck beträgt weniger als ein Prozent des irdischen Werts. Die Abbremsung einer Raumsonde, die mit knapp 20.000 Kilometern pro Stunde in die Atmosphäre eintritt, ist daher eine große Herausforderung. Gemeistert wird sie durch die Kombination verschiedener Bremstechniken. Zunächst wird die Reibung der Atmosphäre genutzt. Der Hitzeschild der Sonde wird dabei innerhalb von 80 Sekunden auf rund 1300 Grad Celsius aufgeheizt; nach etwa vier Minuten ist die Raumsonde daraufhin nur noch etwa 1600 Kilometer pro Stunde schnell. Kursablenkungen durch unterschiedlich dichte Luftpakete werden in dieser Phase automatisch ausgeglichen.

Als Nächstes wird ein knapp 22 Meter großer Fallschirm geöffnet. Der genaue Zeitpunkt dieser Operation wurde bei der Landung von Perseverance erstmalig auf eine möglichst genaue Erreichung der geplanten Landestelle abgestimmt und erfolgte in einer Höhe von etwa zwölf Kilometern. Gut 20 Sekunden später wurde der Hitzeschild abgestoßen. Das ermöglichte es dem Rover, sein Landeradar einzusetzen und mit seinen Kameras einen ersten Blick auf die Oberfläche zu werfen.

Trotz  AHA-Regeln war der Jubel groß im Kontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory nach der geglückten Landung.
Trotz AHA-Regeln war der Jubel groß im Kontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory nach der geglückten Landung. Bild: AFP

Bei Perseverance kam nun in einer Höhe von rund vier Kilometern eine weitere technologische Neuentwicklung zum Einsatz: Eine Kamera an seiner Unterseite lieferte Bilder des Geländes, die mit vorher aus dem Orbit aufgenommenen Karten verglichen wurden, um die genaue Landestelle zu bestimmen und falls nötig so anzupassen, dass die sicherste Region angesteuert wird. Das ermöglichte eine Positionsbestimmung relativ zur Oberfläche mit einer Genauigkeit von weniger als 40 Metern – ohne dieses Verfahren betrug die Genauigkeit rund zwei Kilometer. Diese Technik, genannt „Terrain Relative Navigation“, wird in Zukunft helfen, auch riskantere Landeplätze ansteuern zu können – also felsigere, aber potentiell auch interessantere.

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Abholmission für eingesammelte Proben geplant

Die vom Fallschirm geleistete Abbremsung lieferte eine Geschwindigkeit von rund 300 Kilometern pro Stunde. Für den Rest kamen in einer Höhe von knapp drei Kilometern dann die acht Bremstriebwerke an der Landestufe zum Einsatz. Sobald die Landestufe in 20 Metern Höhe mit etwa drei Kilometern pro Stunde fast zur Ruhe gekommen war, wurde der Rover schließlich abgeseilt – ein Manöver, das als „Sky Crane“ („Himmelskran“) bezeichnet wird und schon 2012 beim Curiosity-Rover der Nasa, dem Vorgänger von Perseverance, zum Einsatz kam. Um kurz nach 21.55 Uhr mitteleuropäischer Zeit kam dann das erlösende Signal: „Touchdown confirmed“, mit großem Jubel im Kontrollraum, der einige Minuten später noch einmal anwuchs, als der Rover das erste Bild von der Marsoberfläche gesandt und so seine Funktionsfähigkeit demonstriert hatte.

Die empfangenen Daten bestätigten, dass die angestrebte Landestelle mit hoher Präzision erreicht wurde. Perseverance befindet sich nun im 45 Kilometer großen und etwa 3,5 Milliarden Jahre alten Jezero-Krater, der einst einen durch ein Flussdelta gespeisten See beherbergte. Für das Ziel des Rovers, nach Spuren einstigen Lebens auf dem Roten Planeten zu suchen, ist diese Region vielversprechend.

Original-Modell des Marsrovers „Perseverance“
Original-Modell des Marsrovers „Perseverance“ Bild: AFP

Am Rand des Kraters beobachtete Kalkgesteine und Tonminerale sind auf der Erde dafür bekannt, Biosignaturen – Spuren von Mikroben etwa – überaus gut konservieren zu können. Perseverance wird hier Gesteins- und Bodenproben nehmen, die schließlich auf der Marsoberfläche gelagert und von einer Folgemission zur Erde gebracht werden sollen. Die Nasa und die Europäische Weltraumagentur (Esa) werden dafür einen Lander mit einem Abholrover zum Mars schicken. Die Proben werden dann mit einer Rakete in den Orbit geschickt – es wäre der erste Raketenstart von einem fremden Planeten – und von einer Sonde für den Transport zur Erde abgeholt. Starten soll die Mission 2026. Mit den Proben wäre dann 2031 auf der Erde zu rechnen. Sollte das gelingen, wäre es ein großer Schritt für die Marsforschung, da die Analysemöglichkeiten in irdischen Laboren ungleich größer sind als auf der Marsoberfläche.

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Hubschrauberflug auf einem fremden Planeten

„Wir wissen nicht, was die Proben vom Mars uns offenbaren werden. Aber was sie uns mitteilen könnten, ist gewaltig – darunter die Möglichkeit, dass einst Leben jenseits der Erde existiert haben könnte“, fasste der Wissenschaftsdirektor der Nasa, Thomas Zurbuchen, das Potential der Mission nach der Landung zusammen. Doch die Aufgaben des Perseverance- Rovers erschöpfen sich nicht in der Bereitstellung von Bodenproben. Mit sieben Instrumenten an Bord soll er umfassende Erkenntnisse zu Geologie und Klima des Mars ermöglichen. So besitzt er einen der menschlichen Anatomie nachempfundenen Roboterarm, der mit Hilfe eines Spektrometers feinste Oberflächendetails untersuchen kann, ein Radarinstrument und eine Wetterstation. Ein Experiment soll aus der größtenteils aus Kohlendioxid bestehenden Marsatmosphäre Sauerstoff gewinnen – ein Verfahren, das einmal im Zuge astronautischer Missionen eine wichtige Rolle spielen könnte.

Und schließlich steht im Rahmen der Mission eine weitere Premiere bevor: Perseverance hat einen 1,8 Kilogramm schweren kleinen Hubschrauber, genannt „Ingenuity“, an Bord, der den ersten kontrollierten Flug auf einem fremden Planeten unternehmen soll. Für künftige Missionen könnte auf diese Weise eine weitere Perspektive auf den Mars aus dem oberflächennahen Luftraum erschlossen werden. Die kommenden Wochen wird der Rover nun mit der Inbetriebnahme seiner Instrumente verbringen. Zunächst kann man sich aber noch auf umfangreiches Bild- und Tonmaterial von der Landung freuen, das der Rover etwas verzögert zur Erde schickt.

Quelle: F.A.Z.
Autorenbild/ Sybille Anderl
Sibylle Anderl
Redakteurin im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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