Von Europa zum Mars - und zurück!
Seit mehr als 15 Jahren umkreist Europa den Mars. Bis zum Start der ersten Rover-Mission dauert es noch fast ein Jahr, doch die Ambitionen sind hoch gesteckt, um einen weiteren Schritt zu gehen: die Rückführung einer Probe vom Roten Planeten.
Gab es jemals Leben auf dem Mars? Im Mittelpunkt der Marsexploration steht die Rekonstruktion und das Verständnis über die Geschichte unseres Nachbarplaneten um herauszufinden, wie sich diese Entwicklung von der der Erde unterscheidet.
Das erste Abenteuer der ESA zum roten Planeten begann vor 16 Jahren am 2. Juni 2003 mit dem Start der Mission Mars Express. Die Raumsonde hat nahezu die gesamte Oberfläche des Planeten erfasst und liefert weiterhin eine Fülle wissenschaftlicher Daten – darunter auch Beweise für ihre nasse Vergangenheit. Und dort, wo es Wasser gab, da gab es vielleicht auch Leben.
2016 startete die ESA gemeinsam mit der russischen Raumfahrtorganisation Roscosmos den 3,7 Tonnen schweren ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), die schwerste Raumsonde, die am Mars im Einsatz ist. TGO wird die Marsatmosphäre detaillierter denn je analysieren, indem die vorhandenen Gase gemessen und herausgestellt wird, ob sie biologischen oder geologischen Ursprungs sind. Darüber hinaus ermöglicht die Sonde die Erstellung einer globalen Karte über die Wasserverteilung in Form von Wassereis oder wasserhaltigen Mineralien im flachen Untergrund des Mars.
TGO dient zudem auch als Datenrelais für den Insight-Lander und Curiosity-Rover der NASA auf dem Mars. Bei der zweiten ExoMars-Mission wird er als primäre Relaisstation zur Erde dienen, die eine Rover- und Surface-Science-Plattform umfasst. Der Start ist für Juli 2020 geplant, die Ankunft auf dem Mars soll im März 2021 erfolgen. TGO bereitet sich bereits auf den Neuankömmling vor: im nächsten Monat wird TGO ihre Umlaufbahn anpassen, um sicherzustellen, dass er sich in der richtigen Position befindet, um den Einstieg, den Abstieg und die Landung des Absteigmoduls zu unterstützen.
Der Rover, benannt nach Rosalind Franklin, soll nach dem Abstieg von der Oberflächenplattform und der Erkundung ihrer Umgebung wissenschaftlich relevante Stellen auffinden. Aus einer Tiefe von 2 m unter der Erde, wo sie vor der harten Strahlung, die die Oberfläche bombardiert, geschützt sind, werden Proben entnommen. Anschließend werden sie mit Hilfe eines hochentwickelten Bordlabors analysiert, um nach Anzeichen von Leben zu suchen.
Der Mars 2020 Rover der NASA wird ebenfalls Anfang 2021 auf dem Mars landen, um das Delta eines alten Flusses zu erkunden. Zusätzlich zu eigenen wissenschaftlichen Zielen sollen Bodenproben in stiftgroßen Kanistern gesammelt und gelagert werden. Die Bodenproben werden anschließend für eine spätere Abholung und Rückkehr auf die Erde vorbereitet - in diesem Fall für den nächsten logischen Schritt der robotischen Erkundung des Mars.
Das Mars Sample Return-Konzept erfordert drei Missionen und internationale Kooperationen. Die ESA prüft Konzepte für einen kleinen und agilen "Fetch" Rover, mit dem die gelagerten Proben geborgen, in einen fußballgroßen Behälter gefüllt und zu dessen Landeeinheit transportiert werden, die als Startrampe für das „Mars Ascent Vehicle“ (eine Rakete für einen Flug in die Marsumlaufbahn) dienen. Die dritte Mission sieht ein von der ESA gesteuertes Raumfahrzeug vor, die diesen Container im Marsorbit lokalisieren und einsammeln soll, um ihn anschließend zurück zur Erde zu fliegen.
Die Sonde für die Probenrückführung nutzt dabei das technologische Erbe der BepiColombo-Mission der ESA. Beide Sonden beruhen auf einem elektrischen Antrieb und abnehmbaren Mehrstufen-Modulen. Für das Auffangen des Probenbehälters dient wiederum das europäische ATV als Beispiel, die die Internationale Raumstation mit Fracht, Treibstoff und Sauerstoff versorgte.
Wie bei der Rückführung von Mondgesteinen auf die Erde wird auch die Rückführung von Mars-Proben einen entscheidenden Moment in der Weltraumforschung darstellen. Bei dieser ersten Mars Sample Return Mission könnten rund 500 Gramm Material von verschiedenen Standorten gesammelt werden. Nach der Rückführung auf die Erde sollen die Proben in speziellen Einrichtungen aufbereitet werden, um sicherzustellen, dass sie den Anforderungen des Planetenschutzes entsprechen und im nachfolgenden Schritt Studien erleichtern, die in den kleinen, aber hochentwickelten Rover-Laboren nicht möglich sind. Und, was vielleicht noch wichtiger ist, können damit vielleicht künftige Entdeckungen gemacht werden, da sich die Analysetechniken im Laufe der Zeit verbessern.
Mit Blick auf die Zukunft gilt es, die Marsumgebung noch besser zu verstehen, bevor Astronauten den Roten Planeten besuchen. Die Proben sind nicht nur von wissenschaftlicher Bedeutung, sondern tragen auch dazu bei, die Gefahren durch den Staub im Boden einzuschätzen. Die staubige Umgebung kann sowohl die menschliche Gesundheit, als auch den Betrieb technischer Geräte beeinflussen. Mit den Proben ließe sich zudem untersuchen, wie wir die Ressourcen auf dem Planeten nutzen können - ein wesentlicher Aspekt bei der Schaffung einer autarken Umgebung für langfristige Aufenthalte auf dem Mars.
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Europa beteiligt sich im Rahmen der JAXA-Mission an der Erforschung der Marsmonde Phobos und Deimos zu untersuchen, um Proben von Phobos auf die Erde zu bringen. Die daraus gewonnen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, den Ursprung der Marsmonde besser zu verstehen.
"Während wir die wissenschaftliche Rendite unserer beiden Marsorbiter weiter maximieren, bereiten wir uns auch auf eine sichere Landung und die Fahrt auf der Marsoberfläche vor", so David Parker, Direktor für die astronautische und robotische Exploration bei der ESA.
"Die nächsten logischen Schritte sind bereits geplant - eine robotergestützte Sample-Return-Mission bei der ersten Rundreise auf die Marsoberfläche. Die Rover-Mission der NASA Mars 2020 wird in Kürze als erster Schritt dieser anspruchsvollen Mission durchgeführt. Nun müssen wir die Mission zuende führen.
Die ESA hat ihre Kompetenz bei der Erforschung des Mars aus dem Orbit bewiesen, nun wollen wir eine sichere Landung sicherstellen, über die Oberfläche rollen und Proben entnehmen, um nach Anzeichen von Leben zu suchen. Unsere Sonden sind bereits in der Lage, Datenrelais für Oberflächenmissionen bereitzustellen. Der nächste Schritt besteht darin, Proben auf die Erde zu bringen, Wissenschaftlern auf der ganzen Welt Zugang zum Mars zu gewähren und sich gezielt auf die künftige astronautische Erforschung des Roten Planeten vorzubereiten. Während wir uns auf den Start unserer zweiten ExoMars-Mission vorbereiten, heben wir diese Woche den Beitrag der ESA zur Mars-Exploration hervor und blicken über den erfolgreichen Abschluss der Mars Sample Return-Mission hinaus. Mit dem Hashtag #ExploreFarther können Sie online an der Diskussion teilnehmen.
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