ExoMars-Mission Europas neue Pläne zum Mars in den Sternen
Eigentlich wollten Europa und Russland in diesem Jahr gemeinsam zum Mars fliegen. Doch aufgrund des Ukraine-Krieges und der Sanktionen scheint ein Start der ExoMars-Mission im Jahr 2022 "sehr unwahrscheinlich".
Eigentlich sollte es im September 2022 losgehen: Dann sollte der ExoMars-Rover gen Roten Planeten starten. Doch nun gab die ESA bekannt: Ein Start in diesem Jahr sei "sehr unwahrscheinlich". Der Grund: Die ExoMars-Mission ist eine Kooperation der ESA mit der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos. Europa hat zwar den Rover "Rosalind Franklin" gebaut. Aber starten sollte die Mission an Bord einer russischen Proton-Rakete vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur aus. Und auch die Landeplattform für den Rover hat Russland gebaut.
Die Sanktionen der ESA-Mitgliedsstaaten aufgrund des Angriffskrieges Russlands auf die Ukraine hat die ESA zu dieser Nachricht Ende Februar 2022 veranlasst. Derzeit steht noch offen, was das konkret für die Zukunft der ExoMars bedeutet. Klar ist: Startet ExoMars nicht in diesem Jahr, öffnet sich das nächste Startfenster zum Mars erst im Jahr 2024.
Eine mehrteilige Mission zum Mars
Die ExoMars-Mission ist eine mehrteilige Mission, die Europas Raumfahrtbehörde ESA zusammen mit der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos bestreitet. Ihr erster Teil startete am 14. März 2016 zum Mars: der Trace Gas Orbiter (TGO). Im Oktober 2016 kam die Sonde nach siebenmonatiger Reise bei unserem Nachbarplaneten an und umkreist ihn seither, um ihn zu erforschen.
Teil 1: der Trace Gas Orbiter und leider kein Lander
Mars-Sonde Trace Gas Orbiter (TGO) der ExoMars-Mission
Der 3,5 Meter große, rund vier Tonnen schwere Trace Gas Orbiter untersucht die dünne Marsatmosphäre und ist dabei besonders auf Spuren von Methan aus, das der ESA-Orbiter Mars Express bereits 2004 entdeckt hatte. Erforscht werden soll, woher das Spurengas stammt, ob biologische Organismen dafür infrage kämen.
"Ich erwarte, dass wir Methan nachweisen und besser verstehen, wie es entsteht."
Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler
Eine der Mars-Aufnahmen des TGO
Zudem soll der TGO für zukünftige Marsmissionen als Relay-Station dienen, die Daten von einem Landegerät zur Erde und zurück schickt. Denn im zweiten Teil der ExoMars-Mission soll es endlich auch mit der Landung auf dem Mars klappen: Ein Rover soll auf dem roten Planeten landen.
Der erste Versuch, ein Landegerät auf dem Mars abzusetzen, scheiterte 2016: Der Lander Schiaparelli, eine Vorläufer-Testsonde, schlug zu hart auf.
Fataler Irrtum des Landegeräts Schiaparelli
Harte Landung im Marsstaub
Landemodul Schiaparelli mit Fallschirm (Illustration)
Es sollte eigentlich das Herzstück der ersten ExoMars-Mission der europäischen Raumfahrt sein: das Landegerät Schiaparelli. Am 19. Oktober 2016 wurde es zur Landung auf dem Mars ausgesetzt - und stürzte offenbar in freiem Fall auf die Oberfläche des roten Planeten. Es blieb: Ein großer schwarzer Fleck.
Schiaparelli war vor allem ein Testmodul für eine spätere Landung eines Rovers auf dem Mars. Benannt wurde es nach dem italienischen Astronom Giovanni Schiaparelli (1835-1910).
Höhe falsch eingeschätzt
Offenbar hatte der russisch-europäische Lander Schiaparelli ein Software-Problem: Das Radarhöhenmessgerät an Bord von Schiaparelli kommunizierte offenbar nicht richtig mit der Steuerungssoftware des Landers. Es entstand eine fatale Zeitverschiebung: Schiaparellis "Haupthirn" dachte, er sei schon viel tiefer, als er tatsächlich war. Dadurch wurden die Fallschirme zu früh abgesprengt und die Bremstriebwerke nur drei statt der erforderlichen sechzig Sekunden lang gezündet. Die letzten zwei bis vier Kilometer bis zur Oberfläche legte Schiaparelli demnach wohl im freien Fall zurück. Die durch die Fehlfunktion noch vollen Tanks des Landegeräts dürften beim Aufprall explodiert sein. Der Kontakt zu Schiaparelli war schon 50 Sekunden vorher abgerissen.
Computergesteuertes Manöver
Mit Spannung verfolgten die ESA-Mitarbeiter den Landeanflug von Schiaparelli
Das Landemanöver lief computergesteuert ab – die ESA-Experten konnten nur zuschauen. Schiaparelli raste zunächst mit einer Geschwindigkeit von 21.000 Kilometern pro Stunde der Marsoberfläche entgegen. Drei Minuten Zeit blieben ihr, um allein durch Reibung mit der dünnen Marsatmosphäre das Landegerät auf 1.700 Kilometer pro Stunde abzubremsen. Dafür war der Hitzeschild vorgesehen, das den Lander einerseits vor hohen Temperaturen schützen, andererseits abbremsen sollte.
Keine Eingriffsmöglichkeit
Nach dem Überschallflug, etwa in sieben Kilometer Höhe, ging ein Fallschirm mit einem Durchmesser von zwölf Metern auf. Laut Plan sollte sich Schiaparelli einen Kilometer über dem Marsstaub vom Schirm befreien und seine Bremstriebwerke nutzen. Den Aufprall am Ende sollte eine Art Airbag lindern.
"Alles muss mit Millisekunden-genauer Präzision funktionieren. Und unsere Einflussmöglichkeiten sind gleich null. Deswegen sprechen die Amerikaner bei diesen Manövern von den sieben Minuten des Schreckens. In unserem Fall sind es sechs Minuten." Jorge Vago, ESA
Fotos vom Einschlag
MRO-Aufnahme des abgestürzten Landers Schiaparelli
Später lieferte die NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) weitere Hinweise auf den Absturz Schiaparellis. Auf Bildern waren zwei neu entstandene Punkte zu erkennen: ein weißer, der der Größe von Schiaparellis Bremsfallschirm entspricht, und ein großer dunkler. Dieser sei etwa 15 Meter lang und 40 Meter breit und dürfte Oberflächenmaterial sein, das bei dem Aufprall in die Luft wirbelte. Auch ein Einschlagkrater ist zu erkennen.
Aufgaben von Schiaparelli
Das Modul war mit verschiedenen Messsensoren ausgestattet: Drei sogenannte COMARS-Sensoren (Combined Aerothermal and Radiometer Sensor) waren zum Beispiel dazu da, die Temperaturverteilung im Luftstrom an verschiedenen Stellen des Moduls sowie den Druck während des Eintritts in die Marsatmosphäre zu messen. Schiaparelli sollte während seiner Reise zum Boden Daten und wertvolle Erfahrungswerte sammeln für die zweite Etappe von ExoMars.
Zweite Etappe von ExoMars: ein Rover
Geplante Reiseroute zum Mars
Von Anfang an war geplant, dass in einem zweiten Teil der ExoMars-Mission ein Rover auf den Mars geschickt wird. Es wird übrigens eine "Roverin" sein, die für Europa über den Mars rollt: Das Landegerät wurde Rosalind Franklin getauft, zu Ehren der britischen Biochemikerin, die an der Erforschung der DNA-Doppelhelix wesentlich beteiligt war.
ExoMars-Rover
Der Rover Rosalind Franklin soll das Herzstück des Projekts werden. "Wir müssen nicht nur auf der Oberfläche nach Leben suchen, sondern dafür sehr tief gehen", erklärte Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler des ExoMars-Projekts. Dazu soll der Rover mit einem Bohrer ausgestattet sein, der bis zu zwei Meter tief bohren kann. Der US-Rover Curiosity, der seit 2012 auf dem Mars im Einsatz ist, kommt nur einige Zentimeter tief. Und der deutsche Bohrer HP3 alias "Maulwurf", der mit der NASA-Sonde Insight auf dem Mars landete, ist leider bei seinem Bohrversuch nach knapp 40 Zentimetern Tiefe gescheitert.
"Vielleicht haben wir total Glück und finden so tolle organische Proben, dass wir beweisen können, dass es Leben gab. Aber das halte ich für nicht sehr wahrscheinlich."
Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler
Der ExoMars-Rover sollte eigentlich schon 2018 zum Mars starten, doch die Mission wurde immer wieder verschoben, unter anderem, weil Tests mit den Landefallschirmen scheiterten. Bei der Landung wird der Rover seine eigene Landeplattform dabei haben: Plattform und Lander werden zusammen landen, anschließend kann der Rover über eine Rampe von der Plattform fahren. Beide Geräte sind mit eigenen Instrumenten ausgestattet.
Verschiedene Instrumente zeigen uns den Mars
Mars-Foto des TGO
Um die Marsoberfläche genauer unter die Lupe zu nehmen, hat der Orbiter TGO zum Beispiel das Stereokamera-System CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) an Bord. Es hat eine Auflösung von fünf Metern pro Pixel und kann Farb- und 3D-Aufnahmen machen. Mit dem NOMAD-Spektrometer (Nadir and Occultation for Mars Discovery) und dem Infrarotinstrument ACS (Atmospheric Chemistry Suite) können Spurengase wie Methan in der Atmosphäre ausfindig gemacht werden. Der Neutronendetektor FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) kann Wasserstoff auch unter der Marsoberfläche aufspüren. Mit seiner Hilfe soll eine Wassereis-Karte vom Mars entstehen.
"Der Mars wird so genau untersucht, dass sogar die Erde neidisch wird."
Oleg Korabljow, russischer Wissenschaftler
Planet Mars
- Farbe: Eisenoxid färbt den Planeten rot
- Name: Wegen seines roten Schimmers benannten ihn die Römer nach ihrem Kriegsgott Mars
- Durchmesser: 6.794 Kilometer - etwa die Hälfte des Erddurchmessers
- Schwerkraft: rund 3,7m/s² - etwa ein Drittel der Erdanziehung
- Dauer eines Marstages: 24 Stunden und 37 Minuten
- Dauer eines Marsjahres: 669 Marstage oder 687 Erdentage
- Durchschnittstemperatur: minus 55 Grad Celsius
- Marsatmosphäre: hauptsächlich Kohlendioxid (95 Prozent), Sauerstoff nur 0,13 Prozent
- Distanz Erde-Mars: zwischen rund 56 Millionen und mehr als 400 Millionen Kilometern aufgrund untersch. Geschwindigkeiten auf ihren Bahnen um die Sonne
Geschichte der Mars-Missionen
Die erste Mission zum Mars Am 1. November 1962 schickte die UdSSR die Sonde Mars 1 ins All. Sie sollte dem Mars nahe genug kommen, um Fotos von ihm zu machen und zur Erde zu senden. Am 19. Juni 1963 passierte Mars 1 in einer Entfernung von knapp 200.000 Kilometern den roten Planeten. Allerdings hatte die Sonde da bereits seit einem Vierteljahr den Funkkontakt zur Erde verloren. Aus den Fotos wurde also nichts.
Trockenübung für spätere Missionen
Erste Überlegungen zur unbemannten Reise zum Mars machte die ESA bereits 2002. Russland war erst 2013 in das Projekt eingestiegen, nachdem sich die US-Raumfahrtbehörde NASA daraus 2011 wegen Finanzproblemen zurückgezogen hatte. Einzelne Instrumente steuert die NASA trotzdem bei. Das Projekt ExoMars soll auch zur Vorbereitung von späteren Missionen dienen, etwa für eine Mars Sample Return. Die Raumfahrtbehörden wollen auch herausfinden, welche Gefahren es bei einer bemannten Landung auf dem Mars geben könnte.