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Die gerade gestartete erste Marssonde Chinas (oben rechts) und ihr Rover (unten).
Raumfahrt

Drei auf dem Weg zum Mars

Während Sonden der Vereinigten Arabischen Emirate, der USA und Chinas zum roten Planeten fliegen, steckt Europa in der Warteschleife.

Von Jacqueline Myrrhe

Lieber auf Nummer sicher gehen! Dabei stand sogar das Landedatum schon fest: am 19. März 2021 sollte die europäische Marsmission »ExoMars« in der Ebene Oxia Planum weich aufsetzen. Sollte, denn bei Höhentests des Landesystems im Sommer 2019 wurden die Fallschirme beschädigt. Da die Zeit drängte - das 2020-Startfenster ist nur bis zum 15. August offen und die nächste Gelegenheit erst wieder im Herbst 2022 - bat die Europäische Weltraumorganisation Esa die Kollegen der Nasa um Hilfe. Wenn es um Missionen zum Roten Planeten geht, sind die US-Amerikaner unerreicht. Bereitwillig stellte das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Nasa in Kalifornien die Testanlage zur Verfügung. Die Ergebnisse waren gut, noch bis Ende Februar hoffte die Esa diesen Sommer zum Mars aufbrechen zu können. Aber dann konnte der Termin für den Abschlusstest nicht gehalten werden. Am 12. März 2020, bevor die Corona-Pandemie auch die Esa zu Einschränkungen zwang, wurde offiziell bekannt, dass »ExoMars« um zwei Jahre vertagt wird.

»ExoMars« ist eines der Überbleibsel des im Jahr 2001 beschlossenen europäischen »Aurora«-Programmes zur Erkundung des Sonnensystems. »Aurora« war modern, ehrgeizig und langfristig angelegt. Der Vorschlag umfasste aufeinander aufbauende Flüge, die in einer bemannten Landung um das Jahr 2030 gipfeln sollten. Im ursprünglichen »Aurora«-Entwurf war die »ExoMars«-Mission für 2009 vorgesehen gewesen, eine Probenrückholmission für 2011, danach die technologische Umsetzung von autarken Lebenserhaltungssystemen und die Nutzung von Ressourcen vor Ort. Der Name des Programmes ist geblieben, die Zuständigkeiten und Zielsetzungen haben mehrmals gewechselt, die Ambitionen sind geschrumpft. Europas Wissenschaftsgemeinde wird diesen Sommer mit Wehmut verfolgen, wenn die USA, die Vereinigten Arabischen Emirate und China ihre Missionen in Richtung Mars starten. Unser Nachbarplanet ist nicht nur das Traumziel für die bemannte Raumfahrt - eine Gesteinsprobe vom Mars in irdischen Laboren untersuchen zu können, das ist der »Heilige Gral« der Planetenwissenschaftler.

Hallo Nachbar!

Von der Marsforschung erhoffen sich die Experten Antworten auf grundlegende Fragen auch für die Erde. Hat es in der frühen Entwicklungsgeschichte des Mars Leben gegeben? Wie hat Wasser zur Formung seiner Oberfläche beigetragen? Warum hat der rote Planet sein Wasser verloren? Sind ähnliche Prozesse auf der Erde denkbar? Ist der heutige Mars die Zukunft oder die Vergangenheit der Erde? Kann der Mensch auf dem Mars siedeln?

Obwohl nur etwa halb so groß wie die Erde und je nach Position auf der Umlaufbahn zwischen 56 und 400 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, kann der Mars mit bloßem Auge am Nachthimmel ausgemacht werden. Sein rötlicher Schein kommt vom hohen Gehalt am Eisenoxid im Staub und Gestein, animierte unsere Vorfahren jedoch dazu, ihn mit Blut und Krieg zu assoziieren und ihm dem Namen des römischen Kriegsgottes zu geben. Johannes Kepler fand nach jahrelangem Auswerten der Beobachtungsdaten des Mars die drei nach ihm benannten Gesetze. Der Planet hat Berge, Schluchten, ausgetrocknete Täler und mit Olympus Mons den höchsten Berg des Sonnensystems. Der ist mit 21,3 Kilometern mehr als doppelt so hoch wie der Mt. Everest.

Friedhof der Planetensonden

Schon die einstige Sowjetunion musste feststellen, dass ein Flug zum Mars eine technische Herausforderung ist. Nur drei ihrer 14 Marssonden kamen an. Sieben von acht Landungen scheiterten. Die Atmosphäre ist dünn, die Eintrittsgeschwindigkeit mit rund 20 000 km/h sportlich. Zum Abbremsen bleiben sieben Minuten. Die JPL-Leute sind wahre Experten dafür. Sie haben die Kombination aus natürlicher Abbremsung durch den Reibungswiderstand der Atmosphäre, Fallschirme, Bremsraketen, Airbags und Sky-Crane perfektioniert. Der Sky-Crane ist eine spezielle Landehilfe für besonders schwere Geräte, die möglichst punktgenau landen sollen. Dabei schwebt das Landegerät eine Zeit lang über dem Boden und seilt den Rover ab. Sobald der die Planetenoberfläche erreicht hat, werden die Seile gekappt, der schwebende Kran fliegt weg und schlägt in sicherer Entfernung hart auf. So wie zuvor der Nasa-Rover »Curiosity« (Neugier) wird die bevorstehende Mission den gut eine Tonne schweren Rover »Perseverance« (Ausdauer) per Sky-Crane absetzen.

»Ausdauer« legt Depots an

Die Nasa plant »Perseverance« um den 30. Juli zu starten und am 18. Februar 2021 im weitläufigen Jezero Crater zu landen. Der sechsrädrige Rover ist so groß wie ein Kleinwagen, verfügt über sechs wissenschaftliche Nutzlasten und hat eine projektierte Lebensdauer von einem Jahr. Kameras und verschiedene Hochleistungsspektrometer werden Daten zur Geologie liefern und nach Anzeichen von organischem Leben suchen. Das MOXIE-Instrument ist ein Technologietest, um Sauerstoff aus der kohlendioxidreichen Marsluft zu produzieren. Eine weitere Technologiedemonstration ist der kleine Hubschrauber »Ingenuity«. Der besondere Knüller ist aber der Bohrer, der aus Marsgestein fünf Zentimeter lange Bohrkerne gewinnen soll, die in Röhrchen verstaut werden. Sind 30 Probenröhrchen voll, werden sie auf dem Mars abgelegt. Eine spätere Mission in Kooperation mit der Esa soll dieses Depot vor dem Jahr 2030 einsammeln und zur Erde zurück bringen. So könnten die Planetologen letztendlich an ihre Marsbodenproben kommen.

Bereits am 19. Juli startete vom Tanegashima Weltraumbahnhof die japanische Trägerrakete H-2A. An ihrer Spitze trug sie die Marssonde »Al Amal« (Hoffnung) der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE). Nach dem Start sagte der Botschafter der VAE in Japan, Yousef Al Otaiba: »Es ist schwer in Worte zu fassen, aber ehrlich gesagt, diesen Start zu sehen, zu wissen, wie schwer es war, wie herausfordernd und dann diesem Erfolg beizuwohnen, macht mich ungemein stolz.« Die 200 Millionen US-Dollar teure Marssonde ist der erste arabische Beitrag zur Planetenerkundung. In nur fünf Jahren hat das junge Team im Mohammed bin Rashid Space Centre in Dubai mit Unterstützung von US-Universitäten das Projekt umgesetzt. »Al Amal« ist kein bloßes Prestige-Projekt für die VAE, wenngleich die Sonde dem 50. Jahrestag der Gründung der VAE im nächsten Jahr gewidmet ist. Das Projekt soll eine Initialzündung für den Aufbau einer Technologie- und Wissenschaftsnation werden. Wenn die Ölreserven erschöpft sind, soll es eine Zukunft für die nachkommenden Generationen geben. Hoffnung - der Name ist Programm. Die Marssonde wird im Februar nächsten Jahres in den Marsorbit einschwenken und mit den beiden Spektrometern und der Bordkamera für zwei Jahre die Marsatmosphäre beobachten und somit eine echte wissenschaftliche Lücke füllen. Der Golfstaat denkt aber schon darüber hinaus, plant für ein Wissenschaftszentrum, in dem die Bedingungen der Marsatmosphäre simuliert werden können. Als langfristiges Ziel soll bis 2117 eine bemannte Kolonie auf dem Mars folgen.

Fragen an das Universum

Chinas erster Versuch, zum Mars zu kommen, scheiterte 2011 als Huckepack-Nutzlast der missglückten russischen »Fobos-Grunt«-Marsmission.

Im Januar 2016 gab die chinesische Regierung grünes Licht für ein eigenes Marsprogramm. Am 23. Juli startete »Tianwen-1« (Fragen an das Universum) mit einer Langer Marsch-5-Trägerrakete vom neuen Kosmodrom auf der Insel Hainan. Die Mission ist ein ungewöhnlich mutiger Entwurf für ein Land, das bislang keine Erfahrung mit dem Mars hat. »Tianwen-1« wird einen Marsorbiter, einen Lander und einen Rover transportieren. Nachdem der Orbiter den Mars einige Monate sondiert hat, wird die Landung im Gebiet Utopia Planitia anlässlich des 100. Jahrestages der Gründung der Kommunistischen Partei Chinas im Juli 2021 erwartet. Das 240 kg schwere Marsfahrzeug ist für eine Lebensdauer von 90 Marstagen ausgelegt, mehr als drei irdische Monate. Long Xiao, Planetologe an der Staatlichen Universität für Geowissenschaften in Wuhan, sagte dem »Wall Street Journal«: »›Tianwen-1‹ ist natürlich nicht so gut wie die Nasa-Mission. Aber es ist unser erster Schritt, um die erforderlichen Fähigkeiten aufzubauen, bevor wir den nächsten Schritt wagen. Wir hoffen, zum Wissen der Menschheit beitragen zu können, denn Daten aus der Planetenforschung erlauben es den Wissenschaftlern global zusammenzuarbeiten.«

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