Bereit zur Marslandung: NASA-Rover Perseverance vor der Ankunft

Die Mission Mars 2020 der US-Raumfahrtbehörde NASA erreicht den Roten Planeten. Die Landung soll am 18. Februar stattfinden.

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So soll die letzte Phase der Landung aussehen: Der Mars-Rover Perseverance befindet sich an einer Seilvorrichtung des Landemoduls.

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Von
  • Patrick Klapetz

Die USA haben am 30. Juli 2020 ihre Mission Mars 2020 auf die Reise geschickt und sieben Monate später steht die Ankunft bevor. Sieben Monate, in denen die Raumsonde über 450 Millionen Kilometer gereist ist. Am Donnerstag, den 18. Februar, um 21.30 Uhr (MEZ), soll die Landung beginnen. Mit an Bord befindet sich neben einem neuen Mars-Rover zum ersten Mal auch ein Mini-Hubschrauber.

Wenige Tage zuvor werden bereits Sonden der Vereinigten Arabischen Emirate und der Volksrepublik China den Marsorbit erreicht haben. Die chinesische Raumfahrtbehörde CNSA plant ebenfalls eine Landung. Diese wird aber erst im Mai erfolgen. Eigentlich sollte auch die europäische und russische ExoMars-Mission im Sommer 2020 zum roten Planeten aufbrechen. Durch die Corona-Pandemie konnten abschließende Tests aber nicht durchgeführt werden. Das nächste Zeitfenster für einen Start öffnet sich 2022.

Künstlerische Darstellung der Eintrittskapsel

(Bild: NASA/JPL-Caltech)

Raumfahrtmission zu einem anderen Planeten lohnen sich nur, wenn sich die beiden Planeten am nächsten stehen. Bei einem Flug zum Mond ist dieser Faktor weniger wichtig, da die Reise weniger als eine Woche dauert. Bei Erde und Mars geht es aber um Monate und ungefähr alle 26 Monate sind sie sich am nächsten. Deshalb sind im Sommer 2020 auch gleich drei Missionen innerhalb weniger Tage gestartet.

Doch warum ausgerechnet der Mars? Es gibt zwei Planeten in unserem Sonnensystem, die der Erde sehr ähnlich sind. Zum einen ist es die Venus. Der NASA-Wissenschaftler Michael Way hatte 2016 eine Studie veröffentlicht, in der es heißt, dass das Klima auf der Venus bis vor circa 715 Millionen Jahren noch lebensfreundlich war. Heute herrschen dort unmenschliche Temperaturen.

Anders sieht es auf dem Mars aus. Die Temperaturen liegen dort bei durchschnittlich 68 Grad Celsius unter Null. Für den Menschen nicht gerade lebensfreundlich. Für einfache Lebensformen wie Mikroben könnte das anders sein. Außerdem wurde Methaneis in den Wolkendecken des Mars entdeckt. Forscher finden immer wieder Belege dafür, dass es auf dem Mars eine dichte Atmosphäre sowie ein wärmeres und feuchteres Klima gegeben haben muss. Andere widersprechen. Es gibt also Orte auf dem Mars, an denen einmal Leben gegeben haben könnte.

Einer dieser Orte ist der Landeplatz von Mars 2020. Der Jezero-Krater befindet sich in der nördlichen Marshemisphäre in der ausgedehnten Hochebene Syrtis Major Planitia. Der Krater soll vor über vier Milliarden Jahren durch einen Meteoriteneinschlag entstanden sein. Bis vor 3,8 Milliarden Jahren habe es hier noch offene Wasserflächen gegeben. Das könnte ein Anzeichen für vergangenes Leben sein. Vielleicht wird Perseverance hier die fossilen Überreste einfacher Lebensformen finden. Denn wo einst Wasser war, könnte es auch Leben gegeben haben.

Das Foto des Jezero-Kraters wurde von der High Resolution Stereo Camera (HRSC) der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA geschossen. Die Kamera befindet sich an Bord des Mars Express Orbiters

(Bild: ESA/DLR/FU-Berlin)

Die Sonde Perseverance der Mission mag auf manchen Bildern wie ein Spielzeug wirken, tatsächlich ist der Rover ungefähr so groß wie ein Auto: In der Diagonale misst er 2,70 Meter, bei einer Länge von zwei Metern. Er erreicht eine Höhe von 2,20 Metern und ein Gewicht von circa einer Tonne. Auf dem Mars sind das ungefähr 350 Kilogramm.

Der Rover wird sich während des Eintritts in die Marsatmosphäre in einer Landekapsel befinden, die mit einem Hitzeschild ausgestattet ist. Die Kapsel befindet sich im freien Fall. Wenn sie den glühend heißen Eintritt überstanden hat, soll sich ein Rettungsfallschirm öffnen, um die Fallgeschwindigkeit zu reduzieren. Nach einer Weile wird sich sein Hitzeschild von der Kapsel lösen, sodass sich der Rover zusammen mit einem weiteren Landemodul von der Kapsel ausklinken kann. Falls eines dieser Manöver schief gehen sollte, wird dies das voraussichtliche Aus der Bodenmission bedeuten.

Das Landemodul soll seinen Sturz mit Düsen abbremsen. Währenddessen werden Fotos von der Marsoberfläche geschossen. Dadurch kann ein geeigneter Landeplatz aus einer geringeren Höhe ausgekundschaftet werden. Bei vergangenen Missionen vertraute man ausschließlich auf orbitale Daten. Der Nachteil: Der Landeort kann nur zwischen einem und fünf Kilometern genau berechnet werden. Unebenheiten im Gelände oder Gesteinstrümmer könnten bei der Landung somit im Weg sein. Mit der neuen Methode kann das Landemodul autonom reagieren.

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Das Restrisiko liegt nur noch bei einer Ungenauigkeit von 60 Metern. Nachdem der Landeort auserkoren ist, soll sich der Kabelzug vom Landemodul öffnen. An dessen Ende befindet sich der Rover, der kurz darauf Marsboden unter seinen Rädern haben soll. Trotzdem wird es keine sanfte Landung, heißt es bei der NASA.

Nach seiner Landung soll Perseverance nach vergangenem mikrobiellen Leben suchen. Ein Fortschritt, denn frühere Rover haben lediglich nach bewohnbaren Bedingungen gesucht. Darüber hinaus soll Perseverance Gesteinsproben einsammeln. Besonders die Kernbohrungen in den Marsuntergrund werden interessant sein. Der Rover soll diese nämlich sammeln. Die NASA hat vor, die Proben bei einer zukünftigen Mission in den Weltraum zu schießen, damit sie ein Orbiter zur Erde bringen kann.

Zwar wäre theoretisch auch eine Untersuchung durch Roboterfahrzeuge auf dem Mars möglich. Die dafür benötigten Analyse-Maschinen wären aber viel zu groß für eine Reise zum Mars. Außerhalb der Wissenschaftswelt werden vermutlich die neuen hochauflösenden Fotos der Marsoberfläche für Aufsehen sorgen. Denn wie seine Vorgänger wird auch Perseverance Fotos schießen. Außerdem befindet sich an der Unterseite des Rovers der Mini-Hubschrauber Ingenuity (engl. für Einfallsreichtum). 60 bis 90 Tage nach der Landung soll Perseverance ihn an einem geeigneten Ort absetzen und sich anschließend von ihm entfernen.

Es wird das erste Mal sein, dass ein Fluggerät wie Ingenuity auf einem fremden Planeten fliegt. Der Mini-Hubschrauber hat eine Masse von 1,8 Kilogramm – auf dem Mars wiegt er also gerade einmal 680 Gramm. Seine Grundmaße betragen 14 x 14 Zentimeter. Jedoch ist er durch seine angewinkelten Standfüße und die Rotoren 80 Zentimeter hoch.

Künstlerische Darstellung des neuen Mars-Rovers Perseverance und seines Mini-Hubschraubers Ingenuity auf der Marsoberfläche

(Bild: NASA / JPL-Caltech)

Ob der Mars-Helikopter tatsächlich fliegen wird, steht noch in den Sternen. Die Marsatmosphäre ist nämlich zu 99 Prozent dünner als die Atmosphäre auf der Erde. Aus diesem Grund mussten die NASA-Wissenschaftler eine neue Rotor-Technologie entwerfen, die aus vier speziell angefertigte Carbon-Blättern bestehen. Zwei dieser Blätter werden jeweils an einem von zwei Rotoren befestigt. Dadurch erreichen sie eine Spannweite von 1,20 Meter.

Einer der Rotoren wird sich in und der andere entgegen dem Uhrzeigersinn bewegen. Die Carbon-Blätter sollen sich mit einer Geschwindigkeit von 2.400 Umdrehungen drehen. Das ist die zehnfache Geschwindigkeit eines Passagierhubschraubers auf der Erde. Mit dieser neuen Technologie soll der kleine Mars-Hubschrauber abheben.

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Zur Vorsicht werden die ersten Versuche nur aus Höhenflugtests in geringer Flughöhe bestehen. Ingenuity wird dabei circa 20 bis 30 Sekunden in der Luft sein – falls es klappt. Die Testphase soll 30 Tage dauern. Während dieser Zeit soll es fünf Flugtests geben. Mit dem letzten Flugtest soll sogar eine Strecke von 300 Metern in einer Flughöhe von zehn Metern absolviert werden. Die Bordkamera soll dabei Fotos von der Marsoberfläche schießen. Falls die Tests erfolgreich sein sollten, plant die NASA einen größeren Hubschrauber für eine zukünftige Mission zu bauen. Erst einmal heißt es aber abwarten, ob der NASA überhaupt erneut eine Landung auf dem Mars gelingt.

(mho)