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ExoMars „Die Software dachte, die Reise ist vorbei“

Esa-Missionsleiter Paolo Ferri spricht im Interview über die Lehren aus dem Absturz von „Schiaparelli“ auf dem Mars. Er glaubt nicht, dass der Absturz des Testlanders den weiteren Fortgang der Mission beeinflusst.

ESA ExoMars 2016
ESA Exomars 2016 Foto: ESA ATG-medialab M.Thiebaut

Es sollte die erste Landung der Europäer auf dem Mars werden – doch dann zerschellte „Schiaparelli“ auf der Oberfläche. Das Landegerät hatte sich am 19. Oktober zunächst zwar planmäßig von der Muttersonde getrennt, war in der letzten Phase des Sinkflugs aber viel zu schnell und prallte ungebremst auf den Roten Planeten. Wie geht es nach der missglückten Landung weiter mit der ExoMars-Mission der europäischen Weltraumorganisation Esa und der russischen Partneragentur Roskosmos? Für 2020 war der Start einer Forschungsplattform und eines Rovers zum Mars angepeilt, für dessen Landung Schiaparelli den Test darstellen sollte. Im Gespräch mit der Frankfurter Rundschau gibt Paolo Ferri, Leiter des Missionsbetriebs bei der Esa, Auskunft über den aktuellen Stand.

Herr Ferri, zuletzt hieß es, für die Bruchlandung von Schiaparelli seien Probleme mit der Software verantwortlich gewesen. Sind die Gründe für den Absturz inzwischen vollständig geklärt?
Hundertprozentig klar sind sie noch nicht. In den nächsten Tagen erwarten wir einen Zwischenbericht, in einigen Wochen sollten wir Gewissheit haben. Die Suche nach der Ursache konzentriert sich auf den Moment unmittelbar nach Öffnung des Fallschirms. Die Daten weisen auf eine sehr starke Dynamik hin. Wir vermuten, dass die Software die Messungen der Kreisel, mit denen alle Satelliten ausgestattet sind, nicht richtig interpretiert und somit die Situation falsch eingeschätzt hat. Die Software ging offenbar davon aus, dass die Reise zur Oberfläche schon zu Ende ist.

Was ist dann genau passiert?
Da der Computer die Höhe von Schiaparelli über der Marsoberfläche falsch geschätzt hat, hat er den Fallschirm zu früh abgeworfen. Die Bremsraketen haben zwar gezündet und dabei gut funktioniert, waren aber nur drei Sekunden lang aktiv. Weil der Computer davon ausging, bereits auf der Oberfläche angekommen zu sein, hat er sogar bereits einige wissenschaftliche Instrumente eingeschaltet, davon haben wir die Daten bekommen.

Von der Erde aus gab es keine Möglichkeit mehr einzugreifen?
Nein, diese Vorgänge laufen alle vollautomatisiert ab, da lässt sich nichts mehr vom Boden aus mit dem Joystick steuern. Und dann gibt es ja auch noch die Zeitverzögerung: Die gesamte Sequenz von der Ablösung des Landegeräts bis zum Aufsetzen auf der Oberfläche sollte sechs Minuten dauern – das Signal braucht aber zehn Minuten bis es die Erde erreicht. Bis es bei uns angekommen wäre, wäre die Landung schon längst vollbracht gewesen.

Das bedeutet dann auch, dass der Grundstock für den Fehler auf der Erde gelegt wurde?
Bei der Konzeption der Mission wurde versucht, die echten Bedingungen zum simulieren, wie sie in der Atmosphäre des Mars gegeben sind. Möglicherweise ist dabei irgendetwas nicht realistisch nachgestellt worden – es sei denn, die Kreisel der Sonde hätten nicht richtig gearbeitet und falsche Messungen geliefert. Aber dieses Szenario sehe ich als unwahrscheinlich an.

Welche Rolle spielen diese Messungen beim Landevorgang?
Die Sonde „fühlt“ durch Beschleunigungssensoren, dass sie in die Atmosphäre eingetreten ist. Die Telemetriemessungen am Orbiter zeigen, dass das Hitzeschild sehr gut funktioniert hat. Kurz danach wird der Fallschirm geöffnet. In diesem Moment hat die Dynamik des Landers unerwartet starke Oszillationen entwickelt. Ab diesem Moment hat der Computer angefangen, die Höhe und Lage des Landers falsch zu interpretieren. Der Fallschirm wurde zu früh abgeworfen. Eigentlich sollen die Bremsraketen bis kurz vor Erreichen des Bodens aktiv sein, das Landegerät wäre dann mit einer Geschwindigkeit von etwa vier Stundenkilometern langsam heruntergesackt. Doch weil sich die Bremsraketen früher ausgeschaltet haben, ist Schiaparelli 20 Sekunden lang mit einer Geschwindigkeit von über 300 Stundenkilometern wie ein Stein heruntergefallen. Die Bilder, die wir von der Absturzstelle haben, zeigen einen Krater von zwei bis drei Metern.

Welche Lehren ziehen Esa und Roskosmos aus dem Crash? Hat er Auswirkungen auf den Rover, der 2020 zum Mars starten soll?
Wir sind froh, dass wir diesen Test geplant haben, denn hätte sich ein solcher Fehler beim Rover ereignet, wären die Folgen viel gravierender gewesen. Wichtig ist jetzt, dass wir genau verstehen, was passiert ist, da bei der Landung des Rovers die gleichen Prozesse ablaufen werden. In der Endphase der Landung hat etwas nicht richtig funktioniert, und wir wissen, dass wir an diesem Punkt arbeiten müssen. Wir wissen aber auch, dass die meisten Systeme richtig gearbeitet haben.

Auch bei der ersten Marsmission der Esa vor 13 Jahren ging Beagle 2 verloren. Daraus ließen sich keine Erkenntnisse ziehen.
Damals haben wir das Landegerät vor Erreichen der Oberfläche keine Daten sammeln lassen. Das war ein großer Fehler, den wir bei Schiaparelli korrigiert haben. Nach dem Verschwinden von Beagle 2 standen wir mit leeren Händen da. Trotz der missglückten Landung von Schiaparelli haben wir fast alle Testziele erreicht, weil wir alle Daten gesammelt haben, die während der letzten Minuten gesendet wurden. Das war notwendig, um es beim nächsten Mal besser machen zu können.

Beeinflusst die fehlgeschlagene Landung den weiteren Fortgang der Mission, ist gesichert, dass der Rover 2020 zum Roten Planeten starten wird?
Was den Start des Rovers angeht, so werden Vertreter der an der Esa beteiligten Staaten voraussichtlich Anfang Dezember darüber entscheiden. Die Entscheidung wird aus finanziellen Gründen getroffen, denn die Esa braucht noch Geld, um die Mission vollständig zu finanzieren. Ich rechne nicht damit, dass der Rover gestrichen wird. Von der technischen Seite kann der Test von Schiaparelli die Lage nur robuster machen, da wir viel gelernt haben und die Risiken für die nächste Mission reduzieren können.

Um welche Summen geht es?
Es fehlen noch einige hundert Millionen. Insgesamt hat die Esa für die Mission Kosten in Höhe 1,5 Milliarden Euro veranschlagt.

Die Nasa hat bereits seit den 1970er Jahren mehrere Rover erfolgreich auf dem Mars landen lassen. Können die Amerikaner es besser als die Europäer?
Wenn es um den Mars geht, dann kann die Nasa es heute wirklich besser. Die Kollegen haben viel mehr Erfahrung mit dieser Technologie als, sie haben schließlich 40 Jahre früher angefangen. Aber auch die Nasa hatte im Laufe der Zeit viele Misserfolge bei der Erforschung des Mars. Heute beherrschen sie die nötige Technologie. Dafür konnte die Nasa bisher nicht auf einem Kometen landen, das hat nur die Esa geschafft.

Die Landung auf einem so entfernten Himmelskörper ist geglückt. Warum tut sich die Esa mit unserem Nachbarplaneten so schwer?
Beides kann man nicht vergleichen, das ist ein Unterschied wie zwischen der Forschung in der Tiefsee und der Forschung in der Atmosphäre. Bei der Landung auf einem Kometen kommt es vor allem auf eine akkurate Navigation an, die Landung selbst ist sehr viel sanfter. Wichtig ist es dann nur, ein Gerät gut auf der Oberfläche zu befestigen, weil die Schwerkraft so gering ist. Das hat bei Philae, dem Lander der Rosetta-Mission, nicht gleich geklappt, aber am Ende ist er doch auf dem Boden sitzengeblieben. Auf dem Mars dagegen muss man viel Energie loswerden, um das Landegerät zu verlangsamen. Die Landung ist besonders schwierig, weil die Atmosphäre dünn, die Schwerkraft aber relativ stark ist.

Hätte die Esa bei der Marslandung nicht vom Wissen der Nasa profitieren können?
Es ist nicht so, dass die Nasa uns bei dieser Mission nicht geholfen hat. Aber die nötigen Technologien für diese Mission müssen die Europäer sich selbst erarbeiten. Außerdem werden diese gesamten Geräte ja auch von den jeweiligen Partnern in der Industrie gefertigt – und die amerikanischen Unternehmen würden ihre Geheimnisse und ihr Know How gewiss nicht preisgeben.

Die Probleme mit Schiaparelli führen vor Augen, wie herausfordernd solche Operationen viele Millionen Kilometer von der Erde entfernt tatsächlich sind. Bedeutet das einen Dämpfer im Hinblick auf mögliche bemannte Raumflüge zum Mars?
Im Prinzip vollziehen sich bei einer mit Menschen besetzten Kapsel die gleichen Vorgänge wie bei der Landung von Schiaparelli. Und auch hier würden alle Vorgänge automatisch ablaufen. Das hieße: Hätte es bei einer bemannten Raumflug einen solchen Fehler gegeben, wäre die Besatzung tot gewesen. Aber einen Rückschritt bedeutet das nicht. Es wird meiner Ansicht nach ohnehin noch lange dauern, bis die ersten Menschen zum Mars fliegen.

Bei der ganzen Aufmerksamkeit für Schiaparelli ist die Muttersonde, der Trace Gas Orbiter, etwas aus dem öffentlichen Fokus geraten. Wie geht es mit diesem Satelliten in der Umlaufbahn des Mars weiter?
Der Orbiter arbeitet sehr gut. Er befindet sich gerade in einer schwierigen und wichtigen Phase, denn er muss seinen Abstand zum Mars kontinuierlich verringern, bis er ihn nur noch in einer Höhe von 300 bis 400 Metern umkreist. Das sollte bis Ende nächsten Jahres geschafft sein, dann beginnt die eigentliche wissenschaftliche Arbeit mit der Suche nach Spurengasen, die sich über viele Jahre entwickeln wird. Zudem wird der Trace Gas Orbiter als „Relaisstation“ für die Kommunikationen zwischen Erde und Lander und Rover auf der Marsoberfläche fungieren. Die Esa besitzt somit ein wichtiges Stück der Infrastruktur, die zentral für das internationale Marsprogramm ist.

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