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ExoMars Europas Rückkehr zum Mars

Mit „ExoMars“ startet in den nächsten Tagen eine große Mission der Esa zum Roten Planeten. Die Forscher suchen nach Spuren von Leben auf dem Mars - und wollen erstmals einen europäischen Roboter auf dem Planeten landen lassen.

Der "Trace Gas Orbiter" trennt sich von "Schiaparelli". Während das kleine Gerät auf dem Mars landet, wird der Orbiter um den Planeten kreisen. Foto: Esa/D. Ducros/dpa

Als der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli 1877 auf dem Mars Linienstrukturen entdeckte, galten diese „Kanäle“ schon bald als Beleg für das Wirken intelligenter Lebewesen auf unserem Nachbarplaneten. Bis weit ins 20. Jahrhundert hielten sich Spekulationen, der Mars könnte bewohnt sein, noch 1938 löste ein Hörspiel über einen angeblichen Angriff von Marsianern auf die Erde bei Millionen von US-Amerikanern Panik aus.

An hoch entwickelte Kulturen auf dem roten Planeten glaubt heute wohl niemand mehr. Dennoch ist die Suche nach Leben nicht aufgegeben, allerdings richtet sich der Fokus mittlerweile eher auf Mikroorganismen. Spuren solchen existierenden oder vergangenen Lebens zu finden – darum geht es auch bei der nächsten Mission „ExoMars“ der europäischen Weltraumorganisation Esa: Erstmals soll ein Roboter aus Europa auf dem roten Planeten landen, bislang haben nur das nur Gerätschaften der US-Amerikaner geschafft.

„ExoMars“ ist ein Gemeinschaftsprojekt mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos und in zwei Teile gegliedert: Der erste besteht aus dem „Trace Gas Orbiter“, einer Sonde, die in der Atmosphäre nach Spurengasen suchen soll. An dessen Bord fliegt das kleine Landegerät „Schiaparelli“ mit, das die komplexen Technologien, die für eine Landung auf dem Mars notwendig sind, testen soll. Die Forschungsarbeit wird dann in großem Umfang vom zweiten Teil der Mission geleistet – in Gestalt eines Roboterfahrzeugs und einer Landeplattform, die 2018 auf den Mars geschickt werden. Das Ende der Mission ist für 2022 vorgesehen.

Die mehr als 500 Millionen Kilometer lange Reise zum immer noch faszinierenden Nachbarn beginnt am 14. März, 10.31 Uhr. Dann sollen die Raumsonde und „Schiaparelli“ an Bord einer Proton-Rakete vom russischen Kosmodrom Baikonur aus ins All starten. „Wir haben vom 14. bis 25. März jeden Tag eine Startmöglichkeit. Klappt der Start in diesem Zeitfenster nicht, dann müssten wir zwei Jahre warten, bis wir es erneut versuchen könnten“, sagt Paolo Ferri, Leiter des Flugbetriebs bei der Esa. Der Zeitplan wird durch die unterschiedlichen Bahnen der beiden Planeten vorgegeben; aufgrund seiner größeren Distanz zur Sonne benötigt der Mars 1,9 Erdenjahre für eine Umkreisung. Für den Start muss genau jener Moment abgepasst werden, an dem Erde und Mars in einer bestimmten Position zueinander stehen, erklärt Ferri.

Würde es nicht klappen, so wäre das ein herber Rückschlag – und eine neuerliche schmerzhafte Verzögerung. Denn „ExoMars“ hat eine „lange und wildbewegte Entwicklungszeit“ hinter sich, wie Oliver Angerer, Gruppeleiter für Exploration beim Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, sagt. Ursprünglich war der Start bereits für das Jahr 2009 vorgesehen gewesen. Doch dann wurde der Termin immer wieder verschoben und auch das Konzept mehrfach geändert: Erst benötigte die Esa mehr Zeit für die Entwicklung der Technologie, dann zeichnete sich ab, dass die Kostenobergrenze von einer Milliarde Euro nicht zu halten sein würde. Die Europäer verhandelten deshalb über eine Zusammenarbeit mit der Nasa. Doch die US-Weltraumbehörde stieg 2011 aus; zu teuer, lautete die Begründung.

Die Esa schwenkte um auf Roskosmos und handelte eine Kooperation aus, bei der die Russen die Rakete, einige Messinstrumente und die Landeplattform übernehmen; die Europäer können damit die Kosten für ExoMars auf 1,2 Milliarden Euro beschränken. Komplett raus aus der Mission ist die Nasa indes nicht, sie stellt Satelliten als Relaisstationen für die Weiterleitung von Signalen zur Verfügung. „Im Weltraum ist internationale Kooperation das Wichtigste, da sollten politische Konflikte keine Rolle spielen“, sagt Paolo Ferri: „Niemand kann es alleine leisten, fremde Planeten zu erkunden.“

Sieben Monate werden die Sonde und das Landegerät im All unterwegs sein. Drei Tage, bevor das Duo im Marsorbit ankommt, wird die Raumsonde den Lander abstoßen, der dann mit 21 000 Stundenkilometern in die Atmosphäre eindringen und am 19. Oktober auf dem Planeten aufsetzen soll. Der Orbiter selbst soll eine Umlaufbahn 400 Kilometer über der Oberfläche einnehmen. An Bord hat er unter anderem ein Spektrometer, einen Neutronendetektor und eine Kamera, die mit einer Auflösung von fünf Metern pro Pixel Bilder von der Mars-Oberfläche liefern soll.

Eine Hauptaufgabe der Sonde wird es sein, in der Atmosphäre von Mars nach Spurengasen zu suchen. Von besonderem Interesse ist Methan, das auf der Erde einen eher schlechten Beiklang hat, weil es als Treibhausgas in der irdischen Atmosphäre den Klimawandel vorantreibt. Für das Erforschen fremder Welten ist Methan deshalb aufschlussreich, weil es von tierischen Lebewesen oder durch geologische Aktivität, etwa durch Vulkanismus, produziert wird. Bereits die 2003 gestartete Esa-Sonde „Mars Express“ war auf das Spurengas gestoßen, sie war jedoch damals technisch nicht dafür ausgerüstet, dessen Herkunft klären zu können, sagt Paolo Ferri. Auf der Erde stammen 90 Prozent des Methans in der Luft von organischen Quellen. Allzu optimistisch, dass das Spurengas in der Atmosphäre unseres Nachbarn ebenfalls davon herrührt, ist der Physiker indes nicht: „Ich vermute eher, dass das Methan geologischen Ursprungs ist. Es würde mich sehr wundern, wenn wir lebende Organismen fänden, die es produzieren.“

Während der „Trace Gas Orbiter“ um den Mars kreist, soll „Schiaparelli“ auf der Oberfläche einige Tage lang Messungen vornehmen und Daten sammeln – und vor allem den Ernstfall proben, also die Landung des eigentlichen ExoMars-Forschungsroboters in mehr als zwei Jahren. Der Probelauf ist wichtig, denn dieses Mal soll auch wirklich alles klappen, nachdem vor zwölf Jahren bei der ersten Esa-Mission zum Mars die britische Landesonde „Beagle-2“ kurz vor dem Ziel verloren ging.

An welcher Stelle der Rover 2018 aufsetzen soll, steht bislang noch nicht fest, sagt Paolo Ferri. Auf jeden Fall werde sich das Ziel in Nähe des Äquators befinden. „Wir haben vier mögliche Landeplätze ins Auge gefasst, die endgültige Entscheidung treffen wir mit den Wissenschaftlern etwa ein Jahr vor dem Start.“ Ähnlich wie auf der Erde gibt es auch auf dem Mars verschiedene Klimazonen und Jahreszeiten, landschaftlich ist er zweigeteilt: „Die Nordhalbkugel zeigt sich als eine Tiefebene sehr niedrig, dort ist die Atmosphäre dichter“, sagt Ferri: „Der Süden wird geprägt von Hochland, Gebirgen, Kratern und Canyons, ähnlich wie es sie auch auf der Erde gibt.“ In den Polarregionen ist es eisig kalt – wie überhaupt die Durchschnittstemperaturen auf dem roten Planeten mit etwa minus 50 Grad Celsius wesentlich geringer sind als auf der Erde, denn seine Entfernung zur Sonne ist eineinhalb mal so groß. „Deshalb ist es auch auf dem Mars nicht so hell wie uns“, sagt Ferri. Der Himmel sei zwar häufiger wolkenlos als auf der Erde, doch das Licht wirke fahl.

Eine heimelige Umgebung wird der Roboter nirgends vorfinden. Auf der Oberfläche toben häufig Sandstürme, erzählt der Esa-Flugdirektor – ein potenzielles Problem, denn wenn viel Staub aufgewirbelt wird und sich auf den Solarzellen sammelt, könnte die Stromversorgung nicht mehr richtig funktionieren. Der Rover wird zwar kaum größer sein als ein Kleinwagen, aber vollbepackt mit wissenschaftlichen Instrumenten, darunter ein Bohrer, der bis in zwei Meter Tiefe Proben aus dem Boden nehmen soll, die dann nach organischen Molekülen untersucht werden. Auch Steine können Aufschluss über früheres oder existierendes Leben auf dem Mars geben – wenn sie einst durch Wasser geformt wurden oder sich auf ihrer Oberfläche Spuren von Veränderungen durch Bakterien nachweisen lassen.

Eines scheint bereits festzustehen: Im Marsboden lagert Eis, dafür fanden gleich mehrere Forschungsrover der Nasa Hinweise, „Curiosity“ lieferte 2012 zudem Bilder eines ausgetrockneten Flussbetts. „Auf jeden Fall gab es auf dem Mars früher Wasser und wahrscheinlich auch Sauerstoff, wahrscheinlich war er vor Millionen von Jahren einmal der Erde ähnlich“, sagt Paolo Ferri – und: „Das beunruhigt mich. Ich frage mich, was auf dem Mars passiert ist, dass er sich so entwickelt hat. Wo ist das Wasser hin? Und könnte sich das auf der Erde irgendwann genauso abspielen? Wir können über unseren Planeten viel lernen, wenn wir die Erde mit einem ähnlichen anderen Planeten vergleichen.“

Die Erde, fürchtet der Physiker, könnte sich in ferner Zukunft ebenfalls zu einem unwirtlichen Ort entwickeln – und deshalb sei es nicht nur wichtig, Prozesse wie jene auf dem Mars zu verstehen, sondern auch, die bemannte Raumfahrt weiterzuentwickeln: „Wir Menschen können nicht unendlich auf der Erde bleiben, die Bedingungen werden sich irgendwann ändern, und das könnte früher der Fall sein, als wir denken. Langfristig muss es deshalb das Ziel der Menschheit sein, einen Weg zu finden, andere Planeten zu kolonialisieren“, sagt Paolo Ferri – und ergänzt: „Aber natürlich müssen wir die Priorität setzen, die Erde so lange wie möglich als Lebensraum zu erhalten.“

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