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Acht kleinere Triebwerke bringen den Nasa-Rover „Perseverance“ auf die Mars-Oberfläche hinab.
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Acht kleinere Triebwerke bringen den Nasa-Rover „Perseverance“ auf die Mars-Oberfläche hinab.

„Mars 2020“

Nasa-Mission: Warum die Mars-Landung von Rover „Perseverance“ so schwierig war

  • Tanja Banner
    vonTanja Banner
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Vor der Mars-Landung musste der Nasa-Rover „Perseverance“ noch „sieben Minuten des Schreckens“ überstehen – und die haben es in sich. Was der Rover dabei überstehen musste.

  • Die aktuelle Mars-Mission der Nasa ist am 18. Februar 2021 auf dem roten Planeten gelandet.
  • Vor der Landung warteten die „sieben Minuten des Schreckens“ auf den Mars-Rover „Perseverance“.
  • News zum Mars und News zur Weltraumforschung finden Sie auf unseren Themenseiten.

Update vom 24. Februar 2021: Die Mars-Landung des Rovers „Perseverance“ ist gelungen, wie spektakuläre Aufnahmen der Nasa zeigen. Die Aufnahmen sorgen nicht nur deshalb für Furore, weil man noch nie eine Mars-Landung in dieser Form sehen konnte – auf ihnen ist auch ein unregelmäßiges Muster des Fallschirms zu sehen. Steckt dahinter eine geheime Botschaft, die die Nasa zum Mars geschickt hat?

Erstmeldung vom 10. Februar 2021: Frankfurt – Der Mars ist der Planet in unserem Sonnensystem, der bisher am häufigsten Besuch von der Erde erhalten hat. Auch wenn es der US-Raumfahrtorganisation Nasa immer wieder gelang, Raumsonden auf dem roten Planeten landen zu lassen. Weiche Landungen auf dem Mars sind äußerst schwierig, was eine Zahl ganz besonders zeigt: Nur etwa 40 Prozent aller Mars-Landungen sind bisher gelungen – und zwar über alle Raumfahrtorganisationen hinweg.

Das hat hauptsächlich zwei Gründe: Der atmosphärische Druck auf dem Mars beträgt weniger als ein Prozent des Drucks auf der Erde. Und die große Entfernung zwischen Erde und Mars verhindert, dass Kommunikation zwischen den Nasa-Teams und der Raumsonde in Echtzeit stattfinden kann. Mars-Sonden müssen daher autonom agieren.

Nasa kennt sich mit weichen Landungen auf dem Mars aus

Diese Probleme einer Mars-Landung kennt die Nasa zur Genüge. Sie ist bisher die einzige Raumfahrtorganisation, der weiche Landungen auf dem Mars gelungen sind. Zuletzt ist der stationäre Lander „InSight“ im November 2018 erfolgreich auf dem roten Planeten angekommen. Nun steht die nächste Landung bevor: Der Rover „Perseverance“, der im Sommer 2020 zum Mars aufgebrochen ist, soll am 18. Februar 2021 auf dem Nachbarplaneten der Erde landen. Die Mars-Landung wird im Livestream der Nasa zu sehen sein, die FR begleitet die Landung von „Mars 2020“-Rover „Perseverance“ im Liveticker. Doch vor der erfolgreichen Ankunft warten noch nervenzerreißende Minuten auf die Teams, die an der Entwicklung des Rovers beteiligt waren: Die sogenannten „sieben Minuten des Schreckens“ – die Zeit, die es vom ersten Abbremsen der Raumsonde bis zum Erreichen der Mars-Oberfläche dauert.

Nasa: Mars-Rover „Perseverance“ muss durch die „sieben Minuten des Schreckens“

Der geringe atmosphärische Druck auf dem Mars führt dazu, dass der Rover „Perseverance“ sehr schnell zu Boden fällt und in kürzester Zeit sehr stark abgebremst werden muss. Dazu kommt, dass die Raumsonde wegen der großen Entfernung zur Erde komplett autonom agieren muss. Komme, was wolle: Der Mars-Rover „Perseverance“ muss den komplizierten Abstieg auf den Mars vollkommen alleine bewältigen, ohne aktive Steuerung von der Erde.

Für die Teams am Boden ist das eine furchtbare Situation: Erreichen die ersten Daten von der Mars-Landung die Erde, ist der Rover tatsächlich bereits auf der Mars-Oberfläche angekommen – oder auf ihr zerschellt. Erst mit einigen Minuten Verzögerung erfahren die Nasa-Teams, was passiert ist. Bis dahin können sie nur warten und bangen.

„Es gibt einen Grund, warum Ingenieure die Landung auf dem Mars ‚Sieben Minuten des Schreckens‘ nennen“, erklärte Rob Grover, der für die Landephase des Mars-Landers „InSight“ zuständig war, vor dessen erfolgreicher Landung 2018. Die „sieben Minuten des Schreckens“ haben es in sich.

„Sieben Minuten des Schreckens“: Welche Manöver der Mars-Rover autonom durchführen muss

  • 10 Minuten vor der Landung: „Perseverance“ trennt sich von der sogenannten „Cruise Stage“, an der sich unter anderem die Solarpanels und die Treibstofftanks befinden. Der Rover wird nun nur noch von einer sogenannten „Aeroshell“ geschützt. Vor dem Eintritt in die Mars-Atmosphäre zündet „Perseverance“ kleine Triebwerke, um sich in die richtige Position zu bringen – das Hitzeschild muss nach vorne ausgerichtet sein.
  • Eintritt in die Mars-Atmosphäre: Jetzt beginnen die „sieben Minuten des Schreckens“. Die Raumsonde wird mit dem Eintritt in die Mars-Atmosphäre drastisch abgebremst und dadurch gleichzeitig extrem erhitzt. Etwa 80 Sekunden nach dem Beginn sind die Temperaturen am Hitzeschild mit etwa 1.300 Grad Celsius am höchsten. Der Mars-Rover sollte in seiner Schutzhülle dagegen nur etwa Zimmertemperatur haben. Um auf Kurs zu bleiben, zündet die Raumsonde gelegentlich kleine Triebwerke.
  • Öffnung des Fallschirms: Beim Eintritt in die Mars-Atmosphäre wird „Perseverance“ bereits stark abgebremst. Ab einer Geschwindigkeit von 1.600 Kilometern pro Stunde kann der Überschall-Fallschirm geöffnet werden. Für das richtige Timing kommt eine neue Technologie zum Einsatz, die den Abstand zum Landeplatz berechnet und den Fallschirm im richtigen Moment öffnet. Der Fallschirm hat einen Durchmesser von 21,5 Metern. Er wird etwa 240 Sekunden nach dem atmosphärischen Eintritt in einer Höhe von etwa elf Kilometern geöffnet.
  • Abstieg zur Mars-Oberfläche: Zwanzig Sekunden nach dem Öffnen des Fallschirms trennt sich das Hitzeschild ab. Der Mars-Rover „Perseverance“ ist erstmals den Bedingungen auf dem Mars ausgesetzt und kann seine wichtigsten Kameras und Instrumente einsetzen, um bei der Landung zu helfen. Beispielsweise kommt das Lande-Radar zum Einsatz, das die Höhe über dem Marsboden ermittelt. Auch hier wird eine neue Technologie genutzt: Der Rover ermittelt mithilfe von Kameras und Oberflächenkarten, wo er sich befindet. Stellt „Perseverance“ fest, dass er sich einer als „gefährlich“ markierten Landezone nähert, versucht er, die bestmögliche Landestelle zu finden.
  • Abstieg mit Triebwerken: Der Fallschirm bremst den Rover auf eine Geschwindigkeit von etwa 320 Kilometer pro Stunde ab. Um noch langsamer zu werden, trennt sich „Perseverance“ in einer Höhe von etwa 2.100 Metern vom Fallschirm und zündet die acht Triebwerke der sogenannten „Abstiegsstufe“. Die sind nach unten gerichtet und bremsen den Rover weiter ab.
  • Skycrane-Manöver: Für das letzte Stück des Weges zur Mars-Oberfläche kommt der sogenannte „Skycrane“ zum Einsatz, der erstmals bei der Landung des Rovers „Curiosity“ 2012 genutzt wurde: Bei einer Geschwindigkeit von nur noch 2,7 Kilometern pro Stunde und in einer Höhe von etwa 20 Metern wird der Rover „Perseverance“ an Kabeln herabgelassen und bereitet sich parallel auf das Aufsetzen vor, indem die Beine und Räder in die Landeposition gebracht werden. Zwölf Sekunden nach Beginn des Skycrane-Manövers setzt „Perseverance“ auf dem Mars auf. Sobald der Rover spürt, dass die Räder den Boden berühren, durchtrennt er die Kabel zur Abstiegsstufe, die sich ein Stück vom Rover entfernt und unkontrolliert landet.
Die „sieben Minuten des Schreckens“ muss der Nasa-Rover „Perseverance“ ganz alleine überstehen. Echtzeit-Funkkontakt zur Erde gibt es nicht.

Den „sieben Minuten des Schreckens“ folgt wissenschaftliche Arbeit auf dem Mars

Gelingt dem Rover „Perseverance“ die Landung auf dem Mars, beginnt die wissenschaftliche Arbeit: „Perseverance“ soll unter anderem ein Experiment durchführen, bei dem Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Sauerstoff umgewandelt wird. Auch eine besonders spannende Technologie-Demonstration hat der Rover dabei: Der kleine Mars-Helikopter „Ingenuity“ soll zeigen, dass Flüge in der sehr dünnen Mars-Atmosphäre möglich sind – das wäre eine echte Pionierleistung, vergleichbar mit den Flügen der Gebrüder Wright.

Nasa-Rover auf dem MarsJahr der Landung
Sojourner1997
Spirit2004
Opportunity2004
Curiosity2012
Perseverance2021 (geplant)

„Perseverance“ soll außerdem herausfinden, ob der Mars einst Leben beherbergen konnte. Dieses Missionsziel hatten bereits die vorherigen Mars-Rover „Curiosity“ (seit 2012 aktiv), „Opportunity“ (seit 2018 inaktiv) und „Spirit“ (seit 2010 inaktiv). Der neue Mars-Rover soll außerdem Gesteinsproben für einen möglichen späteren Rücktransport zur Erde vorbereiten. Derzeit ist angedacht, dass eine spätere Mission die Proben einsammelt und zur Erde zurückbringt. Doch auch aus der Vogelperspektive können die Forschenden den Mars erkunden: Gerade erst hat die Esa-Raumsonde „ExoMars“ aus der Umlaufbahn Wasserdampf in der Atmosphäre des Mars entdeckt.

Neben der Nasa peilt auch China eine Mars-Landung an

Wenn alles gut geht, wird „Perseverance“ nicht der einzige neue Mars-Rover im Jahr 2021 sein: Die chinesische Mars-Mission „Tianwen-1“ beinhaltet ebenfalls einen Rover, der in den kommenden Monaten auf dem roten Planeten landen und ihn erforschen soll. Sie ist bereits in der Mars-Umlaufbahn angekommen – genau wie zuvor die Mars-Sonde „Hope“ der Vereinigten Arabischen Emirate. (Tanja Banner)

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