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Reifenspuren im Mars-Sand: Hier hat der Nasa-Rover "Opportunity" seine eigenen Spuren fotografiert.

Mars-Missionen

Viel Besuch für den roten Planeten

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Esa und Nasa wollen erstmals Gesteinsproben zur Erde bringen.

Kein anderer Planet, unsere Heimatwelt ausgenommen, steht so sehr im Fokus menschlichen Interesses, wird so gründlich erforscht wie der Mars. Seit Beginn des Raumfahrtzeitalters wurden rund 40 Missionen zu unserem Nachbarn geplant, von denen allerdings auch etliche scheiterten. Während sich aktuell der „InSight“-Lander der Nasa anschickt, das Innenleben des Mars zu erforschen, werden auf der Erde bereits weitere Missionen geplant. Eine davon hat ein solches Ausmaß, dass sie eine einzelne Raumfahrtorganisation nicht stemmen könnte, sondern nur in internationaler Kooperation zu verwirklichen ist: Denn erstmals sollen Proben des roten Planeten zur Erde gebracht und dort analysiert werden. Bisher war es stets so, dass das Material von robotischen Laboratorien direkt auf dem Mars untersucht wurde. Wenn alles klappt wie geplant (und die Politik das nötige Geld bereitstellt), würden Menschen auf der Erde dann in einigen Jahren zum ersten Mal echtes Marsgestein in den Händen halten.

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Die Mission, deren Konzept derzeit gemeinsam von der europäischen Weltraumorganisation Esa und der US-amerikanischen Raumfahrtagentur Nasa entworfen wird, hat den Namen „Mars Sample Return“ (MSR). Ein kompliziertes Vorhaben, wie Paolo Ferri, Leiter des Missionsbetriebs bei der Esa, sagt. Er erläutert, was geplant ist: Während eines günstigen Startfensters zum Mars – frühestens im Jahr 2026 – sollen sich mehrere Fluggeräte gleichzeitig auf den Weg Richtung roter Planet machen. Die Esa startet einen Orbiter, der in die Umlaufbahn eintreten soll, die Nasa eine Plattform und einen von der Esa gebauten Rover, die beide auf dem Mars landen sollen, vermutlich in Äquatornähe. Der „Sample Fetch Rover“ soll auf der Oberfläche Proben einsammeln und sie zur Plattform „Mars Ascent Vehicle“ bringen. Diese ist mit einer kleinen Rakete ausgestattet, die gezündet wird, wenn das Material angekommen ist. Sie soll die Proben zum Esa-Orbiter in der Umlaufbahn bringen, der mit seiner kostbaren Fracht dann schließlich 2031 zurück zur Erde fliegen soll.

„Das klingt nach Science Fiction, ist aber technisch machbar“, sagt Ferri. Wissenschaftler der beiden Weltraumorganisationen tüfteln bereits seit Jahrzehnten daran, wie Proben von der Marsoberfläche zur Erde gebracht werden können. 2019 soll für die Esa die Ministerkonferenz der Mitgliedsstaaten über die Finanzierung der nächsten Schritte entscheiden.

Doch auch noch vor dieser großen Mission wird der Mars Besuch von der Erde bekommen – zusätzlich zu den Gästen, die sich bereits in der Umlaufbahn und auf der Oberfläche tummeln. So schicken die Chinesen im Sommer 2020 einen Orbiter und ein Landegerät los, etwa zum gleichen Zeitpunkt will auch die Esa ihre ExoMars-Mission mit dem Start eines Rovers fortsetzen. In einer Entfernung von 400 Kilometern über der Oberfläche zieht seit Oktober 2016 bereits der „Trace Gas Orbiter“ der Esa seine Bahnen, um Aufnahmen des roten Planeten zu machen und in dessen Atmosphäre nach Spurengasen zu suchen, denn diese könnten organischen Ursprungs sein. Ob auf dem Mars Mikroorganismen existieren oder es in der Vergangenheit taten, soll auch der ExoMars-Rover untersuchen, der mit einer Landeplattform der russischen Raumfahrtbehörde Roskosmos nach sechsmonatiger Reise vermutlich im März 2021 auf der Oberfläche abgesetzt wird.

Bis Ende 2020 verlängert wurde in der vergangenen Woche die Mission des Esa-Orbiters Mars Express, der seit nunmehr 15 Jahren den roten Planeten kartographiert – ursprünglich vorgesehen waren lediglich zwei Jahre. Mars Express ist eine von derzeit fünf aktiven Sonden in der Umlaufbahn.

Damit sie weiter ihre Dienste tun kann, haben Mitarbeiter der Esa eine neue Software für die Sonde entwickelt. Denn die sechs Kreisel, die dafür sorgen, dass die Sonde in der richtigen Lage bleibt, würden bei voller Auslastung bald ihre Dienste versagen. Mit Hilfe der neuen Software, die von der Erde aus hochgeladen wurde, lassen sich die altersschwachen Teile schonen. „Wir müssen jetzt nur noch 13 Prozent der Zeit mit ihnen arbeiten, so können sie noch weitere acht bis zehn Jahre überleben“, sagt Ferri. Bisher hat die Kamera an Bord mehr als 80 Prozent der Oberfläche mit großer Auflösung kartographiert, durch die Verlängerung der Mission wird sie voraussichtlich die 100 Prozent noch schaffen. Mit ihrem Radar kann die Sonde auch unter die Oberfläche „blicken“ und hat dort in eineinhalb Kilometern Tiefe jüngst einen unterirdischen See entdeckt.

Die Beobachtung befeuerte einmal mehr die Diskussion um flüssiges Wasser auf dem Mars. Bislang wurde Wasser auf der Oberfläche nur in gefrorener Form an den Polen gefunden. Ausgetrocknete Flussläufe und Sedimente legen aber nahe, dass es vor Milliarden Jahren Ozeane, Flüsse und Seen gegeben haben muss. Die Frage ist auch deshalb so spannend, weil auf der Erde Wasser die Grundlage des Lebens ist. Und genau darum kreisen im Kern sämtliche Missionen zu unserem Nachbarplaneten: „Alle wollen wissen, ob es auf dem Mars Leben gibt oder gab“, sagt Paolo Ferri. „Fände man Spuren, so hätte das enorme Bedeutung, auch eine philosophische.“

Mars-Erforschung ist von Relevanz für die Erde

Grundsätzlich ist die Erforschung des Mars nicht nur Selbstzweck, sondern von großer Relevanz auch für die Erde. Beide Himmelskörper verbindet eine gemeinsame Geschichte in ferner Vergangenheit – Erkenntnisse über den Mars verbessern deshalb das Verständnis unseres eigenen Planeten und könnten zudem Hinweise geben, ob der Erde ein ähnliches Schicksal drohen könnte. „Irgendetwas muss auf dem Mars passiert sein, dass er zu einer Wüste wurde“, sagt Ferri.

Bekannt ist, dass das fehlende Magnetfeld wesentlich zu den unwirtlichen Bedingungen beiträgt. Auf der Erde schützt es die Oberfläche vor Sonnenwinden und kosmischen Strahlen. „Der Mars dagegen ist einem Bombardement von geladenen Teilchen ausgesetzt, deshalb ist die Radioaktivität dort viel höher bei uns“, erläutert Physiker Ferri. Auch die Marsatmosphäre wirkt lebensfeindlich. Sie besteht zu 95 Prozent aus dem Treibhausgas CO2 und enthält nur einen verschwindend geringen Anteil Sauerstoff. Zudem ist die Atmosphäre viel dünner als die der Erde und kann anders als dort nicht als thermaler Wärmespeicher dienen. Deshalb liegen die durchschnittlichen Temperaturen im Minusbereich. Die Vorstellung einer Kolonie auf dem Mars findet Ferri deshalb wenig verlockend.

Trotz aller ambitionierten Missionen mit Rovern und Sonden bleibt gleichwohl das Ziel, dass eines Tages Menschen auf dem Mars landen. Der Esa-Experte sieht allerdings „fundamentale Probleme“: „Es werden noch Jahrzehnte vergehen“, mutmaßt er. Technisch sei ein Flug zum Mars mit Astronauten an Bord kein unlösbares Problem, „aber wir müssen sie auch sicher und gesund zurückbringen, sonst wäre es Kamikaze“. Allein die hohe Strahlenbelastung während des mehrmonatigen Flugs wäre tödlich. Eine Ummantelung aus Blei würde Schutz bieten, das Raumschiff aber viel zu schwer machen. Neben der Strahlung aus dem All macht auch die lange Schwerelosigkeit dem Körper zu schaffen. Aber allein schon Probleme, die auf der Erde in der Regel gut zu beherrschen sind, könnten bei einem Raumflug zur Katastrophe werden. „Was macht man zum Beispiel, wenn jemand während der jahrelangen Reise eine Blinddarmentzündung bekommt, und sofort operiert werden muss?“, fragt Ferri. „Niemand ist in der Lage, das vorher auszuschließen.“

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