Kategorie Innovation & Technologie - 27. November 2018

Mars-Sonde Insight erfolgreich gelandet

Riesenjubel bei der NASA und in Graz: Nach einem hochdramatischen Landemanöver und knapp sieben Monate nach dem Start ist die Sonde InSight auf dem Mars aufgesetzt. Schon kurz nach der Landung schickte die Sonde am Montag ihre ersten Fotos vom Roten Planeten. Ein untrügliches Zeichen, dass InSight das hochkomplizierte Landemanöver gut überstanden hat.

Der stationäre Lander setzte kurz vor 21 Uhr MEZ auf die Oberfläche des Roten Planeten auf. Dort warten große Aufgaben auf die etwa 358 Kilogramm schwere Forschungsstation: Sie soll erstmals den inneren Aufbau des Mars untersuchen und neue Erkenntnisse über dessen Entstehungsgeschichte gewinnen. Das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist an der wissenschaftlichen Auswertung der Daten maßgeblich beteiligt.

Mit dem Signal Touchdown confirmed, teilte die US-Weltraumbehörde NASA aus ihrem Kontrollzentrum im kalifornischen Pasadena mit, dass die Landung geglückt sei. Dort brach lautstarker Jubel aus, Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen sprangen von ihren Sitzen auf und umarmten sich.

Schwierigste Bedingungen

Die gewaltige Erleichterung und Freude folgte auf Momente der extremen Anspannung – von der NASA die „sechseinhalb Minuten des Grauens“ getauft. Das Aufsetzen auf unserem Nachbarplaneten zählt zu den schwierigsten Unterfangen der Raumfahrt.

Mit einer Geschwindigkeit von 19.800 Stundenkilometern war die Sonde in die Atmosphäre des Mars eingetreten, ihr Hitzeschild schnellte dabei auf die Temperatur von 1.500 Grad Celsius hoch. Nachdem die Sonde dann den Schild abwarf, fuhren ihre drei Beine sowie ihr Fallschirm heraus, und sie schwebte sanft zur Oberfläche des Roten Planeten nieder.

Die NASA konnte sich auch bereits wenige Minuten nach der Landeoperation über das erste Foto freuen, das InSight vom Standort Mars übermittelte. Das Bild war zwar stark verschwommen, was wohl an den bei der Landung aufgewirbelten Staubwolken lang. Immerhin war aber der Horizont des Planeten erkennbar.

Das Landemanöver auf dem Mars ist derart kompliziert, dass bisher nur rund 40 Prozent der bisherigen Missionen zum äußersten der inneren Planeten unseres Sonnensystems erfolgreich waren.

Zuletzt war der NASA im August 2012 mit dem Marsrover Curiosity eine Landung gelungen. Die USA sind das einzige Land, die erfolgreiche Marsmissionen vorweisen können – dagegen zerschellte etwa 2016 die Testsonde Schiaparelli der europäischen Weltraumagentur ESA auf dem Roten Planeten.

Das Scheitern vieler Marslandungen hat vor allem mit der Atmosphäre unseres Nachbarplaneten zu tun. Die dünne Lufthülle des Mars bewirkt nämlich einerseits, dass Fallschirme nur eine begrenzte Bremswirkung entfalten. Andererseits ist die Marsatmosphäre aber dick genug, um einem Raumgerät beim Eintauchen gewaltig einzuheizen.

Zum Zeitpunkt der Landung ist der Mars über 146 Millionen Kilometer entfernt und Funksignale brauchen fast acht Minuten bis zur Erde. Die Landung von InSight dauert hingegen nur circa viereinhalb Minuten. Da die Landesonde nicht direkt mit der Erde kommunizieren kann, müssen die vorhandenen Raumsonden im Orbit als Relaisstationen einspringen.

Bedingt durch deren Bahngeometrien kann es dabei aber zu Verzögerungen in der Übertragung von mehreren Stunden kommen. „Bei InSight wurden erstmals zwei Kleinsatelliten mit auf die Reise geschickt, die hinter der Landesonde herfliegen und sozusagen aus erster Reihe fußfrei das Eintauchen von InSight in die Atmosphäre und die folgende Landesequenz beobachten“, erläutert IWF-Forscher Günter Kargl.

Diese zwei Cubesats MarCO-A und -B, intern auch als WALL-E und EVE bezeichnet, sind als Technologiedemonstration mit auf den Weg gebracht worden. Wenn sich ihr Einsatz als erfolgreich herausstellt, wird es in Zukunft weitere Möglichkeiten bei interplanetaren Missionen geben.

Aber auch hier auf der Erde werden zwei große Radioteleskope in Green Banks und Effelsberg nach dem Trägersignal und dessen Veränderung während des Landevorgangs lauschen. Für die komplexeren Datenpakete muss auf die Hilfe von Mars Renaissance und 2001 Mars Orbiter gewartet werden, die zum Zeitpunkt der Landung bzw. kurz danach das Landegebiet überfliegen.

Ein Detail am Rande: Mit InSight wird auch die österreichische Fahne das erste Mal am Mars landen, da das Musterbild für die Kamerakalibrierung neben geometrischen Figuren und Referenzfarben auch die Landesflaggen aller Partnerländer zeigt. Die Beteiligung des IWF an InSight wurde vom Weltraumministerium (BMVIT) über die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) finanziert und fachlich vom Institut für Bodenmechanik und Grundbau der TU Graz unterstützt.

© IWF Graz

InSight ist ein stationäres geophysikalisches Observatorium, mit dem Wissenschaftler in den nächsten beiden Jahren erstmals das Innere des Mars und seinen Aufbau untersuchen wollen. Dabei sollen mögliche Erschütterungen und Beben des Planeten gemessen werden. Die Wissenschaftler hoffen auf Erkenntnisse unter anderem darüber, wie sich der Mars vor Milliarden von Jahren gebildet hatte.

Nächste Mars-Sonde schon im Bau

Währenddessen Jet Propulsion Laboratoty (JPL) der NASA bereits am nächsten Marsroboter getüftelt. Er soll sich in zwei Jahren zu InSight gesellen.

Mars 2020“ – so der Name der nächsten Mission – soll ähnlich wie ein geplantes europäisch-russisches Roboterauto, das dann ebenfalls landen soll – wieder auf der Marsoberfläche herumfahren können. Zu deren wichtigsten Aufgaben wird es gehören, die Materialproben einzusammeln und sie eines Tages zur Erde zurückzubringen . „Wir werden die Proben verpacken und ablegen. Sie einzusammeln, darum wird sich eine andere Mission kümmern müssen“, so Keith Comeau, Vize-Chefingenieur am JPL.

Nach der Marslandung ist also vor der Marslandung. Und Menschen, so prognostieziert NASA-Chef Bridenstine, würden vielleicht schon Mitte der Dreißigerjahre diesen Jahrhunderts auf der Marsoberfläche stehen.

INFObox: Das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit) investiert jährlich rund 70 Millionen Euro in den Weltraumsektor. Unter Einrechnung der EU-Flagschiffprogramme Copernicus, Galileo/EGNOS und H2020 liegt Österreichs Beitrag bei etwa 100 Millionen Euro pro Jahr. Österreich finanziert Programme der ESA mit und ermöglicht österreichischen Betrieben so, sich für Aufträge im Rahmen der ESA-Missionen zu bewerben.