Einmal zum Mars und wieder zurück
Die US-Raumfahrtagentur Nasa hat die Landung ihres neuesten Roboters Perseverance auf dem Mars als ein ilmreifes Spektakel inszeniert. Doch diese Landung war nur der Autakt eines sehr viel weiter reichenden Weltraumprojekts.
Fast auf die Minute genau landete am 19. Februar nach einer 472 Millionen Kilometer langen Reise der modernste Forschungsroboter der Nasa auf dem Mars. Das war eine tolle Leistung. Doch die Landung von Perseverance (Ausdauer) war eigentlich der Startschuss einer extrem ehrgeizigen Mission. Es geht darum, Bodenproben vom Mars zur Erde zu bringen Die Forscher hoffen, darin Spuren früheren Lebens auf dem Mars zu finden.
Die Zeiten, als Menschen an die Existenz von intelligenten Marsbewohnern glaubten, sind seit über hundert Jahren vorbei. Der Mars ist eine kalte Gesteins- und Wüstenwelt mit Eis in den Polarregionen und unter seiner rostbrauen Oberfläche. Jedoch stellen Wissenschaftler sich bis heute die Frage, ob es in der Vergangenheit Leben auf dem Mars gab. Planetenforscher gehen davon aus, dass es vor über 3,5 Milliarden Jahren auf dem Mars Seen und Meere gab – ähnlich wie auf der Erde. Könnten darin einfache Mikroben entstanden sein? Und könnten sie vielleicht sogar bis heute in einer Art Winterschlaf überdauert haben? Könnte der Überschluss an Methan in der dünnen Marsatmosphäre vielleicht sogar ein Stoffwechselprodukt von Marsmikroben sein? Diese Fragen versuchen Biologen unter anderem mit Raumsonden zu klären. Bislang mit wenig Erfolg.
Die ersten Versuche unternahmen vor einem Vierteljahrhundert Forscher mit zwei kleinen Labors, die mit den Viking-Sonden auf die Marsoberfläche gelangten. Doch die Messdaten lieferten keinen sicheren Beweis. Später folgende Landesonden erhärteten die Theorie einer einstmals wasserreichen Welt. Darüber hinaus fanden sie Hinweise auf die Existenz organischer Moleküle, aus denen das Leben aufgebaut ist.
Um Lebensformen sicher nachweisen zu können, reichten die Labors der Raumsonden aber nicht aus.
Deshalb wollen Forscher von Nasa und Esa die Frage nach der Entstehung des Lebens außerhalb der Erde nun mit Raumsonden klären, die Marsgestein zur Erde bringen sollen, wo es viel besser untersucht werden kann. Diese Bergungsaktion soll bis Anfang der 2030er Jahre abgeschlossen werden, denn wenn erst einmal Astronauten den Mars betreten, dann ist eine Verschmutzung des Roten Planeten durch von der Erde mitgebrachte Mikroben kaum mehr zu verhindern. Raumsonden lassen sich viel besser vor Beginn der Marsreise sterilisieren. Außerdem ist es aus Sicht von Weltraummedizinern gut zu wissen, ob und wenn ja welche mikroskopisch kleinen Lebensformen es auf dem Roten Planeten gibt und ob diese unter Umständen sogar eine Gefahr für Astronauten darstellen.
Perseverance soll in den kommenden zwei Jahren mit einem zwei Meter langen Greifarm, auf dem mehrere Instrumente wie Bohrer, Sensoren und Kameras sitzen, Gesteinsproben analysieren und auch aufsammeln. Sie werden in bis zu 48 kleine, sterile Metallhülsen gefüllt und entlang seiner voraussichtlich über 14 Kilometer langen Fahrtstrecke auf dem Marsboden abgelegt. Dort bleiben sie, bis sie ein anderer Rover einsammelt und für den Rücktransport zur Erde bereit macht. Der frühestmögliche Termin für diese Mission ist im Jahr 2026. Die Marsproben sollen mit einer Rakete von einer kleinen Abschussrampe in eine Umlaufbahn um den Roten Planeten fliegen, wo die wenigen Kilogramm Marsgestein von einer Raumsonde aufgesammelt und zurück zur Erde gebracht werden. Ende 2030 könnte der Probenbehälter in den Wüstenregionen im Westen der USA landen. Soviel zur Theorie.
„Die Mars Sample Return Mission ist die größte Herausforderung vor einer bemannten Marslandung“, sagt Thomas Zurbuchen, Wissenschaftsadministrator der Nasa. Die USA werden das mehrteilige Projekt nicht allein durchführen. Einen maßgeblichen Teil will auch die europäische Weltraumorganisation Esa bestreiten. Dazu zählen das Bergungsfahrzeug Fetch für die von Perseverance gesammelten und in Metallhülsen hinterlassenen Gesteinsproben und der sogenannte Earth Return Orbiter (ERO), der die Fracht im Marsorbit annimmt und damit zur Erde zurückfliegt.
Für den Start von der Marsoberfläche in den Marsorbit entwickelt die Nasa einen gut eine Tonnen schweren Lander mit Raketen-Rückkehrstufe – das sogenannte Mars Ascent Vehicle (MAV). „Es wird der erste Raketenstart von einem anderen Planeten sein“, so Zurbuchen in einem Beitrag von Nasa-TV.
Die technischen Herausforderungen der Mission sind um einiges größer als bei der Rückkehr vom Mond. Mars ist fast doppelt so groß wie der Mond. Beim Start von der Oberfläche ist also eine deutliche größere Schwerkraft zu überwinden. Außerdem ist Mars meist über 100 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Damit vergehen bei der Kommunikation mit dem Raumsonden mehrere Minuten. Eine Fernsteuerung ist da nicht möglich. Die meisten Aktivitäten müssen autonom ablaufen.
Deutlich einfacher zu bewältigen ist da die Mars-Mission der japanischen Raumfahrbehörde Jaxa. Sie will Bodenproben vom winzigen Marsmond Phobos zur Erde bringen. Das internationale Projekt ist im Zeitfenster zwischen 2024 und 2029 geplant. Diese Mission kann mit nur einer Raumsonde durchgeführt werden.