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ExoMars-Mission Fataler Irrtum der Landesonde Schiaparelli

Die Landung einer russisch-europäischen Sonde auf dem Mars ist fehlgeschlagen. Offenbar schätzte der Lander Schiaparelli seine Höhe falsch ein und dachte, er sei längst da. Ein paar Kilometer freier Fall folgten und es bleibt: ein großer, schwarzer Fleck.

Stand: 24.10.2016

Landemodul Schiaparelli mit Fallschirm (künstlerische Darstellung) | Bild: dpa-Bildfunk

Ein Software-Problem scheint die Ursache dafür zu sein, dass die Landesonde Schiaparelli der europäischen ExoMars-Mission am 19. Oktober kurz vor der Landung abstürzte und vermutlich explodierte.

Offenbar kommunizierte das Radarhöhenmessgerät an Bord von Schiaparelli nicht richtig mit der Steuerungssoftware des Landers. Es entstand eine fatale Zeitverschiebung: Schiaparellis "Haupthirn" dachte, er sei schon viel tiefer, als er tatsächlich war. Dadurch wurden die Fallschirme zu früh abgesprengt und die Bremstriebwerke nur drei statt der erforderlichen sechzig Sekunden lang gezündet. So erklärte es Rolf Densing, ESA-Direktor für Missionsbetrieb, in einem Interview mit dem Deutschlandfunk. Die letzten zwei bis vier Kilometer bis zur Oberfläche legte Schiaparelli demnach wohl im freien Fall zurück. Die durch die Fehlfunktion noch vollen Tanks des Landegeräts dürften beim Aufprall explodiert sein.

Der Kontakt zu dem 600 Kilo schweren Modul war etwa fünfzig Sekunden vor der Landung abgerissen. Später trafen über die Muttersonde Trace Gas Orbiter (TGO) umfangreiche Daten von der kritischen Abstiegsphase ein, die aber zunächst keine Klarheit schafften.

Ein weißer und ein schwarzer Punkt

Der kleine, weiße Punkt rechts unten im Rechteck ist vermutlich der Fallschirm, der schwarze links oben die Aufprallstelle.

Weitere Erkenntnisse haben die Forscher mit Hilfe der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der US-Raumfahrtbehörde NASA gewonnen. Auf Bildern sind zwei neue Punkte zu erkennen: ein weißer, der der Größe von Schiaparellis Bremsfallschirm entspricht, und ein großer dunkler. Dieser sei etwa 15 Meter lang und 40 Meter breit und dürfte Oberflächenmaterial sein, das bei dem Aufprall in die Luft wirbelte. Auch ein Einschlagkrater ist zu erkennen.

Mutterschiff fliegt nach Plan

ESA-Chef Jan Wörner

ESA-Chef Jan Wörner betonte, die eigentliche wissenschaftliche Sonde sei aber die Muttersonde Trace Gas Orbiter (TGO). Und diese fliege planmäßig und solle nun erstens die Marsatmosphäre auf Methan untersuchen. Zweitens diene sie als Relay-Station für die Daten, wenn im nächsten Projekt ein Mars-Rover zum Roten Planet geschickt werde und in die Oberfläche bohre. Schiaparelli sei eine Vorläufer-Testsonde gewesen.

Mission ExoMars

Europa und Russland wollen in der gemeinsamen ExoMars-Mission nach Spuren von Leben auf dem Roten Planeten suchen. Unterstützt wird das Projekt vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der NASA. Am 14. März 2016 hatten ESA und Roskosmos vom Weltraumbahnhof Baikonur aus eine Sonde ins All geschickt. Für die rund 500 Millionen Kilometer lange Reise benötigte sie sieben Monate.

Landung auf dem Mars heikelster Punkt der Mission

Mit Spannung verfolgten die ESA-Mitarbeiter den Landeanflug von Schiaparelli

Das Landemanöver lief computergesteuert ab – die ESA-Experten konnten nur zuschauen. Schiaparelli raste zunächst mit einer Geschwindigkeit von 21.000 Kilometern pro Stunde der Marsoberfläche entgegen. Drei Minuten Zeit blieben ihr, um allein durch Reibung mit der dünnen Marsatmosphäre das Landegerät auf 1.700 Kilometer pro Stunde abzubremsen. Dafür war der Hitzeschild vorgesehen, das den Lander einerseits vor hohen Temperaturen schützen, andererseits abbremsen sollte.

"Alles muss mit Millisekunden genauer Präzision funktionieren. Und unsere Einflussmöglichkeiten sind gleich null. Deswegen sprechen die Amerikaner bei diesen Manövern von den sieben Minuten des Schreckens. In unserem Fall sind es sechs Minuten."

Jorge Vago, ESA

Nach dem Überschallflug, etwa in sieben Kilometer Höhe, ging ein Fallschirm mit einem Durchmesser von zwölf Metern auf. Laut Plan sollte sich Schiaparelli einen Kilometer über dem Marsstaub vom Schirm befreien und seine Bremstriebwerke nutzen. Den Aufprall am Ende sollte eine Art Airbag lindern. Das Aufsetzen auf der Mars-Oberfläche gehört zu den schwierigsten Raumfahrtmanövern überhaupt. Die Wissenschaftler hatten damit gerechnet, dass es bis zur Bestätigung einer Landung mehrere Stunden dauern könnte. Doch je mehr Zeit verging, desto sorgenvoller warteten die ESA-Experten auf ein Signal.

Schiaparelli sollte den Mars vermessen

Schiaparelli

Das Testmodul wurde nach dem italienischen Astronom Giovanni Schiaparelli (1835-1910) benannt.

Das Modul war mit verschiedenen Messsensoren ausgestattet: Drei sogenannte COMARS-Sensoren (Combined Aerothermal and Radiometer Sensor) waren zum Beispiel dazu da, die Temperaturverteilung im Luftstrom an verschiedenen Stellen des Moduls sowie den Druck während des Eintritts in die Marsatmosphäre zu messen. Schiaparelli sollte während seiner Reise zum Boden Daten und wertvolle Erfahrungswerte sammeln für die zweite Etappe von ExoMars.

Zweite Etappe von ExoMars: ein Rover

ExoMars-Rover

Die ExoMars-Mission besteht aus zwei Teilen: Im März 2016 war der 3,5 Meter große, rund vier Tonnen schwere Trace Gas Orbiter (TGO) mit dem Testmodul Schiaparelli ins All gestartet. 2020 soll dann ein Rover zum Roten Planeten aufbrechen.

Er ist das Herzstück des Projekts. "Wir müssen nicht nur auf der Oberfläche nach Leben suchen, sondern dafür sehr tief gehen", erklärt Jorge Vago. Dazu ist der Rover mit einem Bohrer ausgestattet, der bis zu zwei Meter tief bohren kann. Der US-Rover Curiosity, der seit 2012 auf dem Mars im Einsatz ist, kommt nur einige Zentimeter tief.

"Vielleicht haben wir total Glück und finden so tolle organische Proben, dass wir beweisen können, dass es Leben gab. Aber das halte ich für nicht sehr wahrscheinlich."

Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler

"Vor ein paar Millionen Jahren waren die Verhältnisse auf dem Mars besser. Wir finden jetzt vielleicht kein Leben - aber wenn wir entdecken würden, dass es dort Leben gab, wäre das bereits eine Sensation."

Oleg Orlow, Institut für Biomedizinische Probleme Moskau

Satellit TGO wird den Mars weiter umkreisen

Die Sonde Trace Gas Orbiter (TGO) soll um den Mars kreisen und Spurengase in seiner Atmosphäre aufspüren.

Die Muttersonde hat nicht nur den Lander Schiaparelli zum Mars gebracht. Der TGO soll ihn bis mindestens 2022 als Wissenschaftssatellit umkreisen. Dazu wird die Sonde im Januar 2017 auf eine Umlaufbahn in 400 Kilometern Höhe über dem Mars gebracht. Ende 2017 startet der Trace Gas Orbiter dann seine Arbeit: Er wird die Mars-Atmosphäre auf Spuren von Methan untersuchen, das der ESA-Satellit Mars Express bereits 2004 entdeckt hatte. Erforscht werden soll, woher das Spurengas stammt, ob biologische Organismen dafür infrage kämen.

"Ich erwarte, dass wir Methan nachweisen und besser verstehen, wie es entsteht."

Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler

Verschiedene Instrumente zeigen uns den Mars

Um die Marsoberfläche genauer unter die Lupe zu nehmen, hat der TGO zum Beispiel das Stereokamera-System CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) an Bord. Es hat eine Auflösung von fünf Metern pro Pixel und wird Farb- und 3D-Aufnahmen machen. Mit dem NOMAD-Spektrometer (Nadir and Occultation for Mars Discovery) und dem Infrarotinstrument ACS (Atmospheric Chemistry Suite) können Spurengase wie Methan in der Atmosphäre ausfindig gemacht werden. Der Neutronendetektor FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) kann Wasserstoff auch unter der Marsoberfläche aufspüren. Mit seiner Hilfe soll eine Wassereis-Karte vom Mars entstehen.

"Der Mars wird so genau untersucht, dass sogar die Erde neidisch wird."

Oleg Korabljow, russischer Wissenschaftler

Roter Planet Mars

  • Farbe: Eisenoxid färbt den Planeten rot
  • Name: Wegen seines roten Schimmers benannten ihn die Römer nach ihrem Kriegsgott Mars
  • Durchmesser: 6.794 Kilometer - etwa die Hälfte des Erddurchmessers
  • Schwerkraft: rund 3,7m/s² - etwa ein Drittel der Erdanziehung
  • Dauer eines Marstages: 24 Stunden und 37 Minuten
  • Dauer eines Marsjahres: 669 Marstage oder 687 Erdentage
  • Durchschnittstemperatur: minus 55 Grad Celsius
  • Marsatmosphäre: hauptsächlich Kohlendioxid (95 Prozent), Sauerstoff nur 0,13 Prozent
  • Distanz Erde-Mars: zwischen rund 56 Millionen und mehr als 400 Millionen Kilometern aufgrund untersch. Geschwindigkeiten auf ihren Bahnen um die Sonne

Geschichte der Mars-Missionen

Trockenübung für spätere Missionen

Erste Überlegungen zur unbemannten Reise zum Mars machte die ESA bereits 2002. Russland war erst 2013 in das Projekt eingestiegen, nachdem sich die US-Raumfahrtbehörde NASA daraus 2011 wegen Finanzproblemen zurückgezogen hatte. Einzelne Instrumente steuert die NASA trotzdem bei. Das Projekt ExoMars soll auch zur Vorbereitung von späteren Missionen dienen. Die Raumfahrtbehörden wollen herausfinden, welche Gefahren es bei einer bemannten Landung auf dem Mars geben könnte. Allein die ESA hat bislang rund 1,3 Milliarden Euro in das Projekt ExoMars investiert. Nochmal so viel hat wahrscheinlich auch Roskosmos beigesteuert.

Finanzierung für zweite Phase entscheidet sich im Dezember

Die Finanzierung der zweiten Phase, in der Europa und Russland 2020 ein Forschungsfahrzeug zum Mars schicken wollen, ist allerdings noch nicht gesichert. Laut Rolf Densing, Leiter des ESA-Missionsbetriebs, fehlen hierfür noch 260 Millionen Euro, die die Mitgliedsstaaten bei einer Ministerkonferenz im Dezember erst freigeben müssen. "Sie werden sehen, dass diese Mission ein Erfolg ist", meint Raumfahrtdirektor Jan Wörner. "Wir haben die Funktionen, die wir für die Mission 2020 brauchen. Wir müssen sie nicht überzeugen, wir müssen es ihnen nur zeigen. Die Ergebnisse sind offensichtlich." Und auch Missionsleiter Densing betont: "Ich sehe keinen Grund, warum man die zweite Phase jetzt abblasen sollte."

"Wenn es jemals eine Mission gegeben hat, die eine echte Chance hatte, Hinweise auf Leben auf dem Mars zu finden, dann ist das ExoMars."

Jorge Vago, ESA-Wissenschaftler

Die bedeutendsten Mars-Missionen im Überblick

Überblick

Seit 1960 haben vor allem die USA und Russland mehr als 40 Missionen zum Roten Planeten auf den Weg gebracht. Das sind die bedeutendsten.

Mariner 4

Der US-Sonde Mariner 4 gelingt 1965 der erste Vorbeiflug in rund 10.000 Kilometern Entfernung. Sie schickt Fotos vom Mars zur Erde.

Viking 1 und 2

1975 startet die NASA zwei Raketen mit je einem Satelliten und einem Landemodul. Viking 1 und Viking 2 suchen in verschiedenen Mars-Regionen nach Mikroorganismen.

Pathfinder

Die NASA-Sonde Pathfinder setzt nach der Landung 1997 den Rover Sojourner auf der Marsoberfläche aus. Der erste geglückte Einsatz eines Rovers auf dem Roten Planeten!

Mars-Express

Seit Ende 2003 umkreist die europäische Sonde Mars-Express unseren Nachbarplaneten. Ihre Aufgabe ist die vollständige Kartierung des Mars. Tolles Nebenprodukt sind hochaufgelöste Bilder des roten Planeten. Damit leistet sie der NASA-Sonde 2001 Mars Odyssey Gesellschaft, die seit 2001 um den Mars kreist und ebenfalls noch aktiv ist.

Opportunity

Die Sonde ist seit 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum im Einsatz. Ihre Daten deuten darauf hin, dass auf der Mars-Oberfläche einst Wasser geflossen sein könnte. Der Zwillings-Rover Spirit ist dagegen längst im Ruhestand.

MRO

Der Mars Reconaissance Orbiter MRO, eine Sonde der NASA, umkreist seit 2006 den Mars. Wie Europas Mars-Express soll auch der MRO den Planeten genau kartieren. Die extrem hochauflösende Kamera an Bord der Sonde ermöglicht, selbst kleinere geologische Strukturen zu untersuchen. Die Hauptmission endete bereits 2010, doch der MRO liefert weiterhin Daten und Bilder.

Curiosity

Der US-Rover Curiosity ist mit fast 900 Kilogramm und einer Größe von rund drei mal drei Metern der größte mobile Forschungsroboter, der bislang auf den Mars geschickt wurde. Seit 2012 rollt er dort schon umher.

Menschen auf dem Mars

Irgendwann werden auch Menschen zum Mars reisen, davon ist der Chef der Europäischen Raumfahrtbehörde Jan Wörner überzeugt:

"Ich bin sicher, dass der Mensch den Mars betreten wird und das All darüber hinaus persönlich besuchen will. Neugier hat den Menschen schon immer zu Entdeckungsreisen getrieben."

Jan Wörner, ESA-Chef


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Wernher, Samstag, 29.Oktober, 11:14 Uhr

2. Wir sollten zuerst die "Insel" Erde ordentlich pflegen ...

Auch ich bin neugierig, fasziniert und hätte gern die Antwort auf die Frage: Gibt es extraterrestrisches Leben? - mit einem sichern JA beantwortet. Ebenso finde ich Terraforming spannend und keineswegs sinnlos. Ich bin jedoch der festen Überzeugung, dass wir zuerst ALLE KRAFT in die Probleme stecken sollten, die wir auf der Erde haben.

Gigant, Donnerstag, 27.Oktober, 00:43 Uhr

1. Klasse Bericht BR!

Ich finde es auf alle Fälle irre und phänomenal, wie weit die Erdennürger schon sind. Auf 56 - 400 Millionen Km sich um ein paar Kilometer vertun ist für mich gigantisch.
Great job!