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Perseverance und Ingenuity Der Mars-Hubschrauber ist bald bereit zum ersten Flug

Im Februar landete der Mars-Rover Perseverance auf dem Mars. Mit dabei hatte er Ingenuity, einen kleinen Hubschrauber. Der soll demnächst abheben - zum ersten Flug über einen anderen Planeten in der Geschichte der Raumfahrt. Und das wird gar nicht so einfach.

Von: Jan-Claudius Hanika, Heike Westram

Stand: 14.04.2021

Das erste Highlight der NASA-Mission Mars 2020 steht bevor, doch dabei hat der Mars-Rover Perseverance nur die Beobachterrolle. Sein kleiner Begleiter steht im Fokus, der Mars-Hubschrauber Ingenuity.

Der soll für gut 30 Sekunden von der Marsoberfläche abheben und damit das erste Fluggerät in der Geschichte der Raumfahrt sein, das gezielt über die Oberfläche eines anderen Planeten fliegt. Nach zweimaliger Verschiebung könnte es in der Woche ab dem 19. April soweit sein, wenn das Mars-Wetter mitspielt.

Mars-Duo mit Rädern und Rotoren

Ingenuity ist nicht auf eigene Faust zum Mars gereist. Der Hubschrauber war zu seinem Schutz vor Beschädigungen bei der Landung im Inneren von Perseverance untergebracht und fest an der Unterseite des Rovers verankert. Perseverance brauchte mehrere Tage, um den Mars-Hubschrauber auszupacken, von allen Kabeln abzunabeln und mit seinem Roboterarm an einer guten Startposition abzusetzen.

Dünne Luft, schnelle Rotoren

Mars-Hubschrauber Ingenuity

Der Mars stellt hohe Anforderungen an die Flugfähigkeit eines Hubschraubers, denn die Atmosphäre dort ist rund hundert Mal dünner als auf der Erde. Ingenuity ist ziemlich klein: Er wiegt nur rund 1,8 Kilogramm, sein Rumpf hat einen Durchmesser von etwa zehn Zentimetern - ein eher drohnenartiger Hubschrauber. Um Ingenuity so leicht zu halten, wurde darauf verzichtet, ihn mit Instrumenten zu betücken. Aber eine Kamera für eigene Fotos hat der Helikopter dabei.

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NASA Mars Helicopter Technology Demonstration | Bild: NASA Jet Propulsion Laboratory (via YouTube)

NASA Mars Helicopter Technology Demonstration

Damit sich der Mars Helicopter Ingenuity trotz der dünnen Atmosphäre in der Luft halten kann, drehen sich die beiden gegenläufigen Rotoren mit mehr als 2.500 Umdrehungen pro Minute. Das ist rund zehn Mal schneller als bei einem Hubschrauber auf der Erde. Energie bezieht der Mars-Hubschrauber von Lithium-Ionen-Akkus, die er mit Solarzellen auflädt. Die Akkus versorgen auch die eingebaute Heizung, die Ingenuity gegen die nächtliche Kälte auf dem Mars schützen soll.

Autonomes Fliegen

Der Mars ist von der Erde weit entfernt, daher sind Funksignale dorthin und zurück mehrere Minuten unterwegs. Eine direkte Steuerung von der Erde aus ist so unmöglich. Ingenuity ist deshalb ein autonomes Fluggerät, das seine Flugbahn selbst lenken kann. Er empfängt Befehle der Bodenstation über Perseverance, interpretiert sie und richtet seine Flugbahn entsprechend aus.

Ein Monat Testbetrieb für den Hubschrauber

Duo mit Rädern und Rotoren: Perseverance und Ingenuity

Die ersten dreißig Tage des Einsatzes von Ingenuity sind für Flugtests vorgesehen. Beim ersten Flug soll der Hubschrauber drei Meter nach oben fliegen und dort für circa dreißig Sekunden verharren. Danach sind vier weitere Flüge vorgesehen. Die Flugdistanzen sollen dabei schrittweise immer größer werden. Schließlich soll Ingenuity einige hundert Meter weit fliegen und bis zu neunzig Sekunden in der Luft bleiben. Laut NASA ist der Mars-Hubschrauber ein Projekt mit hohem Risiko, bei dem es aber auch viel zu gewinnen gibt. Falls er seine Aufgabe erfüllt, könnten Hubschrauber wie Ingenuity in Zukunft als niedrig fliegende Späher auf anderen Planeten unterwegs sein, die an Orte kommen, die Landfahrzeuge nicht erreichen können.

Perseverance erkundet den Krater Jerezo

Der Hauptfokus der NASA-Mission liegt allerdings auf dem großen Kollegen von Ingenuity, auf dem Rover Perseverance ("Beharrlichkeit"), der sich seit dem 18. Februar auf dem Mars befindet.

Nachdem all seine Geräte und Instrumente ausgepackt und getestet waren, legte der Rover Anfang März mit seinem Sechsrad-Antrieb die ersten 6,5 Meter durch den roten Mars-Staub zurück - in 33 Minuten. Am 7. März machte Perseverance dann schon einen Ausflug von 30 Metern Länge.

Perseverance erkundet den Jerezo-Krater

Perseverance soll einen interessanten Ort auf dem Mars erkunden: den Jerezo-Krater. Dieser Krater mit mehr als 45 Kilometern Durchmesser ist vor rund vier Milliarden Jahren durch einen Meteoriteneinschlag entstanden und muss einst reichlich Wasser enthalten haben.

Das zeigen Tonmineralien in seinen tiefen Bodenschichten, die nur im Zusammenhang mit Wasser entstanden sein können. Wissenschaftler vermuten, dass in dem Krater einst ein See von der Größe des Bodensees lag, der zahlreiche Zuflüsse aus der Umgebung hatte.

So detailreich: das erste Panorama-Bild von Perseverance zum Zoomen

 

(Vollbildschirm-Darstellung funktioniert leider nicht)

Töne vom Mars - Perseverance schneidet mit

Es scheppert und knarrt, wenn Perseverance über den Marsboden rumpelt. "Wenn mein Auto solche Geräusche machen würde, würde ich rechts ranfahren und den Abschleppdienst rufen", kommentierte einer der NASA-Ingenieure scherzhaft. Die ersten Aufnahmen, die der Rover mit seinem Mikrofon vom Mars gemacht hat, machen den Wind hörbar, der trotz dünner Atmosphäre auf dem Mars durch den Jerezo-Krater fegt.

Perseverance-Rover sammelt Steine für die Zukunft

Mars 2020-Rover verfügt über 23 Kameras

Zusammen bilden der Rover Perseverance ("Beharrlichkeit") und der Hubschrauber Ingenuity ("Scharfsinn") die Mission Mars 2020. Der Mars 2020-Rover Perseverance wird geologische Untersuchungen am Landeplatz durchführen, die Bewohnbarkeit der Umwelt bestimmen und nach Zeichen von einstigem Leben auf dem Mars suchen. Außerdem soll er bewerten, welche Ressourcen und Gefahren es für Forscher gibt, die in der Zukunft zum Mars reisen könnten. Dazu sammelt der Rover Gestein und Erdreich und analysiert beides.

Er erledigt damit ähnliche Aufgaben wie seine Rover-Vorgänger Opportunity und Curiosity. Letzterem ähnelt er sogar mehr als nur ein bisschen. Der Mars 2020-Rover ist eine komplett überarbeitete Version von Curiosity. NASA-Forscher Jim Watzin erklärt, warum: "Die Tatsache, dass so viel Hardware schon entworfen war oder existierte, ist ein riesiger Vorteil dieser Mission. Das spart Geld, Zeit und reduziert das Risiko."

"Ob es jemals Leben außer auf der Erde gegeben hat, ist eine der größten Fragen, die Menschen zu beantworten versuchen. Was wir von den Proben lernen werden, die während dieser Mission gesammelt werden, hat das Potenzial, diese Frage anzugehen."

NASA-Wissenschaftler Ken Farley

Mars-Gestein zur Erde zurückschicken?

So sieht es auf dem Mars aus. Diese Aufnahme wurde tatsächlich auf der Marsoberfläche angefertigt: Der Mars Rover Curiosity der US-Weltraumagentur NASA hat sie 2014 gemacht.  | Bild: NASA/JPL-Caltech/MSSS zum Modulartikel Mars Sample Return RÜCKKEHR vom ROTEN PLANETEN

Im Rahmen des Mars Sample Return Programms wollen ESA und NASA erstmals Gesteinsproben vom Mars zur Erde bringen. Der erste Schritt Richtung Rückkehr ist bereits geschafft: Der Mars-Rover Perseverance ist schon da. [mehr]

Seit Jahren erwägt die NASA, erstmals Bodenproben vom Mars auch wieder zurück zur Erde zu bringen - mit der Mars Sample Return Mission. Dazu müsste eine Rakete die von einer Bodenmission gesammelten Gesteinsproben vom Mars wieder zurück ins All schießen, wo ein anderes Raumgefährt sie aufnimmt und zur Erde zurückbringt. Drei unterschiedliche, aufeinanderfolgende Missionen, deren erste die aktuelle Mission 2020 von Perseverance sein könnte.

Wenn es nach der NASA geht, könnte der Mars ab den 2030er-Jahren auch Besuch von Menschen bekommen - bei der ersten bemannten Mars-Umrundung. Sollten die auf dem Mars landen, könnten auch sie die Proben des Rovers mit nach Hause nehmen.

Start der Mission 2020 im Juli 2020

Spektakuläre Landung von Perseverance auf dem Mars

Perseverance war gut ein halbes Jahr lang unterwegs auf einer fast 500 Millionen Kilometer langen Reise zum Mars. Am 30. Juli 2020 startete die Mission Mars 2020 mit einer Atlas V-Rakete von Cape Canaveral in Florida. Am 18. Februar 2021 kam Perseverance auf dem Mars an. Ein Marsjahr lang, das sind 687 Erdentage, soll die Mission auf dem Mars mindestens dauern.

Voll automatisierte Landung am eigenen Kran

Allein das Landemanöver von Perseverance am 18. Februar 2021 war spannend, denn das Projektteam am Boden konnte nicht eingreifen: Der Rover in seiner Landekapsel steuerte alles selbst.

Wie die meisten Landegeräte war Perseverance zunächst in ein Hitzeschild gegen die große Reibungshitze beim Eintritt in die Marsatmosphäre gepackt und entfaltete auch einen Fallschirm zur Abbremsung.

So lief die Landung von Perseverance ab

Doch dann kam eine spektakuläre Premiere bei Marslandungen: Der Rover hatte seinen eigenen kleinen Kran dabei, der ihn vorsichtig auf dem Marsboden absetzte - den "Himmelskran" (Sky Crane). Um 21.55 Uhr unserer Zeit war die Landung erfolgreich beendet.

Animation der Landesequenz

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Landung des Rovers Perseverance auf dem Mars am 18. Februar 2021 (Mission Trailer) | Bild: NASA Jet Propulsion Laboratory (via YouTube)

Perseverance Arrives at Mars: Feb. 18, 2021 (Mission Trailer)

Sendungen:

  • Mars-Helikopter Ingenuity - Wie fliegt man einen Mini-Hubschrauber auf dem roten Planeten? IQ - Wissenschaft und Forschung, 09.04.2021 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Mission Mars: Europas Raumfahrt zwischen Vision und Realität. 19.02.2021 um 14:15 Uhr, ARD-alpha
  • Experten-Interview zur Landung der Marssonde Perseverance. radioWelt, 19.02.2021 um 06:05 Uhr, Bayern 2
  • Landung auf dem Mars: Die Ankunft des Rovers Perseverance live. 18.02.2021 um 20:15 Uhr, ARD-alpha
  • Reise zum Mars. Quantensprung, 17.02.2021 um 21:00 Uhr, ARD-alpha
  • Bodenproben vom Mars. Gut zu wissen, 13.02.2021 um 19:00 Uhr, BR Fernsehen
  • Rush Hour am Mars. IQ - Wissenschaft und Forschung, 08.02.2021 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Perseverance startet zum Mars. radioWelt, 30.07.2020 um 06:05 Uhr, Bayern 2
  • Einmal Marsgestein, bitte! IQ - Wissenschaft und Forschung, 16.07.2020 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Perseverance-Rover soll den Mars erforschen. IQ - Wissenschaft und Forschung, 05.06.2020 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Rover der Mission Mars 2020 erhält den Namen Perseverance. Nachrichten, 06.03.2020 um 07:45 Uhr, B5 aktuell
  • Mars 2020 - ein Hubschrauber auf dem Mars. IQ - Wissenschaft und Forschung, 14.05.2018 um 18:05 Uhr, Bayern 2

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