ExoMars: Europa und die Schweiz machen nächsten Schritt zum roten Planeten ESA startete die erste von zwei Missionen zum Mars

Redakteur: Luca Meister

Die Europäische Weltraumorganisation ESA startete am 14. März die erste von zwei Missionen zum Mars. Primäre wissenschaftliche Ziele der Mission 2016 sind eine detaillierte Charakterisierung der Zusammensetzung der Atmosphäre des Mars, speziell der Anteil von Spurengasen, sowie hochauflösende Stereobilder von der Oberfläche des roten Planeten aus der Umlaufbahn. Als wichtiges zweites Missionsziel gilt die Demonstration der Technologie für eine erfolgreiche Landung auf dem Mars. Die Schweiz ist mit einem Forschungsinstrument und diversen Technologien am Projekt beteiligt.

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Die beiden Elemente des ESA-«ExoMars»-Programms: «TGO» und «Schiaparelli»-Landeeinheit (oben links) und «ExoMars-Rover» (unten rechts).
Die beiden Elemente des ESA-«ExoMars»-Programms: «TGO» und «Schiaparelli»-Landeeinheit (oben links) und «ExoMars-Rover» (unten rechts).
(Bild: Esa)

Der Mars ist in unserem Sonnensystem der Planet, welcher der Erde am ähnlichsten ist, und übt daher seit langer Zeit eine besondere Faszination auf die Menschen aus.

Warum zum Mars?

Oft wurde auch die Frage gestellt, ob es Leben auf dem Mars gibt, oder zumindest einmal gegeben hat. In den 1970er-Jahren schickten die USA zwei Sonden auf den Mars, welche diese Frage beantworten sollten. Gemäss den angewendeten Messmethoden lautet die Antwort bislang: Nein. Seit dem Wiederbeginn der Marsforschung mit Robotern in den 1990er-Jahren haben sich unsere Kenntnisse des roten Planeten massiv erweitert. In den Jahren 1997, 2003 und 2012 starteten die USA vier Missionen mit autonomen Fahrzeugen, die auf der Marsoberfläche verschiedene wissenschaftliche Messungen durchführten (und zum Teil noch immer durchführen) mit dem Ziel, Spuren von existierendem oder vergangenem Leben auf dem Mars zu finden. Unterstützt werden diese Missionen von Satelliten in der Umlaufbahn, welche neben Messgeräten auch Kommunikationsausrüstung mitführen, die für den Datentransfer der «Rover» auf dem Boden unerlässlich sind.

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Die ESA im internationalen Umfeld der Marsforschung

Neben den Amerikanern und den Russen, die Missionen der letzteren waren bisher nicht erfolgreich, hat sich auch die Europäische Weltraumorganisation ESA in die Erforschung des Mars eingeschaltet. Die Sonde «MarsExpress» wurde im Jahr 2003 gestartet. Ziel dieses Satelliten war eine genaue Kartografierung der Marsoberfläche und Untersuchungen der Atmosphäre. Ein kleines Landegerät («Beagle 2») sollte auf der Oberfläche aufsetzen, ging aber verloren. Bereits zwei Jahre später, 2005, entschied sich die ESA, eine weitere Mission zum Mars zu entwickeln, die dieses Mal aber landen und ebenfalls einen Rover auf die Oberfläche betreiben sollte. Diese «ExoMars» genannte Mission erlebte in ihrer langen Entwicklungszeit einige Änderungen. U.a. wurde daraus ein internationales Programm, das nun aus zwei Missionen besteht und in Zusammenarbeit mit Russland angegangen wird. Die erste dieser Missionen startete nun am 14 März 2016; die zweite soll 2018 folgen.

Animation des Fluges zum Mars

Ziele der Mission «ExoMars 2016»

Die Mission ExoMars 2016 besteht aus dem eigentlichen Satelliten (Trace Gas Orbiter, «TGO») und einer Landeeinheit («Schiaparelli» benannt). Ziel von TGO ist es, Kenntnisse für eine detailliertere Charakterisierung der Zusammensetzung der Atmosphäre des Mars zu gewinnen, speziell von Spurengasen, sowie die Quellen und Abflüsse dieser Gase auf der Oberfläche zu identifizieren und deren geographische und zeitliche Veränderung zu bestimmen. Neben Kommunikationsausrüstung, die für den Datentransfer mit heutigen und zukünftigen Rovern genutzt werden wird, führt TGO zu diesem Zweck vier Instrumente mit, welche die wissenschaftlichen Messungen durchführen sollen:

NOMAD: Spektrometer zur Suche nach Spurenelementen und anderen Bestandteilen der Marsatmosphäre. Das Instrument wurde unter Führung von Belgien entwickelt.

ACS: Infrarotinstrumente zur Untersuchung der Chemie der Marsatmosphäre. Das Instrument stammt aus Russland.

FREND: Ein Neutronendetektor, der Ablagerungen von Wassereis auf und unter der Marsoberfläche feststellen und kartographieren soll. Auch dieses Instrument wurde in Russland entwickelt.

CaSSIS: Eine hochauflösende Stereokamera, mit der genaue Oberflächenbilder des Mars gemacht werden sollen, v.a. von den Gebieten, in denen mit MOMAD und ACS Spurengase festgestellt worden sind. Dieses Instrument wurde unter Führung der Universität Bern in Zusammenarbeit mit der Schweizer Industrie und Partnern in Italien, Polen und Ungarn gebaut und ist einer der Schlüsselbeiträge der Schweiz zum ExoMars-Programm. Finanziert wurde die Entwicklung dieses Instruments durch die Schweizer Beteiligung am Prodex-Programm der ESA.

Die Landeeinheit Schiaparelli dient in erster Linie einer Technologie-Demonstration, die zeigen soll, dass Europa es ebenfalls beherrscht, Gerätschaften auf der Marsoberfläche zu landen. Dabei geht es um die Hitzeschutzmaterialien, das Doppler-Radar für die Höhenbestimmung und die Bremsraketen. Ein Funksignal von Schiaparelli nach der Landung gilt bereits als Missionserfolg. Bei dieser Gelegenheit sollen aber wissenschaftlichen Daten übertragen werden, die vom eingebauten Instrumentenpaket gesammelt werden.

Trennung der Landeeinheit Schiaparelli

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