Curiosity – Neugier auf Mars

Nach neun Monaten Flug ist der Mars-Rover Curiosity am 6. August auf dem Roten Planeten gelandet und soll dort, laut Planung, knapp zwei Jahre Daten sammeln und zur Erde funken. 
Vorrangiges Ziel von Curiosity ist es, zu untersuchen, ob Leben auf dem Mars möglich ist, zum einen in Bezug auf zukünftige bemannte Missionen, zum anderen, ob früher Leben möglich war oder sogar noch existiert.

Dazu sollen organische Verbindungen gesucht werden, die erforderlich für Leben sind, wie wir es kennen, bzw. auf vorhandenes Leben hinweisen. Es soll die chemische Zusammensetzung des Marsbodens untersucht werden und man möchte herausfinden, welche Prozesse für die Bildung der Marslandschaft verantwortlich zeichnen. Und natürlich möchte man ausfindig machen, ob es einmal Wasser auf dem Planeten gab oder noch gibt, und ob man es nutzen kann. Außerdem soll erforscht werden, wie die kosmische Strahlung sich auf dem Mars auswirkt bzw. ob sie für Astronauten gefährlich werden könnte.

2004 begann die NASA mit den Ausschreibungen für die verschiedenen Geräte, die mitreisen sollten, und wählte im Dezember desselben Jahres acht Geräte aus. Als im Herbst 2008 die Entwicklung abgeschlossen war, hatte das Projekt bereits 400 Mio. $ gekostet und es wurde mit den Tests begonnen und das Startdatum auf 2011 verlegt, um genug Zeit für die Tests zur Verfügung zu haben.

Neben den Kameras (insgesamt sind es 17), die bereits fleißig Bilder zur Erde schicken, sind dafür verschiedene Geräte an Bord, welche diese Aufgaben bewältigen sollen. Dazu gehört ein Apparat (CheMin) zur Analyse von Röntgenstrahlung, hier wird das Spektrum der Strahlung untersucht, welche von mit Röntgenstrahlen beschossene Proben aussenden. Damit sollen Mineralien und chemische Zusammensetzungen registriert werden. Man hofft auf Hinweise für Wasser oder biologische Signaturen.
Der Sample Analysis at Mars (SAM) soll Proben auf ihren Gehalt von Kohlendioxid oder Methan untersuchen und hoffentlich feststellen, ob diese biologischen oder chemischen Ursprungs sind.
Das Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) ist zugleich Quelle und Detektor von Neutrinos und kann Wasserstoff nachweisen, welcher in Eis oder Wasser innerhalb der Oberfläche vorkommen könnte.
Aus Spanien und Finnland kommt der Rover Environmental Monitoring Station (REMS), der meteorologische Untersuchungen durchführen soll, er verfügt über einen Ultraviolett-Sensor und die Fähigkeit, Luftfeuchtigkeit, -druck und Temperatur zu messen.
Ein Detektor für Radioaktivität, der Radiation Assessment Detector (RAD) misst die Strahlungsintensität auf der Marsoberfläche.
Curiosity hat einen Laser dabei, das Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) System, damit ist es möglich, die obersten Gesteinsschichten in einer Entfernung von bis zu sieben Metern zu verdampfen, und die freigesetzten Atome und Moleküle können wiederum mit einem Spektrometer (der ChemCam) untersucht werden.
Und die Kameras selbst sind natürlich auch nicht nur dazu da, um die staunende Öffentlichkeit an den Bildschirmen auf der Erde zu begeistern. Eine Kamera kann so nah an Objekte herangehen, dass Strukturen aufgelöst werden können, die feiner als ein Haar sind. Die Mastkamera nimmt Panoramen auf und kann Proben begutachten, die vom Roboterarm gesammelt wurden. Andere dienen der Navigation auf dem fremden Planeten.

Um fast zwei Jahre Mobil zu bleiben, setzt man bei MSL nicht auf Solarzellen, wie bei früheren Missionen, denn diese haben den Nachteil, dass sie für ein so großes Gerät nicht genug Energie liefern und die Nachtstunden für die Forschung verloren gehen. Man verwendet deshalb ein sog. Thermoelement, den Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG), wie es in ähnlicher Form auch schon die Viking-Lander in den 1970ern, die Apollo Mond-Missionen oder Pioneer und Voyager genutzt haben und noch immer nutzen. Verwendet wird hier die Wärmeenergie, die beim Zerfall von Plutonium frei wird, um daraus elektrische Energie zu gewinnen und die Abwärme sorgt dafür, dass die Instrumente nicht einfrieren. Das MMRTG hat eine Lebensdauer von etwa 14 Jahren.

Mit 899 kg ist das Mars Science Laboratory (MSL) etwa zehn mal schwerer als bisherige Roboter, die zum Mars geschossen wurden. So viel Material durch den Weltraum zu jagen und auf einem fernen Planeten zu landen, ist mit einem hohen Risiko verbunden – nur etwa die Hälfte der bisherigen Missionen war erfolgreich. Deshalb begann die Planung für diese Mission auch schon viele Jahre vor dem Start der Atlas V Rakete im November 2011.
Dabei war der Flug zum Mars wohl noch der ungefährlichste Teil der Reise, die dramatischen Minuten kamen erst mit dem Eintritt in die Marsatmosphäre, nach finalen Kurskorrekturen und dem Upload der für die Landung benötigten Daten wurde es in dieser Phase von der dünnen Atmosphäre gebremst und von Raketen gesteuert, nur so konnte sichergestellt werden, dass der Rover seinen geplanten Landeplatz erreicht. Bei bisherigen Missionen war das immer ein bisschen Glücksspiel. In der nächsten Phase kam ein Fallschirm zum Einsatz und dann Bremsraketen, die den Lander bis zum Stillstand in der Marsluft abbremsten, etwa 7,6 m über dem Marsboden. Von diesem Punkt an kam der Sky Crane zum Einsatz und ließ den Rover an drei Nylonseilen zum Kraterboden hinab. Zwei Sekunden nach dem Aufsetzen wurden die Seile gekappt (und ein Datenkabel) und die Landestufe flog noch etwa 650m weiter. Das war das erste Mal, dass ein Kransystem benutzt wurde, um eine Landung durchzuführen.

In den ersten zehn (Mars-)Tagen ging es vornehmlich darum, die Systeme zu testen und deren einwandfreie Funktion sicher zu stellen, danach werden die Wissenschaftler sehr frei entscheiden können, was erforscht werden und wohin sich der Rover bewegen soll.
Im laufenden Marsjahr, für das die Mission angesetzt ist, dürfen wir also viele neue Erkenntnisse über den Mars erwarten, die vielleicht unsere Ansichten über den Planeten erweitern und vertiefen. Wer weiß, vielleicht ist ja Leben möglich auf unserem nächsten Nachbarn.


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