ExoMars 2016 21.12.2015, 12:35 Uhr

So will Europa Leben auf dem Mars aufspüren

Gab oder gibt es organisches Leben auf dem Mars? Darauf soll die europäische Mission ExoMars eindeutige Antworten geben. Im März 2016 startet deshalb eine Sonde vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur. Die Messegeräte, die das Leben aufspüren sollen, kommen auch aus Deutschland – und gehen heute auf die Reise nach Baikonur.

Hier soll der ESA-Rover Schiaparelli landen, in der Ebene Meridiani Planum im äquatorialen Marshochland. Das Bild zeigt einen Ausschnitt von etwa 150 km Breite und 75 km Höhe. Diese Marsregion ist für die Wissenschaft besonders interessant, weil dort zahlreiche Minerale entdeckt wurden, die in Gegenwart von Wasser entstanden sind, so auch das Mineral Hämatit – ein Eisenoxid, das auf der Erde immer in Umgebung von Wasser auftritt.

Hier soll der ESA-Rover Schiaparelli landen, in der Ebene Meridiani Planum im äquatorialen Marshochland. Das Bild zeigt einen Ausschnitt von etwa 150 km Breite und 75 km Höhe. Diese Marsregion ist für die Wissenschaft besonders interessant, weil dort zahlreiche Minerale entdeckt wurden, die in Gegenwart von Wasser entstanden sind, so auch das Mineral Hämatit – ein Eisenoxid, das auf der Erde immer in Umgebung von Wasser auftritt.

Foto: ESA/DLR/FU Berlin

Hier soll der ESA-Rover Schiaparelli landen, in der Ebene Meridiani Planum im äquatorialen Marshochland. Das Bild zeigt einen Ausschnitt von etwa 150 km Breite und 75 km Höhe. Diese Marsregion ist für die Wissenschaft besonders interessant, weil dort zahlreiche Minerale entdeckt wurden, die in Gegenwart von Wasser entstanden sind, so auch das Mineral Hämatit – ein Eisenoxid, das auf der Erde immer in Umgebung von Wasser auftritt.

Foto: ESA/DLR/FU Berlin

COMARS-Sensoren im Hitzeschild von Schiaparelli: Auf der Landesonde Schiaparelli sind vier Messsensoren des DLR untergebracht. Drei sogenannte COMARS-Sensoren auf dem hinteren Hitzeschutzschild (kleine, weiße, kreisförmige Sensoren in einer Reihe von oben nach unten in der Mitte des Bildes) messen kontinuierlich den Wärmefluss, die Temperatur und den Druck an verschiedenen Stellen des Raumfahrzeugs während des Eintritts in die Marsatmosphäre. Zusätzlich misst der vierter Sensor (kleiner kreisförmiger Sensor in der Mitte unten zwischen der silberfarbigen Folie) den Strahlungswärmefluss des angeregten Kohlenstoffs und Kohlenstoffdioxids hinter dem Bugstoß.

Foto: DLR

Probennahme zur Bioburdenbestimmung von Komponenten des Instruments COMARS. Die DLR-Forscher wollen unbedingt verhindern, dass Mikroorganismen von der Erde zum Mars gelangen.

Foto: DLR

ExoMars-Kapsel im Göttinger Windkanal: Die Experimente im Auftrag der ESA werden im Hochenthalpiekanal Göttingen durchgeführt, einer der wichtigsten europäischen Großanlagen zur Erforschung des Hyperschalls und Wiedereintritts von Raumfahrzeugen. Das Kohlendioxid strömt dabei mit fast 16.000 km/h um ein Modell der Landekapsel. Dieses Szenario simuliert die Flugsituation der Kapsel in der Marsatmophäre in 40 km Höhe über der Oberfläche. Hierbei entstehen in der Testanlage Temperaturen von 6000 °C – heißer als die Oberfläche der Sonne.

Foto: DLR

Ein Modell von Schiaparelli im Maßstab von 1:24 wurde auch im trisonischen Windkanal in Köln untersucht. Die raue Oberfläche an der Wiedereintrittsseite ist in dem Modell besonders gut zu erkennen. Die Messdaten dieser umfangreichen Experimente zur aerodynamischen Stabilität der Kapsel spielen für die sichere Landung von Schiaparelli eine entscheidende Rolle.

Foto: DLR

Sie machte weltweite Schlagzeile, die ESA-Sonde Mars Express, als sie vor zehn Jahren große Mengen Wassereis auf den südlichen Polkappen des Mars’ nachweisen konnte. Damit war die Voraussetzung gegeben für Leben auf dem Mars in einer Form, die wir Menschen uns vorstellen können.

Damit nicht genug, fand Mars Express mit Hilfe seines Spektrometers Spuren von Methan in der Marsatmosphäre. Dieses Spurengas kann durch vulkanische Prozesse, aber eben auch durch Verwesungsprozesse organischen Materials entstanden sein. Das könnte ein Hinweis auf Leben sein.

Start im März 2016 geplant

Nun soll die zweigeteilte europäisch-russische Mission ExoMars die Frage beantworten, ob es Leben auf dem Mars gab oder sogar immer noch gibt. Für den ersten Teil der Mission geht es jetzt in Richtung Kasachstan. Der Landedemonstrator Schiaparelli landet heute schon in Baikonur.

Der Trace Gas Orbiter (TGO) wird am Tag vor Heiligabend in Kasachstan eintreffen. Im März 2016 werden beide vom Kosmodrom Baikonur mit einer Proton-Rakete ihre Reise zum Mars starten, um dort Spurengase wie Methan aufzuspüren. Der zweite Teil der Mission ExoMars ist ein Rover, der 2018 zum Mars fliegen soll.

Künstlerische Darstellung des Trace Gas Orbiters der ExoMars 2016-Mission. Er trennt die Landesonde Schiaparelli ab, die dann sanft in Richtung Marsoberfläche hinabgleiten soll.

Künstlerische Darstellung des Trace Gas Orbiters der ExoMars 2016-Mission. Er trennt die Landesonde Schiaparelli ab, die dann sanft in Richtung Marsoberfläche hinabgleiten soll.

Foto: ESA/ATG medialab.

„Nach einer langen und wildbewegten Entwicklungszeit ist es schön zu sehen, dass ExoMars nun endlich Realität wird“, freut sich Dr. Oliver Angerer, Gruppenleiter für Exploration beim DLR Raumfahrtmanagement. Das Kernmodul der TGO-Raumsonde – also Struktur, Antriebssystem, Thermalsystem und die zentralen Elemente des elektrischen Kabelbaums – wurde von OHB Systems in Bremen gebaut. Airbus Defence & Space hat unter anderem die Hitzeschilde und die Steuerdüsen des Rovers Schiaparelli gebaut.

TGO wurde im französischen Cannes bei der Firma Thales Alenia Space integriert und durchlief dort eine harte Testkampagne, bevor die Sonde von dort aus seine Reise nach Baikonur aus angetreten ist.

„Biologische Verschmutzung müssen wir um jeden Preis verhindern“

Um auf dem Roten Planeten die Methanquellen zu finden, ist es enorm wichtig, dass die TGO-Raumsonde mitnimmt. „Sollten Mikroorganismen von der Erde zum Mars gelangen, könnte das unsere Messergebnisse bei ExoMars 2018 und weiteren Missionen in der Zukunft verfälschen“, sagt Astrobiologin Dr. Petra Rettberg vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, die gemeinsam mit ihrem Team alle Kontrollmessungen für die Planetary Protection-Maßnahmen der ESA durchgeführt hat. „Das müssen wir um jeden Preis verhindern.“ 

Mit an Bord der drei Antonow-Transportmaschinen, die Labors und Messinstrumente für die ExoMars-Mission 2016 nach Baikonur fliegen, ist auch ein Labor,  mit dem die Kölner Astrobiologen vor Ort bei der Hardware-Integration letzte Kontrolluntersuchungen vornehmen. Nur so kann eine Rekontamination der biologisch sauberen Hardware ausgeschlossen werden.

Die TGO-Raumsonde ist dann beim Start im März vollgespickt mit Hightech-Messinstrumenten. Ihre Stereokamera hat eine Auflösung von fünf Metern pro Pixel. Sie wird Farbaufnahmen der Oberfläche in mehreren Kilometern breiten Streifen machen.

Messungen im Hyperschallwindkanal in Köln: Im Windkanal wurde an einem Modell von Schiaparelli im Maßstab von 1:15 der Einfluss von Oberflächenrauigkeiten auf die Wärmeverteilung sowie der Einfluss von Strömungsablösungen auf der Rückseite der Landekapsel analysiert.

Messungen im Hyperschallwindkanal in Köln: Im Windkanal wurde an einem Modell von Schiaparelli im Maßstab von 1:15 der Einfluss von Oberflächenrauigkeiten auf die Wärmeverteilung sowie der Einfluss von Strömungsablösungen auf der Rückseite der Landekapsel analysiert.

Foto: DLR

Zudem soll das Colour and Stereo Surface Imaging System namens CaSSIS einzelne 3D-Stereoaufnahmen von lokal interessanten Bereichen erstellen. So sollen potentielle Quellregionen von Spurengasreservoirs aufgespürt werden. Der Neutronendetektor FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) wird Wasserstoff auf einen Meter unter der Marsoberfläche aufspüren und so eine genaue Wassereis-Karte des Mars erstellen.

Experimente in verschiedenen Windkanälen

Die TGO-Raumsonde wird auch den Landedemonstrator Schiaparelli auf dem Mars absetzen. Dieser wird während seiner Reise durch die dünne Atmosphäre des roten Planeten wichtige Daten sammeln und Technologien testen, die dann der Landung der Folgemission ExoMars 2018 zugute kommen werden.

Schiaparelli misst durch Sensoren auf dem hinteren Hitzeschutzschild kontinuierlich die Temperaturverteilung im Luftstrom an verschiedenen Stellen des Raumfahrzeugs und den Druck während des Eintritts in die Marsatmosphäre. Für seine sichere Landung auf dem Mars wurde Schiaparelli in umfangreichen Experimenten in verschiedenen Windkanälen an den DLR-Standorten in Köln und Göttingen vorbereitet. Nun kann die Reise zum roten Planeten beginnen.

Von Detlef Stoller Tags: ,

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