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Autor: Ralph-Mirko Richter / 25. Mai 2014, 15:49 Uhr

Mars 2020 - Wo wird der nächste NASA-Rover landen?

Bereits am 4. Dezember 2012 gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt, dass im Jahr 2020 eine weitere Rovermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten aufbrechen soll. Während der vergangenen Woche fand in den USA ein erstes Arbeitstreffen statt, bei dem das zukünftige Landegebiet dieses nächsten von der NASA zu betreibenden Marsrovers diskutiert wurde.

Quelle: Arizona State University, JPL
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NASA, JPL-Caltech

Bild vergrößernZumindestens von seinem Äußeren her wird der zukünftige NASA-Rover "Mars 2020" seinem Vorgänger Curiosity ähneln. Allerdings werden sich sowohl der Aufbau der Experimente als auch die Ziele von Mars 2020 von dessen 'Vorbild' teilweise deutlich unterscheiden.
(Bild: NASA, JPL-Caltech)
Der von der NASA geplante Rover soll im Juli/August 2020 zum Mars starten, diesen im Februar 2021 erreichen und anschließend über einen Zeitraum von mindestens 24 Monaten erkunden.

Dabei wird der Rover in weiten Teilen auf der Technologie des aktuell auf unserem Nachbarplaneten operierenden Marsrovers Curiosity basieren. Neben einem vergleichbaren Aufbau des Roverchassis und des Antriebssystems soll auch dieser zukünftige Rover für seine Energieversorgung mit einem Radioisotopengenerator ausgestattet werden. Und wie bereits sein Vorgänger soll auch der nächste Marsrover der NASA mittels des "Sky Crane"-Verfahrens auf die Oberfläche des Mars gelangen.

Durch die Verwendung von bereits in der Praxis erprobten Systemkomponenten erhofft sich die NASA, die Kosten für die nächste Rovermission auf etwa 1,5 Milliarden US-Dollar zu begrenzen. Diese vergleichsweise geringen Kosten - für die Entwicklung und den Bau von Curiosity wurden noch 2,5 Milliarden US-Dollar benötigt - kommen unter anderem auch dadurch zustande, weil für die zukünftige Rovermission auf zahlreiche noch vorhandene Reserveteile zurückgegriffen werden kann, welche bei dem Bau von Curiosity nicht benötigt wurden.

Lediglich bei der Ausstattung mit wissenschaftlichen Instrumenten wird die NASA teilweise neue Wege beschreiten, welche auf den Zielen der Mission Mars 2020, so der vorläufige Name für diesen neuen Rover, beruhen. Die Mars 2020-Mission soll auf den Erkenntnissen der Rover Spirit, Opportunity und Curiosity sowie der verschiedenen Marsorbiter aufbauen. Ergänzend zu den Zielen der Curiosity-Mission soll Mars 2020 allerdings nicht nur die Frage beantworten, ob der Mars einstmals Umweltbedingungen aufwies, welche theoretisch die Entstehung von einfachen Lebensformen ermöglicht haben könnten.

NASA, JPL-Caltech

Bild vergrößernHat auf dem Mars einstmals außerirdisches Leben existiert? Der Rover Mars 2020 soll zur Klärung dieser Frage beitragen.
(Bild: NASA, JPL-Caltech)
Die Ziele der Mission Mars 2020

Vielmehr soll dieser Rover auch direkt nach Anzeichen für eventuell einstmals oder sogar noch gegenwärtig auf dem Mars existierende Mikroorganismen suchen und zudem die Durchführung einer in drei Stufen zu absolvierenden Sample-Return-Mission vorbereiten, in deren Rahmen Bodenproben von der Marsoberfläche zur Erde befördert werden sollen. Einen ausführlichen, 154 Seiten umfassenden Bericht über die vorgeschlagenen Ziele und den dafür notwendigen Aufbau des geplanten Rovers, welcher am 1. Juli 2013 von dem Mars 2020 Science Definition Team veröffentlicht wurde, finden Sie hier (engl., 9 MB).

Bereits im März 2013 konnte der Rover Curiosity nachweisen, dass auf dem Mars einstmals Bedingungen vorherrschten, welche die Entstehung von Leben prinzipiell begünstigt haben könnten (Raumfahrer.net berichtete). Die Suche nach den Spuren dieses in der Vergangenheit möglicherweise einmal vorhandenen Lebens ist für das Science Definition Team der nächste logische Schritt bei der Erkundung des "Roten Planeten". In dem Bericht wird detailliert beschrieben, wie der zukünftige Rover mittels seiner Instrumente fotografische, chemische und mineralogische Untersuchungen durchführen könnte, um die Umgebung seiner Landestelle zu analysieren und dabei auch die Signaturen von früherem Leben zu detektieren.

"Das Konzept der Mission Mars 2020 geht nicht davon aus, dass es auf dem Mars einstmals Leben gab", betont Jack F. Mustard, der Leiter des Science Definition Teams. "Allerdings erscheint es nach den jüngsten Funden von Curiosity zumindestens denkbar, dass Leben auf dem Mars früher einmal möglich war und wir sollten mit der schwierigen Aufgabe beginnen, nach Spuren davon zu suchen. Unabhängig davon, was wir dabei feststellen werden, sollten wir auf diese Weise signifikante Fortschritte bei dem Verständnis der Umstände machen, unter denen früher Leben auf der Erde entstehen konnte. Außerdem sollten wir so auch etwas über die Möglichkeit von außerirdischem Leben in Erfahrung bringen können."

NASA, JPL-Caltech

Bild vergrößernDer Prototyp eines 31 Einzelproben fassenden Containers, mit dem zuvor im Rahmen von Bohrungen auf dem Mars entnommene Bodenproben zur Erde transportiert werden könnten. Mit einem vergleichbaren System soll auch der im Jahr 2020 zum Mars startende nächste Rover der NASA ausgestattet werden.
(Bild: NASA, JPL-Caltech)
Die Instrumente sind noch nicht ausgewählt

"Die Festlegung der wissenschaftlichen Ziele ist ein bedeutender Meilenstein für die Vorbereitung unserer nächsten großen Marsmission", so John M. Grunsfeld, der für das Wissenschaftsprogramm der NASA zuständige Administrator anlässlich der Vorstellung dieses Reports im Juli 2013. "Die von der NASA festgelegten Vorgaben bilden - zusammen mit den Erkenntnissen dieses Teams - die Grundlage für die Ausschreibung der Instrumente, die als wissenschaftliche Nutzlast bei diesem nächsten Schritt der Marserkundung dabei sein werden."

Bis zum 15. Januar 2014 gingen bei der NASA insgesamt 58 Vorschläge für die Ausstattung des zukünftigen Rovers mit wissenschaftlichen Instrumenten ein, wovon 17 Vorschläge von nicht in den USA ansässigen Instituten oder Industrieunternehmen stammen. Diese ungewöhnlich große Anzahl von Vorschlägen wird von der NASA auch als ein Indikator für das außerordentliche Interesse an der Erforschung des Mars interpretiert. Derzeit ist die NASA noch mit der Prüfung dieser Vorschläge beschäftigt, um eine möglichst optimale Kombination an verschiedenen Instrumenten und Experimenten auszuwählen.

Im Rahmen des Festlegung der Missionsziele für die Mars 2020-Mission hatte das Science Definition Team unter anderem vorgeschlagen, bis zu 31 Bodenproben zu sammeln, welche dann im Rahmen einer späteren Mission zur Erde gebracht werden könnten. Die Instrumente, mit denen der Rover ausgestattet werden soll, werden bei der Auswahl der entsprechenden Proben von großer Bedeutung sein.

Linkes Bild: NASA, JPL-Caltech, LANL, CNES, IRAP, LPG Nantes, CNRS, LG Lyon, Planet-Terre. Rechtes Bild: M. Fries

Bild vergrößernBereits heute können auf dem Mars befindliche Bodenstrukturen dort direkt und mit hoher Genauigkeit untersucht werden. (Links: eine Aufnahme des "Remote Micro Imager", welcher ein Bestandteil der ChemCam an Bord des Marsrovers Curiosity ist). Eine nochmals deutlich bessere Analyse ist allerdings nur in irdischen Laboratorien möglich. Dies unterstreicht die Bedeutung der Durchführung einer "Sample Return Mission", in deren Rahmen Material vom Mars zur Erde befördert werden soll. Mars 2020 soll in diesem Zusammenhang wertvolle Vorarbeiten leisten.
(Bild: Linkes Bild: NASA, JPL-Caltech, LANL, CNES, IRAP, LPG Nantes, CNRS, LG Lyon, Planet-Terre. Rechtes Bild: M. Fries)
Die Landeplatzsuche hat begonnen

Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes. Obwohl die endgültige Ausstattung mit Instrumenten noch nicht festgelegt wurde begann deshalb bereits jetzt die Suche nach einem möglichen Landeplatz für Mars 2020. Zwecks der Erfüllung der gestellten wissenschaftlichen Aufgaben, aber auch um eine möglichst sichere Landung auf der Marsoberfläche zu ermöglichen, muss das zukünftige Landegebiet verschiedene Voraussetzungen erfüllen.

Eine potentiellen Landestelle sollte sich vorzugsweise in einem Gebiet befinden, in dem die Marsoberfläche allem Anschein nach in früheren Zeiten über längere Zeiträume hinweg mit Wasser in Kontakt gestanden hat, denn Wasser im flüssigen Aggregatzustand - so die allgemein anerkannte Meinung - ist eine der Grundvoraussetzung für die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben. Daher konzentriert sich der Auswahlprozess in erster Linie auf Regionen, in denen sich Minerale befinden, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet haben konnten, was auf eine "feuchte Vergangenheit" dieser Gebiete hindeutet.

Bei den für Mars 2020 in Frage kommenden Regionen richtete sich das Augenmerk deshalb auf solche Bereiche der Planetenoberfläche, welche aus geologischer Sicht betrachtet über ein sehr hohes Alter verfügen. Denn nur in seiner Frühzeit, so der aktuelle Wissensstand, verfügte der Mars über eine dichte Atmosphäre, welche das Vorhandensein von flüssigem Wasser über einen längeren Zeitraum ermöglichte.

NASA, JPL-Caltech, Cornell University

Bild vergrößernIm Rahmen seiner Erkundungen der im Inneren des Gusev-Kraters gelegenen Formation "Home Plate" fand der Rover Spirit mehrfach Hinweise darauf, dass sich diese Region durch vulkanische Prozesse gebildet hat. Unter anderem trat dabei auch eine hydrothermale Aktivität auf - Bedingungen, welche die Entstehung von einfachen Lebensformen begünstigt haben könnten.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Cornell University)
Vom 14. bis 16. Mai 2014 trafen sich in Arlington/Virginia mehr als 100 Planetologen von verschiedenen Instituten, um sich im Rahmen eines ersten "Landing Site Selection Meetings" über das zukünftige Operationsgebiet von Mars 2020 zu beraten. Im Rahmen des Treffens wurden 27 potentiellen Landeplatz-Kandidaten vorgestellt, diskutiert und anschließend bezüglich ihrer Tauglichkeit für die Mission bewertet und eingestuft.

Bei einem der zur Diskussion gestellten Vorschläge handelt es sich um die östlich der Valles Marineris gelegenen Region Margaritifer Terra - einer ausgedehnten Ebene, die verschiedene Chaotische Gebiete und Ausflusstäler beherbergt. In dieser Region konnten durch spektroskopische Untersuchungen der NASA-Marsorbiter in der Vergangenheit verschiedene Salze und Tonminerale nachgewiesen werden. Durch diese Minerale, so Philip Christensen von der Arizona State University in Tempe/USA, ergeben sich optimale Bedingungen, um Biosignaturen dauerhaft zu konservieren.

Ein weiterer Vorschlag hat dagegen den Gusev-Krater zum Ziel, wo der Marsrover Spirit in der Vergangenheit deutliche Anzeichen für früher dort aktive hydrothermale Quellen nachweisen konnte. Viele Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen halten es für wahrscheinlich, dass vergleichbare Regionen auf unserem Heimatplaneten einstmals eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Leben auf der Erde eingenommen haben könnten.

Bei dem jetzt durchgeführten Treffen wurde allerdings noch kein endgültiger Beschluss gefasst. Die nächste Zusammenkunft der "Landing Site Selection Group" ist für den Sommer 2015 vorgesehen. Das endgültige Landegebiet von Mars 2020 wird sehr wahrscheinlich sogar erst im Jahr 2019 ausgewählt werden.

In der Zwischenzeit werden die an der Landeplatzauswahl beteiligte Wissenschaftler weitere Daten von den bisherigen Landeplatzkandidaten analysieren, diese erneut bewerten und die Liste der potentiellen Landestellen dabei im Rahmen der zukünftigen Treffen Schritt für Schritt 'zusammenstreichen'.

"Die Mars 2020-Mission wird es uns ermöglichen, der großen Frage nach der Bewohnbarkeit und nach Leben im Sonnensystem nachzugehen", so Jim Green, der Direktor der Planetary Science Division der NASA. "Diese Mission stellt einen wichtigen Schritt bei der Entwicklung von Methoden dar, die der Gewinnung und Untersuchung von Bodenproben dienen, welche schließlich im Rahmen von Probenrückholmissionen zur Erde gelangen werden."

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