Die Mission der Sonde 2001 Mars Odyssey benutzt viele innovative Technologien.
Autor: Karl Urban
1. Zusammenfassung
Die Mission der Sonde 2001 Mars Odyssey benutzt viele innovative Technologien, doch die wichtigsten darunter sind die drei Hauptinstrumente. Diese werden die wissenschaftlichen Untersuchungen durchführen, wenn die Raumsonde am Mars eintrifft. Alle drei basieren auf dem Einsatz von Spektrometern.
Die Mission von 2001 Mars Odyssey macht den Einsatz von drei verschiedenen Arten von Spektrometern nötig:
THEMIS (Thermal Emission Imaging System – Wärmeabstrahlungs-Abbildungssystem): Das Gerät ist eine Art Kamera, die den Mars in den Bereichen des sichtbaren Lichts und der Infrarotstrahlung fotografieren wird. Mit Hilfe der Bilder soll die Verteilung von Mineralien auf der Marsoberfläche erforscht werden.
GRS (Gamma-Ray Spectrometer – Gammastrahlenspektrometer): Diese Komponente soll auf der Marsoberfläche das Vorhandensein von 20 verschiedenen Elementen des Periodensystems überprüfen. Zu den Elementen gehört unter anderem Silicon, Eisen, Magnesium usw. Die GRS-Neutronendetektoren sollen an der Oberfläche sowie in den obersten Schichten des Marsbodens – bis in etwa einen Meter Tiefe – Ausschau nach Wasserstoff bzw. Wasser und Wassereis halten.
MARIE (Martian Radiation Experiment – Marsianisches Radioaktivitätsexperiment): MARIE wird einen geladenen Partikelspektrometer dazu verwenden, die Atmosphäre des Mars auf radioaktive Stoffe zu überprüfen. Auch bereits während des Flugs von der Erde zum Mars wird mit diesem Instrument permanent die auftretende Strahlenbelastung gemessen.
(Grafik: NASA)
2. Spektrometer
Spektrometer sind Instrumente, die es den Wissenschaftlern erlauben Daten zu sammeln, die sonst für uns unsichtbar wären. Unsere Augen sind komplexe Organe, die uns helfen viel um uns herum wahrzunehmen, doch sie können trotzdem nur einen sehr kleinen Teil des elektromagnetischen Spektrums wahrnehmen, der unser gewöhnliches Licht darstellt.
Wir nennen den Teil des elektromagnetischen Spektrums, den wir sehen können, “sichtbares” oder “optisches” Licht. Um unsere komplexe Umwelt jedoch vollständig erforschen zu können, brauchen wir Geräte, die auch die für uns unsichtbare Welt erforschen zu können. Zu dieser “unsichtbaren Welt” gehören die Gamma- und Röntgenstrahlung sowie ultraviolette, Infrarot-, Mikro- und Radiowellen.
Alle diese verschiedenen Energietypen sind “Licht”, auch wenn das menschliche Auge nur einen winzigen Teil dieses Spektrums sehen kann. Der einzige Unterschied zwischen ihnen sind ihre unterschiedlichen Wellenlängen. Gehen wir von der Gammastrahlung zu den Radiowellen durch das elektromagnetische Spektrum, vergrößert sich die Wellenlänge. Die Wellenlänge des für uns sichtbaren Lichts beträgt ungefähr ein Zehntel Mikrometer, doch das elektromagnetische Spektrum besitzt auch kürzere und längere Wellenlängen.
Eine bekannte Methode, “unsichtbares Licht” (mit größerer oder kleinerer Wellenlänge als unser sichtbares Licht) zu nutzen, sind zum Beispiel die Nutzung von Röntgenstrahlen für medizinische Zwecke oder für das Radar. Durch die Benutzung von Spektrometern auf dem Mars, können die Forscher sehr viel über die Zusammensetzung des roten Planeten und die auf ihm enthaltenen radioaktiven Stoffe zu erfahren.
(Grafik: NASA)
Die Aufgabe besteht im wesentlichen darin, Licht in seine Bestandteile aufzuspalten. Daraus ergeben sich Farben, die an den Regenbogen erinnern. Mit Hilfe dieser entstehenden Spektren können Wissenschaftler Emissions- oder Absorptionslinien einzelner Elemente erkennen, die wie Fingerabdrücke jedes einzelne Element anzeigen. Jedes Atom besitzt einen eigenen “Fingerabdruck” im Spektrum, da jedes Atom unterschiedliche Energien (mit unterschiedlichen Wellenlängen) aufnehmen (absorbieren) und abgeben (emittieren) kann. Aus diesem Grund kann ein Wissenschaftler mithilfe eines durch einen Spektrometer gewonnenen Spektrums genau feststellen, aus welchen Elementen ein leuchtendes Objekt am Himmel besteht – wie zum Beispiel bei einer Sonne oder bei einem Planeten wie dem Mars.
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