Einen “noch nie dagewesenen Blick auf den Mars” wird uns der Mars Reconnaissance Orbiter offenbaren. In wenigen Tagen kommt die Sonde an ihrem Ziel an und pendelt sich dann im nächsten halben Jahr langsam, aber sicher in einen möglichst niedrigen Orbit um den Roten Planeten ein.
Ein Beitrag von Julian Schlund. Quelle: NASA/JPL. Vertont von Dominik Mayer.
Am 10. März ist es soweit: der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA zur Erforschung unseres kosmischen Nachbarn wird seine Schubdüsen nach vorne ausrichten und zünden. Nach diesem Bremsmanöver wird er langsam genug sein, um von der Gravitation des Mars in einen Orbit desselbigen befördert zu werden.
Die für die Sonde zuständigen Bodenkontrollstationen erwarten ein erstes Signal kurz nach 13:24 Uhr pazifischer Zeit (21:24 Uhr MEZ), unmittelbar nachdem die Missions-entscheidende Antriebzündung begonnen haben wird. Das spannende Manöver wird innerhalb einer halben Stunde beendet sein. Zu diesem Zeitpunkt wird sich der MRO allerdings bereits hinter den Mars bewegt haben, ohne Kontakt zur Erde. Die erhoffte Erleichterung wird es also erst geben, wenn sich die Sonde wieder in einer zur Erde gewandten Position befindet und Kontakt hergestellt werden kann.
“Diese Mission wird unser Verständis vom Mars um einiges erweitern, den Weg für die nächsten Robotermissionen in diesem Jahrzehnt ebnen und uns helfen, uns auf bemannte Marsmissionen vorzubereiten”, sagte Doug McCuistion, der Direktor des Mars Exploration Program. “Nicht nur werden die Landungs- und Forschungsregionen des Mars Science Laboratory vom MRO ermittelt, sondern die ersten Stiefel auf dem Mars werden wahrscheinlich an einem der vielen potenziellen Landeregionen staubig, die der Mars Reconnaissance Orbiter überall auf diesem Planeten inspizieren wird.”
(Bild: NASA)
Der Orbiter besitzt mehrere Geräteeinheiten, um jede Ebene auf dem Mars erforschen zu können, vom Untergrund bis in die höchsten Schichten der Atmosphäre. Unter den Instrumenten befindet sich die mächtigste Teleskopkamera, die jemals zu einem fremden Planeten geschickt wurde. Sie ist in der Lage, Objekte von der Größe eines kleinen Tisches auszumachen. Ein hochentwickelter Mineral-Kartograph kann wasserbedingte Ablagerungen in Bereichen so klein wie ein Baseball-Feld identifizieren. Das Radar wird den Planeten nach verdecktem Eis und Wasser absuchen. Desweiteren wird die Wetterkamera an Bord des MRO den gesamten Planeten rund um die Uhr überwachen. Und last but not least: ein Infrarot-Strahlungsmesser misst die atmosphärischen Temperaturen und prüft die Atmosphäre auf etwaige Bewegungen von Wasserdampf.
Die Instrumente werden eine Menge von Daten produzieren. Mithilfe einer Parabolantenne mit einem Durchmesser von drei Metern sowie einem Sender, der Strom von ganzen 9,5 Quadratmetern Solarzellen bezieht, können die Daten im Vergleich zu früheren Missionen zum Mars allerdings zehn Mal schneller transportiert werden. “Dieses Raumfahrzeug wird mehr Daten senden, als alle früheren Sonden zusammen”, so Jim Graf, zuständiger Projektmanager am NASA Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Calif).
Wissenschaftler werden die Daten analysieren, um ein besseres Verständnis über die vielen Veränderungen in der Marsatmosphäre und von den Prozessen, die die Oberfläche des Mars formten, zu erlangen. “Besonders interessiert sind wir an Wasser, ob Eis, flüssig oder als Wasserdampf“, sagte Dr. Richard Zurek, Projektwissenschaftler für den MRO, der weiter erklärte: „Wenn wir mehr darüber lernen, wo das Wasser heute steckt und wo es in der Vergangenheit war, dann wird das auch über zukünftige Studien zu der Frage, ob auf dem Mars jemals Leben herrschte, bestimmen.“
Eine zweite Hauptaufgabe des MRO besteht darin, Informationen anderer Missionen der nächsten Jahre, die auf der Oberfläche des Mars gewonnen werden, weiterzuleiten. Während seiner vorraussichtlich fünfjährigen Hauptmission soll der MRO zum Beispiel Phoenix, eine der so genannten Mars Scout-Missionen der NASA, unterstützen. Dieser stationäre Lander wird dafür konzipiert, im Jahr 2008 auf den eisigen Böden in der Nähe der nördlichen Polareiskappe des Mars zu landen. Dort wird er, ausgerüstet mit einem Roboterarm, mit dem er bis in einen Meter Tiefe vordringen kann, nach Wasservorkommen in den oberen Bodenschichten sowie nach etwaigen Spuren primitiver Lebensformen suchen. Eine weitere, ebenso nennenswerte Mission, die vom MRO unterstützt wird, ist, wie gesagt, auch das Mars Science Laboratory, ein sich in Entwicklung befindlicher Rover, dessen Start für 2009 vorgesehen ist und der sich ebenso auf die Suche nach Indizien für primitive Lebensformen auf dem Mars machen soll.
Fest steht, dass der MRO vor seinem Arbeitseinsatz ein halbes Jahr damit verbringen wird, seinen Orbit zu adjustieren, und das in einem abenteuerlichen Prozess, genannt Aerobraking:
(Bild: NASA)
Die “Ergreifung” des MROs von der Marsgravitation am 10. März bringt die Sonde anfänglich in einen lang gestreckten, 35-stündigen Orbit. Angepeilt für die wissenschaftlichen Observationen ist jedoch eine nahezu kreisförmige Umlaufbahn um den Mars in niedriger Höhe und mit einer Umlaufzeit von zwei Stunden. Würde man direkt einen solchen Orbit erreichen wollen, hätte man sehr viel mehr Treibstoff für die Hauptschubdüsen benötigt, was erstens eine größere und somit teurere Trägerrakete benötigt und zweitens in einem weniger üppig ausfallenden Nutzlastvolumen resultiert hätte.
Mit Aerobraking will man durch hunderte, sorgfältig berechneter, kleinerer Senkungen in die obere Atmosphäre des Mars eintauchen – tief genug, um die Sonde allein durch den atmosphärischen Widerstand abzubremsen. Bei zu tiefem Eindringen in die Atmosphäre besteht für den MRO die Gefahr der Überhitzung.
“Aerobraking ist wie ein Hochseilakt im Freien”, sagte Graf. “Die Mars-Atmosphäre kann sich rasch aufblähen, also müssen wir sie gut beobachten und den Orbiter auf einer sowohl effektiven als auch sicheren Höhe halten.” Bereits gegenwärtige Orbiter werden einen täglichen Blick auf die tieferen Schichten der Atmosphäre liefern – ein Vorzeigebeispiel für die kooperativen Aktivitäten unterschiedlicher Missionen auf dem Mars.
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