Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Für NASAs nächsten Marsrover mit der Bezeichnung Mars 2020 Rover soll der Orbiter MAVEN als Vermittlungsstelle bei der Kommunikation mit der Erde fungieren. MAVEN kreist bereits rund vier Jahre um den Mars und wurde bislang insbesondere entsprechend seiner Bezeichnung eingesetzt. MAVEN steht für Mars Atmosphere and Volatile Evolution. Die Messungen der Instrumente an Bord von MAVEN waren der Beantwortung einer Reihe von Fragen zur Atmosphäre des Planeten Mars und ihrer Entwicklung gewidmet.

Wissen wollte man, welche Rolle flüchtige organische Substanzen für die Marsatmosphäre im Verlauf der Zeit spielten. Außerdem war die Bestimmung des aktuellen Status der oberen Atmosphärenschichten und der Ionosphäre des Planeten, und deren Wechselwirken mit dem Sonnenwind vorgesehen. Die Erfassung der derzeitigen Verlustraten von Gasen und Ionen vom Planeten in den Weltraum stand auf dem Plan sowie die Bestimmung des Anteils stabiler Isotope in der Marsatmosphäre.

Zuletzt war MAVEN auf einer als Science Orbit bezeichneten Bahn unterwegs, deren der Marsoberfläche nächstliegender Bahnpunkt in rund 150 Kilometern Höhe lag. Der am weitesten von der Oberfläche entfernte Bahnpunkt lag in etwa 6.200 Kilometern Höhe. Für eine Marsumrundung benötigte MAVEN auf dieser Bahn rund viereinhalb Stunden.

Die jetzt begonnene Kampagne zur Bahnabsenkung hat eine Bahn zum Ziel, deren vom Mars entferntester Bahnpunkt in nur noch rund 4.500 Kilometern Höhe liegt. Auf den ersten Blick scheint das keine bedeutende Änderung zu sein, auf die Signalstärke von Funkverbindungen hat sie maßgeblichen Einfluss. Dr. Bruce Jakosky, leitender Wissenschaftler des MAVEN-Projekts an der Univeristät Colorado in Boulder, erklärte: „Es verhält sich wie bei der Benutzung eines Mobiltelefons: Je näher am Mobilfunkmast man sich befindet, um so stärker ist das Funksignal“. Anders formuliert: Je kürzer der Abstand zur Sendeantenne, desto mehr Balken auf dem Handy. Für MAVEN und den Mars 2020 Rover bedeutet das: Bessere Signalstärken bei der Kommunikation durch geringeren Abstand zwischen den beiden Geräten.

Stärkere Signale sind nicht der einzige Vorteil, den die Bahnabsenkung mit sich bringt. Die Reduzierung um rund 1.500 Kilometer bedeutet auch, dass Verbindungen zwischen MAVEN und dem Rover öfter möglich werden. Bisher absolvierte MAVEN etwa 5,3 Marsumrundungen täglich, künftig werden es rund 6,8 pro Tag sein. Wenn MAVEN nicht gerade als Kommunikationsrelais für den künftigen Rover im Einsatz ist, soll er weiter zur Erforschung von Struktur und Zusammensetzung der oberen Marsatmosphäre benutzt werden. „Wir haben eine dynamische Wissenschaftsmission für viele kommende Jahre geplant.“, teile Dr. Jakosky mit.

Um den Orbit abzusenken, bedient man sich eines Verfahrens, das sich Aerobraking nennt. Dabei werden Oberflächen der Raumsonde als Flächen zur Verzögerung durch den Widerstand der Restatmosphäre in großen Höhen benutzt – nach dem gleiche Prinzip, das auch das Funktionieren sogenannter Luftbremsen an Flugzeugen ermöglicht.

Zunächst wird man mit Hilfe von an Bord von MAVEN befindlichen Triebwerken den tiefsten Bahnpunkt des derzeitigen Orbits weiter absenken. Rund 360 Marsumrundungen in den nächsten zweieinhalb Monaten sollen dann für eine Abbremsung des Orbiters bei seinen Durchgängen durch die Restatmosphäre sorgen. Der geringste Abstand zur Marsoberfläche liegt dabei laut Plan im Bereich von 125 Kilometern über der Oberfläche. Bei den Manövern wird der Orbiter von zwei Kontrollzentren am NASA-Labor für Strahlantrieb (Jet Propulsion Lab, JPL) im kalifornischen Pasadena und bei Lockheed Martin in Littleton im US-Bundesstaat Colorado überwacht.

Vorgesehen ist, dass MAVEN im Mai 2019 den sogenannten science and relay orbit erreicht. Dieser Orbit besitzt einen der Marsoberfläche nächstliegenden Bahnpunkt in rund 150 Kilometern Höhe und einen am weitesten von der Oberfläche entfernten Bahnpunkt bei etwa 4.500 Kilometern Höhe. Für eine Marsumrundung wird MAVEN auf dieser Bahn dann rund dreieinhalb Stunden brauchen.

Bei der Planung des Aerobrakings konnte man auf einen breiten Fundus von Vorerfahrungen zurückgreifen. Bereits neun mal war die Bahn von MAVEN durch tieferes Eintauchen in die Atmosphäre verändert worden, damit der Orbiter spezielle Messaufgaben erfüllen kann. Dabei konnten Daten gewonnen werden, die dafür sprechen, dass Sonnenwind und Weltraumstrahlung für den Verlust eines großen Teils einer früheren Marsatmosphäre gesorgt haben, was zu einer Veränderung des Planeten von einem warmen, feuchten zu einem trockenen Ort führte.

Die ursprünglich für MAVEN angesetzte Missionsdauer betrug zwei Jahre, das Raumfahrzeug arbeitet aber noch normal. Der an Bord befindliche Treibstoff reicht vermutlich mindestens bis ins Jahr 2030. Die NASA beabsichtigt, die Relaiskapazität von MAVEN so lange wie möglich zu nutzen. Mit der Kommunikationsnutzlast an Bord des Orbiters waren bereits einige Verbindungen zum aktuell auf der Marsoberfläche aktiven Rover Curiosity hergestellt worden.

Update 14. Februar 2019:
Das erste Manöver zur Bahnänderung bewirkte eine Geschwindigkeitsänderung um rund 3 Meter pro Sekunde, gab die NASA am 14. Februar 2019 bekannt. Der dem Mars nächstliegende Bahnpunkt wurde dabei um rund 20 Kilometer auf 131 Kilometer über der Oberfläche abgesenkt. Dort beträgt die Dichte der Marsatmosphäre rund 3,1 kg/km³. Der von der Oberfläche am weitesten entfernte Bahnpunkt liegt derzeit bei rund 5.900 Kilometern.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Die am 7. April 2001 von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein. In den folgenden Monaten reduzierte die Raumsonde mit Hilfe eines komplizierten Aerobreaking-Manövers ihre Geschwindigkeit und senkte so die Höhe der Umlaufbahn immer weiter ab (Raumfahrer.net berichtete).

Am 19. Februar 2002 – also vor mittlerweile über zehn Jahren – begann die THEMIS-Kamera, eines von drei wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Mars Odyssey, mit dem wissenschaftlichen Vollbetrieb. Seitdem hat der Orbiter den Mars fast 45.000 Mal umkreist. Im selben Zeitraum hat die THEMIS-Kamera mehr als 500.000 Bilder im infraroten und sichtbaren Wellenlängenbereich angefertigt und an das Mars Odyssey-Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt.
„THEMIS hat sich als ein wahres Arbeitstier erwiesen“, so Philip Christensen von der Arizona State University (ASU) in Tempe/USA, der Principal Investigator und Konstrukteur der Kamera. „Besonders erfreulich ist dabei die Bandbreite der Entdeckungen, welche mit dem Instrument gelangen.“

Besonders erwähnenswert sind hierbei die folgenden Entdeckungen:

• Bestätigung von Mineralablagerungen am Landeplatz des Marsrovers Opportunity
• Entdeckung von Kohlendioxid-Jets im Bereich der südlichen Polarkappe des Mars während des dortigen Frühlings
• Nachweis von Chloridsalzen in verschiedenen Regionen auf der Marsoberfläche
• Erstellung einer globalen Karte des Mars in hoher Auflösung
• Hilfestellung bei der Suche nach einem sicheren Landeplatz für den Marslander Phoenix
• Kontinuierliche Beobachtung von Staubaktivitäten in der Marsatmosphäre
• Nachweis, dass der Krater Aram Chaos einstmals einen See beherbergte
• Nachweis diverser durch Wassereinfluss geformter Talsysteme
• Nachweis von Dazit, einem zuvor nicht auf dem Mars bekannten magmatischen Gesteinstyp

Die THEMIS-Kamera erfasst die Marsoberfläche in fünf Spektralbereichen des sichtbaren Lichts und in zehn Spektralbereichen des infraroten Lichts.

Durch den Vergleich der Infrarot-Aufnahmen, welche während des Marstages angefertigt wurden, mit den Infrarot-Nachtaufnahmen der gleichen Region lässt sich aufgrund der gewählten Wellenlängenbereiche die Verteilung von Mineralien auf der Marsoberfläche ermitteln (Raumfahrer.net berichtete). Weitere wissenschaftliche Missionsschwerpunkte sind die Messung der kosmischen Strahlung im niedrigen Marsorbit und die Erfassung der Verteilung von Wassereisvorkommen in den obersten Bodenschichten des Mars.

Das nebenstehende Foto wurde am 19. Februar 2012 – also auf den Tag genau 10 Jahre nach der Inbetriebnahme – mit der THEMIS-Kamera angefertigt. Die Aufnahme zeigt einen 19 x 52 Kilometer großen Teilausschnitt der Region Nepenthes Mensae im sichtbaren Licht. Die Nepenthes Mensae befinden sich südwestlich der Elysium-Vulkanregion und bilden eine Übergangszone zwischen dem südlichen Hochland und dem nördlichen Tiefland des Mars. Die Region ist durch steile Geländekanten und zahlreiche tafelbergartige Erhebungen – daher die Bezeichnung Mensae – charakterisiert.

Aufgrund des wissenschaftlichen Erfolges wurde die Mission, welche eigentlich laut den ursprünglichen Planungen bereits im August 2004 enden sollte, von der NASA bisher viermal verlängert – zuletzt bis zum September 2012. Laut Philip Christensen befinden sich sowohl die THEMIS-Kamera als auch der Orbiter in einem „exzellenten Zustand“ und können eventuell noch über mehrere Jahre erfolgreich weiter betrieben werden.

Dies würde nicht zuletzt auch den Rovermissionen auf der Marsoberfläche zugute kommen. Mars Odyssey fungiert seit der Landung des Rovers Opportunity im Januar 2004 als primäre Datenrelaisstation zwischen diesem und dem JPL-Kontrollzentrum in Pasadena, wobei über 90 Prozent der zwischen der Erde und Opportunity ausgetauschten Daten den „Umweg“ über Mars Odyssey nahmen. Der Orbiter könnte nach der Landung des Rovers Curiosity, welche am 6. August 2012 erfolgen wird, auch bei dessen Mission eine ähnlich wichtige Rolle einnehmen.
Die Mission Mars Odyssey wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC geleitet.

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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.“

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:

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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Ein Beitrag von Michael Stein.

Das Abbremsen eines Raumfahrzeugs mit Hilfe des Luftwiderstands hoher Atmosphärenschichten ist bisher zwei Mal durchgeführt worden: Als Experiment bei der Venus 1994, nachdem die eigentliche Mission der Raumsonde Magellan abgeschlossen war, und bei der Mars Global Surveyor-Sonde, als sie 1997 beim Mars eintraf. Diese Technik nutzt die Solarpaneele eines Raumfahrzeugs wie Flügel oder einen Fallschirm, um es abzubremsen und die Umlaufbahn zu verkleinern, wodurch sich der Treibstoffbedarf deutlich reduziert, der zum Erreichen des gewünschten Orbits ansonsten erforderlich wäre. Bei Mars Global Surveyor erschwerte ein defektes Gelenk an einem der Solarflügel das „Aerobraking“. Besondere Sorgfalt war notwendig, um das Abreißen zu verhindern, wodurch sich die Aerobraking-Phase dieser sehr erfolgreichen Mission um 18 Monate verlängerte.

Marsforscher haben sich für ihre Instrumente schon lange eine niedrige, kreisförmige Umlaufbahn gewünscht, die günstige Lichtverhältnisse und eine gleichmäßige Höhe für Bildaufnahmen und andere Datenerhebungen bietet, und die Aerobraking-Phase von Mars Odyssey soll genau dies liefern. „Aber besonders beim Mars ist das Aerobraking mit eigenen Risiken verbunden“, sagt Charles Whetsel, Chefingenieur des Mars-Programms, der mit seiner bei Mars Global Surveyor gewonnenen Erfahrung vielleicht der routinierteste Aerobraking-Spezialist im Sonnensystem ist.

„Aerobraking basiert auf einem einfachen Prinzip“, sagt Whetsel: „Nicht zu viel, nicht zu wenig, nicht zu tief, nicht zu flach; denn wenn es zu tief geht werden Sie die Raumsonde beschädigen, und wenn [die Flugbahn] zu flach ist werden Sie nicht in der vorgegebenen Zeit den gewünschten Orbit erreichen.“

„Wenn das Aerobraking begonnen hat, fliegen Sie das Raumfahrzeug mehrere hundert Mal durch die Atmosphäre. Der Trick ist, dies tief genug zu machen, damit die Umlaufbahn reduziert wird und man in einen günstigen Orbit gelangt, aber nicht so schnell vorzugehen, dass die Solarzellen zu heiß werden,“ so Whetsel.

Das wäre einfach, sagt Whetsel, wenn die Marsatmosphäre einer gleichförmigen Kugel ähneln würde, „aber es gibt dort Ereignisse wie Wetter und Staubstürme, die eine Auf- und Abwärtsbewegung der Atmosphäre verursachen.“

Tatsächlich tobt schon seit Wochen ein gigantischer globaler Staubsturm auf dem Mars. Wissenschaftler des Mars Global Surveyor-Teams benutzen die Instrumente der Sonde, um ihn ständig zu überwachen. Ein sorgfältig geplanter Flug durch die Atmosphäre könnte die Mission zum Scheitern bringen, wenn ein den Planern vorher nicht bekannter Staubsturm die Atmosphäre anschwellen lässt und Mars Odyssey vom Himmel fängt. Deswegen werden die Daten vom Mars Global Surveyor so wichtig sein, um Mars Odyssey durch die Aerobraking-Phase zu führen.

„Das Team muss diesen Prozess täglich verfolgen um zu sehen, ob die Atmosphäre sich ausdehnt, wie die Raumsonde reagiert, ob die Temperaturen [an Bord] in Ordnung sind, ob wir schnell genug vorankommen, und ob das Raumfahrzeug in einem guten Zustand ist“, sagt Whetsel.

Odysseys Aerobraking wird schnell voranschreiten. Schließlich wird die Bodenkontrolle täglich bis zu zwölf Bremszyklen durch die Atmosphäre ausführen. „Aerobraking ist eine sehr entscheidungsintensive Angelegenheit“, so Whetsel. „Es gibt viele Daten, über die Entscheidungen getroffen werden müssen. Und es ist ein Prozess, den man zu Ende führen muss, wenn man ihn einmal begonnen hat.“

Whetsel vergleicht das Aerobraking mit dem Anhören von „Bolero“: „Es beginnt mit großen Umlaufbahnen, und es gibt einen Rhythmus, wann man die Atmosphäre das nächste Mal treffen muss.“ Er trommelt auf den Schreibtisch, um den Takt zu verdeutlichen. „Es gibt einen Rhythmus für alles, was bis zum nächsten Orbit abgeschlossen sein muss. Wenn die Umlaufbahn kleiner wird, beschleunigt sich alles und die Dinge passieren schneller, und entweder man bleibt im Takt oder man schafft es nicht.“

Bleib Deinen Prinzipien treu
Während der Countdown für Odysseys Ankunft beim Mars voranschreitet und neue Mars-Missionen für 2003, 2005, 2007 und darüber hinaus Gestalt annehmen, sind die Probleme der letzten Jahre den Design-, Montage-, Test- und Flugkontrollteams noch sehr gut im Gedächtnis. Die Leitung des Jet Propulsion Laboratoy (JPL) hat neue Mechanismen eingeführt, um die bei diesen bitteren Lektionen [der fehlgeschlagenen Missionen] gewonnenen Erfahrungen zu bewahren und zu institutionalisieren.

Matt Landano, leitender Projektmanager für 2001 Mars Odyssey, sagt dazu: „Üblicherweise lernt man sehr viel mehr von Fehlschlägen als von Erfolgen, hauptsächlich, weil man nach einem Fehlschlag intensiv und tiefgehend ermittelt, um die Ursache des Misserfolgs herauszufinden.“

Im Jahr 2000, nach dem Verlust von zwei Mars Surveyor-Missionen, wurde Landano gebeten, die Entwicklungsprinzipien formal niederzulegen, die frühere JPL-Erfolge charakterisierten. Weiterhin identifizierte er das Ausmaß vertretbarer Kompromisse und die Auswirkungen, wenn Entwicklungsprinzipien umgangen wurden. In diesem Prozess, sagt er, „schaute ich mir die Ursachen für unsere vergangenen Misserfolge an, und dabei handelte es sich nicht um High-Tech-Probleme.“

„In einem komplexen System wie einem Raumfahrzeug müssen ungefähr eine Million Kleinigkeiten richtig funktionieren. Das sind die richtig komplexen Angelegenheiten, auf die jeder achtet. Teile, die eine neue Technologie darstellen, werden üblicherweise von hundert Augen überwacht.“ Aber er weist auf nicht beachtete Grundsätze hin, wie eine gute Kommunikation zwischen den Mitgliedern der Teams oder einem verborgenen Fehler an einem scheinbar weniger wichtigen Teil, als Beispiel für gefährliche Fehlerquellen. „Es sind die Sachen, die man schon oft gemacht hat, von denen man denkt man weiß, wie sie gehen“, sagt Landano. „Irgendwie sind das die Sachen, an denen man scheitert.“

„Es ist ein riskantes Geschäft. Und wenn man seine Wachsamkeit sinken lässt, wenn man sagt ‚Wir wissen, wie man das macht‘, wird man nachlässig im Kopf oder in der Ausführung. Aber wenn man scheitert zwingt es einen, erneut alles durchzugehen und man sagt: ‚Wow, schau wie knapp das war, obwohl ich hier erfolgreich war. Hier bin ich gescheitert, und dort hätte es mir auch passieren können.‘ So etwas bringt einem eine erhöhte Aufmerksamkeit für Prozesse, Vollständigkeit, Durchdachtheit und die Umsetzung bei allem, was man tut.“

Obwohl noch nicht endgültig fertig, sind die „Design-, Prüfungs-, Test- und Operationsprinzipien“ – in der Space-Community besser als „Die Landano-Prinzipien“ bekannt – mittlerweile die Entwicklungs- und Managementrichtlinien, nach denen sich das JPL und seine Auftragnehmer richten, um Risiken zu minimieren und die Zuverlässigkeit von Missionen zu erhöhen.

Den Kern der Anstrengungen beim JPL zur Risikoverminderung, sagt Landano, ist eine erneuerte Aufmerksamkeit für Toleranzen bzw. Sicherheitsmargen, die in alle Elemente eines Projekts eingebaut werden müssen. „Beispielsweise bietet in einem Zeitplan vorgesehene Pufferzeit die Möglichkeit, Probleme zu lösen, ohne wegen eines nicht mehr einzuhaltenden Termins in Panik zu geraten. Eine von Beginn an vorgesehene Marge für die Gesamtmasse einer Raumsonde kann nützlich sein, wenn während des Entwicklungs- oder Montageprozesses eine zusätzliche Komponente hinzugefügt werden muss. Finanzielle Mittel als Reserve für zusätzliches qualifiziertes Personal, falls erforderlich, kann einem Projekt unter Umständen schneller über eine möglicherweise auftretende schwierige Phase hinweghelfen.“

„Es geht immer um Margen“, sagt er, „besonders wenn man versucht, in einem engen Zeitrahmen zu arbeiten, wenn wir versuchen, ein Projekt in zwölf oder achtzehn Monaten weniger als früher durchzuführen.“

Man weiß nicht, was man nicht weiß
„Landanos Prinzipien“ werden als ein Versuch angesehen, die Erkenntnisse aus Erfahrung, Erfolg und Misserfolg an jüngere Entwickler weiterzugeben, die an neuen Missionen zum Mars und anderen Zielen beteiligt sind. Der Schlüssel für richtige Entscheidungen bei der Raumfahrtentwicklung, sagt Landano, sind nicht nur die auf der Universität gewonnenen Kenntnisse, sondern auch das aus der Erfahrung täglicher Arbeit bei einer Raumfahrtmission gewonnene Verständnis.
 
Wie Whetsel sagt: „Es ist wichtig, sich ein gesundes Maß an Paranoia zu bewahren. Die Leute, die man wirklich in seinem Team haben möchte, sind diejenigen die sich Gedanken machen um Sachen wie: ‚Wieso liefert ein Sensor ständig etwas verschiedene Werte als der andere? Bedeutet das etwas?‘ oder: ‚Was habe ich nicht getestet? Welche Folgen hat es, wenn dieses und jenes passiert?‘. Das ist die Sorte von Fragen, die man gestellt haben möchte. Aber man muss eine Balance halten zwischen den Dingen, die man weiter hinterfragt, und jenen, die man akzeptiert“, sagt Whetsel.
 
„Dann“, sagt Landano, „wenn man wie ich und andere hier älter wird und zwei, drei oder sogar vier und fünf Mal das Ganze durchlaufen hat, denken wir, dass wir es verstehen. Und dann entdecken wir, dass trotz all‘ dessen, was wir zu wissen glauben, ein ganzes Bündel von Dingen da ist, von denen man nicht weiß, dass man sie nicht weiß. Das sind die Sachen die einen fertig machen können. Nun beginnt man das zu erlangen, was man Weisheit nennt. Man hat es oft genug durchlaufen um zu sagen: ‚Weißt Du, ich bin nicht so clever wie ich denke. Ich sollte besser eine Methode finden um mit den Dingen umgehen zu können, von denen ich nicht weiß, dass ich sie nicht kenne.'“
 
Aber wie soll man Umstände, von denen man nicht weiß, dass man sie nicht kennt, berücksichtigen? Landanos Antwort: „Margen, Margen, Margen.“

Verwandte Webseiten:

• NASA-Feature „Exploring Mars: Mars Mission Risks“ (englisch)

Der Beitrag Aerobraking: Der Tritt auf die Luftbremse erschien zuerst auf Raumfahrer.net.