Quelle: ESA, NASA, Caltech, Wikipedia

Die Erkenntnisse der berühmten Viking-Sonden, die im Jahr 1976 am Mars gelandet waren, waren nicht angetan Euphorie zu entfachen, und so dauerte es lange bis nach diesen der Mars wieder in den Fokus der Forschung gelangte. Im Rahmen des Planetary Observer Programms der NASA, einem Programm mit welchem nach den teuren Viking Missionen mit günstigeren Sonden die Planetenforschung wieder aufgenommen werden sollte, wurde 1992 Mars Observer gestartet. Jedoch wurde zu diesem schon 3 Tage vor Erreichen eines Marsorbits der Kontakt verloren, und das gesamte Programm fand damit ebenfalls gleich sein Ende.
1993 wurde das Mars Exploration Programm der NASA initiiert, ein weit in die Zukunft gerichtetes Programm zur Erforschung des Mars. Die Zielsetzungen waren weitreichend:

• Gibt oder gab es jemals Leben auf dem Mars?
• Wie läßt sich das Klima am Mars charakterisieren?
• Welche Geologie herrscht am Mars vor?
• Wie ist eine menschliche Präsenz am Mars möglich?

Dies alles sollten die zukünftigen Sonden, die man Richtung Mars senden wollte, klären. Die Programme wechselten in der Zukunft, die Zielsetzung im Grunde nicht.

Mars Global Surveyor (MGS)

MGS markierte somit die Wiederaufnahme der Erforschung des Mars durch die NASA. Am 7. November 1996 stand eine Delta II am LC-17A des Capes und hievte MGS mit einer Startmasse von 1062 kg in Richtung Mars. Als Erstes sah man es als erforderlich an den Mars zu kartieren. Dazu verfügte MGS über einige Instrumente, darunter auch eine Kamera und ein Laseraltimeter. Denn das Programm sah ja auch Lander und Rover vor, und um geeignete Landestellen festlegen zu können, musste man den Mars etwas besser kennen. Und damit ergab sich eine weitere Anforderung an MGS. Die Oberflächeneinheiten würden aufgrund von Massenbudgets, Stromversorgung und Orbitalmechanik niemals in der Lage sein die anfallenden Datenmengen Richtung Erde zu schicken. Die Orbiter konnte man jedoch mit ausreichenden Sendeanlagen versehen, so dass nur der kurze Datenverkehr von der Oberfläche in den Orbit verblieb, welcher von leichten, trotzdem breitbandigen, aber energiesparsameren Funkeinrichtungen bewerkstelligt werden konnte.
Auch MGS war damit von Beginn an als Relaisstation im Marsorbit ausgelegt. Eine 1,5 m durchmessende Hochgewinnantenne (HGA) stellte mit nur 25 Watt Sendeleistung im X-Band bei 8,4 GHz den Datenverkehr mit der Erde her. Die Datenrate ändert sich dabei natürlich mit dem Abstand von Erde und Mars und konnten bei kurzer Entfernung 85,3 kbit/s erreichen. Zur Sicherheit war auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden. Die Mars Relais Antenne stellte im UHF-Band bei 437.1 MHz die Verbindung Richtung Marsoberfläche her. Nur einen Monat nach MGS wurde die Mars Pathfinder Mission gestartet, mit dem der Rover Sojourner auf den Mars gebracht wurde. Da wurden diese Fähigkeiten von MGS bereits benötigt.
Am 2. November 2006 wurde der Kontakt zu MGS verloren. Anhand eines schwachen Signales konnte festgestellt werden, dass sich die Sonde im sogenannten „safe mode“ befindet. Da durch einen Irrtum beide Kopien der Bordsoftware fehlerhaft waren, war der Orbiter verloren.
MGS steht nicht mehr zur Verfügung.

Mars Climate Orbiter (MCO)

Praktisch jedes Programm der NASA hat mit den selben Problemen zu kämpfen. Mit Budgetüberschreitungen oder Kürzungen von Budgets. Unter der Prämisse „cheaper, better, faster“ wurde diese, sowie auch die Mission Mars Polar Lander (MPL), durchgeführt. Ob sie „schneller“ oder „billiger“ waren sei dahingestellt. „Besser“ waren sie allerdings nicht. Mit 638 kg Startmasse war sie auch „leichter“, ganz im Sinne der Prämisse. MCO hatte auch über eine 1,3 m durchmessende HGA für das X-Band und über eine UHF Funkeinrichtung zur Bodenkommunikation verfügt.
Am 11. Dezember 1998, nur gut 2 Jahre nach MGS, wurde MCO gestartet. Die Flugbahn, in die MCO nach der Ankunft am Mars kommandiert wurde, war jedoch zu tief über der Oberfläche. Das konnte die Sonde nicht überstehen. Als Ursache konnte festgestellt werden, das Lockheed Martin imperiale Einheiten statt der von der NASA geforderten SI Einheiten verwendete, und die Diskrepanz und Missinterpretation der Zahlenwerte führten zu der fehlerhaften Kursänderung.

Der ebenfalls stattgefundene Verlust von Mars Polar Lander wurde übrigens nie endgültig geklärt. Als warscheinlichste Ursache nahm man an, dass durch ein Softwareproblem die Landetriebwerke bereits in einer Höhe von ca. 40 m deaktiviert wurden und MPL zerschellte.
Durch die beiden Misserfolge zerschellte aber auch der „cheaper, better, faster“ Ansatz gleich mit.
MCO stand also nie zur Verfügung.

2001 Mars Odyssey (ODY)

Bereits am 7. April 2001, also keine zweieinhalb Jahre nach MCO, startete die NASA ihren nächsten Orbiter. Die Startmasse von ODY betrug 758 kg. Ein Schwerpunkt der Aufgaben von ODY war die Suche nach Wassereis und die globale Kartierung von Mineralien am Mars. Zu diesem Zweck hat sie unter anderem eine Multispektralkamera, einen Strahlungsdetektor und ein Gammastrahlenspektrometer an Bord. Wassereis konnte übrigens klar nachgewiesen werden. 2012 musste eines der Reaktionsräder abgeschaltet und durch ein Reserverad ersetzt werden. Das Partikelspektrometer ist bereits seit 2003 inaktiv.
Eine sehr wichtige Aufgabe fiel ODY aber auch mit der Weiterleitung der Daten der beiden Marsrover Spirit und Opportunity zu.
Die ebenfalls 1,3 m durchmessende HGA sendet wiederum im X-Band bei 8,4 GHz, mit der simultan Daten empfangen und gesendet werden können. Es stehen weiter eine Mittelgewinn- und eine Niedriggewinnantenne zur Verfügung. Zur Kommunikation mit den Bodeneinheiten wird wiederum ein UHF System benutzt.
2015 wurde der noch verfügbare Treibstoffvorrat auf ODY als ausreichend für einen Betrieb bis ins Jahr 2025 bewertet. Vielleicht konnte noch sparsamer mit diesem umgegangen werden, das Problem bleibt allerdings dass wir schon bald im Jahr 2026 stehen.
ODY ist nach wie vor im Einsatz, und gehört zum sogenannten Mars Relais Netzwerk, mit dem Daten der Marsrover zum Deep Space Network der NASA und an ESTRACK weitergeleitet werden. Mit 170,4Mbit/tag transferiert ODY einen relativ kleinen Teil der Gesamtdatenmenge.

Mars Express (MEx)

Nun wurde auch die ESA aktiv. MEx wurde am 25. Dezember 2003 bei einer Startmasse von 1120 kg von einer Sojus-FG/Fregat von Baikonur aus gestartet. An Board befand sich auch der Lander Beagle 2. Die Aufgaben solcher Orbiter sind immer vielfältig.
Die MARSIS-Antennen sollten bis in eine Tiefe von 5 Kilometer unter der Oberfläche nach Wasser suchen. Die hochauflösende HRSC Stereokamera kann den Mars mit einer Auflösung bis zu 10 m kartografieren; mit der Optik des Super Resolution Channel bis zu 2 m, was aber recht problematisch ist. Weitere Instrumente sind vorhanden um Atmosphäre und Mineralogie des Mars zu untersuchen.
Zur Kommunikation mit der Erde verfügt MEx über eine 1,6 m durchmessende HGA mit der im S-Band (2.1 GHz) und im X-Band (8,4 GHz) gesendet werden kann. Zur Sicherheit ist auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden.
Um mit Beagle 2, und zukünfigen Bodeneinheiten kommunizieren zu können verfügt MEx über die Melacom UHF Sendeeinrichtung. Aber auch zu und von Bodeneinheiten der NASA, wie dem Rover Curiosity, können damit Daten transferiert werden. Auch MEx gehört zum Mars Relais Netzwerk, ist aber nur als Reserve vorgesehen.

Beagle 2 konnte übrigens gelandet werden, „gemeldet“ hat er sich nie. Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA konnte ihn später lokalisieren und feststellen daß sich eines der Solarpanele nicht geöffnet hatte.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Mit MRO plante die NASA wieder größer und leistungsfähiger. Am 12. August 2005, also bereits gut 4 Jahre nach ODY, stemmte eine Atlas 5 die 2180 kg von MRO vom SLC-41 der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) nach oben.
Glanzstück des MRO ist wohl sein „High Resolution Imaging Science Experiment“, die HiRISE Camera die Auflösungen der Marsoberfläche mit bis zu 0,3 m pro Pixel ermöglicht. Natürlich verfügt er aber über ein ganzes Bündel an Sensorik, z. B. um Mineralien, wie etwa Hämatit, zu lokalisieren, Staub und Wasserdampf in der Atmosphäre zu untersuchen, Wasservorkommen zu lokalisieren und einiges mehr.
Der Datenmenge die durch die umfangreiche wissenschaftliche Tätigkeit anfällt, und jener die von Bodeneinheiten weiterzuleiten ist, musste auch Rechnung getragen werden. MRO verfügt über eine 3 m durchmessende HGA um im X-Band mit bis 100 W Sendeleistung Daten mit 500 kBit/s bis 4 Mbit/s zu transferieren. Auch das Ka Band bei 32 GHz für noch höhere Datenraten wurde erprobt, wird aber nicht mehr weiter genutzt, um es im Falle eines Ausfalles des X-Band Senders, der nicht mehr auf den Reserveverstärker umschalten kann, zur Verfügung zu stehen. Niedriggewinnantennen für Notfälle sind auch vorhanden. Die UHF Verbindung zu den Bodeneinheiten wurde weiterentwickelt und in das Electra Proximity Link Payload Package integriert. Datenraten von bis zu 2 Mbit/s zu den Bodeneinheiten können damit erzielt werden.
Auch MRO ist Teil des Mars Relais Netzwerks, und transferiert durchschnittlich 447.5 Mb/tag.

Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)

Diesmal dauerte es etwas länger bis zur nächsten großen Mars Mission. Am 18 November 2013, diesmal also gut 8 Jahre nach MRO, hob der 2454 kg schwere Orbiter wiederum auf einer Atlas 5 vom SLC-41 der CCAFS ab. Forschungsziel von MAVEN ist herauszufinden, warum und wie Mars seine Atmophäre an das Weltall verloren hat und Daten über die Entwicklung des marsianischen Klimas zu sammeln. Dafür sind eine Reihe von Instrumenten vorhanden. Die HGA hat 2 m Durchmesser, gesendet wird wieder im X-Band. Für die Bereitstellung der UHF Verbindung Richtung Mars kam wieder das Electra Package zum Einsatz.
Zwischen 19. und 28. November 2014 befand sich MAVEN im „Safe Mode“. Grund waren Synchronisationsproblem zwischen zwei Rechnern an Bord.
Im Jahr 2019 wurde der elliptische Orbit von MAVEN abgesenkt, um öfter und besser mit den Rovern am Mars in Kontakt treten zu können. MAVEN ist also sowohl als Wissenschaftsmission als auch als Teil des Mars Relais Netzwerks von Bedeutung. Über MAVEN werden durchschnittlich 897.5 Mb/tag an Daten transferiert.
Auch am 22. Februar 2022 versetzte sich MAVEN in den Safe Mode. Die Trägheitsnavigationseinheiten lieferten keine verwertbaren Daten mehr. Zur Behebung wurden nur noch Daten der Sternsensoren zur Lagebestimmung genutzt. Mit 28. Mai 2022 konnte MAVEN den Betrieb wieder aufnehmen.

Nun vermeldete die NASA dass von MAVEN am 6. Dezember, nach der Funkstille beim Umrunden der abgewandten Seite des Mars, kein Signal mehr empfangen werden konnte. Die Telemetrie von MAVEN hatte gezeigt, dass alle Subsysteme normal arbeiteten, bevor MAVEN in den Funkschatten des Mars eingetreten ist. Die Operationsteams untersuchen den Vorfall.

Die Frage ist nun, ob die NASA tatsächlich über „kein“ Signal, oder nur über keine regulären Signale, sondern nur über Signale welche der Safe Mode sendet, verfügt. Auch im Safe Mode kann die Sonde über die HGA Statusdaten versenden, bzw. Kommandos erhalten. Sollte die HGA nicht verfügbar sein, so müssten über eine Niedriggewinnantenne zumindest schwache Lebenszeichen der Sonde empfangbar sein. Auch dann besteht Hoffnung. Ohne jeglichen Kontakt zur Sonde wäre diese auf alle Fälle verloren. Nicht übersehen kann man jedoch die Tatsache, das die NASA seit nunmehr 12 Jahren keine Erneuerung der Orbiterinfrastruktur am Mars durchführt. Auch wenn der Treibstoff anscheinend noch über das Jahr 2030 reicht, so ist es trotzdem so, dass die Orbiterflotte altert. Raumfahrzeuge altern auch durch äußere Einflüsse wie Strahlung oder hohe Temperaturschwankungen, was irgendwann zu Ausfällen führen kann.
Außerdem müssten, selbst wenn man Anfang der dreißiger Jahre einen neuen Orbiter Richtung Mars schicken wollte, wegen der langen Projektlaufzeiten, bereits Maßnahmen eingeleitet worden sein. Sehr vielversprechend sieht es da nicht aus.
Bau und Start des Mars Telecommunications Orbiter wurden bereits 2005 abgesagt. Am 4. July 2025 wurde beschlossen das Projekt wieder aufzuehmen. Wann und ob überhaupt er sich wieder aus der Asche erhebt, bleibt abzuwarten.
Die International Mars Ice Mapper Mission sollte ursprünglich 2026 gestartet werden. 2022 wurde die Finanzierung des Projekts von der NASA eingestellt. Ob er nun wie geplant im Zeitraum 2031-2033 gestartet werden kann, bleibt angesichts des frühen Entwicklungsstadiums ebenfalls abzuwarten.

Sollte MAVEN nicht mehr aktivierbar sein, so müßte ca. das doppelte der Datenmenge welche MRO durchschnittlich transferiert, zusätzlich auf ihn selber und andere Orbiter umverteilt werden, falls das möglich ist. Ein Ausfall von MAVEN ist also durchaus schwerwiegend.

Zukünftig wird ja vom größten Startserviceprovider der USA beabsichtigt eigene Raumfahrzeuge, in der Folge sogar in bemannter Form, zum Mars zu schicken. Auch da wird man sich fragen müssen, inwieweit man sich da noch auf die bestehenden Orbiter stützen kann.

Ein Orbiter ist jedoch noch unerwähnt, da er erst nach MAVEN zum Mars aufgebrochen ist:
ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)

TGO ist ein Mars Orbiter der ESA. Am 14. März 2016 wurde TGO mit einer Proton-M/Briz-M von Baikonur Richtung Mars gestartet. Es war ein Schwergewicht mit 4332 kg Masse. Darin enthalten war jedoch auch das Landeexperiment Schiaparelli mit 577 kg.
Die Landung von Schiaparelli ist im übrigen nicht geglückt, zumindest nicht in einem Stück.
Die Aufgabe von TGO war die Untersuchung der Atmosphäre des Mars, insbesondere das Aufspüren von Spurengasen wie Methan, da man dieses auch als Biomarker in Betracht zieht. Weiter sollte TGO auch als Relaisstation für den Rosalind Franklin Rover dienen. Der befindet sich weiter auf der Erde und der Einsatz erscheint ungewiss. Die HGA von TGO misst 2,2 m und wird im X-Band mit 65 W betrieben. Richtung Mars wird wiederum per UHF gesendet. Sehr sinnvollerweise steuerte die NASA das Electra Package bei. Dies erleichert nun die Interoperabilität mit den derzeitlich am Mars befindlichen NASA Rovern Curiosity und Perserverance.
Auch der ESA Orbiter TGO ist Teil des Mars Relais Netzwerks. TGO transferiert zusätzlich auch Daten zu russischen Bodenstationen. Mit 1562.7 Mb/tag fließt über TGO der größte Anteil am Datenaufkommen des Mars Relais Netzwerks.

Die angeführten Datentransferraten entstammen Angaben der NASA von September 2025.

Nur als Ergänzung: Die kürzlich gestarteten EscaPADE Sonden, welche auch für den Marsorbit bestimmt sind, können keinerlei Relaisfunktionen übernehmen.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

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Quelle: ESA/SpaceSafety/PlanetaryDefence, 14. November 2025

Durch die Möglichkeit, Daten vom Mars für eine ungewöhnliche Beobachtung zu nutzen, haben wir mehr über die Bahn des interstellaren Kometen durch unser Sonnensystem erfahren. Dies war ein wertvoller Testfall für die planetare Verteidigung, auch wenn 3I/ATLAS keine Gefahr darstellt.

Neuer Blickwinkel vom Mars ermöglicht höhere Präzision

Bis September stützte man sich bei der Ermittlung der Position und Flugbahn von 3I/ATLAS auf bodengestützte Teleskope. Dann richtete die ExoMars-Sonde TGO der ESA zwischen dem 1. und 7. Oktober ihren Blick von ihrer Umlaufbahn um den Mars aus auf den interstellaren Kometen. Der Komet passierte den Mars relativ nah und näherte sich ihm während seiner nächsten Annäherung am 3. Oktober auf etwa 29 Millionen Kilometer (mehr zu den Beobachtungen).
Die Marssonde kam 3I/ATLAS etwa zehnmal näher als Teleskope auf der Erde und beobachtete den Kometen aus einem neuen Blickwinkel. Die Triangulation ihrer Daten mit Daten von der Erde trug dazu bei, die Vorhersage der Flugbahn des Kometen wesentlich genauer zu machen.
Während die Wissenschaftler ursprünglich nur eine moderate Verbesserung erwartet hatten, war das Ergebnis eine beeindruckende Verzehnfachung der Genauigkeit, wodurch die Unsicherheit hinsichtlich der Position des Objekts verringert wurde.
Da 3I/ATLAS mit einer Geschwindigkeit von bis zu 250 000 km/h schnell durch unser Sonnensystem fliegt, wird es bald im interstellaren Raum verschwinden und nie wieder zurückkehren. Die verbesserte Flugbahn ermöglicht es Astronomen, ihre Instrumente sicher auszurichten und detailliertere wissenschaftliche Untersuchungen des dritten jemals entdeckten interstellaren Objekts durchzuführen.

Von Mars-Daten zu genauen Vorhersagen

Es war eine Herausforderung, die Daten des Mars-Orbiters zu nutzen, um die Bahn eines interstellaren Kometen durch den Weltraum zu verfeinern. Das CaSSIS-Instrument wurde entwickelt, um auf die nahegelegene Marsoberfläche zu zeigen und diese in hoher Auflösung zu betrachten. Dieses Mal wurde die Kamera auf den Himmel über dem Mars gerichtet, um den winzigen, weit entfernten Kometen 3I/ATLAS vor dem Hintergrund des Sternenhimmels einzufangen.

Die Astronomen des Planetenschutzteams im Koordinationszentrum für erdnahe Objekte der ESA, die für die Bestimmung der Flugbahnen von Asteroiden und Kometen zuständig sind, mussten die besondere Position des Raumfahrzeugs berücksichtigen.
Normalerweise werden Flugbahnbeobachtungen von festen Observatorien auf der Erde aus durchgeführt, gelegentlich auch von einem Raumfahrzeug in der erdnahen Umlaufbahn, wie dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA oder dem James-Webb-Weltraumteleskop der NASA/ESA/CSA. Die Astronomen sind darin geübt, ihren Standort zu berücksichtigen, wenn sie die zukünftigen Positionen von Objekten bestimmen, die als Ephemeriden bezeichnet werden.
Dieses Mal hing die Ephemeride von 3I/ATLAS und insbesondere die Genauigkeit der Vorhersage davon ab, dass die genaue Position von ExoMars TGO berücksichtigt wurde: auf dem Mars und in einer schnellen Umlaufbahn um ihn herum. Dies erforderte die Zusammenarbeit mehrerer ESA-Teams und Partner, von Flugdynamik- bis hin zu Wissenschafts- und Instrumententeams. Herausforderungen und Feinheiten, die normalerweise vernachlässigbar sind, mussten angegangen werden, um die Toleranzen so weit wie möglich zu reduzieren und die höchstmögliche Genauigkeit zu erreichen.
Die daraus resultierenden Daten über den Kometen 3I/ATLAS sind die ersten astrometrischen Messungen eines Raumfahrzeugs, das einen anderen Planeten umkreist, die offiziell eingereicht und in die Datenbank des Minor Planet Center (MPC) aufgenommen wurden. Die Datenbank fungiert als zentrale Clearingstelle für Asteroiden- und Kometenbeobachtungen und bündelt die von verschiedenen Teleskopen, Radarstationen und Raumfahrzeugen gesammelten Daten.

Ein Testfall für eine planetare Verteidigung

Auch wenn 3I/ATLAS keine Gefahr darstellt, war dies eine wertvolle Übung für die Planetenabwehr. Die ESA überwacht regelmäßig erdnahe Asteroiden und Kometen und berechnet deren Umlaufbahnen, um bei Bedarf Warnungen ausgeben zu können. Wie diese „Generalprobe” mit 3I/ATLAS zeigt, kann es sinnvoll sein, Daten von der Erde mit Beobachtungen von einem zweiten Standort im Weltraum zu triangulieren. Ein Raumfahrzeug kann sich möglicherweise auch näher an einem Objekt befinden, was einen zusätzlichen Mehrwert darstellt.
Das Üben mit Raumfahrzeugdaten außerhalb der Erdumlaufbahn schärft wichtige Fähigkeiten und zeigt den Wert der Nutzung von Ressourcen, die nicht für die Asteroidenerkennung ausgelegt sind, und erhöht die Bereitschaft im Falle einer Bedrohung.

Wie geht es weiter?

Der Komet wird derzeit mit unserem Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) beobachtet. Obwohl Juice weiter von 3I/ATLAS entfernt ist als die Mars-Orbiter im letzten Monat, beobachtet er den Kometen kurz nach seiner größten Annäherung an die Sonne, wenn er sich in einem aktiveren Zustand befindet. Wir rechnen erst im Februar 2026 mit Daten aus den Beobachtungen von Juice – warum das so ist, erfahren Sie in unseren FAQs.
Wir sollten uns nicht nur darauf verlassen, dass Raumfahrzeuge hoffentlich in der Nähe von schwer zu beobachtenden Objekten sind, die eine Gefahr darstellen könnten. Daher bereitet die ESA die Neomir-Mission vor, um den bekannten blinden Fleck zu decken, den die Sonne für Asteroidenbeobachtungen verursacht, da ihr helles Leuchten das schwache Schimmern eines Asteroiden oder Kometen überstrahlt. Neomir wird sich zwischen Sonne und Erde befinden, um erdnahe Objekte, die aus Richtung Sonne kommen, mindestens drei Wochen vor einem möglichen Einschlag auf der Erde zu erkennen.
Eisige Wanderer wie 3I/ATLAS bieten eine seltene, greifbare Verbindung zur weiteren Galaxie. Ein tatsächlicher Besuch würde die Menschheit in weitaus größerem Maße mit dem Universum verbinden. Die ESA bereitet die Mission Comet Interceptor vor, um mehr über einen Kometen zu erfahren – mit etwas Glück könnte es sich dabei um einen interstellaren Kometen handeln.

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• Interstellare Objekte

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Quelle: Universität Bern 10. Mai 2024.

10. Mai 2024 – «ExoMars» ist ein Weltraumprogramm der Europäischen Weltraumorganisation ESA und steht für Exobiologie auf dem Mars: Zum ersten Mal seit den 1970er-Jahren wird aktiv nach Leben auf dem Mars geforscht. An Bord des ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) befindet sich das Color and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS), ein Kamerasystem, das von einem internationalen Team unter der Leitung von Professor Nicolas Thomas vom Physikalischen Institut der Universität Bern entwickelt und gebaut wurde. CaSSIS beobachtet den Mars seit April 2018 und liefert hochauflösende Farbbilder der Marsoberfläche.

Mit diesen hochauflösenden Farbbildern konnte ein internationales Team unter der Leitung von Dr. Adomas Valantinas Wasserfrost auf dem Mars nachweisen. Die Studie wurde soeben in der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht. Valantinas war bis Oktober 2023 Doktorand am Departement Space Research & Planetary Sciences des Physikalischen Instituts der Universität Bern und ist derzeit dank des Postdoc.Mobility-Stipendiums des Schweizerischen Nationalfonds (SNF) als Gastforscher an der Brown University (USA).

Eine unerwartete Entdeckung
Der Frost wurde auf den Gipfeln der höchsten Berge des Mars entdeckt – den Tharsis-Vulkanen. Diese Vulkane sind die höchsten Berge im Sonnensystem, der Olympus Mons ragt bis zu 26 km über die umliegenden Ebenen hinaus. Diese Frostbildung war nicht erwartet worden, da diese Berge in niedrigen Breitengraden in der Nähe des Marsäquators liegen. «In diesen niedrigen Breitengraden hält die starke Sonneneinstrahlung die Oberflächentemperaturen tendenziell hoch. Daher haben wir nicht erwartet, dass wir dort Frost finden», so Valantinas. Ausserdem kühlt die dünne Atmosphäre auf dem Mars die Oberfläche nur unzureichend ab, so dass hoch gelegene Oberflächen in den Mittagsstunden genauso heiss werden können wie niedrig gelegene, was auf der Erde nicht der Fall ist.

Valantinas erklärt: «Aufsteigende Winde bringen wasserdampfhaltige Luft aus dem Tiefland nach oben, die sich in der Höhe abkühlt und kondensiert. Das ist ein bekanntes Phänomen sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars.» Das gleiche Phänomen verursacht die auffällige Arsia Mons Elongated Cloud – und die neue Studie zeigt, dass dieses Phänomen auch auf den Tharsis-Vulkanen zu morgendlichen Frostablagerungen führt. «Wie wir anhand der CaSSIS-Bilder sehen konnten, sind die dünnen Reifablagerungen nur kurz vorhanden, nämlich für einige Stunden um den Sonnenaufgang herum, bevor sie im Sonnenlicht verdampfen», so Valantinas weiter.

Erfolgreiche Zusammenarbeit
Um den Frost zu identifizieren, analysierten Valantinas und das Team mehr als 5’000 Bilder der Berner Marskamera CaSSIS. Seit April 2018 liefert CaSSIS Beobachtungen zur lokalen Staubaktivität, zu den jahreszeitlichen Veränderungen der CO₂-Eisvorkommen und zur Existenz von Trockenlawinen auf dem Mars. Nicolas Thomas sagt dazu: «Dass wir nun die nächtliche Ablagerung von Wassereis auf dem Mars bei visuellen Wellenlängen und mit hoher Auflösung nachweisen konnten, ist ein weiterer Beweis für die beeindruckenden wissenschaftlichen Fähigkeiten des Berner Kamerasystems.»

Die Entdeckung wurde durch unabhängige Beobachtungen der hochauflösenden Stereokamera (HRSC) an Bord des ESA-Orbiters Mars Express und des Spektrometers Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) an Bord von TGO validiert. Ernst Hauber, Geologe am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin und Mitautor der aktuellen Studie erklärt: «Diese Studie zeigt sehr schön, wie wertvoll verschiedene Orbitalinstrumente sind. Durch die Kombination von Messungen verschiedener Instrumente und Modellierung können wir unser Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Oberfläche auf eine Weise verbessern, die mit einem Instrument allein nicht möglich wäre.» Die Ergebnisse zeigen gemäss Hauber auch, wie wichtig die langfristige Beobachtung planetarer Prozesse ist, da einige Phänomene erst durch den Vergleich mehrerer Messungen im Laufe der Zeit sichtbar werden.

Wichtige Erkenntnisse für zukünftige Marsmissionen
Trotz ihrer geringen Dicke – wahrscheinlich nur ein Hundertstel eines Millimeters (so dick wie ein menschliches Haar) – bedecken die Frostflecken eine riesige Fläche. «Die Menge an Frost entspricht etwa 150’000 Tonnen Wasser, die während der kalten Jahreszeit jeden Tag zwischen der Oberfläche und der Atmosphäre ausgetauscht werden, was etwa 60 olympischen Schwimmbecken entspricht», erklärt Valantinas.

«Zu verstehen, wo Wasser zu finden ist und wie es sich zwischen den Reservoirs bewegt, ist für viele Aspekte der Marsforschung von Bedeutung», so Thomas. «Natürlich wollen wir die physikalischen Prozesse verstehen, die das Klima auf dem Mars bestimmen. Aber auch das Verständnis des Wasserkreislaufs auf dem Mars ist von grosser Bedeutung, um wichtige Ressourcen für die künftige Erforschung des Mars durch den Menschen zu finden und herauszufinden, wo es auf dem Mars Wasser gibt und ob der Mars früher oder heute bewohnbar war oder ist», so Valantinas abschliessend.

Publikation:
A. Valantinas, N. Thomas, A. Pommerol, E. Hauber, L. Ruiz Lozano, V. Bickel, O. Karatekin, C.B. Senel, O. Temel, D. Tirsch, G. Munaretto, M. Pajola, F. Oliva, F. Schmidt, I. Thomas, A.S. McEwen, M. Almeida, M. Read, V.G. Rangarajan, M.R. El-Maarry, C. Re, F. G. Carrozzo, E. D’Aversa, A.C. Vandaele and G. Cremonese: Evidence for transient morning water frost deposits on the Tharsis volcanoes of Mars, Nature Geoscience, June 10, 2024.
DOI: 10.1038/s41561-024-01457-7
https://www.nature.com/articles/s41561-024-01457-7
pdf: https://www.nature.com/articles/s41561-024-01457-7.pdf

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• Planet Mars

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Quelle: ESA.

11. April 2019 – Die Satellitendaten zeigen zum einen, wie sich ein kürzlich aufgetretener, planetenweiter Staubsturm auf den Wassergehalt in der Mars-Atmosphäre auswirkte und zeigen zum anderen einen überraschenden Methanmangel auf.

Zwei Aufsätze, die gestern im Wissenschaftsmagazin Nature erschienen, beschreiben die neuen Ergebnisse, die zeitgleich auf einer Pressekonferenz bei der European Geosciences Union in Wien vorgestellt wurden.

Ein dritter Aufsatz, der bei der Zeitschrift Proceedings of the Russian Academy of Science eingereicht worden ist, präsentiert die bisher detailreichste Karte über das Vorkommen von Wassereis oder hydratisierten Mineralien im oberflächennahen Marsuntergrund.

Das ExoMars-Programm ist ein Gemeinschaftsprojekt von ESA und Roscosmos. Der ExoMars Trace Gas Orbiter, kurz TGO, erreichte den Mars im Oktober 2016 und führte über ein Jahr lang Atmosphärenbremsungs-Manöver aus, um seinen wissenschaftlichen Orbit zu erreichen. In einer Höhe von 400 Kilometern über der Marsoberfläche braucht er nun zwei Stunden, um den Planeten zu umkreisen.

„Wir freuen uns über die ersten Ergebnisse des Spurengasorbiters“, sagt Håkan Svedhem, TGO-Projektwissenschaftler der ESA.

„Unsere Instrumente funktionieren einwandfrei und haben schon während der ersten Einsatzmonate hervorragende Daten auf einem viel höheren Niveau als je zuvor geliefert.“

Die Hauptmission des Spurengasorbiters hat Ende April 2018 begonnen, nur wenige Monate bevor ein Staubsturm aufzog, der den gesamten Planeten einhüllen und letztlich zur Beendigung der Opportunity-Mission der NASA führen sollte – der Marsrover der NASA erforschte 15 Jahre lang die Oberfläche des Roten Planeten.

TGO konnte dagegen aus der sicheren Entfernung in seinem Orbit heraus einzigartige Beobachtungen tätigen. Er dokumentierte das Aufziehen und die Entwicklung des Sturms und beobachtete, wie die zunehmende Staubentwicklung den Wasserdampf in der Atmosphäre beeinflusste. Letzteres trägt wesentlich zum Verständnis bei, wie sich das Wasservorkommen auf dem Mars über die Zeit veränderte.

Forscher machen sich den Staubsturm zunutze
NOMAD und ACS, zwei Spektrometer an Bord des Spurengasorbiters, führten die ersten hochauflösenden Messungen mit der Methode der solaren Okkultation durch. Dabei untersuchen sie, wie das Sonnenlicht von der Atmosphäre absorbiert wird, um die chemischen Fingerabdrücke der Bestandteile zu offenbaren.

So wurde eine vertikale Verteilung von Wasserdampf und „mittelschwerem Wasser“ – bei dem ein Wasserstoffatom durch ein Deuterium-Atom, also einer Wasserstoffart mit einem zusätzlichen Neutron, ersetzt wird – nah an der Marsoberfläche und bis in eine Höhe von über 80 Kilometern entdeckt. Die neuen Ergebnisse legen dar, welchen Einfluss Staub in der Atmosphäre auf Wasser hat und wie Wasserstoffatome in den Weltraum entweichen.

„An den nördlichen Breitengraden haben wir Merkmale entdeckt, wie etwa Staubwolken in Höhen von 25 bis 40 Kilometern, die vorher noch nicht da waren. An den südlichen Breitengraden konnten Staubschichten nachgewiesen werden, die noch höher aufstiegen“, so Ann Carine Vandaele, leitende Forscherin für das NOMAD-Instrument am Belgischen Institut für Weltraum-Aeronomie.

„Der Wasserdampf hat sich außergewöhnlich schnell in der Atmosphäre ausgedehnt. Dies geschah innerhalb weniger Tage vor dem Aufzug des Sturms, was uns zeigt, wie rasch die Atmosphäre auf den Staubsturm reagierte.“

Diese Observationen stehen im Einklang mit globalen Zirkulationsmodellen. Staub absorbiert die Sonnenstrahlung, erwärmt das umliegende Gas und bringt es dazu, sich auszudehnen. Andere Atmosphärenbestandteile, zum Beispiel Wasser, müssen sich dann über breitere vertikale Bereiche umverteilen. Zudem vergrößert sich der Temperaturunterschied zwischen den Äquator- und Polregionen, wodurch die atmosphärische Zirkulation angeregt wird. Gleichzeitig bilden sich, wegen der höheren Temperaturen, weniger Wassereis-Wolken, die den Wasserdampf in niedrigeren Höhen binden würden.

Die Wissenschaftler beobachteten zudem erstmalig das gleichzeitige Auftreten von mittelschwerem Wasser und Wasserdampf. Damit konnten wichtige Informationen über die Prozesse, die die Menge der ins All entweichenden Wasserstoff- und Deuterium-Atome steuern, gewonnen werden. Ebenso kann aus diesen Daten das Deuterium-Wasserstoff-Verhältnis (D/H) abgeleitet werden, was eine wichtige Kennzahl für die Entwicklung des Wasserinventars auf dem Mars ist.

„Wir wissen nun, dass das Wasser in der Marsatmosphäre, ganz gleich ob deuteriert oder nicht, sehr sensibel auf das Vorhandensein von Eiswolken reagiert. Diese hindern es nämlich daran, in höhere Atmosphärenschichten aufzusteigen. Während des Sturms gelangte Wasser allerdings in sehr hohe Schichten“, sagt Vandaele. „Unsere Modelle haben das schon lange vorhergesagt, aber nun haben wir es zum allerersten Mal tatsächlich beobachtet.“

Da die Wissenschaftler davon ausgehen, dass sich das D/H-Verhältnis mit den Jahreszeiten und den Breitengeraden ändert, sammelt TGO kontinuierlich regionale und saisonale Messwerte, die das wissenschaftliche Verständnis der wirkenden Prozesse weiter voranbringen sollen.

Weitere Erkenntnisse über das rätselhafte Mars-Methan
Die beiden komplementären Instrumente haben damit begonnen, die Spurengase in der Marsatmosphäre zu messen. Spurengase machen weniger als 1 Prozent des Atmosphärenvolumens aus. Ihre genaue chemische Zusammensetzung kann nur mit hochpräzisen Messtechniken bestimmt werden. Das Spurengasvorkommen wird üblicherweise in „parts per billion by volume“, also Volumenmischungsverhältnisse (ppbv) gemessen. Das Methaninventar der Erde beträgt beispielsweise 1.800 bbpv, was bedeutet, dass auf 1 Milliarde Moleküle 1.800 Methanmoleküle kommen.

Methan ist für die Marswissenschaftler von besonderem Interesse, weil es ein Anzeichen für Leben sowie für geologische Prozesse sein kann. Auf der Erde stammen 95 Prozent des Methans in der Atmosphäre aus biologischen Prozessen. Die Sonnenstrahlung braucht mehrere Hundert Jahre, um Methan zu zersetzen. Das bedeutet, dass jedes Molekül, das heute gefunden wird, relativ zeitnah entstanden sein muss – auch wenn das Methan selbst vor Millionen oder Milliarden von Jahren produziert worden ist und seitdem in unterirdischen Lagerstätten schlummert. Spurengase werden darüber hinaus in Schichten nahe der Planetenoberfläche Tag für Tag durchgewirbelt. Wendet man globale Windzirkulationsmodelle für die Berechnung an, wird das Methan so innerhalb weniger Monate gleichmäßig um den Planeten herum verteilt.

Berichte über Methan in der Marsatmosphäre wurden und werden intensiv diskutiert, da die entsprechenden Nachweise nur sehr sporadisch erbracht werden konnten (in Bezug auf die Zeit als auch auf den Fundort) und oftmals in den Nachweisgrenzbereich der jeweiligen Instrumente fielen. Im Jahr 2004 lieferte die ESA-Marssonde Mars Express eine der allerersten Messungen aus einem Orbit heraus. Diese ließen auf einen Methangehalt von 10 bbpv schließen.

Bodenbasierte Teleskope zeigten sowohl gar kein Methan als auch nur ein flüchtiges Vorkommen von bis zu 45 ppbv auf. Messungen des NASA-Marsrovers Curiosity, der den Gale-Krater seit 2012 erforschte, ließen auf ein jahreszeitlich schwankendes Methanlevel von 0,2 bis 0,7 ppbv schließen, zeigten aber auch einige Spitzen mit höheren Methangehalten auf. Auch Mars Express hat kürzlich eine Methanspitze aufgezeichnet, und zwar einen Tag nachdem Curiosity eins der höchsten Level überhaupt gemessen hatte.

Die neuen Ergebnisse des Spurengasorbiters bieten die bisher detaillierteste Analyse. Es wurde eine Obergrenze von 0,05 ppbv gemessen – also 10 bis 100 Mal weniger Methan als die bisherigen Observationen ergaben. Die präziseste Nachweisgrenze von 0,012 ppbv wurde in einer Höhe von 3 Kilometern gemessen.

Als Obergrenze entspricht der Wert von 0,05 ppbv einer Emission von bis zu 500 Tonnen Methan über eine vorhergesagte Lebensdauer des Moleküls von 300 Jahren, wenn man nur die atmosphärischen Zersetzungsprozesse betrachtet. Allerdings ist diese Menge über die gesamte Atmosphäre hinweg verteilt, was den Wert extrem niedrig erscheinen lässt.

„Wir haben wunderbare und genaue Daten, die uns anzeigen, dass dort, wo wir eigentlich Methan erwarten würden, Wasser ist. Trotzdem kommen wir nur auf eine bescheidene Höchstgrenze, die auf eine umfassende Abwesenheit von Methan schließen lässt“, sagt Oleg Korablev, leitender Forscher ACS vom Institut für Weltraumforschung an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau.

„Die hochpräzisen Messungen des TGO scheinen in Widerspruch zu den vorherigen Observationen zu stehen. Um die verschiedenen Datensätze miteinander in Einklang zu bringen und um festzustellen, wie es überhaupt zu dem schnellen Übergang von früher berichteten Schwaden zu den offensichtlich sehr niedrigen Hintergrundwerten kommen kann, müssen wir herausfinden, welcher Prozess Methan in oberflächennahen Bereichen zersetzt.“

„Die Frage, ob auf dem Mars überhaupt Methan vorhanden ist und wo dieser herkommen könnte, löste eine heftige Debatte aus. Nun stehen wir vor ebenso interessanten Fragen: Wohin und wie verschwindet dieses Methan? Und wie schnell kann es verschwinden?“, so Svedhem.

„Noch haben wir nicht alle Teile zusammengebracht. Dabei wird uns TGO helfen – denn er misst die Marsatmosphäre in einer nie zuvor erreichten Genauigkeit und mit den besten Instrumenten, die wir derzeit haben. So werden wir besser verstehen können, wie aktiv dieser Planet ist – sowohl geologisch als auch biologisch.“

Messergebnisse liefern die bisher ausführlichste Karte von Wasservorkommen
Während die Experten weiterhin darüber streiten, ob und warum es Methan gibt, steht eins fest: Es gab und gibt Wasser auf dem Mars. Heute kommt es in der Form von Wassereis oder durch Wasser hydratisierten Mineralien vor. Und wo Wasser war, da kann es auch Leben gegeben haben.

Um herauszufinden, wo genau und wann es wie viel Wasser gab, kartografiert FREND, der Neutronendetektor an Bord des TGO, die Wasserstoffverteilung unter der unmittelbaren Planetenoberfläche (bis zu einer Tiefe von 1 Meter). Wasserstoff ist ein Anzeichen für das Vorhandensein von Wasser, da es ein Bestandteil des Wassermoleküls ist. Darüber hinaus kann es darauf hinweisen, dass Wasser von der Planetenoberfläche absorbiert wurde, oder dass es Mineralien gibt, die unter Anwesenheit von Wasser entstanden sind.

Das Kartografieren wird etwa ein Marsjahr, also fast zwei Erdjahre, dauern. Am Ende werden die besten bis dato verfügbaren Kenngrößen zur Verfügung stehen, mit denen die bisher qualitativ ausführlichste Karte erstellt werden kann. Allerdings übertreffen bereits die ersten Karten, die auf Basis innerhalb von wenigen Monaten erstellt wurden, bereits die Auflösung früherer Messungen.

„In nur 131 Tagen hat das Instrument eine Karte erstellt, die eine höhere Auflösung aufweist als diejenige, die mit den Daten des Vorgängers an Bord der NASA-Raumsonde Mars Odyssey in 16 Jahren zusammengetragen wurde. Und wir erwarten sogar noch eine weitere Verbesserung der Auflösung“, sagt Igor Mitrofanov, leitender Forscher vom Institut für Weltraumforschung FREND an der Russischen Akademie der Wissenschaften in Moskau.

Die neue Karte bildet nicht nur den offensichtlich wasserreichen Permafrost in den Polregionen ab, sondern zeigt die bereits lokalisierten „trockenen“ und „feuchten“ Gebiete des Planeten in präziseren Details. Darüber hinaus hebt sie wasserreiche Materialien in den Äquatorregionen hervor, die darauf schließen lassen, dass es hier einmal wasserreichen Permafrost gegeben haben könnte – oder aber, dass hier früher die Pole des Mars lagen.

„Die Daten verbessern sich kontinuierlich – am Ende werden sie die Referenzdaten für das Kartografieren von wasserreichen Materialien im oberflächennahen Marsuntergrund darstellen. Dies wird entscheidend zu unserem Verständnis darüber beitragen, wie sich der Planet als Ganzes entwickelt hat und wo genau sich derzeit vorhandenes Wasser befindet“, so Mitrofanov weiter. „Die Messungen sind dabei nicht nur von wissenschaftlichem Wert, sondern liefern auch wertvolle Informationen für die Planung zukünftiger Marsmissionen.“

„Nachdem wir bereits in den Genuss wunderschöner Bilder und Stereoansichten des Mars gekommen sind – aufgenommen vom Kamerasystem an Bord des TGO – freuen wir uns nun, erste Einblicke in die von den anderen Instrumenten gesammelten Daten geben zu können“, so Svedhem abschließend. „Wir blicken optimistisch in die Zukunft, in der wir noch einiges zu der wissenschaftlichen Erforschung der faszinierenden Eigenschaften des Mars beitragen werden. Dazu gehört die Verteilung von Wasser unter der Planetenoberfläche, Prozesse, die auf der Oberfläche laufen sowie die rätselhafte Zusammensetzung der Marsatmosphäre.“

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• ExoMars Trace Gas Orbiter + Lander Schiaparelli auf Proton-M/Briz-M

Originalpublikationen:

• „Early observations by ExoMars TracEarly observations by ExoMars Trace Gas Orbiter show no signs of methane on Mars” von O. Korablev et al.
• „Martian dust storm impact on atmospheric water and D/H observed by ExoMars Trace Gas Orbiter” von A.C Vandaele et al.
• „Neutron Mapping of Mars with High Spatial Resolution: First Results of FREND experiment of the ExoMars Project” von I.G. Mitrofanov et al.

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Quelle: Universität Bern.

Am 2. März 2019 hat CaSSIS nun zudem sein erstes Bild von InSight geliefert, dem Lander der NASA auf dem Mars.

ExoMars ist ein Weltraummission der Europäischen Weltraumorganisation ESA in Zusammenarbeit mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos. ExoMars steht für Exobiologie auf dem Mars: erstmals seit den 1970er-Jahren wird wieder aktiv nach Leben auf dem Mars geforscht. Sogenannte Spurengase einschliesslich Methan und deren Quellen werden vom ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) untersucht, während das ExoMars-Programm als Ganzes – der TGO in Kombination mit dem Rover Rosalind Franklin, der nächstes Jahr starten wird – untersuchen wird, wie sich das Wasser und die geochemische Umgebung auf dem Mars im Laufe der Zeit verändert haben.

Das Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) an Bord des TGO wurde von einem internationalen Team unter der Leitung von Prof. Nicolas Thomas vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern entwickelt. TGO trat die Reise zum Mars heute vor drei Jahren an, am 14. März 2016, und erreichte den Mars am 19. Oktober desselben Jahres. Dabei demonstrierte und nutzte die Sonde ihre hohen Fähigkeiten betreffend Atmosphärenbremsung, um die wissenschaftliche Umlaufbahn zu erreichen. Die Hauptmission begann schliesslich im April 2018.

Hallo InSight!
Unter den Bildern von CaSSIS, die heute auch von der ESA veröffentlicht wurden, befindet sich unter anderem ein Bild des Landers InSight der amerikanischen Weltraumorganisation NASA. Es gab bereits Aufnahmen von InSight, die vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA gemacht wurden. Es ist jedoch das erste Mal, dass ein europäisches Instrument den Lander identifiziert hat. InSight war am 26. November 2018 auf dem Mars angekommen mit dem Ziel, das Innere des roten Planeten zu untersuchen.

Das farbempfindliche Bild wurde am 2. März 2019 von CaSSIS aufgenommen und bildet eine Fläche von 2.25 x 2.25 km ab. Zu diesem Zeitpunkt hämmerte InSight eine Sonde in den Marsboden, um die Hitze im Inneren des Planeten zu messen. Auf der Aufnahme von CaSSIS ist InSight als etwas hellerer Fleck im Zentrum einer dunklen Fläche zu sehen, die entstanden ist, als der Lander seine Bremsraketen zündete kurz vor seiner Landung in der Elysium Planitia Region und Staub aufwirbelte. Ebenfalls zu sehen sind das kurz vor der Landung abgeworfene Hitzeschild am Rande eines Kraters und der Schutzschild von InSight.

«Der Orbiter wird verwendet, um Daten von InSight zur Erde zu übertragen», sagt Nicolas Thomas, der Hauptverantwortliche für CaSSIS. «Wegen dieser Funktion konnten wir die Kamera bisher nicht auf den Landeplatz von InSight richten, um Unsicherheiten in der Kommunikation zu vermeiden. Wir mussten also warten, bis der Landeplatz direkt unter dem TGO vorbeikam, um dieses Bild aufzunehmen.» CaSSIS soll das InSight-Team durch die Beobachtung der Marsoberfläche in der Umgebung zusätzlich unterstützen.

Das Bild von InSight zeigt auch, dass CaSSIS in der Lage sein wird, den zukünftigen ExoMars-Rover Rosalind Franklin zu fotografieren, der im März 2021 auf dem Mars ankommen soll. Der TGO wird auch für diesen Rover als Datenübertragungsstation dienen.

Wissenschaft im Schaufenster
Ebenfalls heute erscheint eine Auswahl von Bildern, die von den beeindruckenden wissenschaftlichen Fähigkeiten von CaSSIS zeugen. Die hochauflösenden Bilder zeigen Ansichten von eigenartigen Oberflächenmerkmalen, illustrieren die Vielfalt der Mineralien auf dem Mars und liefern sogar 3D-Stereoansichten und digitale Geländemodelle. Die Bilder wurden von Teams der Universität Bern, der University of Arizona und des INAF-Padova produziert.

Die Bilder beinhalten Detailansichten von polaren Schichtablagerungen und zeigen die Dynamik von Dünen und von sogenannten Staubteufeln (Luftwirbeln). Die Stereobilder von CaSSIS erwecken die Szenerie auf dem Mars zum Leben, indem sie zusätzlich Einblick in die Höhenunterschiede geben. Diese Informationen sind wichtig für die Entschlüsselung der Geschichte der Ablagerungen und Schichten auf dem Mars.

Einige Bilder wurden eingefärbt, um die Oberflächenstruktur deutlich zu machen. Kombiniert mit Daten aus anderen Instrumenten, ermöglichen die Bilder den Forschenden, Rückschlüsse zu ziehen auf die verschiedenen chemischen Zusammensetzungen und beispielsweise Regionen zu identifizieren, die durch Wasser beeinflusst wurden. Diese Bilder können auch unterstützend eingesetzt werden für die Leitung von Missionen zur Erkundung der Marsoberfläche.

«Das Bild von der Landestelle von InSight ist nur eines von vielen wirklich hochwertigen Bildern, die CaSSIS geliefert hat. Die heute veröffentlichten Bilder gehören zu den besten der letzten Zeit. Und ich bin auch begeistert von den digitalen Geländemodellen», sagt Nicolas Thomas. Håkan Svedhem, Project Scientist für den TGO bei der ESA fügt an: «Die Bilder sind ein Beweis für das wissenschaftliche Potential des Kamerasystems. Wir werden während der Mission in der Lage sein, dank der Bilder sowohl dynamische Oberflächenprozesse zu untersuchen – einschliesslich solcher, die helfen könnten, den Bestand an Spurgasen zu begrenzen, den die Spektrometer der TGO analysieren – und zukünftige Landeplätze zu charakterisieren.»

Förderung durch das SBFI / Abteilung Raumfahrt
CaSSIS ist ein Projekt der Universität Bern und ist finanziert von der Abteilung Raumfahrt des SBFI durch das PRODEX-Programm der Europäischen Weltraumorganisation ESA. Die Entwicklung der Instrumentenhardware wurde auch von der italienischen Weltraumbehörde (ASI), dem INAF/Astronomischen Observatorium Padua und dem Space Research Center (CBK) in Warschau unterstützt.

Bei allen Instrumenten, die in der Schweiz und unter der Leitung der Universität Bern entwickelt wurden, stammen wesentliche Beiträge und/oder Teillieferungen aus der Schweizer Industrie. Das PRODEX-Programm, in dessen Rahmen wissenschaftliche Instrumente oder Teilsysteme bereitgestellt werden, verlangt eine industrielle Beteiligung von mindestens 50% am Gesamtprojekt. Diese Bedingung ermöglicht einen Wissens- und Technologietransfer aus der Industrie und in die Industrie und verschafft dem Werkplatz Schweiz einen strukturellen Wettbewerbsvorteil – nicht zuletzt auch dank Spill-over-Effekten auf andere Sektoren der beteiligten Unternehmen.

Beteiligungen der Schweiz an Programmen der ESA erlauben es Schweizer Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft, sich ideal in entsprechenden Aktivitäten der ESA zu positionieren.

Berner Weltraumforschung: Seit 50 Jahren an der Weltspitze mit dabei
Die Berner Weltraumforschung in Zahlen ergibt eine stattliche Bilanz: 25mal flogen Instrumente mit Raketen in die obere Atmosphäre und Ionosphäre (1967-1993), 9mal auf Ballonflügen in die Stratosphäre (1991-2008), 33 Instrumente flogen auf Raumsonden mit, und ein Satellit wurde gebaut (CHEOPS, Start 2. Hälfte 2019).

Die erfolgreiche Arbeit der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie (WP) des Physikalischen Instituts der Universität Bern wurde durch die Gründung eines universitären Kompetenzzentrums, dem Center for Space and Habitability (CSH), gestärkt. Der Schweizer Nationalsfonds sprach der Universität Bern zudem den Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) PlanetS zu, den sie gemeinsam mit der Universität Genf leitet.

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