Quelle: ESA/Science&Exploration/HumanAndRoboticExploration, 21. Januar 2026

Die Landebeine sind neben Fallschirmen und Triebwerken, die den Abstieg des Raumfahrzeugs auf den Mars verlangsamen, eine entscheidende Komponente für die sichere Landung der ExoMars-Rosalind-Franklin-Rover-Mission der ESA im Jahr 2030.  Über einen Monat lang führten Teams von Thales Alenia Space und Airbus dutzende von Vertikalfalltests mit einem Modell der Landungsplattform in Originalgröße in den ALTEC-Einrichtungen in Turin, Italien, durch. Während Thales Alenia Space die industrielle Leitung der Mission innehat, stellt Airbus die Landungsplattform bereit und ALTEC bietet technische Unterstützung.

Die leichten, ausfahrbaren Beine sind mit Stoßdämpfern ausgestattet, um Stößen standzuhalten, und mit Sensoren, um die Landung auf der Marsoberfläche zu erkennen. Teams des spanischen Unternehmens Sener haben die Landebeine sowie das Trennsystem und Komponenten des Bohrsystems des Rovers entworfen und gebaut. Während der Tests entsprachen die vier Beine in Struktur und Abmessungen denen, die zum Mars fliegen werden.  

Unter Berücksichtigung aller möglichen Landungsszenarien bereiten sich die Teams darauf vor, was passieren würde, wenn das Raumfahrzeug in einem Winkel oder auf einem Felsen aufsetzen würde.  „Das Letzte, was man will, ist, dass die Plattform umkippt, wenn sie die Marsoberfläche erreicht. Diese Tests werden ihre Stabilität bei der Landung bestätigen“, sagt Benjamin Rasse, Teamleiter der ESA für das ExoMars-Landemodul.

Den Boden erkennen

Ein weiteres Ziel der Kampagne ist es, die Leistung der Touchdown-Sensoren zu überprüfen. Ein in allen vier Beinen installiertes System erkennt, wenn sich das Raumfahrzeug der Oberfläche nähert, und löst nach einer sanften Landung das Abschalten der Abstiegstriebwerke aus. Allerdings benötigt das Raumfahrzeug nach der Landung etwas Zeit, um seine Triebwerke abzuschalten. Wenn die Sensoren zu lange brauchen, um mit dem Antriebssystem zu kommunizieren, könnten die Raketenstrahlen Marsboden nach oben schleudern und die Plattform beschädigen, wodurch sie möglicherweise sogar umkippen könnte.  „Wir wollen die Abschaltzeit auf einen Wimpernschlag reduzieren, auf nicht mehr als 200 Millisekunden nach der Landung. Wir freuen uns, berichten zu können, dass diese kritischen Sensoren innerhalb der Grenzen für eine sichere Landung gut funktionieren“, erklärt Benjamin.

Stürze auf den Mars 

Bei über einem Dutzend vertikaler Stürze veränderte das Team die Geschwindigkeit und Höhe der Stürze um wenige Zentimeter. 
Bei dieser ersten Testreihe wurde das Modell sowohl auf harte als auch auf weiche Oberflächen fallen gelassen, wobei letztere mit pulverförmiger, marsähnlicher Erde gefüllt waren.

Die chemische Zusammensetzung der Körner ähnelt der des sandigen Bodens auf dem Roten Planeten und ist dieselbe, die auch für die Prüfung der Mobilität des Rosalind Franklin Rovers verwendet wurde.  

Weitere Falltests für Rosalind 

In den kommenden Monaten wird die Plattform mit höherer Geschwindigkeit auf einen Schlitten fallen gelassen, um ihre Stabilität bei einer schrägen Landung zu testen. Diese neue Konfiguration erfordert Sicherheitsverbesserungen in der Testanlage für das Personal, das die Kampagne durchführt.

Aufnahmen von Hochgeschwindigkeitskameras und Messungen von Sensoren, Beschleunigungsmessern und Lasern, die am Modell installiert sind, werden in ein Computermodell des ExoMars-Landers und seiner Beine eingespeist.  Das Team wird dann mithilfe eines Algorithmus Landungsszenarien auf dem Mars simulieren und die Stabilität des Moduls vor dem Countdown zum Start, der derzeit für 2028 geplant ist, bestätigen.

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: ESA/Science&Exploration/SpaceScience, 7. Oktober 2025

Die beiden Mars-Orbiter hatten von allen ESA-Raumsonden den besten Blick auf den Kometen. Bei seiner größten Annäherung an den Roten Planeten am 3. Oktober war der interstellare Eindringling 30 Millionen Kilometer von ihnen entfernt.
Jedes Raumfahrzeug beobachtete den Kometen mit seiner speziellen Kamera. Beide Kameras sind dafür ausgelegt, die helle Oberfläche des Mars in einer Entfernung von nur wenigen hundert bis einigen tausend Kilometern zu fotografieren. Die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, was sie von den Beobachtungen eines relativ schwachen Ziels in so großer Entfernung erwarten konnten.
ExoMars TGO hat mit seinem Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) die im folgenden GIF gezeigte Bilderserie aufgenommen. Der Komet 3I/ATLAS ist der leicht unscharfe weiße Punkt, der sich in der Bildmitte nach unten bewegt. Dieser Punkt ist das Zentrum des Kometen, bestehend aus seinem eisigen, felsigen Kern und der ihn umgebenden Koma.

CaSSIS konnte den Kern nicht von der Koma unterscheiden, da 3I/ATLAS zu weit entfernt war. Die Abbildung dieses kilometerbreiten Kerns wäre ebenso unmöglich gewesen wie das Betrachten eines Mobiltelefons auf dem Mond von der Erde aus.
Die Koma mit einem Durchmesser von einigen tausend Kilometern ist jedoch deutlich sichtbar. Die Koma entsteht, wenn sich 3I/ATLAS der Sonne nähert. Die Hitze und Strahlung der Sonne erweckt den Kometen zum Leben und bewirkt, dass er Gas und Staub freisetzt, die sich als Halo um den Kern sammeln.
Die volle Größe der Koma konnte von CaSSIS nicht gemessen werden, da die Helligkeit des Staubs mit zunehmender Entfernung vom Kern schnell abnimmt. Das bedeutet, dass die Koma im Bildrauschen verschwindet.
Typischerweise wird Material aus der Koma in einen langen Schweif geblasen, der bis zu Millionen von Kilometern lang werden kann, wenn sich der Komet der Sonne nähert. Der Schweif ist viel dunkler als die Koma. Auf den CaSSIS-Bildern ist der Schweif nicht zu sehen, aber er könnte bei zukünftigen Beobachtungen besser sichtbar werden, wenn sich der Komet weiter erwärmt und mehr Eis freisetzt.
Nick Thomas, leitender Forscher der CaSSIS-Kamera, erklärt: „Dies war eine sehr anspruchsvolle Beobachtung für das Instrument. Der Komet ist etwa 10 000 bis 100 000 Mal schwächer als unsere üblichen Beobachtungsobjekte.“

Die Arbeit geht weiter

3I/ATLAS ist auf den Bildern von Mars Express noch nicht zu erkennen, was zum Teil daran liegt, dass diese mit einer Belichtungszeit von nur 0,5 Sekunden (der maximalen Grenze für Mars Express) aufgenommen wurden, während ExoMars TGO eine Belichtungszeit von fünf Sekunden verwendet.
Die Wissenschaftler werden die Daten beider Orbiter weiter analysieren und unter anderem mehrere Bilder von Mars Express zusammenfügen, um zu sehen, ob sie den schwachen Kometen entdecken können.
Sie versuchten auch, das Lichtspektrum des Kometen 3I/ATLAS mit den Spektrometern OMEGA und SPICAM von Mars Express sowie dem Spektrometer NOMAD von ExoMars TGO zu messen. Derzeit ist noch unklar, ob die Koma und der Schweif hell genug für eine spektrale Charakterisierung waren.
Wissenschaftler werden die Daten in den nächsten Wochen und Monaten weiter analysieren, um mehr darüber herauszufinden, woraus 3I/ATLAS besteht und wie es sich bei seiner Annäherung an die Sonne verhält.
Colin Wilson, Projektwissenschaftler für Mars Express und ExoMars bei der ESA, sagt: „Obwohl unsere Mars-Orbiter weiterhin beeindruckende Beiträge zur Marsforschung leisten, ist es immer besonders spannend zu sehen, wie sie auf unerwartete Situationen wie diese reagieren. Ich bin gespannt darauf, was die Daten nach weiterer Analyse offenbaren werden.“

Ein seltener Besucher

Der Komet 3I/ATLAS stammt von außerhalb unseres Sonnensystems und ist nach 1I/Oumuamua im Jahr 2017 und 2I/Borisov im Jahr 2019 erst der dritte interstellare Komet, der jemals beobachtet wurde.“
Diese Kometen sind absolut fremdartig. Alle Planeten, Monde, Asteroiden, Kometen und Lebensformen in unserem Sonnensystem haben einen gemeinsamen Ursprung. Interstellare Kometen hingegen sind echte Außenseiter, die Hinweise auf die Entstehung von Welten weit außerhalb unseres Sonnensystems liefern.
Der Komet 3I/ATLAS wurde erstmals am 1. Juli 2025 vom Teleskop des Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (ATLAS) in Río Hurtado, Chile, entdeckt. Seitdem haben Astronomen mit Hilfe von bodengestützten und Weltraumteleskopen seine Entwicklung beobachtet und mehr über ihn herausgefunden.
Aufgrund seiner Flugbahn vermuten Astronomen, dass 3I/ATLAS der älteste jemals beobachtete Komet sein könnte. Er könnte drei Milliarden Jahre älter sein als das Sonnensystem, das selbst bereits 4,6 Milliarden Jahre alt ist.

Was kommt als Nächstes?

Nächsten Monat werden wir den Kometen mit unserem Jupiter Icy Moons Explorer (Juice) beobachten. Juice wird zwar weiter von 3I/ATLAS entfernt sein als unsere Mars-Orbiter letzte Woche, aber er wird den Kometen kurz nach seiner größten Annäherung an die Sonne sehen, was bedeutet, dass er sich in einem aktiveren Zustand befinden wird. Wir rechnen nicht damit, vor Februar 2026 Daten von den Beobachtungen von Juice zu erhalten – warum das so ist, ist in diesem Auszug aus den FAQs zu 3I/ATLAS nachzulesen.
„Da sich Juice derzeit in der Nähe der Sonne befindet, nutzt es seine Hauptantenne mit hoher Verstärkung als Hitzeschild. Es verwendet seine kleinere Antenne mit mittlerer Verstärkung, um Daten mit einer viel geringeren Geschwindigkeit zur Erde zurückzusenden. Außerdem befindet es sich weit von der Erde entfernt, auf der anderen Seite der Sonne. Daher erwarten wir erst im Februar 2026 Daten von Juices Beobachtungen von 3I/ATLAS.„
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. Zu diesem Zweck bereitet die ESA die Comet Interceptor Mission vor.
Comet Interceptor soll 2029 in eine Parkbahn gebracht werden, von wo aus er auf ein geeignetes Ziel warten wird – einen unberührten Kometen aus der fernen Oortschen Wolke, die unser Sonnensystem umgibt, oder, was zwar unwahrscheinlich, aber sehr reizvoll ist, ein interstellares Objekt wie 3I/ATLAS.
Michael Kueppers, Wissenschaftler des Comet Interceptor-Projekts, erläutert: „Als Comet Interceptor 2019 ausgewählt wurde, kannten wir nur ein einziges interstellares Objekt – 1I/Oumuamua, das 2017 entdeckt wurde. Seitdem wurden zwei weitere Objekte dieser Art entdeckt, die sich in ihrem Aussehen stark unterscheiden. Der Besuch eines solchen Objekts könnte einen Durchbruch im Verständnis ihrer Beschaffenheit bedeuten.“
Auch wenn es weiterhin unwahrscheinlich ist, dass wir ein interstellares Objekt entdecken werden, das für Comet Interceptor erreichbar ist, wird es als erste Demonstration einer Schnellreaktionsmission, die im Weltraum auf ihr Ziel wartet, ein Wegbereiter für mögliche zukünftige Missionen zur Abfangung dieser mysteriösen Besucher sein.

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• Interstellare Objekte

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Quelle: ESA / Science & Exploration / Human and Robotic Exploration / Exploration / ExoMars, 21. Juli 2025

Ein heliumgefüllter Stratosphärenballon hob eine Abstiegsmodul-Attrappe an und ließ sie über dem Polarkreis in fast 30 km Höhe los, woraufhin sich zwei große Fallschirme aus ihren Doughnut-Taschen entfalteten.
„Wir freuen uns, bestätigen zu können, dass wir ein Fallschirmdesign haben, das auf dem Mars funktionieren kann – ein ehrgeiziges System mit dem größten Fallschirm, der jemals außerhalb der Erde geflogen wird“, sagt Luca Ferracina, Systemingenieur des ExoMars-Eintritts- und Landemoduls der ESA.

Video (Copyright ESA): ExoMars-Fallschirm Falltest aus großer Höhe

Dieser Falltest aus großer Höhe fand am 7. Juli im Esrange Space Center der Swedish Space Corporation in Kiruna, Nordschweden, statt.

Wie man eine Marslandung auf der Erde testet

Um die Kombination aus Dichte und Geschwindigkeit zu simulieren, der die Kapsel beim Eintauchen in die dünne Marsatmosphäre ausgesetzt sein wird – etwa 1 % der Dichte der Erdatmosphäre auf Meereshöhe – musste der Ballon sehr hoch fliegen.
Die ExoMars-Fallschirme fielen aus einer Höhe von 29 km ab, also etwa dreimal so hoch wie die Flughöhe von Verkehrsflugzeugen.

Die Dummy-Kapsel befand sich dann etwa 20 Sekunden lang im freien Fall und erreichte dabei fast die Schallgeschwindigkeit, bevor sich die Fallschirme nacheinander entfalteten.
„Die Kombination aus Geschwindigkeit und geringer atmosphärischer Dichte bei diesem Test entspricht genau dem, was die Fallschirme auf dem Mars erleben werden. Die Tests auf der Erde sind eine Möglichkeit, Vertrauen zu gewinnen und zu bestätigen, dass alle Elemente wie erwartet funktionieren“, erklärt Luca.
Falltests in großer Höhe erfordern eine komplexe Logistik und strenge Wetterbedingungen für die Flugsicherheit. Die einzigartigen Einrichtungen von Esrange und die langjährige Erfahrung mit stratosphärischen Ballonmissionen seit den frühen 1970er Jahren machen es zu einem geeigneten Standort für diese Kampagne.

Zwei sind besser als einer

Die Landung auf dem Mars ist ein hochriskantes Unterfangen. In nur sechs Minuten muss das Landemodul von 21.000 km/h am oberen Ende der Marsatmosphäre auf eine weiche Landung abbremsen, damit seine wertvolle Fracht, der Rosalind Franklin Rover, für die Erkundung der Oberfläche einsatzbereit bleibt.

Zur Geschwindigkeitsreduzierung sind ein Hitzeschild, zwei Hauptfallschirme – jeder mit einem eigenen Pilotschirm zum Rausziehen des Hauptschirms – und Bremsraketen erforderlich, welche 20 Sekunden vor dem Auftreffen auf die Marsoberfläche ausgelöst werden.
Der größte Teil der Geschwindigkeit im Überschallbereich wird durch den Luftwiderstand der Kapsel abgebaut. Der effizienteste Weg, die verbleibende Geschwindigkeit für eine sichere Landung abzubauen, ist eine Kombination aus Fallschirmen und Bremsraketen.
„Die Verwendung von zwei Fallschirmen ermöglicht es uns, einen starken, mittelgroßen Fallschirm zu konstruieren, um die Sonde im Überschallbereich abzubremsen, und dann einen viel größeren, leichten Fallschirm für den endgültigen Abstieg“, erklärt John Underwood, leitender Ingenieur bei Vorticity, dem britischen Unternehmen, das mit der Fallschirmkonstruktion und der Testanalyse betraut ist.

Im Tandem zusammenarbeiten

Der Hauptfallschirm der ersten Stufe ist 15 m breit und ähnelt dem Fallschirmtyp, der 1972 für die Landung der Viking-Mars-Sonde der NASA entwickelt wurde. Für ExoMars verwenden die Teams eine Variante, die für die erfolgreiche ESA-Mission Cassini-Huygens zum Titan, dem größten Mond des Saturns, entwickelt wurde. Dieses dreistufige Fallschirmsystem hält immer noch den Rekord für die am weitesten von der Erde entfernte Landung, die jemals unternommen wurde.

Der Hauptfallschirm der zweiten Stufe ist 35 m breit und besteht aus einer Reihe von Ringen mit Lücken dazwischen. Dies wird der größte Fallschirm sein, der jemals auf dem Mars oder irgendwo im Sonnensystem außer der Erde geflogen ist. Er besteht aus über 800 Quadratmetern Stoff und mehr als vier Kilometern Kordel für die Aufhängung und man braucht etwa drei Tage, um ihn in seinem Sack hinein zu falten.
Die sorgfältige Faltung jedes Fallschirms in dessen Tasche ist unerlässlich, um eine korrekte Entfaltung zu gewährleisten.

Herausforderungen bei Lagerung und Design

Das in Schweden getestete Fallschirmsystem war bereits für einen Flug zum Mars im Jahr 2021 qualifiziert, wurde aber eingelagert, als die Mission aufgrund des russischen Einmarsches in der Ukraine gestoppt wurde.

„Wir führen diese Kampagne durch, um unsere Bereitschaft für den Mars zu bestätigen und um zu überprüfen, ob die Fallschirme nach der langen Lagerung weiterhin wie erwartet funktionieren“, erklärt Luca.
Die Fallschirme werden jeweils aus sehr leichtem Gewebe mit einer Dichte von etwa 40 Gramm pro Quadratmeter hergestellt – etwa halb so viel wie ein Blatt Papier.

Eine Fallschirmexpertise die Europa voran bringt

Die Telemetriedaten wurden während des Abwurfs in Echtzeit übermittelt. Das Vorticity-Team wird nun die Daten zusammen mit Hochgeschwindigkeits-Videomaterial analysieren, um das Abbremsprofil und die Öffnungsmodelle zu bewerten.

„Tests auf der Erde haben den Vorteil, dass wir viel mehr Daten erhalten und die Fallschirme nach dem Test zur Inspektion bergen können“, sagt John.
Der größte Teil des Fallschirmsystems wurde in Europa entwickelt und gebaut, unter anderem mit Komponenten aus den Niederlanden (Entfaltungsmörser), Italien (Fallschirme) und Tschechien (Fallschirmbehälter). Thales Alenia Space in Frankreich überwachte die Testkampagne als Verantwortlicher für das Fallschirm-Montagesystem.

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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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: NASA

Washington, 15. Mai 2024 – Mit dieser Absichtserklärung wird das NASA Launch Services Program einen kommerziellen US-Startdienstleister für den Rosalind Franklin Rover beauftragen. Die Agentur wird auch Heizgeräte und Elemente des Antriebssystems bereitstellen, die für die Landung auf dem Mars benötigt werden. Ein neues Instrument auf dem Rover wird der erste Bohrer sein, der bis zu 2 Meter tief unter die Oberfläche vordringt, um Eisproben zu sammeln, die vor der Oberflächenstrahlung und den extremen Temperaturen geschützt sind.

„Die einzigartigen Bohrmöglichkeiten und das Probenlabor an Bord des Rosalind Franklin Rovers haben einen herausragenden wissenschaftlichen Wert für die Suche der Menschheit nach Beweisen für früheres Leben auf dem Mars“, sagte Nicola Fox, Associate Administrator, Science Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington. „Die NASA unterstützt die Rosalind-Franklin-Mission, um die starke Partnerschaft zwischen den Vereinigten Staaten und Europa zur Erforschung des Unbekannten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus fortzusetzen.“

Im Rahmen einer bestehenden, separaten Partnerschaft mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) steuert die NASA Schlüsselkomponenten für das wichtigste wissenschaftliche Instrument des Rosalind Franklin Rovers bei, den Mars Organic Molecule Analyzer, der in den Bodenproben nach den Bausteinen des Lebens suchen wird.

Die NASA arbeitet seit langem mit dem US-Energieministerium zusammen, um Radioisotopen-Energiequellen für die Raumfahrtmissionen der Behörde zu nutzen, und wird erneut mit dem Energieministerium zusammenarbeiten, um leichte Radioisotopen-Heizgeräte für den Rover zu liefern.

Die Rosalind-Franklin-Rover-Mission ergänzt die von beiden Behörden geleitete Multimissionskampagne zur Rückführung von Mars-Proben.

Weitere Informationen über die Marsforschung der NASA finden Sie unter: https://science.nasa.gov/mars/

Übersetzung: DeepL.com / Stefan Goth

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: ESA, Science & Exploration; 10. November 2023.

Bei klarem Himmel könnte das Leuchten hell genug sein, um von Menschen gesehen zu werden und um Rovern in dunklen Nächten die Navigation zu ermöglichen. Nachtleuchten wird auch auf der Erde beobachtet. Auf dem Mars wurde es zwar erwartet, aber bis jetzt noch nie im sichtbaren Licht beobachtet.

Den Weg erhellen

Das atmosphärische Nachtleuchten entsteht, wenn sich zwei Sauerstoffatome zu einem Sauerstoffmolekül verbinden, etwa 50 km über der Planetenoberfläche.
Die Sauerstoffatome haben eine lange Reise hinter sich: Sie bilden sich auf der Tagseite des Mars, wenn Kohlendioxidmoleküle durch den Energieeintrag des Sonnenlichts gespalten werden. Wenn die Sauerstoffatome auf die Nachtseite wandern und nicht mehr von der Sonne angeregt werden, gruppieren sie sich neu und senden in geringerer Höhe Licht aus.

„Diese Emission ist auf die Rekombination von Sauerstoffatomen zurückzuführen, die in der Sommeratmosphäre entstehen und von den Winden in hohe Winterbreiten transportiert werden, in Höhen von 40 bis 60 km in der Marsatmosphäre“, erklärt Lauriane Soret, Forscherin am Labor für Atmosphären- und Planetenphysik der Universität Lüttich in Belgien und Teil des Teams, das die Entdeckung in Nature Astronomy veröffentlichte.

Das Licht des nächtlichen Leuchtens könnte hell genug sein, um den Weg in die Zukunft zu erhellen – so hell wie Mondscheinwolken auf der Erde.
„Diese Beobachtungen sind unerwartet und interessant für zukünftige Reisen zum Roten Planeten“, sagt Jean-Claude Gérard, Hauptautor der neuen Studie und Planetenforscher an der Universität Lüttich.

Der grün leuchtenden Straße folgen

Das internationale Wissenschaftlerteam war von einer früheren Entdeckung durch Mars Express fasziniert, das vor einem Jahrzehnt das Nachtleuchten im Infrarotbereich beobachtet hatte. Der Trace Gas Orbiter entdeckte daraufhin im Jahr 2020 grün leuchtende Sauerstoffatome hoch über der Tagseite des Mars – das erste Mal, dass diese Lichtemission um einen anderen Planeten als der Erde beobachtet wurde.
Diese Atome wandern zur Nachtseite und rekombinieren dann in geringerer Höhe, was zu dem sichtbaren Nachtleuchten führt, das in der heute veröffentlichten Studie entdeckt wurde.

TGO umkreist den Roten Planeten in einer Höhe von 400 km und konnte die Nachtseite des Mars mit dem ultraviolett-sichtbaren Kanal seines NOMAD-Instruments beobachten. Das Instrument deckt einen Spektralbereich vom nahen Ultraviolett bis zum roten Licht ab und war auf den Rand des Roten Planeten ausgerichtet, um die obere Atmosphäre besser beobachten zu können.
Das NOMAD-Experiment wird vom Königlich-Belgischen Institut für Weltraum-Aeronomie geleitet, das unter anderem mit Teams aus Spanien (IAA-CSIC), Italien (INAF-IAPS) und dem Vereinigten Königreich (Open University) zusammenarbeitet.

Wissenschaftlicher Wert

Das nächtliche Glühen dient als Indikator für atmosphärische Prozesse. Es kann eine Fülle von Informationen über die Zusammensetzung und Dynamik eines schwer zu messenden Bereichs der Atmosphäre sowie über die Sauerstoffdichte liefern. Außerdem kann es Aufschluss darüber geben, wie die Energie sowohl durch das Sonnenlicht als auch durch den Sonnenwind – den Strom geladener Teilchen, der von unserem Stern ausgeht – deponiert wird.

Das Verständnis der Eigenschaften der Marsatmosphäre ist nicht nur wissenschaftlich interessant, sondern auch entscheidend für Missionen zur Oberfläche des Roten Planeten. Die atmosphärische Dichte wirkt sich beispielsweise direkt auf den Luftwiderstand von Satelliten in der Umlaufbahn und auf die Fallschirme aus, mit denen Sonden auf die Marsoberfläche gebracht werden.

Nachtglühen versus Polarlicht

Nachtleuchten wird auch auf der Erde beobachtet, ist aber nicht mit Polarlichtern zu verwechseln. Polarlichter sind nur eine Möglichkeit, die Atmosphäre eines Planeten zum Leuchten zu bringen.

Polarlichter entstehen auf dem Mars wie auf der Erde, wenn energiereiche Elektronen von der Sonne auf die obere Atmosphäre treffen. Sie variieren über Raum und Zeit, während das Nachtleuchten homogener ist. Sowohl das Nachtleuchten als auch die Polarlichter können ein breites Farbspektrum aufweisen, je nachdem, welche atmosphärischen Gase in den verschiedenen Höhenlagen am häufigsten vorkommen.

Das grüne Nachtlicht auf unserem Planeten ist recht schwach und lässt sich daher am besten aus der Perspektive „von oben“ betrachten – so wie auf vielen spektakulären Bildern, die Astronauten von der Internationalen Raumstation aus aufgenommen haben.

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

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Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik.

1. April 2022 – Gab es Leben auf dem Mars? Dieser Frage will die Europäische Weltraumbehörde (ESA) mit ihrer ExoMars-Mission nachgehen. Auch wenn der für Herbst dieses Jahres geplante Start der Mission mit russischer Beteiligung aufgrund der aktuellen politischen Entwicklungen aktuell zur Disposition steht, ist im Rahmen der Forschungsarbeit am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF ein spannendes Analysesystem für den Einsatz im Weltraum entstanden. Für das mobile Labor des ExoMars-Rovers entwickelten die Forscherinnen und Forscher aus Jena ein miniaturisiertes Lasermodul. Dieses Raman-Spektrometer mit einem diodengepumpten Festkörperlaser in der Größe einer 50-Cent-Münze, stellt das Institut vom 26. bis 29. April auf der LASER World of Photonics in München vor (Stand B4.239).

Um Spuren von extraterrestrischem Leben auf dem Mars zu suchen, soll der Rover »Rosalind Franklin« rund 56 Millionen Kilometer von der Erde entfernt bald die mineralogischen Verbindungen auf der Marsoberfläche analysieren. Mit an Bord wird das Gefährt dafür einen Bohrer sowie eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente haben. Eines davon ist ein sogenanntes Raman-Spektrometer. Mit ihm kann die Streuung von Licht an Molekülen zum Beispiel in der Atmosphäre oder an Festkörpern wie Gesteinsproben untersucht werden. Das Herzstück der weltraumtauglichen, stark miniaturisierten Laserquelle des Spektrometers ist ein diodengepumpter Festkörperlaser mit Frequenzverdopplung, aufgebaut am Fraunhofer IOF in Jena.

Konkret funktioniert das Raman-Spektrometer so: Das ausgesendete Laserlicht tritt in Wechselwirkung mit der zu analysierenden Materie. Hierbei entsteht der sogenannte »Raman-Effekt«. Dabei geht Energie vom Licht auf die Materie über und umgekehrt. Diese Veränderung der Lichtenergie zieht eine Änderung seiner Wellenlänge nach sich. Anschließend wird das Licht an das Spektrometer zurückgestreut und dort auf seine Wellenlängenveränderungen hin untersucht. Aus diesen Abweichungen zur ursprünglichen Frequenz des Ausgangslichts lassen sich Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Materie ziehen.

Kleinste Bauelemente mit großer Robustheit
Der grüne Laser aus Jena arbeitet mit einer Wellenlänge von 532 Nanometern und mehr als 100 Milliwatt. »Insgesamt sieben Jahre Entwicklungszeit haben unsere Forscherinnen und Forscher investiert, um das Modul an die besonderen Herausforderungen des Einsatzes im Weltall anzupassen«, erklärt Dr. Erik Beckert, Projektleiter des ExoMars-Lasers am Fraunhofer IOF. Typisch für Weltraumprojekte ist die Notwendigkeit zu besonders kleinen und leichten Bauteilen. So bringt der Laser inklusive Gehäuse gerade einmal 50 Gramm auf die Waage – so viel wie eine halbe Tafel Schokolade.

Doch weder Leistung noch Robustheit dürfen unter der Miniaturisierung leiden. Die empfindlichen optischen Bauteile müssen zudem so konstruiert sein, dass sie großen Temperaturschwankungen zwischen -130 und +24 Grad Celsius und hohen Strahlenbelastungen im All ebenso standhalten wie den starken Vibrationen bei Start und Landung des Rovers.

Herkömmliche Verfahren zur Montage optischer Bauteile sind für solche extremen Bedingungen nicht geeignet. »Aus diesem Grund haben wir alle Komponenten des empfindlichen Laserresonators und der Sekundäroptik mittels einer laserbasierten Löttechnik miteinander verbunden«, erläutert Beckert. »Sie gewährleistet eine besonders hohe Stabilität gegenüber thermischen sowie mechanischen Einflüssen und intensiven Strahlungsbelastungen.« Insgesamt fünf baugleiche Laser hat das Jenaer Institut gemeinsam mit dem spanischen Laserhersteller Monocrom in den vergangenen Jahren zur Verwendung im Raman-Spektrometer realisiert. Jetzt hoffen die Forschenden, dass ihre Technik bald mit der Mars-Mission ins All starten kann.

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: ESA.

18. Januar 2022 – „Der Rover ist bereit und zusammen mit dem erfolgreichen Abwurftest der Fallschirme sind wir zuversichtlich, dass wir den Starttermin im September einhalten können“, sagt Pietro Baglioni, Leiter des ExoMars-Rover-Teams der ESA.

Die Himmelsmechanik erlaubt es dem Raumfahrzeug nämlich nur alle zwei Jahre für etwa zehn Tage, den Mars von der Erde aus in kürzester Zeit – etwa neun Monate – zu erreichen.

Der Rover befindet sich jetzt in einem hochsterilen Reinraum auf dem Gelände von Thales Alenia Space in Turin, Italien, direkt neben seiner Reisegefährtin, der Landeplattform Kazachok. Nach einer letzten Überprüfung im April werden alle Komponenten des Raumfahrzeugs – Rover, Abstiegsmodul, Landeplattform und Trägermodul – zum Startplatz in Baikonur, Kasachstan, transportiert und auf den Start vorbereitet werden.

„Erst kurz vor der letzten Reise auf der Erde werden wir die endgültige Version der Software hochladen, die es dem Rover ermöglichen wird, den Mars autonom zu erkunden“, erklärt Baglioni.

Erste „Schritte“ auf dem Mars
Nach der nervenaufreibenden Landung auf der Marsoberfläche wird der lang erwartete Moment der ExoMars-Mission kommen, in dem der Rover die Landeplattform verlässt und zum ersten Mal auf den Marsboden fährt. Das Verlassen von Kazachok ist ein sorgfältig choreografierter Ablauf, der von den Ingenieur*innen auf der Erde geprobt wird.

Der Zwilling des ESA-Rovers Rosalind Franklin hat bei den jüngsten Tests auf einem Mars-Geländesimulator bei ALTEC in Turin erfolgreich die Plattform verlassen.

Während dieser Übungen fährt der Rover nur etwa 15 Minuten lang, der gesamte Prozess auf dem Mars wird jedoch einige Tage dauern. Nach der Landung wird der Rover neben anderen Tests mehr als eine Woche lang damit beschäftigt sein, seine Räder und seinen Mast auszuklappen.

„Das Verlassen der Landeplattform ist ein langer und kritischer Vorgang. Wir müssen behutsam vorgehen und ihn aus Sicherheitsgründen wie in Zeitlupe herunterfahren lassen“, erklärt Andrea Merlo, Leiter der ExoMars-Robotikabteilung von Thales Alenia Space.

Die Landeplattform hat zwei Ausfahrtrampen: eine vorne und eine hinten. Der Rosalind Franklin Rover ist so konstruiert, dass er selbst starke Steigungen auf den Rampen überwinden kann. Es ist jedoch Sache der Bodenkontrolle auf der Erde zu entscheiden, welcher Weg der sicherste ist, um loszufahren.

„Sobald die sechs Räder auf der Marsoberfläche aufkommen, beginnt die Geschichte dieses Rovers auf dem Mars. Wir sind bereit und freuen uns auf die eigentliche Mission“, sagt Merlo.

Amalia und Rosalind
Der Zwilling des ExoMars-Rovers, bisher trocken als Ground Test Model genannt, hat einen neuen Namen erhalten: Amalia. Er stammt von Professorin Amalia Ercoli Finzi, einer renommierten Astrophysikerin mit umfassender Erfahrung auf dem Gebiet der Raumfahrtdynamik.

Finzi war die erste Frau, die in Italien einen Abschluss in Luftfahrttechnik gemacht hat. Sie war nicht nur als wissenschaftliche Beraterin für die ESA und die NASA tätig, sondern hat auch den Bohrer für den Rosetta-Lander Philae entworfen und sich bereits vor 20 Jahren für die Entwicklung des ExoMars-Bohrers eingesetzt.

„Ich fühle mich sehr geschmeichelt und geehrt, dass dieses wesentliche Element der ExoMars-Mission nach mir benannt wurde. Der Mars wartet auf uns“, freute Finzi, nachdem sie diese Nachricht erhalten hatte.

Die Ingenieur*innen nutzen den Rover Amalia, um verschiedene Szenarien nachzustellen und Entscheidungen zu treffen, damit der Rover Rosalind in der rauen Marslandschaft sicher ist. Das Modell entspricht genau den Anforderungen an den richtigen Rover auf dem Roten Planeten.

„Jetzt geht der Spaß erst richtig los. Wir werden Amalia nutzen, um riskante Aufgaben auszuführen, vom Herumfahren an den Hängen des Mars auf der Suche nach dem besten Weg für wissenschaftliche Arbeiten bis hin zum Bohren und Analysieren von Gestein“, erklärt Merlo.

Der Rover Amalia hat bisher gezeigt, dass er Bodenproben bis zu einer Tiefe von 1,7 Metern entnehmen und alle Instrumente bedienen kann, während er wissenschaftliche Daten an das Rover Operations Control Centre (ROCC) sendet, die operative Zentrale, von der aus der Einsatz des in Europa gebauten Rovers auf dem Mars koordiniert wird.

Hervorragende Teamarbeit
Die Anstrengungen, rechtzeitig an der Startlinie zu sein, waren enorm – mit Doppelschichten und ohne Zeit für Pausen, inmitten der COVID-19 Pandemie. Aber das Team wollte unbedingt ans Ziel gelangen.

„Die Zusammenarbeit zwischen der europäischen und der russischen Industrie, die Koordination zwischen den Raumfahrtorganisationen und die Arbeit der technischen Teams waren bemerkenswert“, lobt Pietro Baglioni.

Die Teams haben wichtige Probleme parallel gelöst, z. B. das Fallschirmsystem und die Elektronik des Abstiegsmoduls, mit genügend Spielraum für einen Start im September 2022. Die Vorbereitungen für den Start in Baikonur haben begonnen und im ESA-Kontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt steht ein eigenes Team bereit.

Der ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter wartet inzwischen auf die Ankunft von ExoMars am Roten Planeten. Zusätzlich zu seiner eigenen wissenschaftlichen Mission überträgt der Orbiter Daten des NASA-Perseverance-Rovers. Ebenfalls auf der Marsoberfläche unterwegs ist seit 2021 der chinesische Rover Zhurong.

„Nicht mehr lange und der europäische Rover kann 2023 mit einem wissenschaftlichen Labor der Spitzenklasse an Bord endlich zu den anderen Marsfahrzeugen stoßen“, sagt Baglioni.

Über ExoMars
Das ExoMars-Programm ist ein gemeinsames Projekt von ESA und Roscosmos. In Europa ist Thales Alenia Space der industrielle Hauptauftragnehmer, Leonardo liefert den Bohrer und OHB die komplexen Labormechanismen. Neun verschiedene Instrumententeams aus ESA-Mitgliedstaaten, der NASA/JPL und des IKI/Roskosmos liefern die Nutzlast. Astrium Ltd. (ASU) ist für das Rover-Fahrzeug verantwortlich. Zum Programm gehört auch der Trace Gas Orbiter, der seit 2016 den Mars umkreist.

Über die ESA
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) ist das Tor Europas zum Weltraum.
Sie ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und weltweit zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, die Tschechische Republik, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Slowenien, Lettland und Litauen sind assoziierte Mitglieder.

Die ESA arbeitet förmlich mit fünf anderen EU-Mitgliedstaaten zusammen. Auch Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an bestimmten ESA-Programmen teil.

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: RUAG Space Austria.

Wien, 23. Dezember 2021 – Im kommenden Jahr nutzen viele Raumfahrtmissionen Hochtechnologie aus Österreich. „Die spektakulärste Weltraummission mit rot-weiß-roter Beteiligung 2022 ist wohl Europas Mission zum Mars“, sagt Andreas Buhl, Geschäftsführer von RUAG Space Austria, Österreichs größtem Weltraumunternehmen. Im September soll ein Marsroboter ins All gebracht werden. Die Landung auf dem Mars ist für Juni 2023 geplant. „Damit wird zum ersten Mal rot-weiß-rote Hardware auf dem roten Planeten landen“, betont Buhl. RUAG Space Austria gibt dem Marsauto Weitsicht und baute den Mast für die „Augen“ des Mars-Rover. Der mehr als ein Meter lange Kameramast besteht aus Kohlefaser und wurde in Wien entwickelt und produziert. Mechanismen gewährleisten das Niederhalten des Masts während Start und Landung, das Ausklappen des Masts nach der Landung sowie das Verstellen der an der Spitze angebrachten Instrumente. Für den Computer („Gehirn“) des Rovers wurde in Wien Elektronik für die Stromversorgung produziert. (Beim NASA-Marsroboter Perseverance war Software österreichischer Wissenschaftler im Einsatz, aber keine Technik von RUAG Space Austria.)

Hitzeschutz für neue europäische Rakete
Im Lauf des neuen Jahres soll zum ersten Mal die neue europäische Rakete Ariane 6 ins All starten. RUAG Space Austria produzierte die Hochtemperatur-Thermalisolation für die Raketenantriebe der Trägerrakete. „Der Premierenflug wird eine absolute Bewährungsprobe für unsere Isolation. Auf der Reise von der Erde in den Weltraum müssen die von unserer Isolation geschützten Raketenantriebe für einige Minuten extreme Hitze von bis zu 1.500 Grad Celsius aushalten. Das ist eine Temperatur wo Eisen zu schmelzen beginnt“, so Buhl. Die Hochtemperaturisolation für Trägerraketen besteht aus Glas und Keramik und wurde in Berndorf hergestellt. Die neue europäische Rakete Ariane 6 wird von ArianeGroup im Auftrag der Europäischen Weltraumorganisation ESA gebaut.

Kameradeckel für Wettersatelliten
Im vierten Quartal 2022 sollen die ersten europäischen Meteosat-Wettersatelliten der dritten Generation vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, ins All starten. Das Wiener Raumfahrtunternehmen entwickelt und baut eine Reihe von verschiedenen Elektronikeinheiten und Mechanismen für die insgesamt sechs Satelliten der neuen Serie. RUAG Space Austria lieferte das elektronische Motorsteuerungssystem des Mechanismus. Zudem produzierte das Unternehmen einen Mechanismus für eines der optischen Instrumente an Bord des Satelliten. Für eines der anderen Instrumente, ein Hochpräzisionsspektrometer, lieferte RUAG Space Austria eine wiederverschließbare, lichtdichte Abdeckung, eine Art „Kameradeckel“. Dazu wird ein motorischer Antrieb für die Abdeckung konstruiert und gebaut, damit die beiden Klappen unabhängig voneinander bewegt werden können.

Satellitencontainer und Hitzeschutz für Telekomsatelliten
Im Laufe des kommenden Jahres werden weitere regelmäßige Starts von jeweils mehr als 30 kleinen Satelliten des britisch-indischen Telekommunikationsunternehmens OneWeb stattfinden. Derzeit befinden sich 358 Satelliten im All. Insgesamt sollen zukünftig 650 OneWeb-Satelliten im All arbeiten. Die Telekomsatelliten bringen Internet in entlegene Regionen der Welt. Für den Transport der Satelliten hin zu den weltweiten Raketen-Startzentren lieferte RUAG Space maßgeschneiderte Containerlösungen. Weiters stattete RUAG Space die waschmaschinengroßen Satelliten mit Hitzeschutz aus. Die spezielle Thermalisolation schützt die mehreren hundert Satelliten vor extremer Kälte und Hitze im Weltall von plus/minus 150 Grad Celsius. Die Thermalisolation wurde in Berndorf, Niederösterreich, hergestellt und besteht aus mehreren Lagen metallbedampfter Polyester- und Polyimidfolien.

RUAG Space Austria ist Österreichs größter Weltraumzulieferer
RUAG Space Austria mit Sitz in Wien ist mit rund 230 Mitarbeitenden das größte österreichische Weltraumtechnikunternehmen. Im Berndorfer Werk sind zur Zeit rund 20 Personen beschäftigt. Das Hochtechnologieunternehmen rüstet weltweit Satelliten und Trägerraketen mit Elektronik, Mechanik und Thermalisolation aus und hat eine Exportquote von rund 100 Prozent. Als Spin-off der Weltraumaktivitäten produziert das Unternehmen in Berndorf auch Thermalisolation etwa für den Medizinbereich (Magnetresonanztomographen).

RUAG Space: Europas führender Zulieferer für Raumfahrt
RUAG Space ist der führende Zulieferer für die Raumfahrt in Europa mit einer wachsenden Präsenz in den USA. Rund 1.300 Mitarbeitende in sechs Ländern entwickeln und produzieren Produkte für Satelliten und Trägerraketen – dadurch spielt RUAG Space eine zentrale Rolle sowohl im institutionellen als auch im kommerziellen Raumfahrtmarkt. RUAG Space ist Teil des internationalen Technologieunternehmens RUAG International mit Sitz in der Schweiz.

RUAG International ist ein Schweizer Technologiekonzern mit Fokus auf die Luft- und Raumfahrt. Das Unternehmen mit Produktionsstandorten in 14 Ländern gliedert sich in die vier Bereiche Space, Aerostructures, MRO International und Ammotec. Mit der strategischen Ausrichtung auf den Geschäftsbereich Aerospace wird das Unternehmen mittelfristig aus den beiden Unternehmensbereichen Aerostructures und Space bestehen. RUAG Space ist der führende europäische Zulieferer von Produkten für die Raumfahrtindustrie. RUAG Aerostructures ist globaler First-Tier-Lieferant im Flugzeugstrukturbau. RUAG International beschäftigt rund 6.000 Mitarbeitende.

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• RUAG

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Quelle: ESA.

15. September 2021 – Der Rosalind-Franklin-Rover soll bis zu zwei Meter tief bohren, um an gut erhaltenes organisches Material aus der Zeit von vor vier Milliarden Jahren zu gelangen, als die Bedingungen auf der Marsoberfläche eher denen auf der jungen Erde entsprachen.
Der Nachbau, der auch als Ground Test Model bezeichnet wird, ist ein getreues Abbild des Rovers, der auf dem Mars landen soll. Die ersten Proben wurden im Rahmen einer Testreihe im Mars-Terrainsimulator auf dem ALTEC-Gelände in Turin, Italien, entnommen. Der Bohrer wurde von Leonardo entwickelt und Thales Alenia Space ist der Hauptauftragnehmer für ExoMars 2022.

Bohrungen
Der Rosalind-Franklin-Zwillingsrover bohrt seit längerem ein Bohrloch, das mit verschiedenen Gesteinen und Bodenschichten gefüllt ist. Die erste Probe wurde aus einem zementierten Tonblock mittlerer Härte gewonnen. Die Bohrung fand auf einer speziellen Plattform statt, die um sieben Grad geneigt war, um die Entnahme einer Probe in einer nicht ganz senkrechten Position zu simulieren. Der Bohrer entnahm die Probe in Form eines Pellets mit einem Durchmesser von etwa einem Zentimeter und einer Länge von zwei Zentimetern.

Der Rosalind Franklin-Bohrer hält die Probe mit einem Verschluss fest, der verhindert, dass sie bei der Entnahme herausfällt. Nach dem Auffangen bringt der Bohrer die Probe an die Oberfläche und liefert sie an das Labor im Inneren des Rovers. Wenn der Bohrer vollständig eingefahren ist, wird das Gestein in eine Schublade an der Vorderseite des Rovers fallen gelassen, die dann eingefahren wird und die Probe in einer Zerkleinerungsstation ablegt. Das so entstandene Pulver wird in Öfen und auf Behälter verteilt, in bzw. auf denen die wissenschaftlichen Forschungen auf dem Mars durchgeführt werden. „Die zuverlässige Gewinnung von Tiefenproben ist der Schlüssel für das wichtigste wissenschaftliche Ziel von ExoMars: die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung – und möglicher Anzeichen von Leben – von Böden, die keiner schädlichen ionisierenden Strahlung ausgesetzt waren“, sagt ExoMars-Projektwissenschaftler Jorge Vago.

Ein einzigartiger Bohrer für den Mars
Der ExoMars-Bohrer besteht aus einer Reihe von Mechanismen, die sich auf eine automatisierte Choreographie von Werkzeugen und Befestigungsstangen stützen. „Das Design und die Konstruktion des Bohrers waren so komplex, dass diese erste Tiefbohrung eine außergewöhnliche Leistung für das Team darstellt“, sagt Pietro Baglioni, Leiter des ExoMars-Roverteams.

Der Rosalind Franklin-Bohrer arbeitet auf Rotation. Eine Reihe von Werkzeugen und Verlängerungsstangen bilden einen „Bohrstrang“, der, wenn alle miteinander verbunden sind, die volle Länge von zwei Metern erreichen kann. Der Bohrer kann, je nach Bodenbeschaffenheit, mit 60 Umdrehungen pro Minute in den Boden eindringen. Beim Graben in sandigen oder lehmigen Feststoffen können zwischen 0,3 und 30 mm pro Minute erreicht werden. Der Bohrer verfügt auch über einen Positionierer mit zwei Freiheitsgraden, der es ihm ermöglicht, die Probe im richtigen Winkel in das Rover-Labor zu befördern.

Kein leichtes Unterfangen
„Harte Steine bis zu einer Tiefe von zwei Metern auf einer mobilen Plattform auf Rädern mit weniger als 100 Watt Leistung zu bohren, ist eine komplexe Aufgabe“, erklärt Andrea Merlo, Funktionsingenieur des ExoMars-Rovers von Thales Alenia Space. Auf der Erde ist es noch schwieriger, weil das Ground Test Model entladen werden muss, um die schwächere Schwerkraft des Mars nachzuempfinden – die Schwerkraft auf dem Mars beträgt etwa ein Drittel der Schwerkraft auf der Erde. Das Modell hängt von der Decke an einer speziellen Schwerkraftkompensationsvorrichtung.

Da der Zwillingsrover aus Modellen besteht, die ihre nominelle Lebenszeit überschritten haben, musste das Team während des Tiefbohrtests einige Parameter anpassen. „Dies gibt den Ingenieuren bereits einen Hinweis darauf, wie sich das System auf dem Mars verschlechtern könnte“, fügt Andrea hinzu.

Tests zur Probensuche auf dem Mars
Das Bodentestmodell hat eine Reihe von Tests zur Bewegung und zur Identifizierung von Zielen bei der Erfassung von Bildern und Daten erfolgreich abgeschlossen. Diese Trockenübungen, mit denen der Betrieb des Rovers auf dem Mars geprobt werden soll, begannen im Juni 2021.
Der Rover hat gezeigt, dass er präzise Routen verfolgen und die Umgebung auf und unter der Oberfläche mit seinen Instrumenten, einschließlich Kameras, Spektrometern und einem Radar- und Neutronendetektor zur Sondierung des Untergrunds, erfassen kann. Parallel dazu wird der echte Rosalind-Franklin-Rover für seinen Flug zum Mars in knapp einem Jahr vorbereitet – das Startfenster für ExoMars öffnet sich am 20. September 2022.

Über das ExoMars-Programm
Das ExoMars-Programm ist ein gemeinsames Projekt von ESA und Roscosmos. In Europa ist der Rover ein Joint Venture von Thales Alenia Space – Italia (67 %) und Leonardo (33 %). Thales ist der industrielle Hauptauftragnehmer, Leonardo liefert den Bohrer, OHB stellt die komplexen Labormechanismen zur Verfügung und neun verschiedene Mess-Teams aus ESAMitgliedstaaten, NASA/JPL und IKI/Roscosmos stellen die Nutzlast bereit. Astrium Ltd. (ASU) ist für den Bau des Rover-Fahrzeugs verantwortlich.

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: ESA.

Die komplette ExoMars 2022-Mission, bestehend aus dem Trägermodul, dem Abstiegsmodul, der Kazachok-Oberflächenplattform und dem Rosalind Franklin-Rover, hat in Vorbereitung auf die Reise zum Mars wichtige „Spin-Tests“ durchgeführt. Rosalind Franklins Rover-Zwilling auf der Erde hat zum ersten Mal wissenschaftliche Testaktivitäten durchgeführt, einschließlich der Entnahme von Bohrproben und Nahaufnahmen. Eine neue Fallschirmstrategie wurde vor der nächsten Serie von Falltests aus großer Höhe gewählt.

Balanceakt
Eine wesentliche Vorbereitung für den Flug der Mission zum Mars und das Eintauchen in die Atmosphäre des Planeten besteht darin, sicherzustellen, dass das Raumfahrzeug beim Drehen perfekt ausbalanciert ist.

Die ExoMars 2022-Mission besteht aus vier Haupteinheiten: dem Rosalind Franklin Rover unter der Leitung der ESA und der von Roscosmos geleiteten Oberflächenplattform Kazachok, die beide wissenschaftliche Aktivitäten auf der Marsoberfläche durchführen werden sowie dem Abstiegsmodul, in dem sie eingekapselt sind, und dem Trägermodul, das sie nach dem Start zum Mars transportieren wird.

Während der Reise zum Mars wird sich der komplette „Raumschiffverbund“ (bestehend aus allen vier Einheiten) mit etwa 2,75 Rotationen pro Minute drehen, um sich auf seiner Flugbahn zu stabilisieren. Der dynamische Auswuchttest prüft, ob es keine Unwuchten gibt, die im Weltraum zu Taumelbewegungen führen könnten, und zu viel Treibstoff zum Ausgleich benötigen würden. Es ist zudem wichtig, dass das Raumfahrzeug so ausbalanciert ist, dass es sich gleichmäßig um seine Rotationsachse dreht und seine Antenne auf die Erde gerichtet bleibt, damit eine Kommunikationsverbindung möglich ist.

Sobald das Abstiegsmodul in der Nähe des Mars freigesetzt wird, etwa 30 Minuten vor dem Eintritt in die Atmosphäre, wird die ursprüngliche Drehrate beibehalten, bis die atmosphärischen Effekte eintreten und der erste Fallschirm entfaltet wird. Das vollständige Austrudeln erfolgt, sobald das Antriebssystem der Landeplattform in der Nähe der Marsoberfläche anspringt.

Daher wurden zwei dynamische Auswuchttests durchgeführt: ein Test für das komplette Verbundraumfahrzeug und einer ohne das Trägermodul, nur für das Abstiegsmodul mit Rover und Plattform im Inneren. Bei allen Tests, die in den Reinraumanlagen von Thales Alenia Space in Cannes, Frankreich, durchgeführt wurden, wurden die tatsächlichen Flugmodule verwendet.

Während des Tests mit dem Raumfahrzeugverbund wurde dieses einer Drehung von bis zu 30 U/min ausgesetzt, was einer Zentrifugalbeschleunigung von 2g an der Außenkante des Hitzeschilds des Abstiegsmoduls entspricht. Nach Abschluss der Umgebungstests in Cannes wird das Raumfahrzeug Mitte März zu den Einrichtungen von Thales Alenia Space in Turin, Italien, zurückkehren, um weitere Funktionstests zu durchlaufen.

Proben für die Rover-Wissenschaft
Unterdessen hat das Rosalind Franklin „Bodentestmodell“ im Rover Operations Control Centre (ROCC) in Turin einen spannenden Meilenstein erreicht. Während der nachgebaute Rover noch stationär im Reinraum steht, hat das Betriebsteam ihn so gesteuert, als wenn der Rover auf der Oberfläche des Mars wäre.

„Es ist wirklich aufregend, zum ersten Mal die Kommandofolge des ROCC verwendet zu haben, so wie wir es während der echten Mission tun werden“, sagt Luc Joudrier, ExoMars Rover Operations Manager der ESA. „Wir haben den ‚Aktivitätsplan‘ des Rovers definiert, ihn an den Rover gesendet und anschließend die Daten aufgenommen und verarbeitet. Es ist großartig, das ROCC so arbeiten zu sehen.“

Eine der Aktivitäten bestand darin, den besonderen Bohrer von Rosalind Franklin zu testen. Es ist das erste Mal in der Marsforschung, dass ein Rover in der Lage ist, Bodenproben aus bis zu 2 m Tiefe zu entnehmen, wo uralte Biomarker noch vor der intensiven Strahlung an der Oberfläche bewahrt sein könnten, und sie in das Bordlabor zu bringen. Bei der jüngsten Simulation wurde der nachgebildete Rover angewiesen, seinen Bohrer mit einer Dummy-Probe an Bord einzusetzen und diese in die Schublade des analytischen Labors zu transportieren. In der Realität, auf dem Mars, wird dann ein hochentwickeltes Labor die Zusammensetzung der Probe analysieren.

Zusätzlich bildete der Rover die Probe mit seinem Close-Up Imager, einer Kamera, die sich an der Unterseite der Bohreinheit befindet, ab.

Auch die hochauflösenden Panoramakameras wurden im Rahmen einer Bildkalibrierung aktiviert.

In Kürze wird der Zwillingsrover in den Mars-Terrainsimulator des ROCC einfahren, um Mobilitätskommandos und andere Funktionstests durchzuführen. Das Rover-Steuerungsteam und Wissenschaftler werden diese Simulationen viele Male proben und sich auf verschiedene Rover-Aktivitäten als Teil ihres Trainings zwischen jetzt und der Ankunft der Mission auf dem Mars konzentrieren.

Neue Strategie für Fallschirmtests
Die beiden Hauptfallschirme, die dazu beitragen sollen, die Mission sicher auf die Marsoberfläche zu bringen, sind für den nächsten Fallschirmtest in großer Höhe im Mai/Juni diesen Jahres in Kiruna, Schweden, vorgesehen. Nach dem Falltest aus großer Höhe im November 2020, bei dem es zu einigen lokalen Schäden an beiden Fallschirmen kam, wurde ein neuer Weg eingeschlagen.

„Wir haben unsere Strategie überarbeitet, um die bestmögliche Chance zu haben, die ExoMars-Fallschirme noch in diesem Jahr zu qualifizieren, damit wir unser Startfenster 2022 einhalten können“, sagt Thierry Blancquaert, stellvertretender ExoMars-Programmteamleiter. „Wir haben daher einen zweiten erfahrenen Fallschirmhersteller eingeladen, einen Beitrag zum ExoMars-Programm zu leisten, indem er uns zusätzliche Schirme zur Verfügung stellt, die wir bei den kommenden Gelegenheiten einsetzen können.“

Zusätzlich zu den Fallschirmen von Arescosmo werden jetzt auch neu gefertigte Fallschirme von Airborne Systems hergestellt, die Anfang des Monats dabei geholfen haben, den Perseverance-Rover der NASA sicher zum Mars zu bringen. Airborne Systems unterstützt auch die bodengestützten Fallschirm-Extraktionstests, die bei NASA/JPL durchgeführt werden.

Im Gegensatz zur Landung des NASA-Rovers Perseverance auf dem Mars mit nur einem Fallschirm und dem sogenannten Sky-crane sind für die ExoMars-Mission von ESA-Roscosmos zwei Hauptfallschirme erforderlich – jeder mit einem eigenen Pilotfallschirm für die Extraktion -, um das Abstiegsmodul beim Abstieg durch die Atmosphäre zu bremsen.

Die vollständige Entfaltungssequenz wurde beim ersten Höhenfalltest im Jahr 2019 qualifiziert, bei dem ein Testfahrzeug aus einer Höhe von 29 km von einem Stratosphärenballon abgeworfen wurde. Bei demselben Test wurden jedoch erhebliche Schäden an den Fallschirmkappen beobachtet. Dies führte zu einem neuem Design der Fallschirmtasche und einer überarbeiteten Packstrategie, zusammen mit Verstärkungen an beiden Fallschirmkappen. Die modifizierten Taschen und Fallschirme wurden im Dezember 2019 erfolgreich in den ersten bodenbasierten dynamischen Hochgeschwindigkeits-Extraktionstests in den Einrichtungen der NASA/JPL getestet. Die ursprünglichen Schäden wurden auch in einer Reihe von speziellen bodenbasierten Tests Ende letzten Jahres erfolgreich repliziert, wodurch die Ursachen der beobachteten Anomalien bestätigt wurden. Die Schäden an den Fallschirmen, die beim Falltest im November 2020 beobachtet wurden, waren deutlich weniger schwerwiegend als die, die während des Tests 2019 beobachtet wurden und die Überprüfung der Testdaten wies auf den frühen Öffnungsprozess für nachfolgende Verbesserungen hin. „Die neuen Fallschirmkappen sind stärker und robuster, und die neu gestalteten Taschen haben bereits vielversprechende Ergebnisse gezeigt, so dass wir uns darauf freuen, die Logistik für den nächsten Fallschirmtest aus großer Höhe im Zeitrahmen von Mai bis Juni in Kiruna, Schweden, fertigzustellen“, sagt Thierry Blancquaert.

Neben einem neuen Taschendesign behebt ein überarbeiteter Ansatz zum Falten das Problem des Verdrehens der Fallschirmleinen beim Auswerfen, das zuvor die Fähigkeit der Schirme, sich korrekt aufzublähen, eingeschränkt hatte. Ein weiterer Falltest aus großer Höhe in Oregon, USA, wird für den Zeitraum September bis November erwartet, um die Testmöglichkeiten zu maximieren. Falls erforderlich, könnte eine zusätzliche Gelegenheit im Februar/März 2022 in Oregon genutzt werden.

In den Monaten vor den Falltests aus großer Höhe werden Slots mit der bodenbasierten dynamischen Extraktionstestanlage geplant, um die Leistung zu überprüfen, wenn vor dem Flug Änderungen an den Fallschirmen, Faltungen oder Taschen vorgenommen werden.

Falltests aus großer Höhe erfordern eine komplexe Logistik und strenge Wetterbedingungen, was ihre Planung erschwert, während die Bodentests in kürzester Zeit wiederholt werden können. Das verschafft deutlich mehr Zeit in der Testkampagne und reduziert das Risiko, indem mehr Tests in einem kurzen Zeitrahmen durchgeführt werden können.
„Wir haben wertvolle Lehren aus dem aktuellen Rennen um die Fallschirmqualifikation gezogen, wenn es um die Entwicklung solch komplexer Missionen geht, insbesondere die Notwendigkeit einer robusteren Erprobung neuer Technologien viel früher in der Zeitachse der Mission”, sagt Francois Spoto, Leiter der Mars Exploration Group der ESA. „Gemeinsam mit unserem großen Industriekonsortium und internationalen Partnern arbeiten wir weiter daran, die letzten Hürden zu überwinden, um Europa sicher zum Mars zu bringen.“

Die ExoMars-Mission wird an Bord einer Proton-M-Rakete mit einer Breeze-M-Oberstufe im Startfenster 20. September – 1. Oktober 2022 von Baikonur, Kasachstan, starten. Nach der sicheren Landung in der Region Oxia Planum auf dem Mars am 10. Juni 2023 wird der Rover von der Oberflächenplattform losfahren und nach geologisch interessanten Stellen suchen, um unter der Oberfläche zu bohren und festzustellen, ob auf unserem Nachbarplaneten jemals Leben existiert hat. Zum ExoMars-Programm, einem Gemeinschaftsprojekt der ESA und Roscosmos, gehört auch der Trace Gas Orbiter (TGO), der seit 2016 den Mars umkreist. Neben seiner eigenen wissenschaftlichen Mission wird der Trace Gas Orbiter wichtige Datenrelaisdienste für die Mission auf der Oberfläche leisten; er unterstützt bereits die Oberflächenmissionen der NASA, einschließlich der Landung des Mars 2020 Perseverance Rovers im vergangenen Monat.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Start zum Roten Planeten in 2022 (13. März 2020)
• ExoMars-Fallschirmtests werden fortgesetzt (14. August 2019)
• Testanlage in UK bereit für ExoMars-Rover (29. März 2014)
• ExoMars-Testrover fährt in der Atacama-Wüste (10. Oktober 2013)
• Die Entwicklung der Instrumente für den ExoMars-Rover (21. Oktober 2010)
• Lebensdetektor für ExoMars besteht Atacama-Tests (10. Juli 2005)

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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Quelle: ESA.

Zu den wichtigsten Missionen bei der Erkundung des Mars gehören die Suche nach atmosphärischen Gasen, die mit biologischen oder geologischen Aktivitäten verbunden sind, sowie der Erkenntnisgewinn zum vergangenen und derzeitigen Wasservorkommen auf dem Planeten. So soll herausgefunden werden, ob jemals Leben auf dem Mars möglich gewesen sein könnte und ob es Wasserspeicher gibt, die mit zukünftigen bemannten Missionen erforscht werden könnten. Zwei neue Ergebnisse des ExoMars-Teams, die heute im Fachmagazin Science Advances veröffentlicht wurde, enthüllen eine vollkommen neue chemische Klasse und bieten weitere Einblicke in saisonale Veränderungen und Interaktionen zwischen Oberfläche und Atmosphäre, die die treibenden Kräfte hinter den neuen Beobachtungen darstellen.

Neuer chemischer Kreislauf
„Wir haben zum ersten Mal Chlorwasserstoff auf dem Mars entdeckt. Dies ist gleichzeitig der erste Fund eines Halogengases in der Marsatmosphäre. Diesen chemischen Kreislauf gilt es nun zu verstehen“, sagt Kevin Olsen von der University of Oxford, Großbritannien, einer der leitenden Wissenschaftler der Entdeckung.

Chlorwasserstoff (HCl) ist ein Gas, das aus einem Wasserstoff- und einem Chloratom besteht. Mars-Wissenschaftler haben schon immer nach Chlor- oder Schwefel-basierten Gasen gesucht, da sie Indikatoren für etwaige vulkanische Aktivitäten sind. Doch der nun entdeckte Chlorwasserstoff – der gleichzeitig an sehr weit voneinander entfernten Orten gefunden wurde, während andere Gase, die man bei vulkanischer Aktivität erwarten würde, nicht vorhanden waren – deutet auf eine andere Quelle hin. Diese Entdeckung legt eine komplett neue Interaktion zwischen Oberfläche und Atmosphäre nahe – getrieben von den Staubsaisons auf dem Mars, die vorher noch nicht untersucht worden waren.

In einem Prozess, der dem auf der Erde stark ähnelt, werden Salze durch Winde in die Atmosphäre gehoben. Diese Salze treten in Form von Natriumchlorid auf; sie sind Überbleibsel verdunsteter Ozeane und in der staubigen Marsoberfläche eingeschlossen. Die Sonnenstrahlung erwärmt die Atmosphäre, sodass Staub zusammen mit dem von den Eiskappen freigesetzten Wasserdampf aufsteigt. Der salzige Staub reagiert mit dem Wasser in der Atmosphäre. Chlor wird freigesetzt, das dann mit den Molekülen, die Wasserstoff enthalten, reagiert. So entsteht Chlorwasserstoff. In weiteren Reaktionen könnte das Chlor oder der Chlorwasserstoffsäure-reiche Staub wieder auf die Oberfläche zurückkehren, vielleicht als Perchlorate, eine Klasse von Salzen, die aus Sauerstoff und Chlor bestehen.

„Man braucht Wasserdampf, um das Chlor freizusetzen und man braucht die Nebenprodukte von Wasser – Wasserstoff –, damit sich Chlorwasserstoff bilden kann. Wasser ist in dieser chemischen Reaktion wesentlich“, sagt Olsen. „Wir beobachten auch eine Korrelation mit dem Staub: Wenn die Staubaktivität zunimmt, gibt es mehr Chlorwasserstoff. Diese Aktivität hängt mit der saisonalen Erwärmung der Südhalbkugel zusammen.“

Das Team machte das Gas zum ersten Mal während des globalen Staubsturms im Jahr 2018 ausfindig. Damals trat es gleichzeitig auf der Nord- und Südhalbkugel auf und verschwand am Ende der saisonalen Staubperiode überraschend schnell wieder. Die Wissenschaftler werten nun bereits die in der nächsten Staubsaison gesammelten Daten aus – und beobachten einen erneuten Anstieg von HCl.

„Es ist großartig, zu sehen, wie unsere sensiblen Instrumente ein Gas entdecken, das zuvor noch nicht in der Marsatmosphäre beobachtet wurde“, sagt Oleg Korablev, Hauptuntersuchungsleiter des Instruments Atmospheric Chemistry Suite (ACS), mit dem die Entdeckung gelang. „Unsere Analyse zeigt, dass die Bildung und der Rückgang von Chlorwasserstoff mit der Marsoberfläche zusammenhängt.“

Nun stehen umfangreiche Labortests und neue globale Atmosphärensimulationen an, um die chlorbasierte Interaktion zwischen Oberfläche und Atmosphäre besser zu verstehen, sowie weiterführende Beobachtungen auf dem Mars, um zu bestätigen, dass der Anstieg und Rückgang von HCl vom Sommer auf der Südhalbkugel angetrieben wird.

„Die Entdeckung des ersten neuen Spurengases in der Marsatmosphäre ist ein bedeutender Meilenstein für die TGO-Mission“, sagt Håkan Svedhem, ESA-Projektwissenschaftler für den Trace Gas Orbiter. „Hierbei handelt es sich um die erste neue Gasklasse, die seit der Entdeckung von Methan durch die ESA-Marssonde Mars Express im Jahr 2014, bestimmt wurde. Der Methanfund hatte dazu motiviert, nach anderen organischen Molekülen zu suchen und gipfelte schließlich in der Entwicklung der TGO-Mission, die primär darauf abzielt, neue Gase zu entdecken.“

Aufsteigender Wasserdampf als Schlüssel für die Entwicklung des Klimas
Der Trace Gas Orbiter entdeckt aber nicht nur neue Gase, sondern hilft uns auch dabei, zu verstehen, wie der Mars sein Wasser verloren hat. Auch dieser Prozess hängt mit saisonalen Veränderungen zusammen.

Es wird davon ausgegangen, dass es auf der Marsoberfläche einst reichlich flüssiges Wasser gab, wie zahlreiche Beispiele altertümlicher ausgetrockneter Täler und Flussbetten zeigen. Heute ist ein Großteil des Wassers in unterirdischen Eiskappen eingeschlossen. Wasser entweicht aber weiterhin vom Mars, und zwar in der Form von Wasserstoff und Sauerstoff, die aus der Atmosphäre austreten.

Das Wechselspiel zwischen etwaigen Wasserspeichern und deren saisonalem und langfristigem Verhalten sind der Schlüssel, um die Entstehung des Marsklimas zu verstehen. Dies kann durch die Erforschung des Wasserdampfs und des „mittelschweren“ Wassers (bei dem ein Wasserstoffatom durch ein Deuteriumatom, eine Wasserstoffform mit einem zusätzlichen Neutron, ersetzt wird) gelingen.

„Das Verhältnis zwischen Deuterium und Wasserstoff, D/H, ist unser Chronometer – diese mächtige Kennzahl erzählt uns von der Geschichte des Wassers auf dem Mars und wie sich der Wasserverlust über die Zeit entwickelte. Dank des ExoMars Trace Gas Orbiter können wir diesen Chronometer nun besser verstehen und kalibrieren – und auf potenziell neue Wasserspeicher auf dem Mars testen“, sagt Geronimo Villanueva vom NASA Goddard Space Flight Center, Hauptautor des neuen Ergebnisses.

„Mit dem Trace Gas Orbiter können wir nachverfolgen, wie die Wasser-Isotopologe in die Atmosphäre aufsteigen, und zwar in einer nie zuvor gekannten Detailliertheit. Die bisherigen Messungen lieferten uns lediglich den Durchschnitt über die Tiefe der gesamten Atmosphäre. Es ist so, als ob wir uns bisher mit einer 2D-Ansicht zufrieden geben mussten und nun die Atmosphäre in 3D erkunden können“, sagt Ann Carine Vandaele, Hauptuntersuchungsleiterin des Instruments Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD), das für diese Untersuchung genutzt wurde.

Die neuen Messungen enthüllen dramatische Schwankungen des D/H-Verhältnisses, während das Wasser von seinem ursprünglichen Ort aufsteigt, je nach Höhe und Jahreszeit. „Interessanterweise zeigen die Daten, dass, sobald das Wasser vollständig verdampft ist, es sich zumeist stark in mittelschwerem Wasser anreichert, sowie ein D/H-Verhältnis, das sechsmal größer als das der Erde ist, für sämtliche Wasserspeicher auf dem Mars. Dies bestätigt, dass der Planet über die Zeit große Wassermengen verloren hat“, sagt Giuliano Liuzzi von der American University sowie dem NASA Goddard Space Flight Center, einer der leitenden Wissenschaftler der Untersuchung.

Zwischen April 2018 und April 2019 gesammelte ExoMars-Daten zeigten außerdem drei Fälle, in denen der Wasserverlust aus der Atmosphäre zugenommen hat: den globalen Staubsturm im Jahr 2018, einen kurzen, aber intensiven regionalen Sturm im Januar 2019 sowie die Wasserfreisetzung von der Eiskappe am Südpol in Sommermonaten (der damit mit den saisonalen Veränderungen zusammenhängt). Besonders zu erwähnen ist eine Wolke aufsteigenden Wasserdampfs während des Südsommers, die möglicherweise, auf saisonaler und jährlicher Basis, Wasser in die obere Atmosphäre einbringt.

Zukünftige koordinierte Observationen mit anderen Raumfahrzeugen, darunter auch die NASA-Raumsonde MAVEN, die sich auf die obere Atmosphäre konzentrieren, werden komplementäre Einblicke in die Entstehung von Wasser im Verlauf eines Marsjahres liefern.

„Die Jahreszeiten auf dem Mars, und besonders der relativ heiße Sommer auf der Südhalbkugel scheinen die treibenden Kräfte hinter unseren neuen Beobachtungen zu sein, etwa dem gesteigerten atmosphärischen Wasserverlust und der Staubaktivität in Zusammenhang mit dem Nachweis von Chlorwasserstoff, die wir in den zwei aktuellen Studien aufzeigen“, fügt Svedhem hinzu. „Die Beobachtungen des Trace Gas Orbiter ermöglichen uns ein ganz neues Ausmaß der Erforschung der Marsatmosphäre.“

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Ein Beitrag von Mirko Buggel. Quelle: ESA, Roskosmos.

ESA und Roskosmos meldeten Ende Juli 2020 überraschende Messergebnisse von Bord der russisch-europäischen Sonde ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Mit Hilfe des hochempfindlichen Spektrometers ACS (Atmospheric Chemistry Suite) wurden Kohlendioxid CO₂ und Ozon O₃ in dem Bereich des Infrarotspektrums nachgewiesen, wo man eigentlich Methan erwartete. Grundlage ist die Auswertung der Daten eines Marsjahres. Das ist etwa seit Beginn der Arbeit im Marsorbit seit Frühling 2018.

Der TGO war am 14. März 2016 vom russischen Kosmodrom im kasachischen Baikonur mit einer Proton-Rakete gestartet. Während der TGO am 19. Oktober 2016 wie geplant die Bahn um den Mars erreichte, konnte mit der später abgesetzten Landesonde Schiaparelli kein Kontakt hergestellt werden. Mit dieser sollten Landetechniken auf dem Mars für spätere Missionen erprobt werden.

Hauptziel der ExoMars-TGO-Mission ist die Suche nach Spurengasen mit biologischer Signifikanz wie Methan und seine Zersetzungsprodukte. Die Apparaturen des Orbiters sollen es ermöglichen, Ort und Natur von Quellen zu bestimmen, welche diese Gase produzieren. Weiterhin sollen Schlüsseltechnologien getestet werden.

Das im russischen Institut für Weltraumforschung der Akademie der Wissenschaften entwickelte Spektrometer ACS ist eines von vier wissenschaftlichen Instrumenten des TGO und besteht aus dem Fourier-Spektrometer (TIRVIM) für den thermischen Infrarot-Bereich und den Echelle-Spektrometern für den mittleren (MIR) und den nahen (NIR) Infrarotbereich sowie aus einer elektronischen Steuereinheit.

Mit dem Spektrometer MIR wurde eine in der Planetenfernerkundung bewährte Methode angewandt. Aus dem Modus „Sonnenfinsternis“, d.h. der Mars „bedeckt“ die Sonne, analysiert der Apparat das Sonnenlicht, welches am Planetenrand durch die Atmosphäre hindurch schimmert. Dabei absorbieren die verschiedenen atmosphärischen Bestandteile die Sonnenstrahlung und erscheinen im Spektralbild als sogenannte Absorptionsbande. Dort hinterlässt jeder Stoff seinen unverwechselbarer „Fingerabdruck“ im Spektrum. Außerdem kann eine Substanz derselben chemischen Formel mehrere Absorptionsbande haben. Das zeugt von Unterschieden im Molekülaufbau oder verschiedener Isotopenzusammensetzung. Im untersuchten Infrarotbereich von 3,3 µm erwarteten die Forscher Methan. Jedoch zeigten sich Spuren von Wasser- und Kohlendioxid-Molekülen. Letztere bilden den Hauptbestandteil der Marsatmosphäre.

Wie Alexander Trochimowski, Mitarbeiter der Abteilung Planetenphysik des russischen Instituts für Weltraumforschung berichtete, glaubte man zuerst an einen Fehler, welcher sich bei der Kalibrierung des Spektrometers eingeschlichen hatte. Aber auch nach sorgfältiger Überprüfung seien diese „Artefakte“ nicht verschwunden, im Gegenteil – es zeigten sich ungefähr 30 Absorptionsbande, deren Lage mit keinen der bisher erhaltenen übereinstimmte. Weiter stellte sich heraus, dass es sich um Erscheinungen in geringen Höhen von weniger als 20 km über der Marsoberfläche handelte. Bis zu diesen Ergebnissen des TGO galt die Absorptionsbande des CO₂ in diesem Spektralbereich als ausgeschlossen, da sie so bislang nirgendwo, weder auf der Erde noch im Kosmos, gemessen wurde.

Im Falle Ozon war die Situation ein wenig anders. Der Ozon-Anteil in der Marsatmosphäre ist zwar gering, wurde aber bereits von den Sonden Mariner 7 und 9 in den 1970er Jahren entdeckt und seit dieser Zeit im Wesentlichen im Ultraviolett-Bereich und in Höhen von mehr als 20 km über der Oberfläche beobachtet. Mit Hilfe des MIR-Spektrometers gelang es nun erstmals, Ozon im infraroten Bereich von 3 µm und in geringeren Höhen nachzuweisen. „Beide Absorptionsbande, sowohl des Kohlendioxids als auch des Ozons, befinden sich genau in dem Bereich, wo wir Methan erwartet hatten“, erläuterte Kevin Olsen, Mitarbeiter der Physikalischen Fakultät der Universität Oxford.

Was wie ein rein akademischer Diskurs anmutet, kann letztendlich zur Beantwortung einer grundsätzlicheren Frage beitragen: Kommt Methan in der Marsatmosphäre vor oder nicht? Denn die Tatsache, dass sich in diesem Spektralbereich Spuren von CO₂ befinden, stellt die bisherigen Methoden der Methansuche auf den Prüfstand. Außerdem fördern die neuen Forschungsergebnisse das Verständnis über die Wechselwirkung zwischen CO₂ und O₃ und mit dem Sonnenlicht und damit das bessere Verständnis chemischer Prozesse in der Marsatmosphäre und führen zu einer höheren Genauigkeit der Messungen.

Der Trace Gas Orbiter setzt seine Arbeit fort. Die nächste Etappe im ExoMars-Programm beginnt im Jahre 2022 mit dem Start der Landeplattform „Kasatschok“ und des Marsrovers „Rosalind Franklin“, welche dann auf der Oberfläche ihre Forschungen aufnehmen sollen. Der TGO soll dabei auch als Relaisstation für die Datenübertragung genutzt werden. Möglicherweise hilft der Blick von zwei Seiten – von „unten“ und von „oben“ – das Rätsel um das Methan und Lebensspuren auf dem roten Planeten zu lösen.

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Quelle: ESA.

Das gemeinsame Projektteam von ESA und Roskosmos hat eine Bewertung aller für die Freigabe des Starts erforderlichen Tätigkeiten vorgenommen, um die Risiken und den Zeitplan zu analysieren. Unter gebührender Berücksichtigung der Empfehlungen des europäischen und des russischen Generalinspektors sind ExoMars-Experten zu dem Schluss gelangt, dass die Tests, die erforderlich sind, um alle Bestandteile des Raumfahrzeugs für das Mars-Abenteuer fit zu machen, mehr Zeit erfordern werden.

Hauptziel der Mission ist es, festzustellen, ob es jemals Leben auf dem Mars gegeben hat, und die Geschichte des Wasservorkommens auf diesem Planeten besser nachvollziehen zu können. Der nach Rosalind Franklin benannte ExoMars-Rover ist mit einem Bohrer zur Erforschung der Schichten unter der Marsoberfläche und einem Minilabor für die Suche nach Spuren von Leben ausgerüstet, das in einem Ultrareinbereich untergebracht ist.

Die Leiter der ESA und von Roskosmos, Jan Wörner und Dmitri Rogosin, sind in einer eigens anberaumten Sitzung übereingekommen, dass weitere Tests an dem Raumfahrzeug mit der endgültigen Hardware und Software erforderlich sind. Außerdem mussten die Parteien einräumen, dass die Schlussphase der ExoMars-Tätigkeiten durch die allgemeine Verschlechterung der Epidemiesituation in mehreren europäischen Ländern beeinträchtigt wird.

„Wir haben die schwierige, aber sorgsam abgewogene Entscheidung getroffen, den Start auf 2022 zu verschieben. Dies ist in erster Linie auf die Notwendigkeit, die Robustheit sämtlicher ExoMars-Systeme zu maximieren, sowie auf die durch die Verschärfung der Epidemiesituation in Europa verursachten Umstände höherer Gewalt zurückzuführen, die unseren Experten praktisch keine Möglichkeit mehr geben, Partnerunternehmen aufzusuchen. Ich bin zuversichtlich, dass die Schritte, die wir und unsere europäischen Kollegen unternehmen, um den Erfolg der Mission zu gewährleisten, gerechtfertigt sind und ohne Zweifel nur positive Ergebnisse für die Durchführung der Mission bringen werden“, erklärte Dmitri Rogosin.

„Wir wollen sicherstellen, dass wir zu 100 % für eine erfolgreiche Mission gerüstet sind. Wir dürfen uns keinerlei Fehlermarge gestatten. Zusätzliche Überprüfungen werden einen sicheren Flug und die besten wissenschaftlichen Ergebnisse auf dem Mars gewährleisten“, sagte Jan Wörner.

„Ich möchte den Industrieteams danken, die seit fast einem Jahr rund um die Uhr daran arbeiten, die Montage und die Umgebungstests für das Raumfahrzeug als Ganzes zum Abschluss zu bringen. Wir sind sehr zufrieden mit der geleisteten Arbeit, dank der ein einzigartiges Projekt Realität geworden ist, und wir verfügen über solide Kenntnisse, um die verbleibenden Arbeiten so schnell wie möglich abzuschließen.“

Bislang wurde das gesamte für den Start von ExoMars erforderliche Fluggerät in das Raumfahrzeug integriert. Die Landeplattform Kasaschok ist mit dreizehn wissenschaftlichen Instrumenten voll ausgerüstet, und der Rover Rosalind Franklin mit seinen neun Instrumenten hat kürzlich in Frankreich letzte Thermal- und Vakuumtests bestanden. 

Die jüngsten dynamischen Extraktionstests für die ExoMars-Fallschirme im Jet Propulsion Laboratory der NASA wurden erfolgreich abgeschlossen, und die Hauptfallschirme sind bereit für die beiden letzten Falltests aus großer Höhe im US-Bundesstaat Oregon im März.

Beim Abstiegsmodul erfolgte im vergangenen Monat die Qualifizierung des Antriebssystems. Das Abstiegsmodul und die Landeplattform wurden in Cannes Umgebungstests unterzogen, um sicherzugehen, dass das Raumfahrzeug für die rauen Bedingungen des Weltraums auf seiner Reise zum Mars gewappnet ist.

Der neue Zeitplan sieht einen Start zwischen August und Oktober 2022 vor. Aufgrund der Himmelsmechanik gibt es nur alle zwei Jahre relativ kurze Startfenster von jeweils 10 Tagen, in denen der Mars von der Erde aus erreicht werden kann.

ExoMars ist die erste Mission, die in Tiefen von bis zu zwei Metern unterhalb der Marsoberfläche, wo biologische Indizien für Leben einzigartig gut erhalten sein könnten, nach Spuren von Leben suchen wird. 

Über ExoMars

Das Programm ExoMars ist ein gemeinsames Vorhaben der staatlichen Korporation Roscosmos und der ESA. Es umfasst neben der Mission 2022 auch den 2016 gestarteten Spurengas-Orbiter. Dieser liefert bereits mit seinen eigenen russischen und europäischen Instrumenten erzielte wissenschaftliche Ergebnisse von großer Bedeutung und übermittelt darüber hinaus Daten des Mars-Rovers Curiosity und des InSight-Landegeräts der NASA. Er wird ferner die Daten der ExoMars-Mission 2022 weiterleiten, sobald das Raumfahrzeug den Mars erreicht.

Über die ESA

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA), Europas Tor zum Weltraum, ist eine 1975 gegründete zwischenstaatliche Organisation, deren Aufgabe darin besteht, europäische Raumfahrtkapazitäten zu entwickeln und sicherzustellen, dass die Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern in Europa und anderswo zugutekommen.

Die ESA hat 22 Mitgliedstaaten: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, die Schweiz, Spanien, die Tschechische Republik, Ungarn und das Vereinigte Königreich. Slowenien ist assoziiertes Mitglied.

Außerdem arbeitet die ESA förmlich mit sieben EU-Mitgliedstaaten zusammen. Im Rahmen eines Kooperationsabkommens nimmt auch Kanada an bestimmten ESA-Programmen teil.

Dank der Koordinierung der Finanzressourcen und Kompetenzen ihrer Mitgliedstaaten kann die ESA Programme und Tätigkeiten durchführen, die weit über die Möglichkeiten eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen. Des Weiteren arbeitet sie eng mit der EU bei der Verwirklichung der Programme Galileo und Copernicus und mit EUMETSAT bei der Entwicklung von Meteorologiemissionen zusammen.

Die ESA entwickelt Raumfahrzeugträger, Satelliten und Bodenanlagen, um sicherzustellen, dass Europa bei Raumfahrtvorhaben weltweit an der Spitze bleibt.

Sie entwickelt und startet Erdbeobachtungs-, Navigations-, Telekommunikations- und Astronomiesatelliten, schickt Raumsonden in entlegene Regionen des Sonnensystems und beteiligt sich an der bemannten Exploration des Weltraums. Außerdem führt sie ein umfangreiches Anwendungsprogramm zur Entwicklung von Erdbeobachtungs-, Navigations- und Telekommunikationsdiensten durch.

Mehr über die ESA: www.esa.int 

Über Roskosmos

Das Staatsunternehmen für Weltraumtätigkeit wurde 2015 mit dem Ziel gegründet, eine umfassende Reform der russischen Raumfahrtindustrie durchzuführen.

Sie setzt nationale Politik in Raumfahrttätigkeiten um und kümmert sich um deren rechtliche Regelung; ferner sorgt sie für die Einbindung der Industrie in die Entwicklung von Raumfahrttechnik und den Ausbau der Infrastruktur. Die Korporation ist außerdem für die Entwicklung internationaler Zusammenarbeit in der Raumfahrt und die Nutzung der Vorteile von Weltraumtätigkeiten für die sozioökonomische Entwicklung Russlands verantwortlich. 

Roskosmos umfasst mehr als 90 Unternehmen in ganz Russland mit insgesamt knapp 200 000 Beschäftigten.

Mehr über Roskosmos: Roskosmos

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Quelle: TU Dortmund.

Die digitalen Geländemodelle haben eine Auflösung von 25 cm pro Pixel und helfen dabei, die Geographie und geologischen Eigenschaften der Region zu verstehen und den Weg des Rovers um den Standort herum zu planen. Der Rover soll im Rahmen des ExoMars-Projekts der europäischen Weltraumorganisation ESA die Oberfläche des Planeten Mars erkunden. Die ESA arbeitet dabei mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos zusammen.

Um die Genauigkeit der Modelle zu erhöhen, hat das Team um Prof. Christian Wöhler von der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Dortmund eine innovative Technik entwickelt, die die Eigenschaften der Planetenatmosphäre bei der Konstruktion der digital erzeugten Szenen berücksichtigt. Die Modelle wurden von Kay Wohlfarth vom Arbeitsgebiet Bildsignalverarbeitung beim Europäischen Kongress zur Planetenforschung EPSC-DPS am Montag, 16. September, in Genf vorgestellt.

Die digitalen Geländemodelle basieren auf hochauflösenden Marsbildern des HiRISE-Instruments auf dem Erkundungssatelliten „Mars Reconnaissance Orbiter“ der NASA. HiRISE-Bilder wurden bislang weitgehend mit der klassischen Stereomethode verarbeitet, bei der zwei Bilder aus leicht unterschiedlichen Winkeln kombiniert werden, um ein 3D-Bild der Landschaft zu erstellen. Herkömmliche Stereotechniken haben jedoch Einschränkungen, wenn sie auf homogene Regionen angewendet werden, wie etwa die staubige und sandige Planetenoberfläche rund um den Landeplatz des Rovers.

Die ESA wählte das Gebiet Oxia Planum als Landeplatz für den Rover Rosalind Franklin, da diese Region vergleichsweise flach ist. So lässt sich das Risiko einer harten Landung minimieren und gewährleisten, dass der Rover seine Mission erfüllen kann. Aus wissenschaftlicher Sicht ist Oxia Planum zudem besonders interessant, weil das Gebiet Tonmineralien und Strukturen alter Flussbetten enthält, die möglicherweise Hinweise auf vergangene Lebensspuren bieten.

„Shape from Shading“-Technik
Um die digitalen Geländemodelle zu verbessern, hat das Team der TU Dortmund eine Technik namens „Shape from Shading“ angewendet, bei der die Intensität des reflektierten Lichts im Bild in Daten über Steigung und Gefälle der Oberfläche umgewandelt wird. Diese Informationen zur Unebenheit werden in die Stereobilder integriert, um eine bessere Schätzung der 3D-Oberfläche zu erhalten und die bestmögliche Auflösung in der rekonstruierten Landschaft zu erzielen. Kay Wohlfarth vom Team der TU Dortmund erläutert: „Mit dieser Technik können sogar kleinräumige Details wie Sandverwehungen in Kratern und raues Grundgestein reproduziert werden.“

Marcel Hess, Erstautor der Studie, fügt hinzu: „Wir haben besonders auf die Wechselwirkung zwischen Licht und Marsoberfläche geachtet. Bereiche, die zur Sonne geneigt sind, erscheinen heller, und Bereiche, die von der Sonne weg weisen, erscheinen dunkler. Unser Ansatz verwendet ein kombiniertes Reflexions- und Atmosphärenmodell, das die Reflexion an der Oberfläche ebenso berücksichtigt wie atmosphärische Effekte, die das Licht streuen. “

Missionsstart im Sommer 2020
Der ExoMars-Rover Rosalind Franklin wird eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente zur Analyse von Gesteinen und der Oberflächenumgebung bei Oxia Planum mitführen. Um unter die Oberfläche zu blicken, trägt er einen Bohrer, der für die Suche nach Untergrundwasser und Lebensspuren ausgelegt ist. Die Mission soll im Sommer 2020 auf einer russischen Proton-M-Trägerrakete starten und im März 2021 auf dem Mars eintreffen.

Video des digitalen Höhenmodelles des Landeplatzes:
Virtual flyover of high-resolution DTM of Oxia Planum, Mars

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• ExoMars-Rover Rosalind Franklin

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