Quellen: GK Roskosmos, RIA Nowosti, RKK Energija, TASS.

Moskau, 20. November 2023 – Russland hat am Montag den 25. Jahrestag der Internationalen Raumstation ISS gefeiert. Am 20. November 1998 war der russische Lager- und Funktionsblock (FGB) Sarja (Morgenröte) als erstes Modul gestartet worden. Damit habe der Bau „unseres gemeinsamen orbitalen Hauses begonnen, das ein leuchtendes und erfolgreiches Beispiel für die effektive internationale Zusammenarbeit bei der Erschließung des Weltraums ist“, wie der russische Kosmonaut Oleg Kononenko aus diesem Anlass in einer Botschaft aus der Station betonte. Sein besonderer Gruß galt dabei den Spezialisten der über 150 russischen Firmen, die das Modul in nur drei Jahren unter Leitung des Staatlichen Kosmischen Forschungs- und Produktionszentrums Chrunitschew (GKNPZ Chrunitschew) und in Kooperation mit dem US-Konzern Boeing gebaut haben.

Chrunitschew-Generaldirektor Alexej Warotschko erinnerte in diesem Zusammenhang in einem TASS-Interview daran, dass sich die russische Raumfahrt damals in einer Phase grundlegender Strukturveränderungen befunden habe, was die Aufgabe zusätzlich erschwert habe. Dadurch sei es auch zu Verzögerungen beim Bau der folgenden Module der Station gekommen. Deshalb habe man Sarja bis zu eineinhalb Jahren länger autonom mit zahlreichen Shuttle-Kopplungen betreiben müssen. Warotschko betonte ausdrücklich, dass die US-Sanktionen gegen die russische Raketen- und Raumfahrtbranche das ISS-Programm nicht betreffen, da von den dafür arbeitenden Unternehmen die Sicherheit des russischen und amerikanischen Segments und damit des ganzen Projekts abhänge. Sein Zentrum sei bereit, bei Bedarf für die weitere Einsatzfähigkeit des Sarja-Moduls zu sorgen.

Alexander Bloschenko, der in der GK Roskosmos das Direktorat für die Perspektivprogramme und die Wissenschaft leitet, hat aus Anlass des Jahrestages mitgeteilt, dass Russland für 2024 14 neue Experimente und 13 weitere für 2025/26 plane. Der Bau der dafür erforderlichen hochtechnologischen wissenschaftlichen Apparaturen befinde sich in der Endphase, sagte er am Montag auf der 3. Internationalen Konferenz „Wissenschaft auf der ISS“, die bis Mittwoch in Moskau im Institut für Kosmosforschung (IKI) stattfindet.

Bloschenko räumte zugleich ein, dass sich der Jungfernstart des neuen russischen bemannten Raumschiffes Orjol verzögert. Der Grund dafür sei, dass sich die Infrastruktur für die Angara-Trägerrakete des Sojus-Nachfolgers auf dem Kosmodrom Wostotschny noch in der Testphase befinde. Die Verzögerung werde sich aber „nicht ewig hinziehen“, versicherte er. Der Generalkonstrukteur der RKK Energija, Wladimir Solowjow, rechnet jetzt für 2028/29 mit dem Erststart.

Gerhard Kowalski

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• **ISS** Russisches Segment

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Quelle: DLR.

Sie ist fast so groß wie die gesamte Milchstraße, kreisrund und absolut außergewöhnlich – so könnte man die Struktur beschreiben, die Forscher bei der ersten kompletten Himmelsdurchmusterung mit dem deutschen Röntgenteleskop eROSITA an Bord der russischen Raumsonde Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG) am Südhimmel entdeckt haben. Gemeinsam mit einer ähnlichen Struktur am Nordhimmel – der sogenannte „Nordpolar-Sporn“ – erinnern beide Blasen an eine überdimensionale, galaktische Sanduhr. Eigentlich dachten Forscher, diese nördliche Erscheinung, die schon 1993 mit dem deutschen ROSAT-Röntgenteleskop kartiert wurde, stamme von einer frühen Supernova-Explosion. Doch zusammengenommen scheinen die nördliche und die südliche Struktur stattdessen beide aus dem galaktischen Zentrum auszutreten. „Die wahrscheinlichste Erklärung für diese enormen Gebilde ist, dass vor einigen zehn Millionen Jahren unfassbar viel Energie aus dem galaktischen Zentrum in die heiße Gashülle (Halo) um unsere Galaxie ausgestoßen wurde, was eine schnelle, große Schockwelle ausgelöst hat. Welches Ereignis dahinter steckt, ist noch nicht ganz geklärt. Möglicherweise handelte es sich um einen Ausbruch des Schwarzen Lochs, um das unsere Milchstraße kreist. Wenn große Mengen Materie eingesaugt werden, kommt es zu diesen gewalttätigen Eruptionen. Es kann aber auch sein, dass dieses Ereignis auf eine intensive Phase der Sternenentstehung zurückzuführen ist“, erklärt Dr. Thomas Mernik, eROSITA-Projektleiter im Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), mit dessen Unterstützung eROSITA vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik (MPE) gebaut wurde. Die Ergebnisse der wissenschaftlichen Forschungsarbeit wurden am 9. Dezember 2020 im Fachmagazin Nature Astronomy veröffentlicht.

Energie von 100.000 Sternenexplosionen
Schon vor zehn Jahren sorgte die Entdeckung ähnlicher Blasen durch das US-amerikanische Weltraumteleskop Fermi für Furore. Diese Strukturen – Fermi-Blasen genannt – sind etwa halb so groß wie die eROSITA-Blasen und im höherenergetischeren Gamma-Bereich sichtbar. Das Funktionsprinzip ist vermutlich das gleiche. Wahrscheinlich sind beide Phänomene sogar Ausdruck desselben unterliegenden Mechanismus: Damit sie entstehen können, muss extrem viel Energie freigesetzt werden. Sie entspricht etwa 100.000 Sternenexplosionen. Das bedeutet, dass das Zentrum unserer Milchstraße in der Vergangenheit nicht immer ein so ruhiger Ort war wie heutzutage. Tatsächlich kann man bei anderen Galaxien durchaus beobachten, dass ihre Zentren äußerst aktiv sind – man spricht hier von Aktiven Galaxienkernen. Bei ihnen sieht man gewaltige Ströme von Plasma (Jets) die entlang ihrer Drehachse in das intergalaktische Medium ausgeschleudert werden.

Galaktische Teilchenbeschleuniger
„Diese Schockwellen wirken wie Teilchenbeschleuniger und katapultieren Elektronen auf Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit. Wenn diese Plasmaausstöße auf die umliegende Halo der Milchstraße treffen, erzeugen sie dort Störungen in der gleichmäßigen Struktur. Da Halos eine Temperatur von Millionen von Grad haben, kann man sie jedoch nur mit einem Röntgenteleskop wie eROSITA sichtbar machen“, erklärt Mernik. Die vom deutschen Röntgenteleskop gelieferten Daten ermöglichen nun einen Blick in die wilde Vergangenheit der Milchstraße. Doch vieles bleibt noch Ungewiss. Weitere Erkenntnisse erhoffen sich die Forscher von den noch folgenden Himmelsdurchmusterungen. Denn die eROSITA-Bubbles wurden während der allerersten von insgesamt acht Surveys entdeckt.

Mit jeder weiteren Himmelsdurchmusterung werden die Wissenschaftler mehr Informationen sammeln. Insbesondere die Spektren von Teilbereichen dieser Gebilde werden es ermöglichen, die Fülle der chemischen Elemente, den Grad ihrer Ionisierung und die Dichte und Temperatur des Gases in den Blasen präziser untersuchen zu können. Die Forscher können damit auch die Position der Schockwellen besser bestimmen und abschätzen, wann Materie ausgestoßen wird. „All diese Informationen könnten zukünftig dazu beitragen, dass wir die Entwicklung unserer Galaxie besser verstehen“, betont Mernik.

Riesige Blasen im Heuhaufen des Universums
Doch warum ist diese riesige galaktische Sanduhr anderen Röntgenteleskopen bislang verborgen geblieben? „Man benötigt dafür ein Teleskop mit einer hohen Empfindlichkeit und Auflösungsvermögen einerseits und einem großen Gesichtsfeld andererseits. Betrachtet man nur kleine Himmelsausschnitte, kann man so gigantische Strukturen nicht erkennen. Die sprichwörtliche Nadel wird zu groß für den Betrachter des Heuhaufens. Das eROSITA-Instrument wurde aber vom MPE für genau diesen Zweck gebaut – nämlich um den gesamten Röntgenhimmel zu kartieren“, erklärt Mernik. „Es ist eine Entdeckungsmaschine für die größten Strukturen im Universum.“

Spektrum-Röntgen-Gamma – eine Raumfahrtmission mit vielen Partnern
Spektrum-Röntgen-Gamma (SRG) ist eine Raumfahrtmission mit vielen Partnern. Auf russischer Seite sind die Raumfahrtagentur Roskosmos, der Raumfahrtkonzern Lavochkin sowie das Institut für Weltraumforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften (IKI) eingebunden. Das deutsche Röntgenteleskop eROSITA wurde mit der Unterstützung des DLR Raumfahrtmanagements vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching gemeinsam mit dem Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) sowie den Universitäten Erlangen-Nürnberg, Hamburg und Tübingen entwickelt und gebaut. Zudem bereiten die Universitäten München und Bonn die wissenschaftliche Auswertung der eROSITA-Daten mit vor. Die am deutschen Teleskop beteiligten Partnerinstitute haben Software für die Datenanalyse, Missionsplanung und Simulationen erstellt sowie Teile der Hardware beigestellt. Die hauptsächliche Hardwareverantwortung lag aber im Wesentlichen beim MPE. Hier wurden viele Komponenten entwickelt und zum Teil in Partnerschaft mit ausgewählten Industrieunternehmen gefertigt. Auch der Zusammenbau des Teleskops fand in Garching statt. Von hier aus wurde das Teleskop nach Moskau verbracht, um gemeinsam mit dem russischen Teleskop auf die Satellitenplattform integriert zu werden.

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

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Quelle: Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE).

Nach 182 Tagen hat das Röntgenteleskop eROSITA an Bord der SRG-Raumsonde seine erste vollständige Durchmusterung des Himmels abgeschlossen. Diese neue Karte des heißen, energiereichen Universums enthält mehr als eine Million Objekte – damit verdoppelt sich in etwa die Zahl der bekannten Röntgenquellen, die in der bislang 60-jährigen Geschichte der Röntgenastronomie entdeckt wurden. Bei den meisten der neuen Quellen handelt es sich um aktive galaktische Kerne bei kosmologischen Entfernungen, die das Wachstum gigantischer Schwarzer Löcher im Laufe der kosmischen Zeit markieren. Galaxienhaufen in der neuen Karte werden genutzt, um das Wachstum kosmischer Strukturen nach zu verfolgen und kosmologische Parameter einzuschränken. Näher an unserer kosmischen Heimat befinden sich Sterne mit einer heißen Corona, Doppelsterne und Supernova-Überreste in unserer Galaxie. Zudem haben die Astronomen jetzt eine vollständige Karte der heißen Baryonen in der Milchstraße, was nur mit der 360-Grad-Ansicht der eROSITA-Himmelskarte möglich ist.

Eine Million Röntgenquellen, die die Natur des heißen Universums offenbaren – das ist der beeindruckende Ertrag der ersten vollständigen Himmelsdurchmusterung mit dem eROSITA-Teleskop an Bord der SRG-Raumsonde. „Dieses Bild des kompletten Himmels ändert völlig die Art und Weise, wie wir das energiereiche Universum betrachten“, sagt Peter Predehl, der leitende Wissenschaftler von eROSITA am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE). „Wir sehen einen enormen Reichtum an Details – die Schönheit der Bilder ist wirklich überwältigend.“

Die erste vollständige Himmelsdurchmusterung von eROSITA ist etwa viermal tiefer als die vorherige Karte des gesamten Röntgenhimmels durch das ROSAT-Teleskop vor 30 Jahren und liefert etwa zehnmal mehr Quellen: etwa so viele, wie von allen bisherigen Röntgenteleskopen zusammen entdeckt wurden. Und während die meisten Klassen astronomischer Objekte Röntgenstrahlen aussenden, sieht das heiße und energiereiche Universum ganz anders aus als durch optische oder Radioteleskope. Außerhalb unserer Heimatgalaxie sind die meisten eROSITA-Quellen aktive Kerne von Galaxien in kosmologischen Entfernungen, bei denen supermassereiche Schwarze Löcher Materie akkretieren. Daneben gibt es auch Galaxienhaufen, die als ausgedehnte Röntgenhalos erscheinen und dank des heißen Gases leuchten, das in den riesigen Ansammlungen aus dunkler Materie eingeschlossen ist. Das Bild des gesamten Himmels enthüllt aber auch die Struktur des heißen Gases in der Milchstraße selbst bis ins kleinste Detail sowie das zirkumgalaktische Medium, das sie umgibt und dessen Eigenschaften für das Verständnis der Entstehungsgeschichte unserer Galaxis von entscheidender Bedeutung sind. Die eROSITA-Röntgenkarte zeigt aber noch mehr: Sterne mit starken, magnetisch aktiven heißen Coronae, Röntgendoppelsterne, die Neutronensterne, Schwarze Löcher oder Weiße Zwerge enthalten, und spektakuläre Supernova-Überreste in unserer eigenen und anderen nahen Galaxien wie den beiden Magellanschen Wolken.

„Wir haben alle mit Spannung auf die erste Himmelskarte von eROSITA gewartet“, sagt Mara Salvato, die leitende Wissenschaftlerin am MPE um die eROSITA-Beobachtungen mit anderen Teleskopen über das gesamte elektromagnetische Spektrum hinweg zu kombinieren. „Große Himmelsbereiche wurden bereits bei vielen anderen Wellenlängen abgedeckt, und jetzt haben wir die entsprechenden Röntgendaten. Wir brauchen diese anderen Beobachtungen, um die Röntgenquellen zu identifizieren und ihre Natur zu verstehen.“ Die eROSITA Daten sind auch eine Fundgrube für seltene und exotische Phänomene, darunter zahlreiche Arten von Veränderlichen, wie z.B. Flares von kompakten Objekten, verschmelzende Neutronensterne und Sterne, die von Schwarzen Löchern verschluckt werden. „eROSITA sieht oft unerwartete Ausbrüche von Röntgenstrahlen vom Himmel“, fährt Salvato fort. „Wir müssen bodengebundene Teleskope sofort alarmieren, um zu verstehen, was dahintersteckt.“

Das Zusammensetzen des ersten kompletten Himmelsbildes war eine Mammutaufgabe. Bislang hat das Team etwa 165 GB an Daten, die von eROSITAs sieben Kameras gesammelt wurden, empfangen und verarbeitet. Während der Betrieb dieses komplexen Instruments im Weltraum, gemessen an den Datenmengen am Boden, relativ klein ist, stellt die Distanz eine besondere Herausforderung dar. „In Zusammenarbeit mit unseren Kollegen in Moskau, die die SRG-Raumsonde betreiben, überprüfen und überwachen wir täglich den Zustand des Instruments“, erklärt Miriam Ramos-Ceja, Mitglied des eROSITA-Operationsteams am MPE. „So können wir schnell auf alle Anomalien reagieren und gleichzeitig Daten mit einer Effizienz von ~97% sammeln. Es ist fantastisch, in Echtzeit mit einem Instrument kommunizieren zu können, das sich 1,5 Millionen Kilometer von uns entfernt befindet!“ Der Daten-Downlink erfolgt täglich. „Wir prüfen sofort die Qualität der Daten“, fährt sie fort, „bevor sie von den Teams in Deutschland und Russland weiterverarbeitet und analysiert werden.“

Während das Team nun damit beschäftigt ist, diese erste Karte des gesamten Himmels zu analysieren und die Bilder und Kataloge zu nutzen, um unser Verständnis der Kosmologie und der energiereichen astrophysikalischen Prozesse zu vertiefen, setzt das Teleskop seine Durchmusterung des Röntgenhimmels fort. „Das SRG-Observatorium beginnt nun seine zweite Himmelsdurchmusterung, die bis Ende dieses Jahres abgeschlossen sein wird“, sagt Rashid Sunyaev, leitender Wissenschaftler des russischen SRG-Teams. „Insgesamt planen wir, in den nächsten 3,5 Jahren sieben Karten wie dieses schöne Bild zu erhalten. Ihre kombinierte Empfindlichkeit wird um den Faktor 5 besser sein und von Astrophysikern und Kosmologen jahrzehntelang genutzt werden.“

Kirpal Nandra, Leiter der Abteilung Hochenergie-Astrophysik am MPE, fügt hinzu: „Mit einer Million Quellen in nur sechs Monaten hat eROSITA die Röntgenastronomie bereits revolutioniert, aber dies ist nur ein Vorgeschmack auf das, was noch kommen wird. Diese Kombination von Himmelsfläche und Tiefe transformiert alles. Wir untersuchen bereits jetzt ein kosmologisches Volumen des heißen Universums, das viel größer ist, als es bisher möglich war. In den nächsten Jahren werden wir in der Lage sein, noch tiefer zu gehen und zu erforschen, wo sich die ersten riesigen kosmischen Strukturen und supermassereichen Schwarzen Löcher gebildet haben.“

Weitere Informationen:
Am 11. Juni 2020 schloss das eROSITA-Teleskop seine erste Durchmusterung des gesamten Röntgenhimmels ab. Das am 13. Juli 2019 an Bord der SRG-Raumsonde gestartete Teleskop umkreist den zweiten Lagrange-Punkt des Erde-Sonne-Systems und befindet sich in einem kontinuierlichen Scan-Modus. Bei dieser ersten Himmelsdurchmusterung wurde jeder Punkt am Himmel für eine durchschnittliche Dauer von 150-200 Sekunden von eROSITA beobachtet. Die Regionen in der Nähe der Ekliptikpole, wo sich die vom Teleskop am Himmel gezogenen Großkreise schneiden, wurden viele Male überstrichen, wobei sich Belichtungen von bis zu einigen Stunden ansammelten. SRG wird den Himmel noch dreieinhalb Jahre lang scannen, wobei eROSITA sieben weitere Himmelsdurchmusterungen durchführen wird.

eROSITA ist das Hauptinstrument an Bord von SRG, einer gemeinsamen russisch-deutschen Wissenschaftsmission, die von der Russischen Weltraumagentur (Roskosmos) im Interesse der Russischen Akademie der Wissenschaften, vertreten durch ihr Weltraumforschungsinstitut (IKI), und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unterstützt wird. Die SRG-Raumsonde wurde von der Lavochkin Association (NPOL) und ihren Unterauftragnehmern gebaut und wird von NPOL mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) betrieben.

Die Entwicklung und der Bau des Röntgeninstruments eROSITA wurden unter Federführung des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik (MPE) mit Beiträgen der Dr. Karl Remeis-Sternwarte der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg, der Sternwarte der Universität Hamburg, des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) und des Instituts für Astronomie und Astrophysik der Universität Tübingen mit Unterstützung des DLR und der Max-Planck-Gesellschaft durchgeführt. Auch das Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn und die Ludwig-Maximilians-Universität München beteiligten sich an der wissenschaftlichen Vorbereitung von eROSITA.

Die hier gezeigten eROSITA-Daten wurden mit dem vom deutschen eROSITA-Konsortium entwickelten Softwaresystem eSASS verarbeitet.

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• Röntgenteleskope ART-XC und eRosita auf Spektr-RG (SRG)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA.

Eines der Aufgabengebiete der Exobiologie besteht in der Suche nach extraterrestrischem Leben und der Ergründung der Umweltbedingungen, welche die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben in unserem Universum ermöglichen. Hierzu startet die Europäische Weltraumagentur ESA in den Jahren 2016 und 2018 in Kooperation mit der russischen Weltraumagentur Roskosmos in zwei Etappen die Mission ExoMars. Im Rahmen dieser unbemannten Erkundungsmission zu unserem äußeren Nachbarplaneten wird auch ein Rover zum Einsatz kommen, welcher im Mai 2018 zum Mars starten und voraussichtlich Mitte Januar 2019 auf der Marsoberfläche landen soll.
Im Gegensatz zu den beiden gegenwärtig von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovern Opportunity und Curiosity, deren Missionen in erster Linie auf die Beantwortung geologischer Fragestellungen ausgerichtet sind, wird dieser Rover in seiner wissenschaftlichen Zielsetzung mehr auf biologische Untersuchungen spezialisiert sein und auf dem Mars nach Anzeichen für einstiges oder sogar noch gegenwärtig existierendes Leben suchen.
Zudem sollen im Rahmen dieser zunächst auf eine Dauer von sechs Monaten ausgelegten Mission die geochemischen Bedingungen im Landegebiet des Rovers analysiert werden. Neben verschiedenen wissenschaftlichen Instrumenten kommt dabei auch erstmals in der Geschichte der Marsforschung ein Bohrsystem zum Einsatz, welches Bodenproben aus einer Tiefe von bis zu zwei Metern zutage fördern und anschließend mit einem speziellen Instrumentenset analysieren soll.

Die Auswahl eines geeigneten Landeplatzes
Entscheidend für die erfolgreiche Durchführung einer Mission auf der Marsoberfläche ist unter anderem die Auswahl eines geeigneten Landeplatzes, welcher mit der wissenschaftlichen Zielsetzung der Mission vereinbar ist, gleichzeitig aber auch verschiedene technische Anforderungen erfüllen muss. Zwecks der Auswahl des Landeplatzes für den ExoMars-Rover riefen die ESA und das Institut für Weltraumforschung der russischen Akademie der Wissenschaften (IKI) die internationale Gemeinde der Marsforscher im Dezember 2013 dazu auf, geeignete Vorschläge einzureichen. Hierbei mussten allerdings bestimmte Kriterien berücksichtigt und erfüllt werden.
Wissenschaftliche Anforderungen
Der Planet Mars stellt in der Gegenwart eine lebensfeindliche Umgebung dar, in der selbst extremophile Organismen aufgrund des Mangels an Wasser und Luft, der extremen Umgebungstemperaturen sowie der relativ hohen Strahlungsdosen, welche die nahezu ungeschützte Planetenoberfläche fast ungehindert erreichen, wohl kaum existieren können. Allerdings hat sich der Mars sehr wahrscheinlich nicht immer als eine solche „lebensfeindliche Wüste“ präsentiert. Vor Jahrmilliarden verfügte unser äußerer Nachbarplanet noch über eine dichtere Atmosphäre, welche in Kombination mit den dabei gegebenen höheren Temperaturen das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Planetenoberfläche ermöglichte.

Somit besteht durchaus die Möglichkeit, dass sich vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren, als die Umweltbedingungen noch deutlich „lebensfreundlicher“ waren als in der Gegenwart, auf dem Mars primitive Lebensformen entwickelt haben könnten. Und ganz eventuell könnten einige dieser denkbaren Organismen sich nach der Verschlechterung der Lebensbedingungen in den Untergrund zurückgezogen haben, wo sie eventuell sogar noch in der Gegenwart geeignete Nischen, welche sich zum Beispiel in der Nähe von vulkanischen Hotspots befinden könnten, besiedeln. Das Auffinden der Überreste solcher Organismen ist das Ziel der Mission des ExoMars-Rovers.

Auf der Erde finden sich die Biosignaturen von organischen Lebensformen unter anderem in feinkörnigen Sedimentgesteinen von Flussdeltas, welche dort durch langsam fließendes Wasser abgelagert wurden. Einige der dort zu findenden Gesteine, zum Beispiel Tongestein, sind sehr gut dazu geeignet, um organische Verbindungen aufzunehmen und zu erhalten. Tonminerale sind zudem auch ein Hinweis auf eine über auch in geologischen Zeiträumen betrachtet länger andauernde Verwitterung von Gesteinen in einer wasserhaltigen Umgebung.

Aus diesem Grund, so die Vorgabe von ESA und Roskosmos, soll sich der zukünftige Landeplatz des Rovers in einem Gebiet befinden, welches in der Vergangenheit eindeutig über längere Zeiträume hinweg von stehenden oder fließendem Wasser beeinflusst und dabei nicht nur rein mechanisch sondern auch chemisch verändert wurde. Das Mindestalter des zu untersuchenden Oberflächenbereiches soll mindestens 3,6 Milliarden Jahre betragen.

Das Grundgestein, welches sich in diesem Bereich befindet, sollte außerdem über möglichst lange Zeiträume hinweg dauerhaft von einer Schicht aus Lockermaterial bedeckt gewesen sein. Anderenfalls besteht die erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass die aus dem Weltraum auf die Marsoberfläche einfallende kosmische Strahlung im Laufe der Jahrmillionen und Jahrmilliarden die organischen Substanzen, nach denen ExoMars suchen soll, zerstört hat. Zusätzlich soll der zu untersuchende Oberflächenbereich idealerweise nur von einer möglichst dünnen Schicht aus Staub bedeckt sein.

Technische Anforderungen
Neben diesen hier nur kurz angerissenen wissenschaftlichen Anforderungen an den zukünftigen Landeplatz stellen auch die an der Mission beteiligten Ingenieure gewisse Anforderungen.

Im Gegensatz zu dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Marsrover Curiosity wird der mit Solarpaneelen ausgestattete ExoMars-Rover bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesen sein. Aus diesem Grund muss das zukünftige Landegebiet dieses Rovers in einem Bereich liegen, welches sich zwischen fünf Grad südlicher und maximal 25 Grad nördlicher Breite befindet. Nur in diesem Bereich wird der Rover auch während der Wintermonate und dem damit verbundenen tiefen Sonnenstand genügend Energie gerieren können, um weiterhin operationsfähig zu sein.
Aufgrund des Landeverfahrens – die Landeplattform, welche den Rover beherbergt, wird an einem Fallschirm durch die Marsatmosphäre zur Oberfläche absteigen – muss sich das Landegebiet außerdem in einem Bereich der Marsoberfläche befinden, welches mindestens zwei Kilometer unterhalb einer Linie liegt, welche auf der Erde dem „Meeresspiegel“ entspricht. Mangels eines solchen Meeresspiegels, welcher auf der Erde als Bezugsniveau für Höhenangaben dient, beziehen sich die Höhenangaben auf dem Mars auf einen Referenzkörper, den sogenannten Areoid. Hierbei handelt es sich um einen imaginären dreidimensionalen Körper, dessen Mittelpunkt mit dem Zentrum des Mars identisch ist und dessen Oberfläche sich in einer Entfernung von 3.396 Kilometern von diesem Zentrum befindet. Diese Grenze wird durch einen Wert konstanter Schwerkraft, dem sogenannten Schwerepotential, definiert.

Zusätzlich darf sich innerhalb der Landeellipse, welche voraussichtlich über eine Ausdehnung von 104 x 19 Kilometern verfügen wird, nur eine begrenzte Anzahl von größeren Felsen, Impaktkratern und Berghängen befinden. Anderenfalls wäre das Risiko bei der Landung zu groß. Außerdem muss der Rover in der Lage sein, das Gelände nach seiner Landung ohne größere Risiken einigermaßen gefahrlos zu befahren.

Aus acht Kandidaten werden vier
Trotz dieser großen Anforderungen wurden bis zum 28. Februar 2014 acht Vorschläge für die zukünftige Landeregion des ExoMars-Rovers eingereicht, welche anschließend vom 26. bis zum 28. März im Rahmen eines ersten „Landing Site Selection Workshops“ näher begutachtet wurden. An dieser Konferenz, welche am „European Space Astronomy Centre“ (ESAC) in der Nähe von Madrid stattfand, nahmen 60 Wissenschaftler und in die Mission involvierte Ingenieure teil. Im Rahmen ihrer Diskussionen konnte die an dieser Arbeitsgruppe beteiligten Missionsmitarbeiter die Liste der Landekandidaten auf jetzt nur noch vier potentielle Landeplätze eingrenzen.
Zwei der verbliebenen Kandidaten, die Regionen Hypanis Vallis und Oxia Palus, weisen hohe Konzentrationen von Sedimentgesteinen auf. Hier, so die Einschätzung, muss in der Vergangenheit Wasser über die Marsoberfläche geflossen sein, wobei sich mitgeführte Schwebstoffe absetzen konnten. In den im Rahmen dieses Prozesses gebildeten Sedimentablagerungen könnten sich Spuren von organischen Verbindungen auch über längere Zeiträume hinweg gehalten haben.

Die beiden anderen Kandidaten, die Regionen Mawrth Vallis und Oxia Planum, zeichnen sich dagegen dadurch aus, dass in diesen Bereichen von verschiedenen Marsorbitern aus sogenannte Schichtsilikate und Tonminerale entdeckt wurden. Für deren Entstehung ist jedoch das längerfristige Vorhandensein von flüssigem Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert notwendig. Eine solche Umgebung könnte in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen die Entstehung von primitiven Lebensformen auf dem Mars begünstigt haben.

Detaillierte Beschreibungen der ursprünglich acht vorgeschlagenen Landeplätze finden Sie in englischer Sprache auf dieser Internetseite der ESA.

Die weitere Vorgehensweise
In den kommenden Monaten werden die Mitglieder der „Landing Site Selection Group“ die verbliebenen Kandidaten auch weiterhin eingehend auf ihre Tauglichkeit als zukünftige Operationsgebiete für den ExoMars-Rover analysieren, dabei aber auch weiterhin ihr Augenmerk auf die kürzlich ausgeschiedenen Kandidaten richten. Das Ziel dieser Arbeiten besteht darin, das wissenschaftliche Verständnis dieser Regionen weiter zu verbessern und gleichzeitig die technischen Risiken einer dort zu absolvierenden Landung noch besser als bisher zu analysieren. Über einen gewissen Vorteil könnte dabei das Mawrth Vallis verfügen, welches bereits bei der finalen Auswahl des Landeplatzes des NASA-Rovers Curiosity in der engeren Auswahl zur Debatte stand (Raumfahrer.net berichtete).

Spätestens in der zweiten Hälfte des Jahres 2016 soll die Anzahl der möglichen Landeorte noch weiter eingegrenzt werden. Die endgültige Entscheidung soll dann im Jahr 2017 getroffen werden. Im Rahmen des bis dahin laufenden Entscheidungsprozesses sollen auch weiterhin regelmäßig Daten herangezogen werden, welche bisher und auch zukünftig durch die drei derzeit aktiven Marsorbiter der NASA (Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Odyssey) und der ESA (Mars Express) gesammelt werden. Und auch die beiden derzeit im Anflug auf den Mars befindlichen Orbiter MAVEN und Mangalyaan sowie der im Jahr 2016 zu startende Trace Gas Orbiter könnten neben ihren jeweiligen Primärmissionen in diesem Zusammenhang noch wertvolle Dienste leisten.

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