Quelle: TU Wien.

Wetter in unserem Sinn gibt es im Weltraum natürlich keines – trotzdem kann Gestein auch im Vakuum des Alls „verwittern“, wenn es andauernd von energiereichen Teilchen bombardiert wird, die etwa von der Sonne ausgesendet werden. In einer ganz speziellen Situation befindet sich der Marsmond Phobos: Er ist dem Mars so nahe, dass dort nicht nur der Sonnenwind, sondern auch das Bombardement durch Partikel vom Mars eine entscheidende Rolle spielt. Ein Forschungsteam der TU Wien konnte das nun in Laborexperimenten nachmessen. Schon in wenigen Jahren soll eine japanische Weltraummission auf Phobos Gesteinsproben nehmen und zur Erde zurückbringen.

Milliarden Jahre Teilchenbeschuss
„Es gibt unterschiedliche Theorien, wie der Mars-Mond Phobos entstanden sein könnte“, sagt Paul Szabo, der in der Forschungsgruppe von Prof. Friedrich Aumayr am Institut für Angewandte Physik der TU Wien an seiner Dissertation arbeitet. „Es ist denkbar, dass Phobos ursprünglich ein Asteroid war, der dann vom Mars eingefangen wurde, er könnte aber auch bei einer Kollision eines größeren Himmelskörpers mit dem Mars entstanden sein.“

Wenn man solche Himmelskörper untersucht, muss man immer berücksichtigen, dass sich ihre Oberflächen im Lauf von Milliarden Jahren durch kosmischen Teilchenbeschuss völlig verändert haben. Das Gestein auf der Erde bleibt davon unberührt, weil unsere Atmosphäre die Teilchen abschirmt. Doch die Geologie atmosphäreloser Himmelskörper wie etwa unserem Mond oder Phobos kann man nur dann verstehen, wenn es gelingt, die „Weltraum-Verwitterung“ richtig einzuschätzen.

Daher wurden an der TU Wien aufwändige Experimente durchgeführt: „Wir haben Gesteinsmaterial verwendet, wie es auch auf Phobos vorkommt und es in Vakuumkammern mit unterschiedlichen geladenen Teilchen beschossen“, erklärt Paul Szabo. „Mit einer extrem präzisen Waage kann man messen, wie viel Material dabei abgetragen wird, und welche Teilchen sich wie stark auf das Gestein auswirken.“

Dabei muss man die besonderen Eigenschaften des Mondes Phobos berücksichtigen: Sein Abstand zur Marsoberfläche beträgt weniger als 6000 km – das sind nicht einmal zwei Prozent des Abstands zwischen unserem Mond und der Erde. Genau wie unser Mond befindet er sich in einer gebundenen Rotation um seinen Planeten: Er wendet dem Mars immer dieselbe Seite zu.

„Aufgrund des extrem kleinen Abstands zwischen Mars und Phobos spielen auf der Phobos-Oberfläche nicht nur Partikel eine Rolle, die von der Sonne ausgesandt werden, sondern auch Partikel vom Mars“, sagt Paul Szabo. Die Marsatmosphäre besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid. Aber in den äußeren Regionen der Atmosphäre finden sich auch größere Mengen an Sauerstoff. Wenn Teilchen des Sonnenwinds dort mit großer Wucht eindringen, können dabei Sauerstoff-Ionen entstehen, die dann mit hoher Geschwindigkeit auf Phobos treffen und dort das Gestein verändern.

Daten für Weltraummission 2024
„Wir konnten mit unseren Messmethoden die Erosion viel genauer abschätzen als das bisher möglich war“, sagt Friedrich Aumayr. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass man den Effekt der Sauerstoff-Ionen aus der Mars-Atmosphäre keinesfalls vernachlässigen darf. Wichtig ist auch, zwischen den beiden Seiten von Phobos zu unterscheiden: Während auf der Mars-abgewandten Seite der Sonnenwind dominiert, überwiegt auf der anderen Seite, wenn die Sonne vom Mars abgeschirmt wird, das Bombardement von der Mars-Atmosphäre.“

Diese Überlegungen könnten bald auch bei der Auswertung echter Phobos-Proben eine wichtige Rolle spielen: Bereits 2024 soll im Rahmen der japanischen Weltraummission MMX (Martian Moon eXploration) ein Raumfahrzeug Phobos erreichen und Gesteinsproben zur Erde zurückbringen.

Originalpublikation
P. S. Szabo, et al., Experimental Insights into Space Weathering of Phobos: Laboratory Investigation of Sputtering by Atomic and Molecular Planetary Ions, Journal of Geophysical Research: Planets

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• Marsmonde Phobos und Deimos

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Quelle: IAC 2018, JAXA.

Die Unterzeichnung erfolgte im Lichte der erfolgreichen Mission des Asteroidenlanders MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout), den die Japanische Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) an Bord ihrer Sonde Hayabusa 2 für das Französische nationale Raumfahrtzentrum (Centre national d’études spatiales, CNES) und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zum Asteroiden Ryugu gebracht hatte.

Passend zur Bezeichnung MMX (Martian Moons eXploration) will man unter der Führung der JAXA eine Mission vorbereiten, die das Ziel hat, die Marsmonde Phobos und Deimos zu untersuchen, Lander auf ihnen abzusetzen und Proben zur Erde zurückzubringen. Den für MMX vorgesehenen Rover zur Vorerkundung sollen CNES und DLR beisteuern.

Der MMX-Rover soll vor dem Lander mit der Hardware für die Probenrückführung abgesetzt werden. Ihm kommt nämlich eine wichtige Aufgabe zu: Um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Probenentnahme und die Chance auf relvante wissenschaftliche Ergebnisse zu vergrößern, soll der Rover eine detaillierte Vorerkundung des Regoliths auf der Oberfläche von Phobos oder Deimos durchführen. Auf welchem der Monde man schließlich landen möchte, wird derzeit noch untersucht. Die Menge des zurückzuführenden Materials steht aber fest: Mindestems 10, im Idealfall 100 Gramm Material aus einer Tiefe von rund 10 cm sind einzusammeln.

Im Gegensatz zu MASCOT, dessen chemische Primärzellen seine aktive Lebensdauer auf etwa einen Tag begrenzten (MASCOT arbeitete auf Ryugu schließlich ~17 Stunden), ist für den MMX-Rover eine Versorgung mit elektrischer Energie durch Solarzellen vorgesehen. Die Auslegung will man derart gestalten, dass der Rover mehrere Monate aktiv und mobil sein kann.

Die in Bremen am 3. Oktober 2018 getroffene Vereinbarung unterzeichneten für die JAXA deren Präsident Hiroshi Yamakawa, für das CNES dessen Präsident Jean-Yves Le Gall, sowie die DLR-Vorstandsvorsitzende Pascale Ehrenfreund, außerdem das DLR-Vorstandsmitglied Hansjörg Dittus, im Vorstand zuständig für den Bereich Raumfahrtforschung und -technologie.

Aus Frankreich kommt ein weiterer Beitrag für MMX. Das Infrarot-Spektrometer MacrOmega (Macroscopique Observatoire pour la Minéralogie, l’Eau, le Glaces et l’Activité) vom Institut d’Astrophysique Spatiale (IAS) in Orsay bei Paris ist laut seiner Bezeichnung ein makroskopisches Observatorium für Mineralorgie, Wasser, Eis und Aktivität. Es kann Emissionen im nahen Infrarot bis zu Wellenlängen von 4 µm erfassen. Gewonnene Daten können Informationen über die Verteilung von wasserhaltigen und organischen Substanzen auf einem Marsmond enthalten. Solche Informationen will man bei der Auswahl von zu beprobenden Stellen an der Oberfläche nutzen.

Auch die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) beteiligt sich an MMX. Sie will im Rahmen ihres Discovery Programms ein Neutronen- und Gammastrahlenspektrometer beisteuern. Das MEGANE für Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons genannte Instrument wird vom Labor für angewandte Physik (Applied Physics Laboratory, APL) der Johns Hopkins Universität (JHU) entwickelt. Es ist dafür gedacht, durch die Bestimmung der Energien von vom Mond Phobos ausgesandter Neutronen- und Gammastrahlung Schlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Oberfläche von Phobos zu ermöglichen. So gewonnene Daten will man mit denen, die man bei der Untersuchung zurückgeführter Bodenproben gewinnen kann, vergleichen.

Aus Japan kommt der Circum-Martian Dust Monitor (CMDSM). Das Instrument zur Bestimmung der Häufigkeit von Staubpartikeln >= 10 µm entsteht unter der Leitung des Zentrums für Planetenforschung des Chiba-Instituts für Technologie. Die selbe Einrichtung bereitet auch einen Laserentfernungs- und Geschwindigkeitsmesser vor. Der LIDAR (Light Detection and Ranging) ist dafür gedacht, Daten zur Oberflächenstruktur und den Rückstrahleigenschaften (Albedo) von Marsmonden zu liefern.

Die private japanische Rikkyō-Universität stellt ein im Bereich des sichtbaren Lichts arbeitendes Weitwinkelkamerasystem (Wide Angle Multiband Camera, WAM) namens OROCHI. OROCHI steht für Optical RadiOmeter composed of CHromatic Imagers. Die Arbeitsfrequenzen der einzelnen bildgebenden Detektoren liegen bei 390 nm, 480 nm, 550 nm, 650 nm, 700 nm, 800 nm, und 950 nm, zusätzlich gibt es ein panchromatisches Sensorsystem. Das Kamerasystem soll die Topographie der Monde abbilden und Daten über die Materialzusammensetzung der Oberfläche liefen.

Ebenfalls von der Rikkyō-Universität kommt die Teleskopkamera (Telescopic Camera, TL) TENGOO mit einer Fokuslänge vom 950 mm. Entsprechend ihrer Bezeichnung TElescopic Nadir imager for GeOmOrphology kann die Kamera Oberflächennahaufnahmen erstellen. Dabei will man mit dem Ritchey-Chretien-Teleskop mit seinem 120-mm-Hauptspiegel und dem CCD-Sensor der Kamera eine räumliche Auflösung im Bereich von 40 cm erreichen, aus einem abgesenkten Orbit in 11 km sogar 13 cm. Die Nahaufnahmen sollen unter anderem bei der Auswahl von zu beprobenden Stellen helfen. Im Besonderen ist TENGOO der Suche nach jungen geologischen Strukturen gewidmet.

Die Universität Osaka arbeitet am Massenspektrometer MSA (Mass Spectrum Analyzer), das Ionen erfassen könnte, die entstehen, wenn Wasser ausgast. Von ihm erwartet man sich weitere Informationen zu Eisvorkommen auf Marsmonden, Verwitterungseffekten und dem Verlust von Atmosphärensubstanz.

Aktuelle Planungen sehen eine Ankunft des Orbiters und der an Bord befindlichen Landegeräte in einer Bahn um Mars im Jahr 2025 vor. Als Gesamtstartmasse werden aktuell rund 3.400 Kilogramm genannt, von denen laut JAXA rund 1.350 Kilogramm auf das Rückkehrgerät und 150 Kilogramm auf ein Forschungsmodul entfallen. Eine Rückkehr zur Erde ist derzeit für das Jahr 2029 geplant (bei Abflug vom Mars 2028). Die zu verwendende Rückkehrkapsel könnte eine Masse von rund 50 kg besitzen, sowie einen Durchmesser von 60 cm.

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• MMX Phobos Sample Return (JAXA)

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Erstellt von Andreas Weise. Quelle: FEN

Am frühen Morgen (MEZ) des 4. März 2016 wurde der indische Mars-Orbiter Mangalyaan alias MOM neu ausgerichtet und sein Haupttriebwerk für 12,85 Sekunden gezündet. Zuvor war ein entsprechendes Missionsupdate für die Triebwerkssequenz vom indischen Kontrollzentrum MCF in Hassan eingespielt worden.

Durch die Triebwerkszündung ist die Sonde auf eine extrem elliptische Bahn um den Mars aufgestiegen. Die geringste Marsannährung wurde inzwischen mit 7.250 Kilometer und die größte Entfernung mit 19.750 Kilometer angegeben.

Die angepasste Flugbahn ermöglichte erstmals eine kurzzeitige Annäherung an den zweiten, kleineren Mars-Mond Deimos. Die eigentlich zur Beobachtung der Marsoberfläche vorgesehene Mars-Farbcamera (Mars Color Camera, MCC) mit einer Masse von rund 1,4 Kilogramm konnte bei dem Vorbeiflug entsprechende Farbaufnahmen liefern. Mit der Analyse der Bilder befasste Wissenschaftler sind sich noch nicht einig, wie die Aufnahmen geologisch zu bewerten sind. Die Auswertung habe gerade erst begonnen, wird die Missionsleitung zitiert.

Ursprünglich war die auf zwei Jahre angesetzte Mission schon für beendet erklärt worden. Auf Grund der überraschend längeren Funktion der Technik wurde eine Verlängerung der Mission bekannt gegeben. Beobachter gehen davon aus, dass man mit diesem Bahnmanöver einen Großteil der letzten Treibstoffreserven aufgebraucht habe.

Damit sind diese Aufnahmen zunächst einmal wirklich einmalig und bis auf weiteres nicht reproduzierbar, da der Abstand zwischen Deimos und der Flugbahn der Sonde wieder zunimmt.

Die Raumsonde MOM der indischen Weltraumforschungsorganisation ISRO war am 5. November 2013 vom Raumfahrtzentrum Satish Dhawan Space Centre im indischen Bundesstaat Andhra Pradesh gestartet. Am 24 September 2014 erreichte sie einen Orbit um den Mars. Einen Tag später wurden das erste Farbbild mit der Mars Color Camera aus rund 8.450 Kilometern Höhe aufgenommen.

Vor etwas über einem Jahr, im März 2015, wurde eine erste Verlängerung der Mission um vorerst 6 Monate bestätigt. Da die Systeme unerwartet stabil funktionieren, war ein Missionsende anschließend nicht absehbar. Durch den Einschuss in die jetzige Flugbahn könnte sich das aber ändern. Indien betrachtet die Marsmission als Technologie-Demonstrator zur Darstellung der Leistungsfähigkeit der einheimischen Raumfahrtindustrie.

In Fachkreisen hat die Leistung der Raumfahrtspezialisten und Planetenforscher bislang ein geteiltes Echo hervorgerufen. Während die NASA über einen Pressesprecher in Pasadena mitteilte, dass Zitat: „… man von dem Vorgang noch nichts genaueres wisse …“, wurde von Seiten der ESA eine Stellungnahme mit dem Hinweis auf die laufenden Vorbereitungen zur bevorstehenden ESA-Ministerratstagung abgelehnt. Man sehe aber darin einen Ansporn für eigene ambitionierte interplanetare Missionen gegeben.

Die indische Nachrichtenagentur First-Eepral-News berichtete, die indische Weltraumforschungsorganisation wolle die gewonnenen Erkenntnisse mit allen internationalen Partnern teilen und bilaterale Ergebnisse abgleichen. In den kommenden Tagen soll es nach Angaben der Agentur ausführliche Presseinformationen zu den Details des neuerlichen Bahnmanövers und den entstandenen Photos geben.

Update 2. April 2016:
Bilder des Mittagessens eines unserer Redakteure gerieten datumsabhängig in einen Zusammenhang mit einer Falschmeldung einer bis dato völlig unbekannten indischen Nachrichtenagentur über die Mission des indischen Mars-Orbiters zum Mars-Mond Deimos. Wir haben sie hier am 1. April 2016 präsentiert …
Der Sachverhalt sei hiermit aufgeklärt. Wir schämen uns (nicht). April, … April … !

Natürlich freuen wir uns auch, und zwar ernsthaft, über die Aufmerksamkeit, die der wirklich real existierende indische Mars-Orbiter damit erfahren hat

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• Marsorbiter Mangalyaan (MOM) auf PSLV-XL C25 vom SDSC FLP

Der Beitrag Deimos – Ich schau dir in die Augen, Kleiner … ! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Stanford University.

Zudem sollen sie als Gruppe eingesetzt werden und damit schnellere Fortschritte erwarten lassen, als ein konventioneller Lander oder Rover. Im Auftrag der NASA beschäftigt man sich bereits seit Jahren mit einem Projekt, welches mittels einer Muttersonde 5 oder 6 igelartige Bodensonden zum Marsmond Phobos bringen soll, Phobos Surveyor.

Die vergleichsweise kleine Sonde soll etwa ein Dreivierteljahr nach dem Start in eine Marsumlaufbahn eintreten und diese im Verlaufe eines Jahres der des Phobos annähern. Nach einer mehrmonatigen Fernerkundungsphase unter Einsatz von Kameras, Gammstrahlendetektoren und Neutronen-Sensorik sollen geeignete Absetzpunkte für die kleinen Sonden gesucht werden. Danach werden diese einzeln in verschiedenen Regionen abgesetzt und beginnen sofort mit der Arbeit. Sie könnten mit Mikroskopkameras ausgerüstet sein und so die Feinstruktur des Bodens erforschen.

Jede dieser „Igel“ genannten Robotersonden soll einen Durchmesser von etwa 50 cm besitzen und an der Außenseite mit einer Vielzahl an nadelartigen Auswüchsen versehen sein. Dadurch werden kleine Steine und Geröll nicht zum Hindernis, gegen größere Brocken würden die Nadeln vorzeitig stoßen, so dass kaum die Gefahr eines Steckenbleibens besteht. Räder hätten insbesondere auf Himmelskörpern mit geringer Gravitation den Nachteil, dass die den Bodenkontakt oder einen gewissen Mindestandruck verlieren könnten.

Die Bewegung der Igel erfolgt nun sozusagen aus deren Innerem heraus. Hier sind 3 Schwungräder auf Achsen in drei verschiedenen Dimensionen angebracht. Motoren und Bremsen können die Drehungen jedes einzelnen Rades sehr rasch ändern, wodurch ein hoher Drehimpuls auf den Gesamtkörper übertragen werden kann, der den Igel rollen, hüpfen oder gar springen lassen kann.

Dies funktioniert offenbar bereits auf der Erde ganz gut. Im Sommer möchte das Team um Marco Pavone bereits Tests bei Parabelflügen durchführen. Hier kann man ein Umfeld mit geringem Bodenandruck für etwa 25 Sekunden am Stück schaffen. Die Fallbeschleunigung auf dem Marsmond Phobos liegt bei etwa 0,006 m/s², die Fluchtgeschwindigkeit vom größeren Marsmond liegt bei etwa 40 km/h (Phobos hat keine kugelähnliche Gestalt). Zum Vergleich: auf der Erde werden wir mit 9,81 m/s² „festgehalten“ und müssten gut 40.000 km/h schnell „abspringen“, um nicht wieder auf unseren Heimatplaneten zurück zu fallen.

Haupthindernis ist die Finanzierung des Projekts. In den letzten Wochen brachte man sich aber geschickt ins Gespräch und da man in die vom Präsidenten ausgerufene Marschroute passt, ist eine Realisierung in 10 bis 20 Jahren nicht unmöglich.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, EPSC 2012.

Bereits 135 Jahre sind vergangen, seit der US-amerikanische Astronom Asaph Hall im August 1877 die beiden Marsmonde Phobos und Deimos entdeckte. Seitdem wurden diese beiden unregelmäßig geformten, jeweils nur wenige Kilometer durchmessenden und entsprechend lichtschwachen Monde unzählige Male von erdgestützten Teleskopen, Weltraumteleskopen und den Mars umkreisenden Raumsonden abgebildet. Auch die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde betriebenen Marsrover Spirit, Opportunityund kürzlich auch Curiosity, der jüngste Vertreter der Marsroverfamilie, konnten die beiden Monde erfolgreich von der Marsoberfläche aus mit ihren hochauflösenden Kameras abbilden und dabei sogar mehrfach Sonnenfinsternisse beobachten (Raumfahrer.net berichtete).

Aufgrund der so gewonnenen Daten konnte die Umlaufbahn von Phobos – dem größeren und inneren Mond – mittlerweile mit einer relativ großen Genauigkeit bis auf etwa einen Kilometer genau bestimmt werden. Die Parameter der Umlaufbahn von Deimos sind dagegen bislang lediglich mit einer deutlich höheren Fehlertoleranz bekannt. Wissenschaftler aus Deutschland und Russland haben jetzt eine neue Technik entwickelt, mit der sich dies schon bald ändern könnte. Hierfür soll auf Aufnahmen der High Resolution Stereo Camera (HRSC), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Marsorbiters Mars Express, zurückgegriffen werden.

Deimos umkreist den Mars innerhalb von einem Tag, sechs Stunden und 18 Minuten auf einer fast kreisrunden, nur um 1,8 Grad gegen den Marsäquator geneigten Bahn in einer mittleren Entfernung von etwa 20.000 Kilometern zur Planetenoberfläche. Im Gegensatz zu den beiden gegenwärtig von der NASA betriebenen Marsorbitern Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter, welche den Mars auf fast kreisrunden Bahnen in lediglich wenigen hundert Kilometern Höhe umlaufen, umkreist Mars Express unseren äußeren Nachbarplaneten dagegen auf einer stark elliptischen, über die Marspole verlaufenden Umlaufbahn. Bei einer Neigung von 86,3 Grad liegt der Punkt der größten Annäherung an den Mars in einer Höhe von 250 Kilometern. Die Apoapsis, der Punkt der größten Entfernung zum Mars, liegt dagegen rund 10.500 Kilometer von der Marsoberfläche entfernt. Dies führt dazu, dass sich die europäische Raumsonde den beiden Marsmonden in regelmäßigen Abständen immer wieder relativ weit nähert.

Zwischen dem Juli 2005 und dem Juli 2011 absolvierte Mars Express 50 Vorbeiflüge an Deimos, welche in Entfernungen von weniger als 14.000 Kilometern erfolgten. Die dichteste Passage erfolgte im März 2011 mit einer Entfernung von lediglich rund 9.600 Kilometern. Da Deimos, genauso wie auch der Mond der Erde, über eine gebundene Rotation verfügt und dem Mars immer die gleiche Seite seiner Oberfläche entgegenwendet, konnte die HRSC-Kamera bei diesen Gelegenheiten auch immer nur diese dem Mars zugewandte Seite abbilden.

Bei diesen Gelegenheiten konnten mit dem in die HRSC-Kamera integrierten Super Resolution Channel (SRC) – hierbei handelt es sich um ein Maksutov-Cassegrain-Teleobjektiv – diverse Aufnahmen von Deimos angefertigt werden, welche eine etwa 4 x bessere Auflösung erreichen als normale HRSC-Aufnahmen. Im Fall von Deimos eignen sich diese SRC-Aufnahmen besonders gut für astrometrische Messungen, mit denen die exakten Orbitpositionen des Mondes vermessen und anschließend die Parameter der Umlaufbahn bestimmt werden können.

Astrometrische Messungen erfordern eine präzise Kenntnis der exakten Position des Beobachters – in diesem Fall die Raumsonde Mars Express – im Weltraum und der Blickrichtung der Kamera. Entsprechende Daten stehen den Wissenschaftlern durch die für die Kontrolle von Mars Express zuständigen Mitarbeiter des Europäischen Raumflugkontrollzentrums ESOC in Darmstadt zur Verfügung.

Bei einer geplanten Beobachtungskampagne wird die Ausrichtung der Raumsonde durch zwei Startracker-Kameras und drei Laser-Gyroskope ermittelt. Das Blickfeld der SRC-Kamera wird dabei durch einen Abgleich der berechneten und der tatsächlich beobachteten Positionen von verschiedenen Hintergrundsternen überprüft und gegebenenfalls korrigiert. Die hierfür erforderlichen Sternpositionen sind durch einen Sternkatalog bekannt, welcher durch den ESA-Satelliten Hipparcos erstellt wurde.

Bei der jetzt neu entwickelten Methode zur Bestimmung der Deimos-Umlaufbahn verwenden die Wissenschaftler eine neue astrometrische Technik. Zu diesem Zweck werden bei einer Beobachtungskampagne über einen Zeitraum von 90 bis 330 Sekunden sieben bis acht Bilder aufgenommen, welche auf die berechnete Bahn von Deimos „zielen“ und bei denen sich der Mond somit durch den Aufnahmebereich bewegt. Die erste und die letzte Aufnahmen sind dabei so lange belichtet, dass die SRC-Teleoptik verschiedene Hintergrundsterne mit einer Magnitude von 3,4 bis 8,8 abbilden kann. Auf den restlichen, kürzer belichteten Aufnahmen ist der nur teilweise von der Sonne beleuchtete Mond erkennbar.

Durch die Verwendung eines Oberflächenmodells, welche die äußere Gestalt von Deimos zeigt, können die Wissenschaftler in Kombination mit anderen Daten wie der Position von Raumsonde, Sonne und Mond im Raum, der Eigenbewegung von Raumsonde und Mond, dessen Rotationsperiode und des Phasenwinkels von Deimos berechnen, welche Bereiche der Deimosoberfläche unter der Verwendung der aktuell bekannten Orbitparameter auf den SRC-Aufnahmen theoretisch als von der Sonne beleuchtete Regionen erkennbar sein sollten und mit welcher äußeren Gestalt sich der unregelmäßig geformte Mond dabei präsentieren sollte.

Die anschließend gewonnenen SRC-Aufnahmen von Deimos werden dann mit der berechneten Ansicht des Mondes verglichen. Die dabei auftretenden Unstimmigkeiten zwischen den berechneten und den tatsächlichen Ansichten von Deimos können durch Computersimulationen ausgeglichen werden. Der Grad der Unstimmigkeiten ermöglicht Rückschlüsse auf die Position des Mondes während der Beobachtungskampagne, woraus sich dann wiederum neue, aktuellere Bahnparameter berechnen lassen. Durch die Anwendung diese Methode konnte die Umlaufbahn von Deimos mittlerweile mit einer Genauigkeit von 0,6 bis 3,6 Kilometern ermittelt werden.

„Unsere Vergleiche mit den gegenwärtigen Orbitmodellen zeigen, dass sich Deimos – abhängig von dem verwendeten Modell – entweder bis zu 3,4 Kilometer vor oder bis zu 4,7 Kilometer hinter den vorhergesagten Positionen bewegt. Die Daten aus unserer neuen Methode sollten diese bisherigen Modelle jetzt deutlich verbessern“, so Andreas Pasewaldt vom Institut für Planetenforschung des DLR in Berlin-Adlershof. Die gleiche Methode lässt sich auch bei Phobos, dem zweiten Marsmond, anwenden.

Die hier vorgestellte Methode zur Verfeinerung der Orbitparameter von Deimos wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Astronomy&Astrophysics“ publiziert und von Andreas Pasewaldt, dem Erstautor der Studie, in einer auf Phobos angepassten Version auf dem European Planetary Science Congress 2012, einer gegenwärtig in Madrid stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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• Marsmonde Phobos und Deimos
• Planet Mars
• Mars Express

Astronomy&Astrophysics:

• New astrometric observations of Deimos with the SRC on Mars Express (Abstract, engl.)

EPSC 2012:

• New astrometric observations of Phobos and comparsion of different data reduction schemes (engl.)

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Ein Beitrag von Stefan Heykes. Quelle: Lawotschkin, Roskosmos, IKI. Vertont von Peter Rittinger.

Der Start dieser Sonde soll am Abend des 8. November (21:16 Uhr MEZ) von Baikonur aus durchgeführt werden. Die Trägerrakete Zenit-2M wird den insgesamt gut 13 Tonnen schweren Komplex in einen niedrigen Erdorbit schießen. Von dort aus wird Fobos-Grunt mit dem eigenen Hauptantriebssystem (MDU) in die Marstransferbahn fliegen. Die MDU basiert auf der Fregat-SB, die bereits zweimal in diesem Jahr als Oberstufe einer Zenit-3F eingesetzt wurde. Sie besteht aus zwei Teilen, dem abwerfbaren Zusatztank SBB sowie der eigentlichen Stufe. Von der normalen Fregat unterscheidet sich die MDU dadurch, dass ihr eigenständige Steuerungselektronik und Energieversorgung fehlen. Dies wird von der Raumsonde übernommen. Dadurch kann sowohl Geld als auch Masse eingespart werden, außerdem kann die MDU so auch noch am Mars eingesetzt werden. Die Fregat hat hingegen nur eine Einsatzdauer von 24 Stunden. Möglich wird dies dadurch, dass der Fregat-Hersteller NPO Lawotschkin auch die Raumsonde Fobos-Grunt entwickelt hat.

Der Treibstoff des SBB wird während der ersten Zündung verbraucht, durch die Fobos-Grunt in einen hochelliptischen Parkorbit einschwenkt. Beim Durchgang durch den erdnächsten Punkt, das Perigäum, wird das Haupttriebwerk S5.92 erneut zünden und mit Treibstoff aus den Haupttanks die Raumsonde Richtung Mars schießen. Im Oktober 2012 wird Fobos-Grunt dann den Mars erreichen. In den Marsorbit wird die MDU mittels des übrigen Treibstoffes einbremsen. Anschließend hat sie ihre Aufgabe erfüllt und wird abgetrennt. Nun kann auch der Subsatellit Yinghuo 1 ausgesetzt werden und autonom seine Aufgaben erfüllen.

Die kommenden Monate wird Fobos-Grunt aus dem Orbit heraus den Mars und seinen Mond Phobos untersuchen und sich dabei Phobos annähern. Die Landung ist für Februar 2013 geplant. Bereits kurz danach soll die 270 kg schwere Rückkehrrakete mit 200 bis 400 Gramm Bodenmaterial zur Erde zurückstarten. Die Landung wird für August 2014 geplant. Danach soll der Lander von Fobos-Grunt weiter mit seinen vielfältigen Bordinstrumenten (zum Teil auch mit deutscher Beteiligung) Phobos untersuchen. Die Landekapsel enthält übrigens auch eine Vielzahl von Bakterien, deren Reaktion auf die Strahlenbelastung eines Marsfluges man nach der Landung erforschen will. Die Landekapsel wird eine harte Landung mit einer Aufprallgeschwindigkeit von rund 30 m/s in der Steppe Kasachstans durchführen. Das Landegebiet entspricht dabei etwa dem der bemannten Sojus-Kapseln.

Derzeit gehen die Startvorbereitungen von Fobos-Grunt in die Endphase. Es sind bereits alle Teile der Raumsonde betankt und im Wesentlichen getestet. Es fehlen noch die Verbindung mit der Trägerrakete und abschließende Tests des Gesamtsystems. Sobald diese durchgeführt sind wird die Rakete zum Startplatz gefahren und aufgerichtet werden.

Raumcon:

• Fobos-Grunt / Yinghuo-1
• Phobos-Grunt auf Zenit-2M

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

Die Raumsonde Mars Express umläuft den Mars in einem langgezogenen polaren Orbit alle sechs Stunden und 54 Minuten. Diese Umlaufbahn führt den Orbiter dabei bis auf 350 Kilometer an die Planetenoberfläche heran. Der entfernteste Punkt der Umlaufbahn liegt dagegen 10.300 Kilometer von der Oberfläche des Mars entfernt. Im Gegensatz zu den beiden gegenwärtig aktiven Marsorbitern der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, den Sonden Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter kreuzt die ESA-Sonde dabei auch regelmäßig die Umlaufbahn des inneren Marsmondes Phobos.

Der Verlauf der Umlaufbahnen von Mars Express und Phobos führt gegenwärtig zu mehreren sehr nahen Begegnungen der beiden Objekte. Der erste dieser Vorbeiflüge fand bereits am 16. Februar 2010 statt, wobei Mars Express Phobos in einer Distanz von 991 Kilometern passierte. In den folgenden zwei Wochen fanden vier weitere Vorbeiflüge statt. Jeder dieser FlyBys hat die Sonde dabei noch näher an die Mondoberfläche herangeführt als der vorausgegangene. Allerdings fanden alle diese Vorbeiflüge auf der Nachtseite des Marsmondes statt, was zur Folge hatte, dass die HRSC-Stereokamera des Orbiters nicht eingesetzt werden konnte, um hochaufgelöste Bilder der Mondoberfläche anzufertigen. Stattdessen wurden Messungen mit verschiedenen Spektrometern und einem Radargerät durchgeführt. Die Annäherung am 3. März 2010 wurde dagegen genutzt, um aus einer Überflughöhe von 67 Kilometern den inneren Aufbau des Mondes zu entschlüsseln (Raumfahrer.net berichtete).

Der nächste Vorbeiflug fand am 7. März über der von der Sonne beleuchteten Tagseite des Mondes statt. Neben den anderen Instrumenten konnte so auch erstmals im Rahmen der aktuellen Kampagne die HRSC-Stereokamera eingesetzt werden. Aus einer Höhe von rund 130 Kilometern gelangen dabei detailreiche Aufnahmen der Mondoberfläche, welche diese in einer Auflösung von bis zu 4,4 Metern pro Pixel wiedergeben. Nachdem die dabei gewonnenen Daten am folgenden Tag an das Kontrollzentrum der ESA in Darmstadt übermittelt wurden, begann für die an diesem Experiment beteiligten Wissenschaftler der mühsame Prozess der Aufbereitung der Bilder.

Hierfür mussten die dafür verantwortlichen Mitarbeiter am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof in mehreren Schritten vorgehen. Unter anderem mussten sogenannte digitale Geländemodelle berechnet werden, mit denen die Höhen und Tiefen der Geländeformationen auf der Oberfläche von Phobos bestimmt werden können. Des Weiteren erfolgten photometrische Nachbearbeitungen der Aufnahmen, um so zum Beispiel schlechter beleuchtete Bereiche der Mondoberfläche besser darstellen zu können.

Bei den so erhaltenen Bildern handelt es sich um die besten und am höchsten aufgelösten Aufnahmen, welche je von der Oberfläche von Phobos gewonnen werden konnten. Auf den Aufnahmen sind Krater in verschiedenen Größen, Ketten kleinerer Krater und teilweise parallel verlaufende Furchen zu erkennen. Diese neu gewonnenen Bilder werden derzeit noch von den Wissenschaftlern ausgewertet. Hierbei erweist es sich als besonders nützlich, dass die HRSC-Kamera in der Lage ist, die angefertigten Bilder nicht nur in einer hohen Auflösung sondern auch in Farbe und in einer dreidimensionalen Perspektive aufzuzeichnen.

Phobos ist ein unregelmäßig geformtes Objekt mit den Abmessungen von 27 mal 22 mal 19 Kilometer. Seine Oberfläche weist die Charakteristika einer bestimmten Klasse von Asteroiden, der kohlenstoffhaltigen „C-Asteroiden“, auf. Mit einem Anteil von etwa 75 Prozent stellen diese den häufigsten Asteroidentyp dar. Bedingt durch die sehr dunkle, kohlenstoffartige Oberfläche weisen sie in der Regel eine nur geringe Albedo von etwa 0,05 auf. Ihr Hauptverbreitungsgebiet ist der äußere Asteroidenhauptgürtel unseres Sonnensystems zwischen den Planeten Mars und Jupiter. Eine Theorie besagt, dass Phobos aus dieser Asteroidenfamilie stammen könnte. Mit welchen Mechanismen der Mond durch die Schwerkraft des Mars eingefangen und anschließend in eine Umlaufbahn befördert wurde, ist dabei allerdings nur schwer zu erklären. Eine alternative Theorie geht davon aus, dass Phobos ein Überbleibsel aus der Entstehungszeit des Mars sein könnte und sich einst zusammen mit dem Planeten gebildet hat.

Eine Klärung der Frage über die Herkunft und Entstehung des inneren Marsmondes erhoffen sich die Wissenschaftler durch die von der russischen Weltraumbehörde geplanten Mars-Mission Phobos Grunt. Diese Mission soll nach aktuellen Planungen im Herbst 2011 zu unserem Nachbarplaneten aufbrechen und schließlich im April 2013 auf Phobos landen. Vier Monate später soll dann eine Rückkehrkapsel zur Erde gestartet werden. Die Analyse der darin enthaltenen Bodenprobe des Mondes dürfte viel zum besseren Verständnis der bisher noch offenen Fragen beitragen.
Wie auch der Mond unserer Erde weist Phobos eine gebundene Rotation auf. Dies hat zur Folge, dass Phobos dem Mars immer dieselbe Seite zuwendet. Phobos Grunt soll auf der vom Mars abgewandten Seite des Mondes im Bereich der Koordinaten zwischen 5° südlicher und 5° nördlicher Breite sowie 230° bis 235° östlicher Länge landen. Mars Express ist der einzige aktive Orbiter in einer Marsumlaufbahn, welcher diesen Bereich der Phobos-Oberfläche abbilden kann. Erste Aufnahmen dieser Gegend wurden bereits im Juli und August 2008 angefertigt, wobei die Beleuchtungsverhältnisse allerdings nicht optimal waren. Auf den aktuellen Bildern ist dieses Gebiet jetzt erstmals unter guten Lichtverhältnissen und in einer sehr großen Auflösung erkennbar.

Nur drei Tage nach dem ersten Einsatz der HRSC-Kamera kam es zu einer weiteren Annäherung von Mars Express an Phobos, welche diesmal in einer Distanz von 278 Kilometern erfolgte. Auch diese Aufnahmen sind mittlerweile an das Kontrollzentrum übermittelt und teilweise bereits prozessiert worden. Heute wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) auch erste Bilder dieses zweiten HRSC-Einsatzes veröffentlicht, welche den Mond diesmal in einer Gesamtansicht zeigen. Die Bilder des darauffolgenden Vorbeifluges, welcher am 13. März in einer Distanz von etwa 480 Kilometern erfolgte, sind zur Zeit noch nicht verfügbar.

Weitere nahe Vorbeiflüge werden am heutigen 16. März, am 19. März, am 23. März und schließlich am 26. März 2010 folgen. Am heutigen Tag wird die Überflughöhe von Mars Express bereits 663 Kilometer und am 19. März dann 850 Kilometer betragen. Die beiden letzten FlyBys werden in Höhen von jeweils etwa 1.300 Kilometern erfolgen. Bis auf die Passage am 23. März, für die keine Beobachtungen von Phobos vorgesehen sind, wird auch hier neben den verschiedenen Spektrometern an Bord von Mars Express die HRSC-Stereokamera zum Einsatz kommen. Erst gegen Ende des Jahres werden sich dann wieder günstige Konstellationen zwischen Mars Express und Phobos ergeben, wobei man mit der Beobachtung und Untersuchung des Mondes fortfahren wird.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Roskosmos.

Wie am 7. März bekannt wurde, soll der Mechanismus zur Probenentnahme auf dem Marsmond Phobos komplett ersetzt werden. Bisher sollte ein Rohr langsam in den Untergrund gedrückt werden. Die darin enthaltene Probe sollte dann durch eine Röhre in den Rückkehrbehälter geschoben werden. Falls der Boden des Marsmondes an der Landestelle allerdings sehr hart sein würde, könnte diese Methode auch versagen.

Stattdessen soll nun ein Verfahren zum Einsatz kommen, bei dem man mit einem hammerartigen Instrument Proben in den dafür vorgesehenen Behälter transportiert. So sollten auch bei hartem Boden einige abgeschlagene Stücke aufgenommen werden können.

Anatoli Schilow, Leiter der föderalen Weltraumagentur Russlands, sagte dazu: „Ich glaube, dass die Wahrscheinlichkeit eines positiven Ausgangs der Mission mit einem neuen Gerät zur Probennahme steigt“. Als zusätzlichen Vorteil der Missionsverschiebung sieht Schilow die Tatsache, dass drei wissenschaftliche Instrumente internationaler Partner nun mit an Bord genommen werden können. Diese waren bis zum ursprünglichen Starttermin im Oktober 2009 noch nicht fertig.

Phobos Grunt soll nun Ende des Jahres 2011 gestartet werden. An Bord werden sich vor allem Geräte zur Vorort-Analyse von Bodenproben sowie Seismometer, Bodenradar, Kameras und Temperatursensoren befinden. Zur Analyse können Proben bestrahlt und die dabei entstehende Rückstrahlung analysiert werden. Andere Analysemethoden erhitzen Proben, so dass die entstehenden Gase mittels optischer Spektrometrie, Chromatographie und Massenspektrometrie detektiert werden können.

Bei einem Start im Oktober 2011 soll Phobos Grunt im September des folgenden Jahres in eine Marsumlaufbahn einschwenken, im April 2013 auf dem Marsmond Phobos landen und im August gleichen Jahres die Probe auf den Rückweg zur Erde bringen, die hier im Juli 2014 eintreffen sollte.

Raumcon:

• Fobos-Grunt / Yinghuo 1 auf Zenit

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Roskosmos, Raumcon, Raumfahrer.net.

Grund dafür ist die Tatsache, dass verschiedene Systeme des komplexen Raumfahrzeugs noch nicht ausreichend getestet werden konnten. Obwohl die Planungen für die Marssonde bereits 1999 begannen, konnte eine ausreichende Finanzierung erst viel später sichergestellt werden. Die daraufhin vorgenommenen Entwicklungsarbeiten konnten zwar fertiggestellt werden, die Tests sind aber erst in den letzten Monaten richtig angelaufen.

Um ein Scheitern der Mission unwahrscheinlicher zu machen, haben nun die russische Raumfahrtbehörde Roskosmos und die Akademie der Wissenschaften Russlands, die für den wissenschaftlichen Teil verantwortlich ist, eine Verschiebung bis 2011 beschlossen.

Phobos-Grunt soll nach der Ankunft am Roten Planeten zunächst in eine Umlaufbahn um diesen einschwenken, dann einen kleinen chinesischen Marsorbiter absetzen und sich anschließend langsam dem Marsmond Phobos nähern. Hier soll die Sonde schließlich landen und Untersuchungen vornehmen. Außerdem soll eine Bodenprobe genommen, in einen speziellen Rückkehrteil gefüllt und zur Erde zurück geschickt werden.

Die für die russische und teilweise auch die weltweite Raumfahrt einmaligen Vorhaben bedürfen nun also einer ausgiebigeren Prüfung.

Raumcon:

• Thread zur Marssonde Phobos-Grunt

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Ein Beitrag von Günther Glatzel und Tobias Willerding. Quelle: NASA, Raumcon.

An den letzten drei Tagen trafen sich Mitglieder des Human Space Flight Commitee (auch Augustine Kommision genannt) nacheinander in Houston, Huntsville und Cocoa Beach zu öffentlichen Beratungen. Auch verantwortliche Politiker waren zugegen. Diese Informationsveranstaltungen sollen dazu führen, dass das Komitee einen Entwurf erarbeitet, wie es mit der bemannten Raumfahrt in den USA weitergehen könnte. Zur Klärung stehen unter anderem die folgenden Fragen an. Welche Ziele sollen bemannt erkundet werden und in welchen Zeiträumen? Auf welchen Himmelskörpern sollen bemannte Landungen erfolgen? Wie sollten bemannte und unbemannte Raumfahrt koordiniert werden? Welche Trägersysteme sind notwendig und welche Rolle könnten Treibstoffdepots im All dabei spielen? Wie lassen sich internationale Partner und kommerzielle Dienste einbeziehen?

Diskutiert werden dabei fünf verschiedene Konzepte, die über den Erdorbit hinausgehen. Lunar Base sieht die Errichtung einer langfristig besetzten Mondbasis vor, Lunar Global eine Vielzahl von Einzellandungen zur Erkundung verschiedener Mondgebiete. Bei Moon to Mars sollen zunächst alle notwendigen Techniken am Mond erprobt und später auf den Mars angewendet werden, Mars First sieht den Roten Planeten direkt als nächstes Ziel vor.

Bei Flexible Path setzt man sich der Reihe nach höhere und weitere Ziele: Mondumrundung, Flug zu Lagrange-Punkten und Nachbarplaneten, Landung auf erdnahen Asteroiden und Marsmonden. Die Landung auf Körpern mit vergleichsweise starkem Gravitationspotential wie Mond und Mars wird nicht direkt angestrebt aber für die Zukunft auch nicht ausgeschlossen.

Hierbei wird auch angedeutet, dass für eine weitere Erforschung des Alls nicht zwangsläufig Schwerlastraketen benötigt würden. Dazu notwendige Raumschiffe könnten unter Umständen leer in den Erdorbit geschickt werden und dort mit Treibstoff befüllt werden. Dieser Treibstoff könnte von Firmen wie Boeing, Lockheed etc. ins Weltall transportiert werden. Auch eine internationale Kooperation würde erleichtert. Modularer Aufbau und dabei zumindest teilweise Wiederverwendung verschiedener Komponenten wird durchaus als gangbarer Weg angesehen.

Einig ist man sich, dass die unbemannte Erforschung unseres Sonnensystems weiterhin eine wichtige Voraussetzung für bemannte Missionen bleibt. Dies ist nicht nur eine Kostenfrage sondern dient auch der Sicherheit. Der Mensch aber bringt eine höhere Flexibilität. Außerdem bleibe das langfristige Ziel, in Zukunft die menschliche Zivilisation ins All auszudehnen. Dabei soll die NASA unbedingt die führende Rolle übernehmen.

Um die Lücke zwischen den letzten Shuttleflügen und Missionen des in Entwicklung befindlichen Orion-Raumschiffes zu verkleinern, wird vor allem die weitere Nutzung der Raumfähren über 2010 hinaus gesehen. Aufgrund von Verzögerungen im noch vorgesehenen Programm mit 7 Flügen zur ISS wird die Durchführung wenigstens eines Fluges im Jahre 2011 schon fast als notwendig erachtet. Im Gespräch ist auch eine zusätzliche Mission zur Station. Die Fortführung des Shuttle-Programms bis 2015 wird ebenfalls als Option gesehen, würde aber wie auch die Verlängerung des Betriebs der ISS bis 2020 sehr kostspielig. Allein für eine um 5 Jahre verlängerte Nutzung der Station sollen 14 Milliarden US-Dollar erforderlich sein. Da mit zusätzlichen Mitteln in dieser Höhe nicht zu rechnen sei, würde sich der erste Orion-Flug vemutlich um mehrere Jahre verzögern.

Am 5. und 12. August werden die Beratungen in Washington, D. C. fortgesetzt. Am Ende steht ein Abschlussbericht mit einer Reihe von realistischen Optionen, die mit dem voraussichtlichen NASA-Budget machbar sind. Eine Entscheidung wird durch die Politik getroffen, wo sicherlich auch andere Aspekte berücksichtigt werden.

Raumcon:

• NASA-Thread ab Anfang Juni 2009

Verwandte Webseiten:

• Charta des Review of US Human Space Flight Commitee

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Roskosmos, RIA Nowosti.

Dazu werden Messapparate, Steuerung, Energieversorgung, Lageregelung, Kühlung, Rückkehrsystem, Kommunikations- und Antriebssystem in den Bus eingebaut und alle Komponenten miteinander verbunden. Auch die kleine chinesische Marssonde, die am 18. Juni bei NPO Lawotschkin in Chimki bei Moskau angekommen ist, wird aufgesetzt.

Wie soeben bei RIA Nowosti berichtet wurde, werden auch Bakterien auf die weite Reise zum Roten Planeten geschickt. Sie sollen nach vollendeter Mission mit der Rückkehrkapsel wieder zur Erde gelangen und hier gründlich untersucht werden. Wie groß ist ihre Widerstandkraft gegen Vakuum, Temperaturschwankungen und Strahlung? Das sind die wichtigsten Fragen, die mit diesem Experiment beantwortet werden sollen.

Phobos-Grunt ist eine russische Marssonde mit internationalen Beiträgen, die im Oktober 2009 mit einer Zenit-Trägerrakete und Fregat-Oberstufe zum Roten Planeten aufbrechen soll. Nach elfmonatigem Flug soll sie in einen Marsorbit eintreten. Dort setzt sie die chinesische Huckepacksonde Yinghuo 1 ab und nähert sich anschließend schrittweise dem Marsmond Phobos. Sie soll etwa im April 2011 auf diesem landen, eine ca. 300 Gramm schwere Bodenprobe entnehmen und damit eine spezielle Rückkehreinheit füllen. Diese soll vom Phobos starten und auf eine Flugbahn zur Erde gebracht werden, wo sie im Juli 2012 eintreffen könnte. Der Lander nimmt derweil eigene Untersuchungen vor.

Phobos-Grunt ist eine seit 2001 betriebene Nachfolgeentwicklung der Projekte Phobos 1 und 2 sowie Mars 96, die aus verschiedenen Gründen allesamt Fehlschläge wurden. Von Phobos 2 gibt es als eines der wenigen wissenschaftlichen Resultate einige Bilder des namensgebenden Marsmondes.

Raumcon:

• Fobos-Grunt/Yinghuo-1 auf Zenit

Der Beitrag Integration von Phobos-Grunt beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: IEEE Spektrum.

Die Raumsonde, die den Planeten Mars umlaufen und später auf dessen Mond Phobos landen soll, ist in argen Schwierigkeiten. Offenbar wurde eine grundlegende Finanzierung des Projektes erst 2007 bewilligt. In der Kürze der Zeit konnten aber viele technische Entwicklungen nicht gründlich vorgenommen und vor allem nicht ausgiebig getestet werden.

In anonymen Foreneinträgen ist die Rede davon, dass sich einige Komponenten noch im Embryonalstadium befänden. Der politische Druck sei aber enorm, so dass sich die Verantwortlichen nur zögerlich eingestehen wollten, dass die Sonde bis zum vorgesehenen Startzeitpunkt im Oktober dieses Jahres nicht für den Flug bereit sein wird.

Da auch internationale Forschergruppen mit wissenschaftlichem Gerät an der Mission beteiligt sind und obendrein eine erste chinesische Marssonde mitgenommen werden soll, wird das Risiko des Ansehensverlustes durch eine fehlgeschlagene Mission größer als das Zugeben eines technischen Rückstandes. Etwa 25 Monate nach dem bisher anvisierten Starttermin, um den Jahreswechsel 2011/2012 stehen Erde und Mars wieder günstig zueinander, so dass eine Verschiebung auf diesen Zeitraum immer wahrscheinlicher wird.

Auch NASA und ESA haben ihre für 2009 bzw. 2013 geplanten Folgemissionen um jeweils 25-26 Monate verschoben. Hier sind ebenso technische Probleme als Gründe angegeben worden. Da erscheint eine Verschiebung der russisch-chinesischen Mission mit internationaler Beteiligung als gute Alternative. Immerhin schlug auch die letzte russische Marsmission im Jahre 1996 fehl, damals aber wegen eines Fehlers in der Oberstufe der Trägerrakete.

Raumcon:

• Thread zur Marssonde Phobos-Grund

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Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: ESA.

Über die beiden Marsmonde Phobos und Deimos ist bisher verhältnismäßig wenig bekannt. Sie unterscheiden sich von „typischen“ Monden durch ihre geringe Größe und ihre unsymmetrische Form, was auf eine andere Enstehungsursache als bei großen Monden schließen lässt. Zur Debatte stehen die Möglichkeiten:

1. die Monde sind durch Mars eingefangene Asteroiden.
2. beide Monde sind Planetisimale bzw. Planetenkeimlinge aus der Phase der Planetenentstehung im Sonnensystem.
3. Phobos und Deimos sind Überreste von größeren Einschlägen auf der Oberfläche des Mars´.

Um diese Fragen weiter zu klären, wurde die Bahn von Mars Express so verfeinert, dass bei den anstehenden Vorbeiflügen das Maximum an wissenschaftlichen Daten gewonnen werden kann. Damit wird durch die europäische Sonde die bisher detaillierteste Untersuchung von Phobos unternommen. Es werden hochauflösende Farbaufnahmen von Bereichen erwartet, welche in diesem Detailgrad bisher noch nicht erfasst werden konnten. Außerdem wird es mit den Daten des HRSC-Instruments (High Resolution Stereo Camera) möglich sein, 3D-Aufnahmen der Oberfläche zu erstellen.

Als weiteres Highlight wird versucht, die geplante Landestelle für die 2009 startende russische Marsmission Phobos-Grunt zu erfassen, was hohe Anforderungen an die Missionsspezialisten stellt.

Mit den weiteren Instrumenten an Bord der Sonde sollen die Zusammensetzung der Oberfläche und der innere Aufbau detailliert erfasst werden. Durch genaue Vermessung der Flugbahn soll die Massenverteilung im Inneren bestimmt werden. Ziel ist es, mit den Daten ein digitales Geländemodell des Mondes aufzubauen.

Folgende Flybys sind geplant:

• 12. Juli: Abstand 563 km
• 17. Juli: Abstand 273 km
• 23. Juli: Abstand 97 km
• 28. Juli: Abstand 361 km
• 03. August: Abstand 664 km

Frühere Meldung:
Marsmond Phobos in Gefahr?

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Ein Beitrag von Axel Orth

China hat eine gemeinsame Mars/Phobos-Mission mit Russland angekündigt. Einer jetzt unterzeichneten Vereinbarung zwischen den beiden Raumfahrtnationen zu Folge soll die Mission, die unter dem Namen „Phobos-Grunt“ (deutsch „Phobos-Boden“) schon seit vielen Jahren im Planungs- und Entwicklungsstadium ist, im Oktober 2009 starten. Eine russische Rakete soll eine russische Raumsonde und einen kleinen chinesischen Satelliten auf den Weg zum Mars befördern. Der chinesische Satellit soll im Marsorbit verbleiben, während das Ziel der russischen Raumsonde der Marsmond Phobos ist. Der „Phobos Explorer“, dessen Ausrüstung wiederum teilweise von der Polytechnischen Universität Hongkong entwickelt wird, soll auf dem kleinen Marsmond landen und sogar eine Probenkapsel zurück zur Erde starten, die im Jahre 2012 ankommen könnte. Zudem dürfte sich China wegen seiner derzeit besseren wirtschaftlichen Lage finanziell an dem Projekt beteiligen.

Da Phobos als eingefangener Asteroid gilt, wären das dann also die ersten zur Erde gebrachten Bodenproben von einem Asteroiden – es sei denn, die japanische Pannensonde Hayabusa kommt ihnen noch zuvor. Schon in den 1980er-Jahren hatten die Russen gleich mit zwei Sonden versucht, auf Phobos zu landen, allerdings vergeblich. Schon damals haben sich Europäer an den Missionen beteiligt, und auch diesmal wieder zeigt die ESA Interesse an der Mission.

MRO im Sicherheitsmodus

Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) hat sich am 14. März in einen Sicherheitsmodus geschaltet, in dem er zwar noch Kontakt zur Erde hielt, aber alle wissenschaftlichen Untersuchungen einstellte. Erstmals während dieser Mission kam dabei der Reserve-Bordcomputer zum Einsatz. Der MRO blieb fast eine Woche in diesem Modus, während die Ingenieure die Ursache der Abschaltung untersuchten. Am 21. und 22. März wurden die Instrumente wieder in Betrieb genommen. Untersuchungen, warum der Hauptcomputer überhaupt auf den Reservecomputer umschaltete, sind noch nicht abgeschlossen.

Indirekt davon betroffen war auch der Marsrover Spirit: Da der MRO nicht nur als Funk-Relaisstation zur Erde ausfiel, sondern auch noch den direkten Funkkontakt zur Erde blockierte (beide Raumfahrzeuge teilen sich eine Frequenz im so genannten X-Band), erhielt der Rover keine Instruktionen für den folgenden Marstag (Sol) und führte so Instruktionen aus, die für solche Fälle vorprogrammiert bereitliegen. Interessant dabei ist noch die Tatsache, dass das letzte Mal, als der Rover auf das Reserveprogramm zurück greifen musste, satte 321 Sols her ist – ein gutes Maß für die mittlerweile erreichte Zuverlässigkeit im Funkkontakt zwischen Mars und Erde.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: DLR.

Der Mars hat zwei Monde: „Phobos“ (Furcht) und „Deimos“ (Schrecken). Mars ist ein kleiner Planet, und seine Monde sind noch viel winziger, Größenordnung 10 bis 20 Kilometer. Beide umkreisen den Mars in ungewöhnlich niedrigen Umlaufbahnen, wobei der größere der beiden, Phobos, auch noch der Niedrigere ist und den Mars entsprechend schnell umkreist, etwas mehr als dreimal pro Marstag. Nach den Gesetzen der Astrophysik gibt es eine theoretische Grenze für den Mindestabstand zwischen einem Mond und seinem Planeten, und wie bei allen Monden, die ihren Planeten demnach zu nahe kommen, wird auch bei Phobos spekuliert, dass er sich vielleicht nicht für immer in seiner Umlaufbahn halten kann, sondern irgendwann entweder von Gravitations-Scherkräften zerstört werden oder sogar auf den Mars stürzen könnte. Ein weiterer Kandidat ist Jupiters Mond Io.

Am 22. August 2004 machte die vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebene, hochauflösende Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express diese detaillierten Aufnahmen von Phobos. Die aus einer Entfernung von weniger als 200 Kilometer fotografierten Bilder haben eine Auflösung von ungefähr sieben Meter pro Pixel. Phobos hat, typisch für seine Größe, keine Kugelgestalt, sondern ist unregelmäßig geformt: Seine geringe Schwerkraft hat nicht ausgereicht, die Berge und Täler seiner Oberfläche einzuebnen. Phobos und Deimos ähneln von ihrer Erscheinungsweise her Asteroiden, und wahrscheinlich stammen auch beide Monde letztlich aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.

Auch auf früheren Phobos-Aufnahmen war schon das auffallende Muster von parallelen Furchen zu sehen gewesen. Es gibt Spekulationen, dass diese noch von dem Einschlag her rühren, der den riesigen Krater verursachte, der diesen Mond verziert und dem man sogar einen eigenen Namen gegeben hat: „Stickney“. Auf den HRSC-Aufnahmen ist nun allerdings deutlich zu sehen, dass diese Furchen auffallend regelmäßig und parallel verlaufen und nicht etwa von Stickney (auf den Bildern links) als Mittelpunkt ausgehen, sondern den Mond praktisch überall überziehen, und es stellt sich die Frage, ob es sich hierbei um oberflächliche „Schrammen“ handelt, oder ob der Mond vielleicht einen Schichtenaufbau aufweist, was bei seiner anzunehmenden Vergangenheit als Teil eines größeren Körpers, gar eines Planeten, ja durchaus plausibel wäre.
Mit der einzigartigen Fähigkeit der hochauflösenden Stereokamera HRSC, Oberflächen nahezu gleichzeitig in zehn verschiedenen Kanälen aufzunehmen, wird die Bestimmung der Form des Mondes, seine Topographie, Farbe, die Lichtstreuung des staubförmigen Bodens, des Regoliths, aber auch die Messung von Rotations- und Orbitaleigenschaften des Mondes ermöglicht. Diese Bilder, die bei ihrer besten Auflösung sieben Meter pro Pixel erreichen, übertreffen hinsichtlich ihrer zusammenhängenden Abdeckung der beleuchteten Oberfläche die Daten von früheren Missionen. So nahm der NASA-Orbiter Viking (1976 bis 1978) zwar wenige kleine Gebiete mit einer Auflösung von einigen Metern auf, die Bilder waren jedoch aufgrund des nahen und schnellen Vorbeiflugs unscharf. Auch der Mars Global Surveyor der NASA machte 1998 spektakuläre Bilder von Phobos mit einer Auflösung von maximal vier Metern pro Bildpunkt, die sich aber im Wesentlichen auf die Umgebung von „Stickney“ beschränkten.

Zur Überraschung der Forscher war Phobos schneller unterwegs als gedacht: Er war seiner berechneten Orbit-Position um etwa fünf Kilometer voraus. Dies könnte ein Indiz dafür sein, dass er sich nicht auf einem Kreis oder einer Ellipse, sondern einer sich immer weiter verengenden und damit beschleunigenden Bahn, also auf einer Spirale um Mars bewegt. Dann würde Phobos sich also immer weiter seinem Planeten annähern, und das müsste irgendwann zur Katastrophe führen. Die Aussicht, dass uns einer der Mars-Rover der NASA am Ende seiner Mission vielleicht noch spektakuläre Bilder des Phobos-Absturzes liefern könnte, ist freilich gleich Null, denn damit ist, wenn überhaupt, erst in Millionen von Jahren zu rechnen.

Dann würde es allerdings ungemütlich auf dem Mars: So klein Phobos auch ist, hat er mit Abmessungen von 27 mal 21,6 mal 18,8 Kilometer doch immerhin die Masse eines kleinen Gebirges, und wenn ein solcher Brocken etwa auf der Erde einschlagen würde, wäre es mit dem Leben, wie wir es kennen, erst einmal für eine Weile vorbei.

Die Frage nach Phobos‘ Zukunft soll im Laufe der Mars-Express-Mission noch genauer untersucht werden.

In diesem Bild mit der Zusammenstellung von mehreren Ansichten von Phobos ist der Mond in verschiedenen Orientierungen zu sehen, da diese Aufnahmen in früheren Orbits von Mars Express gemacht wurden. Gerade diese Bilder dokumentieren durch ihre Variation von Orientierung und Beleuchtung hervorragend das auffallend regelmäßige Furchenmuster von Phobos.

Das Kameraexperiment HRSC auf der Mission Mars-Express der Europäischen Weltraumorganisation ESA wird vom Principal Investigator Prof. Dr. Gerhard Neukum (Freie Universität Berlin), der auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen hat, geleitet. Das Wissenschaftsteam besteht aus 45 Co-Investigatoren aus 32 Instituten und zehn Nationen. Die Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) unter der Leitung des Principal Investigators (PI) Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Hier erfolgt auch die systematische Datenprozessierung. Die hier gezeigten HRSC-Darstellungen wurden vom Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin erstellt.

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