Quelle: NASA News Release, 19. November 2025

Durch die Beobachtung des Kometen von so vielen Standorten aus hat die NASA die Möglichkeit, mehr über die Unterschiede zwischen 3I/ATLAS und den Kometen unseres Sonnensystems zu erfahren und Wissenschaftlern neue Einblicke in die möglichen Unterschiede zwischen der Zusammensetzung anderer Systeme und unserem eigenen zu geben.

Beobachtungen vom Mars

Die nahesten Aufnahmen des Kometen wurden von einem Raumschiff der NASA vom Mars aus gemacht. Anfang Herbst flog 3I/ATLAS in einer Entfernung von 19 Millionen Meilen am Mars vorbei, wo er von drei Raumschiffen der NASA beobachtet wurde. Der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) nahm eines der nächsten Bilder des Kometen auf, während der Orbiter MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) Ultraviolettbilder machte, die Wissenschaftlern helfen werden, die Zusammensetzung des Kometen zu verstehen. Der Rover Perseverance gelang es unterdessen, einen schwachen Blick von der Marsoberfläche aus zu erhaschen.

NASA´s Mars Reconnaissance Mission
Die Kamera „High Resolution Imaging Science Experiment“ (HiRISE) an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA hat dieses Bild des interstellaren Kometen 3I/ATLAS am 2. Oktober 2025 aufgenommen. Zum Zeitpunkt der Aufnahme befand sich der Komet etwa 0,2 Astronomische Einheiten (19 Millionen Meilen oder 30 Millionen Kilometer) vom Raumfahrzeug entfernt.

NASA’s MAVEN Mission
Eine ultraviolette Bildkomposition der Wasserstoffatome, die den Kometen 3I/ATLAS umgeben, das dritte interstellare Objekt, das jemals von Astronomen entdeckt wurde, während es unser Sonnensystem durchquert. Dieses Bild wurde am 28. September 2025 aufgenommen – nur wenige Tage vor der größten Annäherung des Kometen an den Mars – von einem Instrument an Bord der MAVEN-Raumsonde der NASA, die seit 2014 den Mars aus der Umlaufbahn untersucht. Das Instrument, der Imaging Ultraviolet Spectrograph, nimmt Bilder im ultravioletten Bereich des Spektrums auf, um die chemische Zusammensetzung von Objekten zu enthüllen. Das Bild zeigt Wasserstoff, der aus verschiedenen Quellen emittiert wird: der Komet (schwacher Fleck ganz links), Wasserstoff vom Mars (helle Emission rechts) und Wasserstoff, der zwischen den Planeten durch unser Sonnensystem strömt (schwache Emission in der Mitte). Der Spektrograph von MAVEN unterschied den Wasserstoff des Kometen vom interplanetaren und marsianischen Wasserstoff mithilfe eines speziellen Modus, der jede Quelle nach ihrer Geschwindigkeit trennt. Die Wasserstoffemission des Kometen beschränkt sich auf die Position des Kometen am Himmel, weshalb sie klein und rund ist und sich nicht ausdehnt.

NASA’s Perseverance Mission
Der interstellare Komet 3I/ATLAS ist auf zwei Bildern, die am 4. Oktober 2025 mit der Mastcam-Z-Kamera an Bord des Marsrovers Perseverance der NASA aufgenommen wurden, als schwacher Fleck vor einem Sternenhintergrund zu sehen. Zum Zeitpunkt der Aufnahme befand sich der Komet etwa 29,9 Millionen Kilometer vom Rover entfernt, der den Rand des Jezero-Kraters auf dem Roten Planeten erkundete.

Die Sicht der Sonnenbeobachter

Einige der Heliophysik-Missionen der NASA verfügen über die einzigartige Fähigkeit, Bereiche des Himmels in der Nähe der Sonne zu beobachten. Dadurch konnten sie den Kometen 3I/ATLAS verfolgen, als er von der Erde aus gesehen hinter unserer Sonne vorbeizog, was mit bodengestützten Teleskopen nicht möglich gewesen wäre. Das STEREO-Teleskop (Solar Terrestrial Relations Observatory) der NASA nahm vom 11. September bis zum 2. Oktober Bilder auf, und die Mission SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) der ESA (Europäische Weltraumorganisation) und der NASA beobachtete den Kometen vom 15. bis zum 26. Oktober. Bilder der NASA-Mission PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere), die Anfang dieses Jahres gestartet wurde, zeigen den Schweif des Kometen während der Beobachtungen vom 20. September bis zum 3. Oktober.
Obwohl bereits Tausende von Kometen beobachtet und entdeckt wurden, ist dies das erste Mal, dass die Heliophysik-Missionen der NASA gezielt ein Objekt beobachtet haben, das aus einem anderen Sonnensystem stammt.

NASA’s SOHO Mission
Ein schwaches Bild des Kometen 3I/ATLAS, aufgenommen von der SOHO-Mission der ESA/NASA zwischen dem 15. und 16. Oktober 2025. Der Komet erscheint als leichte Aufhellung in der Bildmitte.

NASA´s PUNCH Mission
Der Komet 3I/ATLAS erscheint als helles Objekt in der Mitte dieses Bildes, das aus Beobachtungen der NASA-Mission PUNCH vom 20. September bis 3. Oktober 2025 zusammengesetzt wurde, als der Komet etwa 231 bis 235 Millionen Meilen von der Erde entfernt war. Sein Schweif erscheint als kurze Verlängerung nach rechts. Sterne erscheinen als Streifen im Hintergrund.

Asteroidenforscher

Die Raumschiffe Psyche und Lucy der NASA, die sich derzeit auf ihrer jeweiligen Hinreise befinden, um verschiedene Asteroidenziele im gesamten Sonnensystem zu untersuchen, konnten unterwegs 3I/ATLAS beobachten. Am 8. und 9. September machte Psyche vier Beobachtungen des Kometen über einen Zeitraum von acht Stunden aus einer Entfernung von 33 Millionen Meilen. Diese Bilder werden Wissenschaftlern helfen, die Flugbahn des Kometen genauer zu bestimmen. Am 16. September machte Lucy eine Reihe von Aufnahmen aus einer Entfernung von 240 Millionen Meilen. Durch die Überlagerung dieser Bilder lassen sich Details über die Koma und den Schweif des Kometen erkennen.

NASA´s Psyche Mission
Die Psyche-Mission der NASA hat am 8. und 9. September 2025 innerhalb von acht Stunden vier Beobachtungen des interstellaren Kometen 3I/ATLAS durchgeführt, als sich der Komet etwa 53 Millionen Kilometer vom Raumschiff entfernt befand. Die Daten, die vom Multispektral-Imager von Psyche erfasst wurden, helfen Astronomen dabei, die Flugbahn von 3I/ATLAS zu verfeinern und mehr über die schwache Koma oder Gaswolke zu erfahren, die seinen Kern umgibt (siehe vergrößerte Einblendung).

NASA´s Lucy Mission
Der interstellare Komet 3I/ATLAS, in der Mitte eingekreist, aufgenommen vom panchromatischen (Schwarz-Weiß-)Bildgeber L’LORRI an Bord der NASA-Raumsonde Lucy. Dieses Bild entstand durch die Überlagerung einer Reihe von Aufnahmen, die am 16. September 2025 gemacht wurden, als der Komet auf den Mars zuraste. Lucy befand sich zu diesem Zeitpunkt 240 Millionen Meilen von 3I/ATLAS entfernt und war auf dem Weg, acht Asteroiden zu erforschen, die sich eine Umlaufbahn mit Jupiter teilen. Die L’LORRI-Kamera hat die Koma des Kometen, den unscharfen Gas- und Staubhalo, der 3I/ATLAS oben umgibt, und seinen Schweif, eine Gaswolke, die rechts vom Kometen fließt, aufgenommen. Dieses Bild umfasst etwa 11 Bogenminuten des Himmels, was ungefähr einem Drittel der Breite des Vollmondes entspricht. Der Norden des Sonnensystems ist oben.

Das von der NASA finanzierte ATLAS-Teleskop (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System) in Chile entdeckte 3I/ATLAS am 1. Juli. Später im selben Monat wurde es vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA beobachtet. Im August nahmen sowohl das James-Webb-Teleskop der NASA als auch SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) Bilder auf.
Der Komet 3I/ATLAS wird der Erde am Freitag, dem 19. Dezember, mit einer Entfernung von 170 Millionen Meilen am nächsten kommen, was fast der doppelten Entfernung zwischen Erde und Sonne entspricht. Das Raumschiff der NASA wird den Kometen weiterhin beobachten, während er seine Reise durch das Sonnensystem fortsetzt und im Frühjahr 2026 die Umlaufbahn des Jupiter passiert.

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• Interstellare Objekte

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Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) 27. Oktober 2022.

27. Oktober 2022 – Der Marsbebendienst an der ETH Zürich analysiert die Messungen, die das Seismometer der InSight-Mission auf unserem Nachbarplaneten durchführt. Fast drei Jahre lang wurden nur Bebenwellen entdeckt, die sich vom jeweiligen Bebenherd durch den tiefen Mars hindurch ausbreiteten. Die Forschenden hofften jedoch auf ein Ereignis, das auch Wellen erzeugt, die entlang der Planetenoberfläche reisen. Am 24. Dezember 2021 war es soweit: Ein Meteoriteneinschlag auf dem Mars bescherte ihnen die ersehnten Oberflächenwellen.

Die Forscher und Forscherinnen hatten aufgrund der untypischen Charakteristiken des aufgezeichneten Bebens eine Quelle nahe der Oberfläche vermutet. Sie kontaktierten daraufhin Kollegen, die mit einer Sonde in der Marsumlaufbahn arbeiteten. Tatsächlich zeigten Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiter an den Weihnachtstagen 2021 einen großen Einschlagkrater in rund 3500 Kilometer Entfernung zu InSight.

«Der Ort stimmte gut mit unseren Schätzungen für die Quelle des Bebens überein», sagt Doyeon Kim, Oberassistent am ETH-Institut für Geophysik und Erstautor der Studie, die jetzt in der Zeitschrift Science erschienen ist. Auch bei einem zweiten, untypischen Beben konnten die Forschenden als Quelle einen Meteoriteneinschlag in knapp 7500 Kilometer Distanz zu InSight ausmachen.

Weil der Herd der beiden Beben an der Oberfläche lag, wurden nicht nur Raumwellen erzeugt, wie bei den bisher aufgezeichneten Marsbeben, deren Herd in grösserer Tiefe lag, sondern auch Wellen, die sich entlang der Planetenoberfläche ausbreiteten. «Es ist das erste Mal, dass jemand auf einem anderen Planeten als der Erde seismische Oberflächenwellen beobachtet hat. Selbst auf dem Mond während der Apollo-Missionen war dies nicht möglich», sagt Kim.

Die Oberflächenwellen sind für die Forschenden deshalb so wichtig, weil sie Informationen über die Struktur der Marskruste liefern. Die Raumwellen, die bei den Beben durch das Innere des Planeten reisen, ermöglichten bisher zwar Erkenntnisse über den Marskern und den Mantel, sagten aber wenig aus über die Kruste.

Überraschendes Resultat
«Bislang beruhte unser Wissen über die Marskruste auf nur einer Punktmessung unter dem InSight-Lander», erklärt Kim. Das Resultat der Analyse der Oberflächenwellen überraschte den Geophysiker: Die Marskruste zwischen den Einschlagsorten und dem Seismometer von InSight hat im Durchschnitt eine sehr einheitliche Struktur und eine hohe Dichte. Direkt unter der Sonde hingegen hatten die Forschenden zuvor drei Schichten der Kruste nachgewiesen und eine geringere Dichte gemessen.

Die neuen Erkenntnisse sind darum so interessant, weil die Kruste eines Planeten wichtige Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung des Himmelskörpers gibt. Sie ist das Ergebnis von frühen dynamischen Vorgängen im Mantel und den nachfolgenden magmatischen Prozessen. Deshalb kann sie Aufschluss geben über die Bedingungen vor Milliarden von Jahren und die Geschichte der Einschläge, die in der Frühzeit des Planeten Mars besonders häufig waren.

Wie die neue Messung funktionierte, erklärt der Forscher folgendermaßen: «Die Geschwindigkeit, mit der sich die Oberflächenwellen ausbreiten, hängt von deren Frequenz ab und diese wiederum von der Tiefe.» Misst man über verschiedene Frequenzen hinweg, wie sich die Geschwindigkeit in den seismischen Daten verändert, so kann man daraus schließen, wie sich die Geschwindigkeit in unterschiedlichen Tiefen verändert, denn die verschiedenen Frequenzen sind für unterschiedliche Tiefen empfindlich. Daraus wiederum lässt sich die durchschnittliche Dichte des Gesteins abschätzen, weil die seismische Geschwindigkeit auch von den elastischen Eigenschaften des Materials abhängt, durch das die Wellen sich fortbewegen. So konnten die Forschenden die Struktur der Kruste in einer Tiefe von rund 5 bis 30 Kilometer unter der Marsoberfläche bestimmen.

Erklärung für größere Wellengeschwindigkeit
Doch warum ist die durchschnittliche Geschwindigkeit der jetzt beobachteten Oberflächenwellen beträchtlich höher als man aufgrund der früheren Punktmessung unter der Marssonde InSight erwarten würde? Liegt das hauptsächlich am Oberflächengestein oder an anderen Mechanismen? Generell weist vulkanisches Gestein in der Regel höhere seismische Geschwindigkeiten auf. Und die Wege zwischen den beiden Meteoriteneinschlägen und dem Messort führen durch eine der größten vulkanischen Regionen auf der nördlichen Hemisphäre des Mars.

Verschiedene Mechanismen wie die Bildung von Oberflächenlava oder die Schließung von Porenräumen durch Erhitzung im Zusammenhang mit vulkanischen Prozessen können die Geschwindigkeit der seismischen Wellen erhöhen. «Andererseits könnte die Krustenstruktur unter dem Landeplatz von InSight auf eine einzigartige Art entstanden sein, beispielsweise als bei einem großen Asteroideneinschlag vor über drei Milliarden Jahren Material ausgeworfen wurde. Dann ist die Krustenstruktur unter der Sonde wahrscheinlich nicht repräsentativ für die allgemeine Krustenstruktur auf dem Mars», erklärt Kim.

Das Rätsel der Mars-Dichotomie lösen
Die neuen Untersuchungen könnten zudem helfen, ein Jahrhunderte altes Rätsel zu lösen. Seit die ersten Teleskope auf den Mars gerichtet wurden, weiß man, dass ein scharfer Kontrast zwischen Süd- und Nordhalbkugel existiert. Während die südliche Hemisphäre von einem von Meteoritenkratern bedeckten Hochplateau geprägt ist, besteht der nördliche Teil größtenteils aus flachen, vulkanischen Tiefebenen, die in der Frühgeschichte des Planeten von Ozeanen bedeckt gewesen sein könnten. Diese Aufteilung in südliches Hochland und nördliches Tiefland wird Mars-Dichotomie genannt.

«Bisher gibt es keine akzeptierte Erklärung für die Dichotomie, weil wir ihre tiefe Struktur nie sehen konnten», sagt Domenico Giardini, ETH-Professor für Seismologie und Geodynamik: «Nun beginnen wir, diese Struktur aufzudecken.» Erste Resultate widerlegen offenbar eine der bisher gängigen Theorien für die Mars-Dichotomie: Die Krusten im Norden und Süden bestehen vermutlich nicht aus unterschiedlichen Materialien wie bisher oft angenommen, und ihre Struktur könnte in relevanten Tiefen überraschend ähnlich sein.

Langes Warten auf die Welle
Schon bald erwarten die ETH-Forschenden weitere Ergebnisse. Denn im Mai 2022 beobachtete InSight das bisher größte Marsbeben mit einer Magnitude 5 – ein Ereignis, bei dem ebenfalls Oberflächenwellen aufgezeichnet wurden. Es geschah gerade noch rechtzeitig, bevor die InSight-Mission zu Ende geht, weil der Sonde allmählich der Strom ausgeht. Eine erste Analyse der Daten bestätigt die Erkenntnisse, welche die Forschenden aus den beiden Meteoriteneinschlägen gewonnen haben. «Es ist verrückt: Wir haben so lange auf diese Wellen gewartet und nun hatten wir nur Monate nach den Meteoriteneinschlägen dieses große Beben, das äußerst reichhaltige Oberflächenwellen erzeugt hat. Diese erlauben es uns, noch tiefer in die Kruste vorzudringen: bis in etwa 90 Kilometer Tiefe.»

Originalpublikation:
Kim D et al.: Surface Waves and Crustal Structure on Mars. Science 27. Oktober 2022, doi: 10.1126/science.abq7157, https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7157.

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• InSight auf Atlas V 401
• Planet Mars

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Quelle: DLR 27. Oktober 2022.

27. Oktober 2022 – Die NASA-Mission InSight registrierte an Heiligabend 2021 mit seinem Seismometer SEIS die Erschütterungen eines Meteoriteneinschlags auf dem Mars, die so stark waren wie ein Beben der Magnitude 4. Unabhängig davon fotografierte der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA einen neuen, 150 Meter großen Krater, der sich genau auf diesen 24. Dezember 2021 datieren ließ. Beide Forschungsteams tauschten sich aus und kamen zu dem Schluss, dass die Quelle der seismischen Aktivität und der Ort des neuen Kraters zusammenpassen. Dies war das erste Mal, dass ein Meteoriteneinschlag auf einem anderen Planeten sowohl fotografisch als auch seismisch registriert wurde. Erstaunlich waren große Mengen von Wassereis, die durch den Einschlag mit dem offiziellen Namen S1094b aus dem neuen Krater geschleudert wurden. In zwei heute in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Artikeln werden das Ereignis und seine Auswirkungen detailliert beschrieben. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) sind an den Analysen beteiligt. Zudem erschien parallel ein Artikel in Nature Astronomy zur Tektonik auf dem Mars, welcher die in den letzten Jahren mit InSight beobachteten Marsbeben als Auswirkung früherer vulkanischer Aktivitäten im Gebiet Cerberus Fossae interpretiert.

Als der Meteorit in der Region Amazonis Planitia einschlug, sprengte er einen Krater mit einem Durchmesser von 150 Metern und einer Tiefe von 21 Metern in den Marsboden. Ausgeworfenes Material färbt die Oberfläche bis in etliche Kilometer Entfernung dunkel und ist vereinzelt noch in 37 Kilometer Entfernung zu sehen. Mit der seismischen Detektion durch InSight und den nachfolgenden Bildern des Mars Reconnaissance Orbiter hatten die Forscherinnen und Forscher das äußerst seltene Glück, die Entstehung eines Kraters dieser Größe zu beobachten. Mars hat insgesamt eine Vielzahl deutlich größerer Krater, die allerdings auch mehrere Millionen oder Milliarden Jahre alt sind.

Der fotografische Nachweis hat den großen Vorteil, dass damit die genaue Richtung und Entfernung zum Epizentrum exakt bekannt ist, was sich mit einem einzelnen Seismometer sonst nur deutlich ungenauer abschätzen lässt. Dadurch kann viel genauer berechnet werden, auf welchem Weg die seismischen Wellen durch den Mars gelaufen sind, und welche Eigenschaften die Gesteine entlang dieses Wegs haben. Die Beobachtung von Meteoriteneinschlägen hilft so, das Innere des Mars noch besser zu verstehen.

Eis unter der Oberfläche nahe des Marsäquators
Brandneue Krater bieten Einblicke in die Prozesse der Kraterbildung und legen frische, noch nicht von Wind, Wetter und Sonnenstrahlung modifizierte Materialien unter der Oberfläche frei. In diesem Fall wurden große Eisbrocken, die durch den Einschlag verstreut wurden, von der HiRISE-Farbkamera (High-Resolution Imaging Science Experiment) des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen, was das Forschungsteam vermuten lässt, dass der Einschlag eine Eisschicht in 10 bis 20 Metern Tiefe unter der Oberfläche freigelegt hat. Für zukünftige bemannte Marsmissionen ist es besonders interessant, wo auf dem Mars unterirdisches Eis für die menschliche Nutzung zu finden ist: Unterirdisches Wassereis wurde schon mehrmals in den nördlichen Tiefebenen, aber noch nie so nahe am Marsäquator gesichtet, wo der Mars am wärmsten ist.

Zweiter Einschlag in seismischen Daten entdeckt
Nach der Untersuchung des seismischen Signals des Einschlags nahmen sich das Forschungsteam auch ältere Daten noch einmal vor, um nach ähnlichen Seismogrammen zu suchen. Tatsächlich fanden sie, dass das Epizentrum eines Marsbebens vom 18. September 2021 zu einem frischen Krater von mehr als 100 Meter Größe passt. Dieser Einschlag wird ebenfalls in der Studie beschrieben. „Es ist außergewöhnlich einen frischen Krater dieser Größe zu entdecken“, sagt Ingrid Daubar von der Brown University im US-Bundesstaat Providence, die die wissenschaftliche Arbeitsgruppe für Einschläge bei InSight leitet. „Das ist ein aufregender Moment in der geologischen Geschichte des Mars, und wir durften ihn miterleben.“

Oberflächenwellen erlauben Rückschlüsse auf Struktur der Marskruste
Das Beben, das durch den massiven Einschlag im Dezember 2021 ausgelöst wurde, war das erste von der Mission beobachtete Beben mit Oberflächenwellen – einer Art seismischer Welle, die sich entlang der Oberseite der Planetenkruste ausbreitet. In der zweiten der beiden heute in der Zeitschrift Science veröffentlichten Arbeiten wird beschrieben, wie die Wissenschaftler diese Wellen nutzten, um die Struktur der Marskruste zu untersuchen. „Die Analysen der beiden Einschlagsereignisse zeigen, dass sich die Krustenstruktur auf der jeweiligen Strecke zwischen Impakt und der InSight-Plattform von der Krustenstruktur an der Landestelle selbst unterscheiden“, erklärt Dr. Ana-Catalina Plesa vom DLR-Institut für Planetenforschung. „Die im Durchschnitt höhere Ausbreitungsgeschwindigkeiten der seismischen Wellen deuten auf eine andere Zusammensetzung der Kruste in diesen Bereichen hin. Eine niedrigere Porosität der Kruste dort könnte ebenfalls eine Ursache sein. Beides wiederum würde auf eine höhere Krustendichte hinweisen und auf lokale Variationen in der Dichte der Mars-Kruste, wie wir sie bisher nicht kannten.“ Vorläufige Analysen deuten darauf hin, dass die Krustenstruktur der nördlichen und südlichen Mars-Hemisphäre in den Tiefen von 5 bis 30 Kilometern ähnlich sein könnten. „Weitere Analysen und der direkte Vergleich von seismischen Wellen beider Einschlagsereignisse werden uns wichtige Hinweise über die Bildung und Ausprägung der ‚Mars-Dichotomie‘ geben, die die Teilung in nördliche Tiefländer und südliche Hochländer auf dem Mars beschreibt“, so Plesa weiter, die an der Studie beteiligt ist.

Viele Marsbeben liefern Hinweise zur Tektonik des Mars
In einer weiteren aktuellen Veröffentlichung im Fachmagazin Nature Astronomy werden die in den vergangenen drei Jahren registrierten Marsbeben in einen geologischen Kontext gesetzt: Die meisten dieser Beben, für die ein Epizentrum berechnet werden konnte, ereigneten sich im Gebiet Cerberus Fossae etwa 1500 Kilometer östlich der Position des InSight-Landers. Dabei handelt es sich um ein Gebiet von relativ jungem Vulkanismus, dessen letzte Ausbrüche vor etwa 50.000 bis 200.000 Jahren stattfanden. „Ein auffälliges Merkmal von Cerberus Fossae sind hunderte Kilometer lange, aber sehr schmale und tiefe Gräben, die sich wie Risse in einem aufgehenden Teig durch die Landschaft ziehen“, erklärt der Seismologe Dr. Martin Knapmeyer vom DLR-Institut für Planetenforschung, der an dieser Studie beteiligt ist. „Solche Gräben können entstehen, wenn sich vulkanische ‚Gänge‘ bilden, wenn also Magma aus größerer Tiefe in Risse der oberen Kruste eindringt, und dabei das ganze Gebiet aufwölbt und anhebt. Im Laufe der Zeit erstarrt das Magma und zieht sich dabei etwas zusammen. Einige der registrierten Marsbeben fanden an Orten statt, die sich in der Nähe der zuletzt ausgeworfenen Lava befinden und einige eben auch unter den sichtbaren Gräben. Dabei zeigen sich Seismogramme, die gut zu abkühlenden Ganggesteinen passen“, so Knapmeyer weiter.

Eine andere „Familie“ von Marsbeben dagegen zeigt eine ungewöhnlich langsame Bruchausbreitung, wie sie aus vulkanischen Gebieten auf der Erde, wie etwa auch der Eifel, bekannt ist. Diese langsame Bruchausbreitung steht im Zusammenhang mit der Erwärmung des Gesteins durch das eingedrungene Magma – je wärmer ein Gestein, desto langsamer die Ausbreitung seismischer Wellen. „Damit zeigen die Daten von SEIS, dass Cerberus Fossae auch im Untergrund von der Erde bekannten vulkanischen Gebieten ähnelt, und der Vulkanismus dort vielleicht wie in der Eifel noch nicht ganz erloschen ist, sondern gegenwärtig nur ruht“, unterstreicht Knapmeyer.

InSight liefert den Blick ins Marsinnere
Die Marssonde InSight wurde zum Mars geschickt, um das tiefe Innere des Planeten – seine Kruste, seinen Mantel und seinen Kern – zu untersuchen, was den Wissenschaftlern Aufschluss über die Entstehung aller Gesteinsplaneten, einschließlich der Erde und des Mondes, geben kann. Seismische Wellen sind der Schlüssel zu diesem verbesserten Verständnis. Seit der Landung im November 2018 hat das SEIS-Experiment (Seismic Experiment for Interior Structrue) auf InSight 1.318 Marsbeben aufgezeichnet, darunter mehrere, die durch viel kleinere Meteoriteneinschläge verursacht wurden. Die meisten Beben haben allerdings tektonische Ursachen, also Verschiebungen von Gesteinspaketen wie bei Erdbeben, verursacht.

Wie oft es zu großen Meteoriteneinschlägen kommt ist nicht nur wegen einer möglichen Gefährdung von zukünftigen Astronauten von Interesse. Die Anzahl und Größe von Kratern auf anderen Planeten wird herangezogen, um das Alter ihrer Oberflächen zu bestimmen. In diese statistische Auswertung geht die Einschlagshäufigkeit ein, welche umso genauer ermittelt werden kann, je mehr Einschläge unmittelbar nach dem Ereignis entdeckt werden können. Bei dem kürzlich erfolgten Experiment der DART-Mission schließlich ging es darum, Einschläge wie jenen von S1094b auf der Erde zu verhindern.

Die Mission InSight wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, im Auftrag des Wissenschaftsdirektorats der NASA durchgeführt. InSight ist eine Mission des NASA-Discovery-Programms. Die Raumfahragentur im DLR hat mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie einen Beitrag des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zum französischen Hauptinstrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) gefördert. Forschende des DLR sind an der Auswertung der SEIS-Daten beteiligt. Darüber hinaus hat das DLR das Experiment HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) mit dem „Marsmaulwurf“ beigesteuert.

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• InSight auf Atlas V 401

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Ein Beitrag von Mirko Buggel. Quelle: CNSA, DLR, ISRO, JAXA, NASA, NICT, Roskosmos, UAESA. Vertont von Siegfried Krug.

Warum gerade der Mars?
Mit den gegenwärtigen technischen Möglichkeiten ist der Mars im Sonnensystem wohl der am besten zu erforschende Planet und schon in der Vergangenheit gab er für optische Instrumente den Blick auf seine Oberfläche preis. Die neuen Erkenntnisse, dass dieser Planet sich bis vor 3,5 Milliarden Jahren in die gleiche Richtung entwickelte wie die Erde, mit dichter Atmosphäre, flüssigem Wasser, befeuerten vergleichende wissenschaftliche Betrachtungen. Sie kulminieren in der Frage: Gab oder gibt es extraterrestrisches Leben auf dem Mars? Für die Beantwortung ist der Mars das nächste erreichbare Ziel; wenn es auch möglicherweise in dieser Hinsicht interessantere Objekte im Sonnensystem gibt, insbesondere einige Monde des Jupiter und Saturn.

Lange galt die Venus als eine „Schwester“ der Erde. Spätestens 1970 mit der Landung der sowjetischen Sonde Venera 7 und den ersten Bildern und Daten von der Oberfläche, wurden jegliche Vorstellungen von einem erdähnlichen Planeten zunichte gemacht.

Bereits 1877 regte die Entdeckung der „Marskanäle“ durch den italienischen Astronomen Giovanni Schiaparelli (1835–1910) zu vielfältigen Spekulationen an. Während Schiaparelli selbst diese linienförmigen Strukturen für natürliche Landschaftsbestandteile hielt, ließ eine fehlerhafte Übersetzung ins Englische (canals statt channels) die Phantasie sprießen. Spätestens 1965 „entlarvten“ Fotos der US-Raumsonde Mariner 4 diese Mythen als optische Täuschung. Auch die neuere Zeit lieferte Bilder dieser Art, so als der Mars-Orbiter Viking 1 im Jahr 1976 eine Geländeformation in der Cydonia-Region fotografierte – mit dem „Marsgesicht“. Nicht zuletzt auch die hochauflösenden Bilder des Mars Express (siehe Bild am Beginn des Beitrags) trugen in diesem Zusammenhang zu naturwissenschaftlich basiertem Realismus bei.

Alte und neue Akteure
Neben den „alten“ Raumfahrtakteuren Sowjetunion/Russland und USA und auch der ESA möchten mittlerweile auch Mars-Newcomer wie China, Indien und die Vereinigten Arabischen Emirate ihre technologischen und wissenschaftlichen Fähigkeiten unter Beweis stellen. Befeuert werden die Anstrengungen von der Möglichkeit, dort Spuren von gewesenem oder noch existierendem außerirdischen Leben zu finden und, als Fernziel, die Landung des Menschen.

Dank eines günstigen Startfensters brachen im Sommer 2020 einige Missionen auf. Weitere wurden von den Raumfahrtagenturen bis 2024 bestätigt. Andere Pläne reichen bis Mitte der 2040er Jahre.

Bereits Anfang Februar soll Al-Amal (zu deutsch Hoffnung, auch als Hope-Marsmission bezeichnet) als erster Raumflugkörper eines arabischen Landes die Umlaufbahn des Planeten erreichen. Dieser Orbiter der Vereinigten Arabischen Emirate soll erforschen, warum der Mars seine Atmosphäre verlor. Gestartet war Al-Amal im Juli 2020 vom japanischen Tanegashima Space Center.

Kurz danach, am 18. Februar 2021, möchte die NASA ihren Rover Perseverance (zu deutsch Ausdauer) im Jezero-Krater landen. Es ist das bislang ambitionierteste Mars-Vorhaben der NASA. Ziel ist die Erforschung der Umweltbedingungen in der Vergangenheit und die Suche nach biologischen Spuren. Der Landeort wurde mit Bedacht gewählt. Nicht nur dass Jezero, nomen est omen, in vielen slawischen Sprachen See bedeutet. Die Wissenschaft geht nach Auswertung von Satellitenbildern davon aus, dass der Krater auf der nördlichen Halbkugel in der Syrtis-Major-Hochebene vor ca. 4 Milliarden Jahren ein See mit einem großen Wasser-Einzugsgebiet war. Perseverance ist auch für die Aufnahme von Bodenproben ausgerüstet, welche mit einer späteren Mission zur Erde zurück gebracht werden sollen.

Tianwen 1, die kompakte Mission von Chinas National Space Science Center umfasst einen Orbiter, ein Landgerät und einen Rover. Vorgesehen sind ebenfalls Bodenproben, deren Rückholung allerdings erst in den 2030er Jahren geplant ist. Tianwen 1 wurde im Juli 2020 mit einer Langer-Marsch 5-Trägerrakte vom Kosmodrom Wenchang auf der südchinesischen Insel Hainan gestartet und eröffnete damit das nationale Planetenforschungsprogramm. Im Februar soll die Sonde das Gravitationsfeld des Mars erreichen und im Mai 2021 den Landeapparat mit dem Rover in der nördlichen Hemisphäre in der Tiefebene Utopia Planitia absetzen. Der Missionsname entstammt übrigens der antiken chinesischen Literatur und bedeutet zu deutsch Himmelsfrage. Antworten könnten vielleicht Tianwen-1 selbst oder deren Nachfolger geben.

2022 soll im Rahmen der gemeinsamen ESA/Roskosmos-Mission ExoMars der Rover Rosalind Franklin landen. Benannt nach der englischen Chemikerin und DNA-Pionierin wird er während der mit 7 Monaten veranschlagten Dauer nach Spuren vergangenen oder aktuellen Lebens suchen. Die ESA stellt den Rover und Roskosmos das Landegerät Kazatchok. Der ursprüngliche Termin wurde wegen der Corona-Pandemie verschoben.

Der Tera-hertz Explorer (TEREX) ist ein Gemeinschaftsprojekt des Japan’s National Institute of Information and Communications Technology (NICT) und der University of Tokyo Intelligent Space Systems Laboratory (ISSL) und besteht aus einem Orbiter und einem Lander. Dieser, ausgerüstet mit einem Terahertz-Sensor, soll die Oberfläche erreichen und die Sauerstoff-Isotopanteile in der Atmosphäre messen. Davon erhofft man sich ein besseres Verständnis der Reaktionen, welche die Marsatmosphäre mit Kohlendioxid versorgen. Der Lander TEREX-1 sollte ursprünglich im Juli oder August 2020 als Huckepack-Ladung mit einer anderen Marsmission mitgeführt werden. Das wurde aber auf 2022 verschoben. Der Orbiter TEREX-2 soll 2024 starten.

Der Start des indischen Mangalyaan 2 wird 2024 erwartet. Hauptkomponente, ein Orbiter, soll möglicherweise durch einen Lander und Rover ergänzt werden. Für die Indian Space Research Organization (ISRO) ist es die Folgemission der Mars Orbiter Mission (MOM) Mangalyaan von 2013. Der Orbiter kreist seit 2014 um den Mars und lieferte Bilder und Daten der Atmosphäre. Der Name Mangalyaan stammt aus dem Sanskrit und bedeutet auf deutsch Marssonde.

Die japanische Martian Moons Exploration (MMX) soll 2025 zum größten Marsmond Phobos führen, dort landen, Bodenproben sammeln, den kleineren Mond Deimos sowie das Marsklima beobachten. Die Ankunft der Bodenproben auf der Erde wird im Juli 2029 erwartet.

Raumfahrtaktivitäten auf und um den Mars
Die „Neuankömmlinge“ treffen auf teilweise schon langjährige Missionen. Auf der Oberfläche studiert seit 2012 der NASA-Rover Curiosity im Gale-Krater südlich der Tiefebenen von Elysium Planitia Landschaft und Klima mit dem Mars Science Laboratory (MSL).

Seit 2018 operiert der InSight-Lander von NASA und DLR. Er soll den Kern des Mars erforschen und seismische Aktivitäten auf dem Planeten beobachten. Die Maulwurf (Mole) genannte Bohreinheit des DLR sollte bis in eine Tiefe von 5 Metern in den Marsboden eindringen. Aber der Mars und Maulwurf passen offensichtlich nicht zusammen, so dass die Bohrung eingestellt werden musste. Allerdings werden die Messungen weitergeführt.

Den Rekord im Orbit des am längsten operierenden Raumflugkörpers hält Mars Odyssey. Er kreist seit 2001 ungefähr 3900 km über der Oberfläche. Ihm gelang der Nachweis von Wasser. Außerdem dient der Orbiter als Relaisstation für den Rover Curiosity. Mars Express der ESA wurde mit dem Beagle 2-Landegerät 2003 gestartet.

Während Beagle 2 wegen eines Fehlers scheiterte, kreist Mars Express bisher erfolgreich um den Planeten. Ausgerüstet mit der High-Resolution-Kamera, mit Radar und Spektrometer entdeckte Mars Express u.a. Wassereis und Kohlendioxideis in der südlichen Polkappe sowie eine Gebiet mit unterirdischen Wasservorkommen.

Seit 2005 beobachtet der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA den Planeten und fungiert auch als Relais-Station für die Kommunikation zwischen aktiven Rovern und der Erde.

Die Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN) der NASA sucht seit dem Einschwenken in den Orbit 2014 Erklärungen dafür, wie und warum Wasser und Atmosphäre allmählich verschwanden.

Die erste der ExoMars-Missionen startete bereits in 2016 in Partnerschaft zwischen ESA und Roskosmos. Aktuell beinhaltet die Mission nur den Trace Gas Orbiter (TGO), da der Schiaparelli-Lander beim Anflug auf die Marsoberfläche zerstört wurde. Die Forscher hoffen auf ein besseres Verständnis von Methan und anderen Spurengasen in der Marsatmosphäre, welche auf biologische Prozesse hinweisen könnten.

Die Mars-Pläne privater Unternehmen beinhalten ambitioniertere Projekte wie z.B. Transport-Raumschiffe zum Mars. Innerhalb der nächsten 100 Jahre sieht SpaceX-Gründer ElonMusk sogar die reale Möglichkeit, dass eine Million Menschen auf dem Mars leben könnten…

Weitere Quellen
DLR Institut für Planetenforschung
ESA
NASA
https://de.wikipedia.org/wiki/Chronologie_der_Marsmissionen

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• Planet Mars
• EMM (Emirate Mars Mission) „Hope“ auf H-IIA
• ExoMars-Rover Rosalind Franklin
• ExoMars Trace Gas Orbiter + Lander Schiaparelli auf Proton-M/Briz-M
• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) auf Atlas V 401 AV-007
• InSight auf Atlas V 401
• Mars Express (MEX) auf Sojus-Fregat ST11 von Baikonur
• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN
• MMX Phobos Sample Return (JAXA)
• MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars
• Rover Perseverance (vorher Mars 2020) auf Atlas V
• Tianwen-1 auf Langer Marsch 5 (CZ-5)

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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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Quelle: Schweizerischer Bundesrat.

Bern, 18.03.2019 – Der Bundesrat hat in seiner Sitzung vom 15. März 2019 das Vorgehen bei der Entflechtung des für die Armee tätigen Bereichs von RUAG genehmigt. Gleichzeitig hat er entschieden, dass RUAG International zu einem Aerospace-Technologiekonzern weiterentwickelt und mittelfristig vollständig privatisiert werden soll. Mit diesem Vorgehen kann nach Auffassung des Bundesrates den Bedürfnissen der Armee, den Eignerinteressen des Bundes sowie dem Arbeits- und Technologiestandort Schweiz optimal Rechnung getragen werden.
RUAG hat sich in den vergangenen 20 Jahren von einem Rüstungsbetrieb zu einem internationalen Technologiekonzern entwickelt. Die gesetzlich vorgeschriebene Sicherstellung der Ausrüstung der Armee macht heute nur noch einen Teil der Tätigkeiten aus. Der Bundesrat hat darum letztes Jahr beschlossen, die für die Armee tätigen Unternehmensteile von den übrigen Geschäftsbereichen zu entflechten. Am Freitag hat er diesen Grundsatzentscheid weiter konkretisiert.

Entflechtung ist auf Kurs
Ab 1. Januar 2020 wird die RUAG Holding AG eine neue Beteiligungsgesellschaft mit zwei Subholdings: Einerseits MRO Schweiz, die für die Armee tätig sein wird (ca. 2500 Mitarbeitende, Produktionsstandorte in der Schweiz); andererseits RUAG International für die übrigen Geschäftsbereiche (ca. 6500 Mitarbeitende, wovon zwei Drittel im Ausland). Diese beiden Subholdings werden separat geführt werden, rechtlich und finanziell voneinander unabhängig sein und mit getrennten Informatiksystemen arbeiten. Das Informatiksystem von MRO Schweiz wird in den Sicherheitsperimeter des VBS integriert. Damit wird die Informatiksicherheit auch im Nachgang zum Cyber-Angriff von 2016 weiter gestärkt. Damit die Beteiligungsgesellschaft sowie MRO Schweiz wie bisher im Interesse des Eigners handeln, soll in den Verwaltungsräten der Beteiligungsgesellschaft und der MRO Schweiz eine Mehrheit an unabhängigen, durch den Bundesrat genehmigten Verwaltungsräten Einsitz nehmen.

MRO Schweiz als Materialkompetenzzentrum der Armee
MRO Schweiz wird alle sicherheitsrelevanten Leistungen für das VBS erbringen, welche bisher RUAG erbracht hat. Dabei handelt es sich in erster Linie um Wartung, Reparatur und Überholung (MRO, englisch Maintenance, Repair und Overhaul) sowie um die Instandhaltung einsatzrelevanter Systeme wie die Kampfjets. Damit bekräftigt der Bundesrat, dass MRO Schweiz die Rolle des Materialkompetenzzentrums für die Schweizer Armee wahrnimmt. Gleichzeitig stärkt er die transparente und kostenoptimierte Leistungserbringung gegenüber dem VBS und entspricht damit Forderungen von EFK und parlamentarischen Kommissionen. MRO CH wird in begrenztem Ausmass auch Drittaufträge ausführen können, aber nur aus der Schweiz heraus und wenn Synergien mit dem Geschäft für die Armee vorliegen, etwa bei der Wartung von Helikoptern.

Strategie für RUAG International: Fokus auf Aerospace als privatisierte Firma
Für die übrigen, international ausgerichteten Geschäftsbereiche hat der Bundesrat die von RUAG ausgearbeiteten Optionen zur Weiterentwicklung geprüft und unterstützt die vom Verwaltungsrat vorgeschlagene Bildung einer Aerospace-Gruppe. Diese wird mittelfristig aus den beiden Unternehmensbereichen Aerostructures und Space bestehen. Die in den letzten Jahren durch RUAG aufgebauten Kompetenzen in diesen Geschäftsfeldern sollen fokussiert weiterentwickelt und das technische Knowhow in der Schweiz erhalten bleiben. Dies steht auch im Zusammenhang mit der Weltraumpolitik der Schweiz. RUAG wird den Umsetzungsplan dem VBS und der EFV noch im laufenden Jahr unterbreiten.

An einem solchen Technologiekonzern kann der Bund auf Dauer keine Beteiligung halten. Es gibt keine gesetzliche Grundlage hierfür und der Bundesrat sieht auch kein öffentliches Interesse daran. Der Bundesrat will deshalb RUAG International mittelfristig vollständig privatisieren.

Gestaffeltes Vorgehen bis zur vollständigen Privatisierung
Für diese Privatisierung hat RUAG ebenfalls verschiedene Optionen vorgeschlagen. Der Bundesrat wird zu einem späteren Zeitpunkt über die weiteren Schritte entscheiden. Er sieht ein gestaffeltes Vorgehen vor, abgestimmt auf den Aufbau der Aerospace-Gruppe. Zu Beginn werden unter RUAG International auch jene Unternehmensbereiche weitergeführt, die nicht zur neuen Ausrichtung als Aerospace-Gruppe passen oder die aufgrund der Vernetzung mit dem Ausland nicht in MRO Schweiz überführt werden können. Für diese Einheiten werden Partner gesucht, die für sie bessere Zukunftschancen bieten. Dazu zählen die Bereiche Cyber, MRO International und RUAG Ammotec. Für Simulation & Training wird ein Joint-Venture angestrebt.

Der Verkauf von RUAG Ammotec wird aus Sicht des Bundesrates die Versorgungssicherheit nicht beeinträchtigen. Schon heute sind im Bereich der Kleinkalibermunition die Schweizer Produktionsstandorte auf Komponenten aus dem Ausland angewiesen. Der Bundesrat ist sich bewusst, dass ein Käufer sehr vorsichtig zu wählen ist. Insbesondere will der Bundesrat, dass der Standort Thun weiterbetrieben wird.

Arbeits- und Technologiestandort Schweiz
Der Bundesrat ist der Überzeugung, dass mit diesem Vorgehen sowohl den Interessen der Armee als auch denen des Unternehmens Rechnung getragen wird. MRO Schweiz kann sich auf den Kernauftrag zu Gunsten der Armee konzentrieren. Gleichzeitig kann die Aerospace-Gruppe als attraktives Technologieunternehmen mit Sitz in der Schweiz fortbestehen. Obwohl das Wachstum dieser Märkte primär im Ausland stattfindet, besteht damit die Möglichkeit, hochspezialisierte technologische Verfahren und entsprechende Arbeitsplätze in der Schweiz zu erhalten und weiter auszubauen. Zudem kann der Bund mit den geplanten Devestitionen und der Privatisierung der Aerospace-Gruppe seine finanziellen Risiken reduzieren.

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Ein Beitrag von Roland Rischer. Quelle: NASA, Spaceflight Now. Vertont von Peter Rittinger

Voraussichtlich im März 2016 wird die Marsmission InSight der NASA gestartet. Maßgebliche wissenschaftliche Beiträge kommen dabei auch aus Europa. Es handelt sich um eine stationäre Landeeinheit. InSight steht für „Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport“ und soll erstmals einen Einblick, so die wörtliche Übersetzung, in das Innere des Planeten Mars liefern. Dazu dienen drei Instrumente, ein Seismometer zur Analyse der Wellen bei Marsbeben und Bestimmung der Planetenkruste, ein Bohrhammer nebst Analyseinstrumentarium für Wärmefluss, elektrische Leitfähigkeit und Temperaturverteilung in bis fünf Metern Tiefe im Marsboden und Instrumente zur Berechnung der Masseverteilung im Planetenmantel mit Hilfe des X-Band-Kommunikationssystems (etwas ausführlicher siehe hier).

Ein kleines Novum wird die Kommunikation mit der Erde während der Landephase darstellen. Beim Start auf einer Atlas V werden zwei Minisatelliten (CubeSats) mit dabei sein, die bei der Landung im September 2016 als zusätzliche Kommunikationsrelais dienen. Diese Mission läuft unter dem Namen Mars Cube One (MarCO).

Cubesats haben eine Standardmaß von rund 10 mal 10 mal 10 Zentimeter. Für jedes MarCO-Relais werden sechs Cubesats in zwei Reihen à drei Satelliten kombiniert und mit Solarpanelen und Hochgewinnantenne versehen. Die MarCO-Satelliten haben damit in etwa das Format eines Aktenkoffers mit Außenmaßen von 36,6 mal 24,3 mal 11,8 Zentimetern. Nach dem Start werden sie unabhängig von InSight zum Mars fliegen. Das setzt neben einem Lagekontrollsystem unter anderem ein eigenes Kurssteuersystem (auf Kaltgasbasis) und eine strahlenresistentere Elektronik voraus. Es ist das erste Mal, dass Cubesats im interplanetaren Raum unterwegs sind. Neben dem Ausklappen der Solarpanele muss auch das Ausfahren zweier Antennen kurz nach dem Start gelingen. Die X-Band-Antenne ist eine Hochgewinnantenne, aber nicht in der üblichen Form einer Parabolantenne, sondern als flaches Panel, ein notwendiges Zugeständnis an die Grundform der CubeSat-Konstruktion.

Das Ganze dient einer schnelleren Kommunikation während der Landephase, hat für die NASA aber lediglich experimentellen Charakter. Keinesfalls sei der Erfolg der InSight-Mission davon abhängig, so Jim Green, Direktor im Bereich Planetenforschung der NASA. Eigentliches Kommunikationsrelais sei der seit Jahren vor Ort befindliche Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Während der momentan für den 28. September 2016 geplanten Abstiegs- und Landephase sendet InSight im UHF-Band Daten am MRO. Dieser sendet die Daten im X-Band weiter zur Erde. Das Problem dabei – MRO kann nicht gleichzeitig in einem Band Daten empfangen und im anderen Band weitergeben. Die Bestätigung einer erfolgreichen Landung könnte mit bis zu einer Stunde Verspätung auf der Erde eintreffen. Die Signallaufzeit zwischen Mars und Erde beträgt je nach Abstand zwischen drei und etwa 21 Minuten. Die Distanz Erde-Mars schwankt zwischen 56 und

401 Millionen Kilometern. Ende September 2016 wird der Mars rund 100 Millionen Kilometer entfernt sein, das entspricht einer Signallaufzeit von knapp sechs Minuten.
Am Landetag sollen die beiden Mars Cubes in rund 3.500 Kilometer Höhe am Mars vorbeifliegen. Zumindest die beim MRO aufgrund der technischen Ausstattung technisch bedingte Verzögerung wird es bei den beiden MarCO-Minisatelliten nicht geben. An Bord sind ein UHF-Empfänger und ein X-Band-Empfänger und –Sender. Die X-Band-Einheit kann gleichzeitig die über den UHF-Empfänger eingehenden Informationen aufnehmen und in Richtung Erde weitersenden.

MarCO ist ein Demonstrationsversuch unter der Federführung des Jet Propulsion Laboratory. CubeSats haben den Vorteil relativ kurzer Entwicklungszeiten. Dies und der Einsatz als Sekundärnutzlast macht sie zudem kostengünstig. MarCO hat laut Spaceflight Now etwa 13 Millionen US-Dollar gekostet. Sollten sich die beiden MarCO-CubeSats bei ihrer Mars-Mission als verlässlich erweisen, könnte dies nach Meinung der NASA neue Ansätze in der Planetenforschung ermöglichen.

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• InSight auf Atlas V 401

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, ESA, ISRO. Vertont von Peter Rittinger

Bei einer ‚Sonnenkonjunktion‘ befindet sich der Mars von unserem Heimatplaneten aus betrachtet in einer Entfernung von weniger als zwei Grad zu der Sonne. Aufgrund dieser speziellen, etwa alle 26 Monate eintretenden Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover für einen Zeitraum von mehreren Wochen stark beeinträchtigt oder sogar unmöglich, da die von der Sonne ausgehende solare Strahlung die Funksignale, welche regelmäßig zwischen der Erde und den ‚Marskundschaftern‘ hin und her gesandt werden müssen, zu sehr stört.

Eingeschränkte Kommunikation und Aktivität
Um den Empfang von unvollständigen oder gar ‚verstümmelten‘ und damit fehlerhaften Kommandosequenzen zu vermeiden, werden den aktiven Marsorbitern und -rovern von ihren Bodenstationen auf der Erde bereits im Vorfeld einer Sonnenkonjunktion spezielle Kommandos übermittelt, welche von diesen in den folgenden Wochen autonom ausgeführt werden. In der Regel haben diese Befehle zur Folge, das die jeweiligen wissenschaftlichen Aktivitäten auf ein Minimum reduziert werden. Während der Wochen rund um die Hauptphase der Konjunktion – der diesjährige Höhepunkt wird am 14. Juni 2015 erreicht, wobei sich der Mars weniger als 0,5 Grad von der Sonne entfernt befinden wird – verzichten die für den Betrieb der Marskundschafter verantwortlichen Weltraumagenturen sogar gänzlich auf die Übermittlung von weiteren Instruktionen.

Derzeit befinden sich fünf aktive Orbiter in einer Marsumlaufbahn und zwei aktive Rover auf dessen Oberfläche, welche von drei Weltraumagenturen betrieben werden. NASA und ESA haben bei vorherigen Sonnenkonjunktionen bereits entsprechende Erfahrungen gesammelt. Neu in der Riege der ‚in situ‘-Marsforscher ist dagegen die indische Raumfahrtbehörde ISRO, deren erste Marsmission – der Marsorbiter Mangalyaan – erst am 24. September 2014 in eine Marsumlaufbahn eintrat.

ISRO
Bereits am 8. Juni 2015 gab die ISRO bekannt, dass aus den weiter oben erwähnten Sicherheitsgründen in dem Zeitraum zwischen dem 27. Mai und dem 1. Juli keine Kommunikation mit der Raumsonde Mangalyaan erfolgen wird. In diesem Zeitraum werden auch die fünf Instrumente der Raumsonde außer Betrieb sein und keine Daten sammeln. Zwischenzeitlich anfallende Telemetriedaten sollen im Bordcomputer des Orbiters gespeichert und erst nach dem 1. Juli zur Erde transferiert werden. Die zuletzt empfangenen Telemetriewerte zeigten, dass sich Mangalyaan in einem guten technischen Zustand befindet, so dass in den kommenden Wochen nicht mit dem Auftreten von Problemen zu rechnen ist.

ESA
Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express befindet sich mittlerweile seit dem 25. Dezember 2003 in einer Marsumlaufbahn und hat somit bereits mehrere Sonnenkonjunktionen gut überstanden. Aber auch diese Raumsonde hat den primären wissenschaftlichen Betrieb bereits am 24. Mai eingestellt und soll ebenfalls erst am 1. Juli wieder den normalen Beobachtungsbetrieb aufnehmen.

Der Zeitraum zwischen dem 25. und dem 28. Mai wurde jedoch noch genutzt, um verschiedene Subsysteme der Raumsonde – speziell handelte es sich dabei um die für die Energieversorgung benötigten Solarzellen, die Batterie, das interne Heizsystem und das Kommunikationssystem – einer ausführlichen Überprüfung zu unterziehen. Die für die Sonnenkonjunktion notwendigen Befehle wurden am 27. und 28. Mai über das ESTRACK-Kommunikationsnetzwerk der ESA an Mars Express übermittelt. Diese Kommandos enthielten unter anderem Anweisungen für das für die Lage- und Bahnsteuerung der Raumsonde verantwortliche „attitude and orbit control system“ und sollen sicherstellen, dass Mars Express auch in den Wochen der Konjunktion ohne ein Eingreifen des Kontrollteams ‚auf Kurs‘ bleibt.

NASA
Noch mehr Erfahrung mit Sonnenkonjunktionen als die ESA hat die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA, welche aktuell mit gleich zwei Rovern und drei Orbitern auf beziehungsweise um den Mars herum vertreten ist. Die NASA hat bereits am 3. Juni 2015 mitgeteilt, dass in dem Zeitraum zwischen dem 7. und dem 21. Juni keinerlei neue Kommandos an ihre Marsorbiter und -rover übermittelt werden sollen. Auch in den Tagen unmittelbar davor und danach erfolgt nur eine stark eingeschränkte Kommunikation. Unabhängig davon sollen die Orbiter und Rover jedoch während der Konjunktion zumindest ein minimales Arbeitspensum absolvieren und dabei wenigstens einige Daten sammeln.

„Im Allgemeinen basieren unsere diesjährigen Planungen auf den Erfahrungen aus unserer Vorgehensweise bei der letzten Konjunktion vor zwei Jahren, welche gut funktioniert hat“, so Nagin Cox vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, welche dort als Systemingenieurin für die Marsrover-Mission Curiosity für die Planungen der diesjährigen Konjunktionsphase verantwortlich war. „Es ist sehr hilfreich, dass wir das alles schon einmal miterlebt haben.“

Erst am 22. September 2014 erreichte MAVEN, der jüngste der drei NASA-Marsorbiter, seine Umlaufbahn um unseren Nachbarplaneten und dessen Team hat somit weitestgehend keine direkten Erfahrungen bezüglich einer Sonnenkonjunktion. Trotzdem soll MAVEN auch in den kommenden Wochen weiterhin Messungen durchführen und so zum Beispiel kontinuierlich den Sonnenwind untersuchen, welcher die äußeren Atmosphärenschichten des Mars in den kommenden Wochen erreicht, und dessen Stärke aufzeichnen.

„Diese Daten werden zunächst gespeichert und erst dann zur Erde übermittelt, wenn die Konjunktionsphase vorüber ist“, so James Morrissey, der stellvertretende Projektmanager der MAVEN-Mission am Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA in Greenbelt im US-Bundesstaat Maryland.
Deutlich mehr Routine im Umgang mit einer solaren Konjunktion haben die Mitarbeiter der NASA-Marsorbiter Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO), für die das diesjährige Ereignis bereits die sechste beziehungsweise fünfte Sonnenkonjunktion darstellt. Beide Orbiter werden auch in den kommenden Wochen ihre jeweiligen Beobachtungen in einem eingeschränkten Modus fortsetzen und sollen die dabei gewonnenen Daten zudem auch weiterhin im gewohnten Turnus über das Deep Space Network der NASA zur Erde übertragen.

Allerdings gehen die an diesen beiden Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler davon aus, dass zumindestens ein Teil dieser Datentransmissionen ihr Ziel nur ‚verstümmelt‘ erreichen und somit nicht wissenschaftlich verwertbar sein werden. Um diesen Datenverlust vorzubeugen sollen alle wissenschaftlichen Daten und Telemetriewerte zusätzlich in den jeweiligen Bordcomputern abgelegt und im Bedarfsfall nach dem Ende der Konjunktion erneut zur Erde gesendet werden. Dadurch beeinträchtigt wird zum Beispiel der wöchentliche ‚Marswetterbericht‘ sein, welcher aus den Daten der MARCI-Kamera an Bord des Orbiters MRO erstellt wird.

Auch der mittlerweile seit dem Januar 2004 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aktive Marsrover Opportunity durchlebt gerade seine fünfte Sonnenkonjunktion. Während der letzten Wochen war Opportunity mit der Untersuchung eines kleinen, lediglich etwa 30 Meter durchmessenden Impaktkraters namens „Spirit of St. Louis“ beschäftigt. Opportunity hat diesen Krater dabei teilweise umrundet und zwischenzeitlich auch dessen Inneres ausführlich erkundet (Raumfahrer.net berichtete).

Während einer Konjunktion ist es jedoch aus Sicherheitsgründen nicht möglich, dass der Rover seine Fahrt fortsetzt. Deshalb wird immer bereits mehrere Tage vor dem Beginn einer Sonnenkonjunktion ein Oberflächenbereich angesteuert, welcher eine interessante wissenschaftliche Ausbeute verspricht und der dann während der anstehenden Konjunktion ausführlicher untersucht werden soll.

Bereits am 27. Mai 2015, dem Sol 4031 seiner Mission, bewegte sich der Rover zu diesem Zweck im Rahmen einer Fahrt über etwa 19 Meter zu dem nördlichen Rand des Kraters „Spirit of St. Louis“ und positionierte sich dort direkt vor einer vielversprechenden Oberflächenformation. Diese wurde dann auch bis zum 11. Juni intensiv mit den verschiedenen Instrumenten analysiert. Am 12. Juni führte der Rover schließlich eine zuvor programmierte minimale Drehung aus, durch welche ein unmittelbar benachbarter Oberflächenbereich in die direkte Reichweite des am Instrumentenarm des Rovers platzierten APX-Spektrometers gelangte. Diese Stelle soll jetzt mit diesem Instrument bis zum Ende der Konjunktion im Rahmen einer Langzeitmessung untersucht werden.

Die dabei zu gewinnenden Daten soll Opportunity am Ende eines jeden Arbeitstages zunächst an die in der Marsumlaufbahn befindlichen NASA-Orbiter senden, wo sie zunächst gespeichert und von dort aus erst nach dem Ende der Konjunktion zur Erde weiter geleitet werden. Auf eine Nutzung des bordeigenen Flash-Speichers soll dagegen während der Konjunktionsphase verzichtet werden, da dieser spezielle Speicher in den vergangenen Monaten immer wieder zu kurzzeitigen Ausfällen neigte, welche in einigen Fällen zu einem Neustart des Bordcomputers führten. Und das Eintreten einer solchen Situation wollen die für den Betrieb von Opportunity verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler speziell während einer Konjunktion verständlicherweise möglichst vermeiden.

Die zuletzt direkt von Opportunity empfangenen Telemetriedaten zeigten, dass sich auch dieser Rover in einem guten Allgemeinzustand befand, welcher keine ungewöhnlichen Eigenschaften aufwies. Am 2. Juni 2015, dem Sol 4037, konnte Opportunity 500 Wattstunden Energie generieren. Der Tau-Wert, welcher die Lichtdurchlässigkeit der Marsatmosphäre trotz der darin enthaltenen Staubpartikel beschreibt, lag an diesem Tag bei einem Wert von 0,952. Der Bedeckungsgrad der Solarpaneele des Rovers mit Staub erreichte am gleichen Tag einen Wert von 0,688.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers. Opportunity steht somit auch während der jetzigen Sonnenkonjunktion genügend Energie für die geplanten Aktivitäten zur Verfügung.

Die Sonnenkonjunktion begann für das Opportunity-Team offiziell am 3. Juni 2015 und wird nach dem derzeitigen Planungsstand noch bis zum 24. Juni andauern. Sollten gegen Ende dieser Periode auf der Sonne jedoch signifikante koronale Masseauswürfe registriert werden, deren Auswirkungen den Funkverkehr zwischen Erde und Mars auch weiterhin beeinträchtigen würden, so könnte sich die Fortsetzung der geplanten Aktivitäten auch um mehrere Tage verzögern.

Auch der zweite NASA-Rover – der am 6. August 2012 auf dem Mars gelandete Rover Curiosity – ist in Bezug auf das Thema Sonnenkonjunktion kein ‚Neuling‘ mehr, denn er durchläuft gerade seine zweite solare Konjunktion. Aber auch dieser Rover hat seine Aktivitäten seit Ende Mai 2015 deutlich reduziert. Nach dem Ablauf des Missionstages Sol 1000 am 30. Mai 2015 wurde dessen Instrumentenarm im Rahmen der Vorbereitung auf die Konjunktion zunächst in einer ‚Ruheposition‘ verstaut.

In den folgenden Tagen erfolgten dann zunächst noch einige wenige Aktivitäten, welche sich auf die Anfertigung weiterer Aufnahmen der Umgebung durch die Kamerasysteme beschränkten. Die dabei bis zum 2. Juni angefertigten Aufnahmen sollen mit zukünftig anzufertigenden Fotos der gleichen Oberflächenbereiche verglichen werden, um so eventuelle zwischenzeitlich erfolgte und durch eine Winderosion bedingte Veränderungen zu registrieren und gegebenenfalls zu untersuchen.

Laut dem derzeitigen Planungsstand soll das nächste Meeting der für den wissenschaftlichen Betrieb von Curiosity zuständigen „MSL tactical operations group“ erst am 25. Juni stattfinden. Erst danach kann der Rover seinen nominalen wissenschaftlichen Betrieb fortsetzen und dabei zum Beispiel auch den Instrumentenarm erneut ‚entfalten‘ und die dort platzierten Analyseinstrumente zum Einsatz bringen. Wie bereits bei der vorherigen Konjunktion im Frühjahr 2013 sollen jedoch auch in diesem Jahr regelmäßig durchzuführende Messungen mit den Instrumenten RAD, REMS und DAN erfolgen. Die dabei zu gewinnenden Daten werden in diesem Fall allerdings zunächst im Bordcomputer des Rovers Curiosity abgelegt, von wo aus sie dann nach dem Ende der Konjunktion weitergeleitet werden sollen.

So lauten jedenfalls die Pläne der verschiedenen derzeit mit der Erforschung des Mars beschäftigten Raumfahrtagenturen. Bereits in wenigen Wochen wird sich zeigen, ob auch diesmal wirklich alle Orbiter und Rover die Phase der Sonnenkonjunktion überstanden haben.

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Der Beitrag Sonnenkonjunktion – Zwangspause für die Marsforscher erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, USGS, University of Leicester, UMSF-Forum. Vertont von Peter Rittinger.

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity landete am 6. August 2012 im Inneren des unmittelbar südlich des Marsäquators gelegenen und 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters und untersucht seitdem – entsprechend seinen wissenschaftlichen Zielsetzungen – unter anderem, ob der äußere Nachbarplanet der Erde einstmals Bedingungen aufwies, welche prinzipiell die Entstehung von primitiven Lebensformen begünstigt haben könnten.

Neben dem im Jahr 2014 erfolgten definitiven Nachweis von geringen Mengen an Methan und organischem Material (Raumfahrer.net berichtete) konnte dabei bereits im Frühjahr 2013 festgestellt werden, dass der Mars in der Frühzeit seiner Entwicklung tatsächlich über die für die Entstehung von Leben notwendigen Umweltbedingungen verfügte. Die weiteren Untersuchungen zeigten zudem, dass der Gale-Krater einstmals durch die langfristig erfolgte Einwirkung von flüssigen Wasser geformt wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Nicht nur durch die Untersuchungen des Rovers Curiosity gilt es inzwischen als gesichert, dass sich auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten einstmals große Mengen an flüssigen Wasser befanden, welches dort zudem lange genug vorhanden war, um mit den Gesteinen der Marsoberfläche zu interagieren und diese dabei auch chemisch zu verändern. Aktuelle Studien gehen dabei von einer einstmals vorhandenen Wassermenge von mindestens 20 Millionen Kubikkilometern aus (Raumfahrer.net berichtete).

Weitere Informationen über die ‚Geschichte des Mars‘ erhoffen sich die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler durch die systematische Untersuchung des im Inneren des Gale-Krater gelegenen Zentralberges „Aeolis Mons“.

Diverse Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter über den Boden des Kraters hinausragende Berg an seinen Flanken über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten. Anders als in den auf der Erde gewonnenen Bohrkernen liegen diese Informationen dabei jedoch mehr oder weniger offen zutage und sind für den Rover Curiosity somit relativ leicht einsehbar.

Durch eine langsame ‚Besteigung‘ dieses Zentralberges, welche mit weiteren ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbunden sein wird, soll dessen Entwicklungsgeschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchen Zeiträumen sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Während der ersten Monate des Jahres 2015 war der Rover jedoch zunächst damit beschäftigt, mit seinen insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumenten die Regionen „Pahrump Hills“ und „Garden City“ zu untersuchen, welche zu der Basis dieses Berges gerechnet werden. Nach dem Abschluss dieser Analysen setze der Rover seine Fahrt in die Richtung des Zentralberges fort. Das dabei angepeilte nächste Zwischenziel war ein Oberflächenbereich nahe des „Logan Pass“, in dem zwei unterschiedliche Arten von Gesteinsschichten aufeinandertreffen.

Schwieriges Gelände erforderte eine Planänderung
Bei drei von vier Fahrten, welche Curiosity dabei zwischen dem 7. und dem 13. Mai auf dem Weg zu der zu untersuchenden Oberflächenformation absolvierte, wurde jedoch ein so starkes ‚Durchdrehen‘ der Räder registriert, dass die Fahrt von der Sicherheitssoftware des Rovers vorzeitig abgebrochen wurde, um ein Festfahren des Rovers in einer ‚Sandfalle‘ zu verhindern. Der Grund hierfür war, dass die während dieser drei Fahrten von dem Rover gesammelten und autonom ausgewerteten Daten zeigten, dass die sechs Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt.

„Der Mars kann sehr trügerisch sein“, so Chris Roumeliotis, der derzeitige Leiter des für die Steuerung des Marsrovers Curiosity verantwortlichen „Roverdriver-Teams“ am Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Wir wussten, dass Curiosity in diesen kleinen Sandrippeln sehr schnell ins Rutschen geraten kann. Allerdings sah es zunächst so aus, als befände sich direkt daneben ein Gelände mit einem etwas festeren Untergrund. Wir fuhren also um die Rippelmarken herum und dachten, dass wir nun auf einem griffigeren Untergrund fahren, auf dem es für die Räder eine bessere Haftung gibt. Dummerweise stellte sich heraus, dass auch dieser Bereich der Oberfläche aus sehr lockerem Material besteht. Das hat uns dann doch sehr überrascht.“

Da sich der Rover jetzt zudem am Hang eines kleinen Hügels befand und eine hohe Neigung von immerhin 21 Grad aufwies entschieden sich die Roverdriver dazu, die Fahrt nicht auf dem vorgesehenen Kurs fortzusetzen, sondern stattdessen ein alternatives Ziel anzusteuern. Hierfür wurden zunächst von den beteiligten Roverdrivern und Wissenschaftlern einige Tage lang diverse Fotos ausgewertet, welche sowohl von den Kamerasystemen des Rovers stammten und die die unmittelbare Umgebung zeigten als auch Aufnahmen von dem in einer Marsumlaufbahn kreisenden NASA-Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter (abgekürzt MRO) und die das umliegende Gelände in einem größeren Kontext wiedergeben.
„Ein Faktor, den das Team zu berücksichtigen hat, ist die Zeit, die benötigt wird, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, wenn noch eine ganze Reihe von weiteren Zielen vor uns liegen“, so Dr. Ashwin Vasavada, der leitende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom JPL. „Wir haben die Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiter dazu verwendet, um einen alternativen Bereich in der Region des Logan Pass aufzuspüren, an der sich dieser geologische Kontakt trotzdem untersuchen lässt, ohne dass wir hierfür einen zu großen Umweg machen müssen.“

Am 16. Mai machte Curiosity schließlich ‚kehrt‘ und steuerte zunächst wieder nach Norden und anschließend nach Westen und Süden. Im Rahmen von insgesamt fünf Fahrten wurde so bis zum 22. Mai ein Gebiet namens „Marias Pass“ erreicht, wo ebenfalls zwei unterschiedliche Gesteinsschichten – helles Material trifft dort auf eher dunkle Gesteinsablagerungen – in Kontakt zueinander treten. Das hellere Material, so die beteiligten Wissenschaftler, konnte bereits im bisherigen Verlauf der Mission an anderen Stellen der Region Pahrump Hills eingehender analysiert werden. Das dunklere Material, welches einer Region namens „Stimons“ zugeordnet wird und das die Gesteine der Pahrump-Unit teilweise überlagert, ist dagegen neu.

Während der folgenden Tage wurden verschiedene geschichtete Gesteinsablagerungen und frei auf der Oberfläche liegende Felsblöcke eingehender mit mehreren Instrumenten des Rovers analysiert, wobei die beteiligten Wissenschaftler auch Wert auf die Charakterisierung der lokalen Stratigraphie der Pahrump-Stimons-Kontaktzone legten. Zudem erfolgten zwei weitere Fahrten, in deren Verlauf sich der Rover noch weiter in den Marias Pass hinein begab. Durch die erste dieser beiden Fahrten – hierbei wurde am 25. Mai eine Distanz von 33 Metern überbrückt – erreichte Curiosity eine nahezu perfekte Position für die weitere Erforschung dieser Übergangszone. Eine weitere, diesmal lediglich über 2,5 Meter führende Fahrt brachte den Rover schließlich am 27. Mai in eine Position, welche die direkte Untersuchung dieser Gesteine durch die an dem Instrumentenarm montierten Analysegeräte ermöglichte.

Neben dem Alphapartikel-Röntgenspektrometer kam hier dann während der letzten Tage auch mehrfach die MAHLI-Kamera zum Einsatz, um eine mit dem Namen „Big Arm“ belegte Oberflächenstruktur abzubilden, welche als ein potentielles Ziel für eine eingehendere Analyse angesehen wird. Sollte sich Big Arm dabei tatsächlich als ein für ‚Contact Science‘ geeignetes Objekt herausstellen, so wird es allerdings noch mehrere Wochen dauern, bis die entsprechenden Untersuchungen tatsächlich durchgeführt werden können.

Solarkonjunktion
Der Grund hierfür ist eine demnächst anstehende „Sonnenkonjunktion“. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Himmelskonstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von nur wenigen Grad zu der Sonne befindet. Aufgrund dieser Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover stark beeinträchtigt, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen der Erde und den ‚Marskundschaftern‘ hin und her gesandt werden, zu sehr stört. Diese etwa alle 26 Monate eintretende Planetenkonstellation hat zur Folge, dass alle auf oder um den Mars herum aktiven Sonden und Rover für einen Zeitraum von etwa zwei bis drei Wochen weitestgehend inaktiv sind (Raumfahrer.net berichtete).

Genau dieser Fall tritt jetzt gerade wieder ein. Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express hat so zum Beispiel ihren normalen wissenschaftlichen Betrieb für die kommenden Wochen bereits ‚eingestellt‘ und auch die restlichen Rover und Orbiter verringern ihre Aktivitäten derzeit auf ein Minimum. Nach dem Ablauf des heutigen Arbeitstages wird auch der Rover Curiosity seinen Instrumentenarm in einer ‚Ruheposition‘ verstauen und diesen erst in mehreren Wochen – zeitgleich mit der Wiederaufnahme des nominalen Betriebes – ‚entfalten‘. Während der kommenden Wochen wird Curiosity seine Aktivitäten dann auf ein Minimum beschränken, wobei deutlich weniger als die Hälfte der sonst üblichen Datenmenge die Erde erreichen wird.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler werden diese Zeit jedoch dazu nutzen, um sich in den kommenden Tagen im Rahmen eines ‚Team-Meetings‘ in Paris/Frankreich zu treffen. Dort sollen dann sowohl die bisherigen Erkenntnisse dieser ambitionierten Mission als auch die weitere Vorgehensweise bei der Erforschung des Aeolis Mons und des Gale-Kraters diskutiert werden.

Der Missionstag Sol 1.000
Zugleich markiert der heutige 30. Mai 2015 jedoch auch ein symbolträchtiges Datum für die Curiosity-Mission, denn am heutigen Tag begann für diesen ursprünglich auf eine Missionsdauer von zwei Erdjahren ausgelegten und bisher größten, schwersten und zudem teuersten der bisher vier auf der Marsoberflächen aktiv gewesenen Rover auch zugleich der Missionstag Sol 1.000, welcher am heutigen Tag um 03:56 MESZ begonnen hat. Verständlicherweise wurde dieses Ereignis am JPL auch mit einer kleinen Feier gewürdigt.

Bis zum heutigen Tag, dem bereits erwähnten Sol 1.000 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity 10.599 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 245.332 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Marsrover Curiosity – Der Sol 1.000 hat begonnen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESA, JPL, University of Arizona, University of Leicester.

Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express erreichte den äußeren Nachbarplaneten der Erde am 25. Dezember 2003. Seitdem untersucht dieser Orbiter die Oberfläche und die Atmosphäre des Mars sowie dessen beiden Monde Phobos und Deimos mit sieben wissenschaftlichen Instrumenten.

Durch die Auswertung der dabei gewonnenen Daten ergeben sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in die Entwicklungsgeschichte des Mars. Aufgrund der Vielzahl der daraus resultierenden Erkenntnisse über dessen Oberflächengeologie sowie zur ‚Geschichte des Wassers‘ auf unserem Nachbarplaneten und des guten technischen Zustandes der Raumsonde wurde die Mars Express-Mission erst kürzlich bis zum Jahr 2018 verlängert (Raumfahrer.net berichtete).

Der Marslander Beagle 2
Weniger Glück war dagegen der von Mars Express mitgeführten Landeeinheit Beagle 2 beschert. Dieser lediglich 57 Kilogramm wiegende Marslander wurde am 19. Dezember 2003 von seiner ‚Muttersonde‘ abgekoppelt. Nach einem sechstägigen Flug sollte der Lander am Morgen des 25. Dezember gegen 04:00 MEZ im Bereich des knapp nördlich des Marsäquators gelegenen Einschlagsbeckens Isidis Planitia die Marsoberfläche erreichen und die Umgebung seines Landeplatzes anschließend mit verschiedenen Instrumenten und Sensoren untersuchen.

Allerdings warteten die für die Überwachung von Beagle 2 verantwortlichen Mitarbeiter der ESA an diesem Morgen vergeblich auf den Eingang eines Signals, welches die erfolgreiche Landung bestätigen sollte. Auch die in den folgenden Tagen und Wochen wiederholt erfolgenden Versuche einer Kontaktaufnahme blieben erfolglos. Schließlich wurde die Mission Beagle 2 am 6. Februar 2004 von der ESA als verloren erklärt. Eine daraufhin eingerichtete Untersuchungskommission konnte mangels Daten keinen Grund für den Verlust der Mission ermitteln.

Da – wie geplant – während des Landeanfluges kein Funkkontakt zwischen dem Kontrollzentrum auf der Erde und der Landeeinheit bestand und somit auch keine Telemtriedaten zur Verfügung standen, war unklar, ob der Lander die Marsoberfläche ‚in einem Stück‘ erreicht hatte oder während der Landung vielleicht zerschellt war. Auch ein Verglühen in der Marsatmosphäre konnte nicht ausgeschlossen werden. In den folgenden Jahren wurden die hochauflösenden Kamerasysteme von verschiedenen Marsorbitern dazu genutzt, um nach den Überresten von Beagle 2 zu suchen. Aber auch diese Bemühungen blieben erfolglos. Beagle 2 blieb ‚verschollen‘.

Dies hat sich jetzt – mehr als elf Jahre nach dem Tag der Landung – jedoch geändert.

Die Suche war schließlich doch noch erfolgreich…
Seit dem März 2006 befindet sich die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene und mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattete Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten. Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen unter optimalen Bedingungen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel.

Bei passenden Gelegenheiten wurde von dieser Kamera in den vergangenen Jahren auch immer wieder die für Beagle 2 vorgesehene Landezone im Bereich des Isidis Planitia abgebildet. Allerdings verfügt diese Zone mit einer Ausdehnung von 170 x 100 Kilometern über eine Fläche von rund 17.000 Quadratkilometern. Die Hauptkamera des MRO kann dagegen pro Aufnahme normalerweise nur eine Fläche von lediglich rund 50 Quadratkilometern abbilden. Da der MRO die Region Isidis Planitia nur gelegentlich überfliegt und zudem nicht genau bekannt war, an welcher Stelle der Lander die Oberfläche exakt erreicht hat, waren die Bemühungen zunächst erfolglos. Zusätzlich erschwert wurde diese Suche auch durch die geringen Abmessungen, über welche Beagle 2 verfügt. Selbst mit voll entfalteten Solarpaneelen würde der Lander lediglich knapp zwei Meter durchmessen und somit auf den HiRISE-Aufnahmen nur schwer erkennbar sein.

…Dank der Hilfe eines Außenstehenden
Trotz der somit nur geringen Erfolgsaussichten setzte das Team der HiRISE-Kamera seine Suche fort. Dabei konnte man auch auf die Mitarbeit der interessierten Öffentlichkeit zählen. Seit dem Januar 2010 besteht auch für nicht direkt in die Mission eingebundene Personen – egal ob Studenten, Wissenschaftler oder einfach nur ‚interessierte Laien‘ – die Möglichkeit, Vorschläge für zukünftige Beobachtungsziele der HiRISE-Kamera abzugeben. Hierzu muss ein Vorschlag für eine abzubildende Region auf dem Mars eingereicht und kurz begründet werden. Sofern sich dieser Vorschlag mit den gegebenen technischen Möglichkeiten und den wissenschaftlichen Zielsetzungen der HiRISE deckt – die abzubildende Region sollte so zum Beispiel nicht bereits schon zuvor mehrfach abgebildet sein und auch die zukünftigen Orbitparameter des MRO müssen genauso stimmen wie die Beleuchtungsverhältnisse auf der Marsoberfläche während einer möglichen Aufnahme – werden diese Vorschläge dann eventuell in das zukünftige ‚Arbeitsprogramm‘ der HiRISE eingebunden.

„Hierdurch wird Studenten und anderen Interessierten die Möglichkeit gegeben, aktiv an der Erforschung des Mars teilzunehmen“, so Rich Zurek, der Projektwissenschaftler der MRO-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien.
Michael Croon aus Trier, ein ehemaliger Mitarbeiter des für die Kontrolle des Marsorbiters Mars Express zuständigen Operationsteams, hat das HiWish-Projekt dazu genutzt, um eine Aufnahme vorzuschlagen, welche der Suche nach dem verschollenen Lander Beagle 2 dienen sollte. Auf der entsprechenden Aufnahme, welche am 28. Februar 2013 angefertigt wurde, war tatsächlich eine Struktur erkennbar, bei der es sich um den gesuchten Lander handeln könnte.

„Der Kontrast in dieser Aufnahme war jedoch sehr gering und es war schwierig, dort etwas Genaueres zu erkennen“, so Alfred McEwen, der wissenschaftliche Projektleiter des HiRISE-Kameraexperiments von der University of Arizona. Auf weiteren Aufnahmen dieser Region, angefertigt am 29. Juni 2014 und am 15. Dezember 2014, war schließlich ein heller Fleck erkennbar, welcher sich ‚zu bewegen‘ schien. Die entsprechenden Aufnahmen wurden anschließend von Mitarbeitern des HiRISE-Teams, des JPL und des Beagle 2-Teams weiter ausgewertet.
„Das ist Beagle 2„, ist sich Alfred McEwen sicher. Dieser Meinung schließt sich auch Tim Parker, Geologe und Marsforscher am JPL an, der sowohl an der Planung der Suchkampagne als auch an der Bearbeitung der dabei erstellten Aufnahmen beteiligt war. „Ich habe die Aufnahmen sorgfältig ausgewertet und bin davon überzeugt, dass wir es hier mit Beagle 2-Hardware zu tun haben.“
Die Veränderungen auf den Aufnahmen resultieren demzufolge aus der blütenförmigen Anordnung der Solarzellen, welche den Lander nach ihrer Entfaltung mit Energie versorgen sollten. Durch veränderte Sonnenstände und unterschiedliche Aufnahmewinkel wird das Sonnenlicht jeweils von einem anderen Sonnenkollektor in Richtung des Marsorbiters reflektiert. Dieser Effekt wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass sich Beagle 2 auf einem leicht abschüssigen Untergrund befindet.

„Wir sind sehr glücklich jetzt zu wissen, dass Beagle 2 den Mars erreicht hat“, so Alvaro Giménez, der bei der europäischen Weltraumagentur für den Bereich „Wissenschaft und robotische Exploration“ verantwortliche Direktor. „Diese Hingabe, mit der verschiedene Teams versucht haben, den Lander auf den hochaufgelösten Bildern zu entdecken, ist inspirierend.“

„Dass wir über das Schicksal von Beagle 2 überhaupt nichts wussten hat bei uns ein nagendes Gefühl verursacht“, so Rudolf Schmidt, der zu diesem Zeitpunkt für die Mission Mars Express verantwortliche Projektmanager der ESA. „Jetzt zu sehen, dass es der Lander tatsächlich bis auf die Oberfläche geschafft hat, ist eine hervorragende Neuigkeit.“

Die Mission von Beagle 2 wäre fast erfolgreich gewesen
In der unmittelbaren Umgebung der Landestelle sind zudem die Überreste des Landefallschirms sowie der Schutzabdeckung des Landers erkennbar. Durch die Auswertung dieser HiRISE-Aufnahmen lassen sich auch erste Aussagen darüber tätigen, was am Morgen des 25. Dezember 2003 auf dem Mars passiert ist. Die Aufnahmen belegen, dass der Lander die kritische Phase des Eintritts in die Marsatmosphäre und deren Durchquerung ebenso gut überstanden hat wie die anschließende Landung. Beagle 2 hat die Oberfläche unseres Nachbarplaneten offenbar unbeschadet erreicht und dabei das Zentrum der angepeilten Landezone um lediglich rund fünf Kilometer ‚verfehlt‘. Alleine diese ‚Punktlandung‘ , welche bei 11,5 Grad nördlicher Breite und 90,4 Grad östlicher Länge erfolgte, stellt einen durchaus beachtlichen Erfolg dar.

Allerdings scheinen sich anschließend lediglich zwei der Solarpaneele des Landers komplett entfaltet zu haben. Ohne vollständige Energieversorgung und zusätzlich durch die nicht gänzlich ausgefahrenen Solarzellenausleger beeinträchtigt, welche sich vermutlich in einer direkten Linie zwischen der Kommunikationsantenne des Landers und dem in der Marsumlaufbahn operierenden Orbiter befanden, war es dem Lander jedoch nicht möglich, eine Funkverbindung mit dem Orbiter Mars Express zu etablieren oder auf die Kommunikationsversuche seines Kontrollzentrums zu reagieren.

Erste Vermutungen gehen dahin, dass für die nicht vollständig erfolgte Entfaltung eventuell die Landeairbags verantwortlich gewesen sein könnten. Das Airbag-System sollte den mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 bis 60 Kilometern pro Stunde auf den Marsboden auftreffenden Lander während des Aufpralls schützen. Eventuell haben diese Airbags sich nach der Landung nicht wie vorgesehen von der Landeeinheit gelöst. Auf den HiRISE-Aufnahmen finden sich Hinweise auf die Lage und Position dieser Airbags. Allerdings, so die beteiligten Wissenschaftler, werden weitere Aufnahmen benötigt, um diese Daten bestätigen zu können.

Somit scheint sich nach mehr als elf Jahren doch noch herauszustellen, dass die Mission von Beagle 2 zumindestens als Teilerfolg bezeichnet werden kann. Leider war es der ‚treibenden Kraft‘ hinter dieser Mission, dem Prof. Colin Pillinger von der Open University in Milton Keynes/England, nicht mehr vergönnt, diesen Teilerfolg zu verfolgen. Colin Pillinger verstarb bereits am 7. Mai 2014. Ebenfalls im Jahr 2014 verstarben zwei weitere in leitenden Funktionen für die Beagle 2-Mission tätige Mitarbeiter – Professor George Fraser von der University of Leicester/England und Professor David Barnes von der Aberystwyth University/Wales.

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Berichte der Untersuchungskommission zum Verlust von Beagle 2:

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: USGS, JPL, University of Leicester, UMSF-Forum.

Bereits seit dem August 2012 erforscht der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity das Innere des 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters. Neben den anderen wissenschaftlichen Zielen, welche die NASA mit dieser ambitionierten Mission verbindet, richtet sich das Interesse der Marsforscher dabei besonders auf die Untersuchung der klimatologischen und geologischen Bedingungen, welche einstmals in dieser Region des Mars vorgeherrscht haben. Ein speziellen Interesse gilt dabei dem im Inneren des Gale-Krater gelegenen Zentralberg „Aeolis Mons“.

Diverse Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter über den Boden des Kraters hinausragende Berg an seinen Flanken über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten. Anders als in den auf der Erde gewonnenen Bohrkernen liegen diese Informationen dabei mehr oder weniger offen zutage und sind für den Rover Curiosity somit relativ leicht einsehbar.

Durch eine langsame ‚Besteigung‘ des Berges, welche mit ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbunden ist, soll diese Entwicklungsgeschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchen Zeiträumen sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Auf seinem Weg zu der Basis dieses Berges erreichte Curiosity bereits am 18. September 2014, dem Sol 753 seiner Mission, die Region „Pahrump Hills“, wo er sich seitdem intensiv als ‚Feldgeologe‘ betätigt hat. Dieses Gebiet ist nach der Meinung der an der Curiosity-Mission beteiligten Geologen ein Bestandteil der untersten Gesteinsschicht auf der sich der Zentralberg Aeolis Mons aufbaut. Zwecks der Untersuchung der hier befindlichen Gesteine wurde am 24. September ein an dem Instrumentenarm befindlicher Bohrer eingesetzt um Material zu gewinnen, welches anschließend über mehrere Wochen hinweg ausführlich mit den verschiedenen Instrumenten des Rovers analysiert wurde (Raumfahrer.net berichtete).

Erhöhte Hämatit-Vorkommen
Bei den Untersuchungen mit dem CheMin-Spektrometer zeigte sich, dass die untersuchte Bodenprobe über einen signifikanten Anteil des Eisenoxidminerals Hämatit verfügt. Diese Entdeckung ist für die beteiligten Wissenschaftler besonders deshalb von Bedeutung, weil bereits im Jahr 2010 eines der Instrumente des NASA-Orbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in genau dieser Region des Gale-Kraters Hinweise auf erhöhte Hämatit-Vorkommen geliefert hatte.
„Dieser Fund stellt eine direkte Verbindung zu den Messdaten her, welche wir aus dem Orbit heraus gewonnen haben“, so der Curiosity-Projektwissenschaftler John Grotzinger vom California Institute of Technology in Pasadena/Kalifornien. Die Wissenschaftler können sich jetzt sicher sein, dass sie die bisherigen Messungen des MRO zur Identifikation von Mineralen auf der Marsoberfläche richtig interpretiert haben und werden dies in Zukunft bei der Planung der wissenschaftlichen Aktivitäten berücksichtigen.

„Wir haben mittlerweile den Bereich des Kraters erreicht, aus dem die mineralogischen Informationen stammen, die bei der Auswahl des Gale-Kraters als Landeplatz eine wichtige Rolle gespielt haben“, erläutert Ralph Milliken von der Brown University. „Wir sollten nun in der Lage sein, auf der Grundlage der Daten der Orbiter vorherzusagen, welche Mineralien wir wo vorfinden werden. Auf diese Weise können wir in Zukunft die Orte, wo weitere Bohrungen durchgeführt werden sollen, ganz gezielt auswählen.“

Intensive Erforschung der Pahrump Hills
Auch in den auf die Analyse der Bohrprobe folgenden Wochen hat sich Curiosity auf die Untersuchung der in der unmittelbaren Umgebung der Pahrump Hills befindlichen und dort frei zutage tretenden Grundgesteine konzentriert. Der Rover absolvierte hierzu in Abständen von jeweils einigen Tagen mehrere kurze Fahrten über jeweils nur wenige Meter. Am Ende einer jeden Etappe erfolgten weitere Analysen und Messungen, welche von ausführlichen Beobachtungskampagnen der verschiedenen bildgebenden Instrumente begleitet wurden. Im Rahmen einer ersten ‚Besichtigungstour‘ durch die Pahrump Hills legte der Rover dabei eine Strecke von insgesamt rund 110 Metern zurück und untersuchte dabei Bereiche, welche sich von ihrem Höhenniveau her um etwa neun Meter unterschieden.

„Wir konnten [hierbei] eine vielfältige Geologie beobachten“, so Dr. Ashwin Vasavada, der stellvertretende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Einige Bereiche weisen eine feine Schichtung auf und sind von ihrer Zusammensetzung her sehr feinkörnig. Andere Bereiche sind eher blockartig gestaltet und haben sich gegenüber den erosiven Kräften als sehr widerstandsfähig herausgestellt.“
Einige diese Formationen sind von Ablagerungen bedeckt, welche Unterschiede in ihrer jeweiligen chemischen Zusammensetzung aufweisen. Andere Strukturen sind von feinen Mineraladern durchzogen oder weisen unterschiedliche Grade einer Zementation auf. „Es gibt hier viel zu erforschen“, so Dr. Ashwin Vasavada weiter.

Nach dem Abschluss seiner ersten ‚Runde‘ durch die Pahrump Hills begann Curiosity einen zweiten ‚Durchgang‘, bei dem mehrere der bereits zuvor kurz untersuchten Oberflächenziele erneut angesteuert wurden. Diesmal ließen sich die beteiligten Wissenschaftler jedoch etwas mehr Zeit und untersuchten dabei ausgewählte Bereiche ausführlicher und im Detail.

„Die Variationen, die wir bisher gesehen haben, zeigen uns, dass sich die Umweltbedingungen in diesem Bereich der Marsoberfläche im Laufe der Zeit verändert haben. Dies trifft sowohl für die Zeit zu, als sich die Sedimente gebildet haben als auch für die Zeit, in der sie sich zu Grundgestein verfestigt haben. Wir konnten mehrere Ziele identifizieren, von denen wir denken, dass sie uns die besten Chancen bieten, Antworten auf die Fragen zur Entstehung dieser Ablagerungen zu erhalten. Haben sie sich in stehenden oder in fließenden Gewässern gebildet? Welchen Einfluss hatte der durch den Wind verfrachtete Sand? Und in welchem Ausmaß und auf welche Art hat sich die Zusammensetzung der Materialien während der Zeit verändert?“, so Dr. Vasavadas Erklärung für diese ausführlichen und somit auch zeitintensiven Arbeiten, welche jedoch voll und ganz der Zielsetzung der Mission entsprechen.

Im Verlauf der vergangenen Woche konzentrierte sich das Interesse der Wissenschaftler hierbei auf eine mit dem Namen „Book Cliffs“ belegte Gesteinsformation. Hierbei kam unter anderem an drei verschiedenen auf diesem Gesteinsaufschluss gelegenen Stellen das „Dust Removal Tool“ (kurz DRT) zum Einsatz, bevor diese Bereiche eingehenderen Analysen unterzogen wurden.

Bei dem DRT handelt es sich um eine aus Borsten aus Edelstahl bestehende Bürste, mit der eine zu untersuchende Gesteinsformation von der obersten Staubschicht befreit werden kann. Eine solche Staubschicht, welche unter Umständen seit Jahrmillionen den auftretenden Umweltbedingungen – einschließlich der einfallenden kosmischen Strahlung – ausgesetzt war, kann zum Beispiel die Messergebnisse des APX-Spektrometers verfälschen.

Die weitere Vorgehensweise
Für den heutigen Tag ist vorgesehen, speziell diese drei Bereiche erneut mit der MastCam – der Hauptkamera des Rovers – abzubilden und dabei durch den Einsatz verschiedener Filter multispektrale Aufnahmen zu gewinnen, welche in Kombination mit den Daten von anderen Instrumenten Informationen über die Zusammensetzung von Book Cliffs liefern sollen. Die ChemCam wird diese Stellen zudem erneut in einem passiven Beobachtungsmodus abtasten. Außerdem sollen die Kameras des Rovers genutzt werden, um eventuell derzeitig über dem Gale-Krater befindliche Wolken abzubilden.

Voraussichtlich am morgigen Tag wird Curiosity den Bereich von Book Cliffs verlassen und sich zu zwei neuen, mit den Namen „Alexander Hills“ und „Carnivore Canyon“ belegten Zielen begeben, welche sich etwa 20 Meter südöstlich vom jetzigen Standort und ebenfalls noch im Bereich der Pahrump Hills befinden. Auch hier sollen dann in der kommenden Woche ausführliche Bodenuntersuchungen durchgeführt werden. Nach der Auswertung der in den letzten Wochen gewonnenen Daten soll zudem entschieden werden, ob und – wenn ja – wo Curiosity im Bereich der Pahrump Hills eine weitere Bohrung durchführen soll.

Nach dem Abschluss der Untersuchungen an seinem jetzigen Standort soll der Rover weiter in Richtung des Zentralberges dirigiert werden und dabei höher gelegene Regionen ansteuern. Ein potentielles Ziel auf der zukünftigen Route stellt dabei eine mit dem Namen „Hematite Ridge“ belegte Oberflächenformation dar. Auch hier konnte das CRISM-Spektrometer des MRO Anzeichen für erhöhte Hämatit-Konzentrationen vorfinden.

Probleme mit der ChemCam
Ein wichtiges – aber keinesfalls das einzige – Instrument für die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung der auf der Marsoberfläche befindlichen Gesteine stellt das „Chemistry and Camera Instrument“ (kurz „ChemCam“) dar. Leider trat bei diesem Instrument während der letzten Tage ein Problem auf. Von der ChemCam empfangene Diagnosedaten zeigen, dass ein in das Instrument integrierter Dauerstrichlaser zunehmend an Leistung verliert. Dieser Dauerstrichlaser wird dazu verwendet, um das Schmidt-Cassegrain-Teleskop der ChemCam zu fokussieren, bevor der Hauptlaser des Instruments aktiv wird und das für eine Untersuchung angepeilte Ziel mit einer Serie von einzelnen Laserpulsen ‚beschießt‘. Bisher kam dieser Dauerstrichlaser bereits mehr als 2.000 mal zum Einsatz.

Für den Fall das die Leistung des Dauerstrichlasers noch weiter abfällt und dabei einen Punkt erreicht, an dem dessen Leistung nicht mehr zum Fokussieren des Teleskops ausreicht, plant das zuständige Instrumententeam den ausführlichen Test einer alternativen Methode. Statt eines dauerhaften Abstrahlens einer Lichtwelle mit konstanter Intensität durch den Dauerstrichlaser soll hierbei vielmehr der Hauptlaser eingesetzt werden, um noch vor der Durchführung einer geplanten Messung einige Pulse abzusetzen, welche dabei ausschließlich der Teleskop-Fokussierung dienen sollen. Erstmals kam diese Methode am gestrigen Tag zum Einsatz.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 816 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mehr als 9,5 Kilometer auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 202.970 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: NASA, ESA, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, CIOC, The Planetary Society, Wikipedia.

Eigentlich handelt es sich bei dem bereits am 3. Januar 2013 von dem australischen Astronomen Robert H. McNaught entdeckten Kometen „C/2013 A1 (Siding Spring)“ um einen eher unspektakulären Kometen, welcher derzeit eine scheinbare Helligkeit von lediglich etwa 10,5 bis 11 mag erreicht. Für eine erfolgreiche Beobachtung ist also ein leistungsstarkes Teleskop nötig. Erschwert wird eine solche Beobachtung zudem durch die Position, welche der Komet von Mitteleuropa aus betrachtet derzeit am Himmel einnimmt. Er bewegt sich gegenwärtig zwischen den Sternbildern Schütze und Skorpion und befindet sich somit am abendlichen Himmel nur sehr tief über dem südlichen Horizont. Für Amateurastronomen stellt der Komet Siding Spring somit kein verlockendes Beobachtungsziel dar.

Vollkommen anders gestaltet sich die Situation dagegen für die professionellen Astronomen und Wissenschaftler, deren Augenmerk zur Zeit mit wachsender Spannung auf den Kometen Siding Spring gerichtet ist. Der Grund hierfür ist die Bahn, auf der sich dieser Komet gegenwärtig durch das innere Sonnensystem bewegt.

Kometen sind Überreste aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems, welche sich auf elliptischen Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Die langperiodischen Kometen, zu denen auch C/2013 A1 (Siding Spring) zählt, entstammen der sogenannten Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Weit entfernt von der Sonne haben sich die dort befindlichen Kometen seit der Geburtsstunde unseres Sonnensystems kaum verändert. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen der dortigen Kometen allerdings gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Den Großteil ihrer Existenz fristen diese auch als ’schmutzige Schneebälle‘ bezeichneten Objekte jedoch fernab der Sonne als kalte, nahezu unveränderliche Brocken aus Eis, Staub und gefrorenen Gasen. Erst wenn sich ein Komet auf seiner langgezogenen Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Entfernung von etwa fünf Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa 750 Millionen Kilometern – nähert, setzt eine zunächst langsam ablaufende Verwandlung ein.

Aufgrund der steigenden Temperaturen sublimieren die leichtflüchtigen Bestandteile des Kometenkerns – in erster Linie handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, Kohlenstoffdioxid, Methan und Ammoniak – und entweichen mit Geschwindigkeiten von bis zu einigen hundert Metern in der Sekunde in das umgebende Weltall. Dabei reißen diese freigesetzten Gase regelrechte Fontänen aus Staub mit sich. Diese Teilchen formen zunächst eine Koma, welche den Kometenkern vollständig einhüllt. Aus dieser Kometenkoma entwickelt sich aufgrund des von der Sonne ausgehenden Strahlungsdrucks anschließend auch ein ‚Schweif‘, welcher den Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht.

Allerdings sind die dabei ablaufenden Prozesse längst noch nicht bis ins letzte Detail verstanden. Welche Faktoren setzen diesen Ausstoß von Gas und Staub in Gang? Wie entwickelt sich die Aktivität? Und welche Prozesse auf der Oberfläche und im Inneren des Kometenkerns spielen dabei welche Rolle? Durch die Untersuchung des Kometen Siding Spring erhoffen sich die Wissenschaftler Antworten auf einige dieser Fragen. Hierbei kommt ihnen ein Zufall zu Hilfe.

Der Mars bekommt Besuch
Am Abend des 19. Oktober 2014 wird der Komet C/2013 A1 (Siding Spring) auf seinem Weg durch das innere Sonnensystem den äußeren Nachbarplaneten der Erde – den Mars – um 20:27 MESZ in einer Entfernung von lediglich 139.500 Kilometern passieren. Dies entspricht weniger als einem Drittel der Entfernung, welche zum Beispiel den Mond von der Erde trennt. Bei diesem Ereignis handelt es sich zugleich um die engste jemals beobachtete Passage eines Kometen an einem Planeten.

Zum Vergleich: Die dichtste jemals beobachtete Passage eines Kometen an der Erde erfolgte in einer Entfernung von etwa 2,2 Millionen Kilometern. Allerdings standen den Astronomen damals – diese Passage des Kometen Lexell erfolgte bereits am 1. Juli 1770 – nur sehr begrenzte Möglichkeiten zur Beobachtung dieses Himmelskörpers zur Verfügung.

Ganz anders gestaltet sich die Situation allerdings in der Gegenwart. Trotz der großen Entfernung von rund 240 Millionen Kilometern, in der sich der Komet derzeit von der Erde befindet, kann dieser sowohl mit erdgestützten Großteleskopen als auch mit verschiedenen Weltraumteleskopen eingehend untersucht werden. Ein nochmals deutlich besserer Blick auf Siding Spring bietet sich für die Wissenschaftler dagegen direkt vom Mars aus. Gegenwärtig befinden sich gleich fünf aktive Orbiter in Umlaufbahnen um unseren Nachbarplaneten. Außerdem sind zwei Rover auf der Marsoberfläche aktiv. Diesen Marsorbitern und -rovern bietet sich die einzigartige Gelegenheit, dieses seltene Schauspiel ganz aus der Nähe zu verfolgen. In den kommenden Tagen sollen deshalb die Messinstrumente, mit denen die ‚Mars-Kundschafter‘ ausgestattet sind, dazu genutzt werden, um den Kometen Siding Spring eingehender zu untersuchen.

Der Komet ist derzeit mit einer mehrere zehntausend Kilometer durchmessenden Koma umgeben. Es wird erwartet, dass während der Passage des Kometen Gaspartikel und Staubteilchen aus der Koma und dem Schweif des Kometen in die Marsatmosphäre eintreten und dabei mit dieser interagieren. Außerdem erhoffen sich die Wissenschaftler Erkenntnisse über den vermutlich nur wenige Kilometer durchmessenden Kern des Kometen.

Geplante Untersuchungen der NASA
Die beiden von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Opportunity und Curiosity werden so zum Beispiel versuchen, mit ihren Kameras Aufnahmen des Kometen anzufertigen. Obwohl die dichteste Annäherung des Kometen von diesen beiden Rovern aus betrachtet während des Tages erfolgt erscheint diese Absicht erfolgversprechend. Der Komet soll – vom Mars aus betrachtet – eine Helligkeit von bis zu minus sechs Magnitude erreichen. Damit wäre er heller als der Planet Venus, der – von der Erde aus betrachtet – eine Helligkeit von bis zu -4,6 mag erreichen kann. Außerdem soll von diesen beiden Rovers der Nachthimmel über den jeweiligen Operationsgebieten abgebildet werden. Auf diesen Aufnahmen, so die Erwartungen der beteiligten Wissenschaftler, sind dann eventuell Meteore zu erkennen, bei denen es sich um in die Marsatmosphäre eintretende Staubteilchen des Kometen handeln könnte.

Die besten Aufnahmen des Kometen Siding Spring sind allerdings von der HiRISE-Kamera, einem der sechs wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) zu erwarten. Dieser ebenfalls von der NASA betriebene Marsorbiter konnte zuletzt im Herbst 2013 den Kometen C/2012 S1 (ISON) abbilden, welcher sich zu diesem Zeitpunkt in einer Entfernung von etwa 11 Millionen Kilometern zum Mars befand. Auch die ebenfalls auf dem MRO befindlichen, allerdings deutlich niedriger auflösenden Kamerasysteme CTX, MARCIE und MCS sollen zur Abbildung der Koma des Kometen genutzt werden.

Weitere Daten soll zudem das CRISM-Spektrometer (kurz für „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“) des MRO liefern. Das CRISM ist ein abbildendes Spektrometer, welches eigentlich für die Untersuchung von auf der Marsoberfläche abgelagerten Mineralien ausgelegt ist. Allerdings – so die Erwartung der Marsforscher – sollte dieses Instrument auch in der Lage sein, Informationen über die in der Koma und dem Schweif von Siding Spring enthaltenen Gas- und Staubpartikel zu liefern.

„Mit etwas Glück werden wir die Verteilung der verschiedenen Gase messen können und zudem auch etwas über die Natur des Staubes lernen“, so David Humm vom Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland, einer der am CRISM-Spektrometer beteiligten Wissenschaftler.

Auch der NASA-Marsorbiter Mars Odyssey, welcher sich bereits seit dem 24. Oktober 2001 in einer Marsumlaufbahn befindet und somit der derzeit ‚dienstälteste‘ Marsorbiter ist, wird seine zwei noch einsatzfähigen Instrumente nutzen, um zusätzliche Daten über die Koma des Kometen zu gewinnen.
Bei dem dritten für die Untersuchung von Siding Spring einzusetzenden NASA-Orbiter handelt es sich um die auf die Untersuchung der Marsatmosphäre spezialisierte Raumsonde MAVEN, welche den Mars erst am 22. September 2014 erreicht hat. Derzeit befindet sich die Raumsonde noch in einer „Check-Out-Phase“, in deren Verlauf der allgemeine Zustand überprüft und die Einsatzfähigkeit der Instrumente bestätigt werden soll. Sofern dabei keine unvorhergesehenen Probleme auftreten sollen auch drei der insgesamt acht Instrumente von MAVEN genutzt werden, um den Kometen und speziell dessen Interaktion mit der Marsatmosphäre zu untersuchen. Mit einem abbildenden UV-Spektrometer sollen dabei Spektraldaten des Kometen gewonnen werden. Außerdem soll MAVEN ermitteln, ob und – wenn ja – in welchem Umfang Methan und Wasserstoff von dem Kometen in die Marsatmosphäre transferiert wird und ob sich durch diese Prozesse deren Zusammensetzung verändert.

Europa hat ebenfalls einen Logenplatz
Ein weiterer ‚Veteran‘ in der derzeitigen Flotte der Marsorbiter ist die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express, welche sich bereits seit dem 25. Dezember 2003 in einer Umlaufbahn um den Mars befindet und unseren Nachbarplaneten seitdem mit sieben wissenschaftlichen Instrumenten untersucht. Neben der High Resolution Stereo Camera soll in den kommenden Tagen unter anderem der Teilchendetektor ASPERA-3 eingesetzt werden. Dieses Instrument dient der Analyse der Wechselwirkung der Marsatmosphäre mit dem interplanetaren Medium und misst dabei geladene und ungeladene Teilchen in der Atmosphäre und der Umgebung unseres Nachbarplaneten.

„ASPERA-3 wird während des gesamten Vorbeifluges aktiv sein“, so Dr. Markus Fränz vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen/Niedersachsen. „Wir erwarten, dass sich der Kometenschweif und die Marsatmosphäre zum Teil vermischen werden.“ Die Wissenschaftler gehen aufgrund von Computersimulationen davon aus, dass der Komet Siding Spring während der Phase des Vorbeifluges an dem Mars pro Sekunde rund 100 Kilogramm fremden Materials in die Marsatmosphäre einbringen wird. „Diese geringen Teilchendichten machen die Messungen zu einer großen Herausforderung“, so Dr. Fränz weiter.

Dennoch erwarten die Wissenschaftler, dass sie verfolgen können, wie sich die Zusammensetzung der Marsatmosphäre durch das von dem Kometen freigegebene Material geringfügig verändern wird. Neben anderen Ionen und Molekülen müsste das ASPERA-Instrument zum Beispiel Wassermoleküle aufspüren können, welche in den obersten Schichten der Marsatmosphäre normalerweise nur in einem geringen Umfang vorkommen. Durch die ASPERA-3-Messungen sollen die Bestandteile des Kometenschweifs identifiziert werden. „Die Zusammensetzung des Schweifs von Siding Spring auf diese Weise zu entschlüsseln, liefert uns ein weiteres Puzzleteil zum Verständnis der Entstehung unseres Sonnensystems“, so Dr. Fränz.

Der indische Marsorbiter Mangalyaan
Bei dem fünften für die Untersuchung des Kometen „C/2013 A1 (Siding Spring)“ einzusetzenden Marsorbiters handelt es sich um die Raumsonde Mangalyaan, welche den Mars am 24. September 2014 und somit lediglich zwei Tage nach der Raumsonde MAVEN erreichte. Die Mars Orbiter Mission (kurz MOM) – so der offizielle Name dieser Mission – ist eine Raumsonde der indischen Raumfahrtbehörde ISRO.
Die Mars Orbiter Mission wird von der ISRO als ‚Technologiedemonstrations-Mission‘ bezeichnet, mit der nachgewiesen werden soll, dass Indien über das Wissen und die technischen Fähigkeiten verfügt, eine Raumsonde in den Orbit eines anderen Planeten zu entsenden. Vorlage für MOM war der indische Mondorbiter Chandrayaan-1, welcher den Mond unseres Heimatplaneten von November 2008 bis zum August 2009 umkreiste. MOM soll den Mars über einen Zeitraum von mindestens sechs Monaten umkreisen und dabei mit insgesamt fünf Instrumenten die Atmosphäre und das Wetter des Mars untersuchen. Als ‚wissenschaftliche Zugabe‘ erhoffen sich die indischen Wissenschaftler Erkenntnisse über den Verbleib des einstmals flüssigen Wassers auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten und über das eventuell in der Atmosphäre enthaltene Methan.

Die ISRO will den Kometen mit der an Bord des Orbiters befindlichen „Mars Color Camera“ abbilden und zudem Messungen bezüglich der in der Koma enthaltenen Gase durchführen. Die diesbezüglichen wissenschaftlichen Messungen sollen mit den Messungen des NASA-Orbiters MAVEN koordiniert werden.

„Jeder Komet ist ein wenig anders“, so Dr. Fränz. „Indem wir möglichst viele genau untersuchen, können wir uns ein immer besseres Bild von ihrem Entstehungsort machen.“ Die Untersuchung des Kometen C/2013 A1 (Siding Spring) bei seiner Marspassage könnte dabei helfen, die Natur dieser immer noch rätselhaften Himmelskörper weiter zu entschlüsseln. Besonders interessant ist dabei die Tatsache, dass der Komet Sinding Spring der erste durch Raumsonden untersuchte Komet sein wird, welcher direkt aus der Oortschen Wolke stammt.

Gefahr für die Raumsonden
Allerdings birgt diese dichte Begegnung zwischen dem Mars und dem Kometen C/2013 A1 (Siding Spring) für die Wissenschaftler nicht nur eine einmalige Gelegenheit für die Untersuchung des Kometen – sie beinhaltet zugleich auch ein gewisses Gefahrenpotential für die Marsorbiter. Hierfür verantwortlich sind die Staubpartikel, welche von der Oberfläche des Kometenkerns in das umgebende Weltall entweichen und dabei entlang der Kometenbahn einen sich langsam immer weiter ausdehnenden Staubschweif bilden.

Etwa 90 Minuten nach der dichtesten Annäherung des Kometenkerns an den Mars wird sich unser Nachbarplanet der Bahn des Kometen bis auf eine Entfernung von etwa 28.000 Kilometern nähern. Ungefähr zu diesem Zeitpunkt ist die Gefahr am größten, dass Staubpartikel des Kometen, welche sich dabei mit einer Geschwindigkeit von 56 Kilometern pro Sekunde relativ zum Mars und den ihn umkreisenden Raumfahrzeugen bewegen, mit den Orbitern kollidieren. Selbst diese normalerweise nur mikroskopisch kleinen und entsprechend massearmen Partikel könnten dabei aufgrund der hohen Aufprallgeschwindigkeiten zu ernsthaften Beschädigungen führen. Neben den empfindlichen Optiken der Messinstrumente sind dabei besonders die großflächigen, für die Energieversorgung benötigten Solarzellenausleger einem erhöhten ‚Trefferrisiko‘ ausgesetzt. Im schlimmsten Fall könnten solche Kollisionen zum Ausfall einer Raumsonde führen.

Modellrechnungen führten Ende des vergangenen Jahres zu dem Schluss, dass der Mars während der Kometenpassage pro Quadratmeter im Durchschnitt von einem Staubteilchen getroffen werden könnte. Für den ESA-Orbiter Mars Express, welcher selbst in einer optimalen Lageausrichtung immer noch eine ‚Angriffsfläche‘ von etwa drei Quadratmetern bietet, hätte dies zum Beispiel bedeutet, dass er von bis zu drei Staubteilchen getroffen werden könnte.
Um dieses Risiko so weit wie möglich zu minimieren haben die für die Steuerung der Raumsonden verantwortlichen Mitarbeiter der beteiligten Weltraumagenturen die Umlaufbahnen der Marsorbiter durch gezielte Schubmanöver so weit verändert, dass diese sich während der Phase der dichtesten Annäherung an den Staubschweif des Kometen auf der anderen Seite des Planeten befinden werden und den Mars dabei als eine Art ’natürlichen Schutzschild‘ nutzen. Der NASA-Orbiter MRO hat entsprechende Orbitkorrekturmanöver bereits am 2. Juli und am 27. August durchgeführt, Mars Odyssey am 5. August. Bei dem erst kürzlich eingetroffene Orbiter MAVEN erfolgte ein entsprechendes Orbitkorrekturmanöver am 9. Oktober.

Bereits zwei Tage zuvor wurde der Orbit der Raumsonde Mangalyaan so verändert, dass sich diese zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung des Kometen an den Mars auf der von dem Kometen abgewandten Seite des Planeten in einer Höhe von rund 400 Kilometern über der Marsoberfläche bewegen wird. Und auch der ESA-Marsorbiter Mars Express absolvierte im Sommer ein Korrekturmanöver, durch welches er sich in dem betreffenden Zeitraum hinter dem Mars befinden wird.

Im Sommer dieses Jahres wurde dann auch der Wert bezüglich der zu erwartenden ‚Trefferraten‘ korrigiert. Basierend auf neuen Berechnungen, welche die aktuelle Aktivität des Kometen und die Verteilung des Staubschweifes mit einbeziehen, wird die Trefferwahrscheinlichkeit für Mars Express derzeit mit einem Wert von nur noch 1:300.000 angegeben. Die Phase der ‚größten Gefahr‘ für die Flotte der Marsorbiter wird außerdem nur wenige Minuten andauern. Bereits nach etwa 20 Minuten wird die Teilchendichte des Staubschweifes wieder deutlich abfallen, da sich der Mars aufgrund seiner Umlaufbewegung um die Sonne immer weiter von dem Zentrum des sich langsam ausbreitenden Schweifs entfernt.

Keine Gefahr für die Rover
Die beiden Marsrover Opportunity und Curiosity sind dagegen vor dem Kometen Siding Spring und dessen Staubschweif gut geschützt. Trotz ihrer geringen Dichte bietet die dünne Marsatmosphäre einen ausreichenden Schutz und wird verhindern, dass die von C/2013 A1 (Siding Spring) ausgehenden Staubpartikel die Marsoberfläche erreichen.

Die nächsten Tage bleiben auf jeden Fall spannend. Werden die den Mars umkreisenden Raumsonden die Marspassage von Siding Spring – wie erhofft – unbeschadet überstehen? Die folgenden Monate werden die an den einzelnen Missionen beteiligten Wissenschaftler dann mit der Auswertung der Daten verbringen. Erste Erkenntnisse dieses einmaligen Ereignisses sollen bereits im Dezember 2014 während der diesjährigen Herbsttagung der American Geophysical Union in San Francisco/Kalifornien präsentiert werden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, UMSF-Forum.

Im August 2014 führte ein Problem mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers dazu, dass sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity mehrfach in einen Sicherheitsmodus versetzte. Daten konnten nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden, was dazu führte, dass der Bordcomputer dadurch bedingt einen ‚Reboot‘ ausführte. Als Reaktion auf den dadurch automatisch ausgelösten Computer-Reset stoppte der Rover alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzte sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrte und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartete.

Der Grund für dieses Problem, so die Mitarbeiter des für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, liegt in der langjährigen Einsatzdauer des Bordcomputers, welcher seine ‚Garantiezeit‘ bereits deutlich überschritten hat. Durch das permanente Überschreiben von Dateien werden einzelne Bereiche des Flash-Speichers im Laufe der Zeit unbrauchbar. Dies wurde von den Ingenieuren und Technikern des JPL zwar nicht als bedrohlich eingestuft, sorgte aber trotzdem für gewisse Probleme, da diese Resets eine Unterbrechung der täglichen Arbeiten zur Folge haben, welche dann erst nach der Wiederinbetriebnahme des Rovers, was frühestens am folgenden Tag möglich ist, fortgesetzt werden können.

Da unter diesen Bedingungen – alleine im August erfolgten 12 dieser Resets – keine sinnvolle Weiterführung der Mission möglich war entschlossen sich die zuständigen Ingenieure des JPL in Absprache mit den Verantwortlichen der Mars Exploration Rover-Mission Ende August dazu, bei Opportunity eine Neuformatierung des Flash-Speichers durchzuführen. Bei diesem Vorgang werden sämtliche in diesem Speicher abgelegten Daten gelöscht. Zugleich werden die fehlerhaften Bereiche ‚identifiziert‘, als unbrauchbar markiert und anschließend in Zukunft nicht mehr genutzt.

Nach der Übertragung aller noch im Flash-Speicher abgelegten wissenschaftlichen Daten zur Erde wurden am 3. September weitere wichtige Konfigurationsdateien und Skripte vom Flash-Speicher in den EEPROM-Speicher – einen weiteren nichtflüchtigen Speicher des Computers – transferiert. Am nächsten Tag erfolgte dann die Neuformatierung des Flash-Speichers, wobei auch die fehlerhaften Bereiche erfolgreich identifiziert und ‚isoliert‘ werden konnten. Eine anschließende Analyse ergab, dass die Speicherkapazität des Flash-Speichers durch diesen Prozess um weniger als lediglich ein Prozent gesunken ist.

Am 6. September wurden die zuvor im EEPROM-Speicher abgelegten Dateien wieder in den Flashspeicher übertragen und weitere Dateien wurden am 7. September von dem Roverkontrollzentrum an Opportunity übermittelt. Eine anschließende Systemanalyse und die Auswertung der zwischenzeitlich gewonnenen Telemetriedaten zeigte, dass alle Vorgänge erfolgreich verlaufen waren und der Rover seine Arbeit somit fortsetzen konnte.

Weiterfahrt zum Ulysses-Krater
Nach der Anfertigung diverser Fotos, welche unter anderem der Dokumentation verschiedener in der unmittelbaren Umgebung gelegener Rippelmarken dienten, wurde eine erste Fahrt dann auch gleich für den 9. September, den Sol 3778 der Opportunity-Mission, angesetzt. Hierbei sollte der Rover eine als potentielles Hindernis eingestufte Gruppierung von größeren Gesteinsbrocken im Autonavigationsmodus mittels einer als ‚visuelle Odometrie‘ bezeichneten Methode selbstständig umfahren.
‚Autonavigationsmodus‘ bedeutet, dass der Rover seine Fahrt selbstständig durchführt, ohne dass die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver hierfür im Vorfeld einen exakten Kurs festgelegt haben. In diesem Autonavigationsmodus unterbricht der Rover seine Fahrt in regelmäßigen Abständen und fertigt mit seinen Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras Fotoaufnahmen des umliegenden Geländes an. Jeweils zwei Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab.

Diese Aufnahmen werden von der ‚Drive-Software‘ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert – im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft – und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software des Rovers anschließend einen sicheren Weg für die Weiterfahrt.

Bei der visuellen Odometrie identifizieren die Kameras in einem ersten Schritt zunächst markante Oberflächenmerkmale in der näheren Umgebung. Nach einer erfolgten Fortbewegung über maximal einen Meter werden diese Punkte erneut ‚gesucht‘. Durch die zwischenzeitlich erfolgten relativen Veränderungen in den Entfernungen zueinander lässt sich der erfolgte Geländegewinn bis auf den Millimeter genau berechnen.

Die für den 9. September vorgesehene Fahrt fand jedoch nicht statt, da die Kameras des Rovers zur Berechnung des einzuschlagenden Kurses keine ausreichende Anzahl an markanten Oberflächenpunkten identifizieren konnten. Mit neu gesetzten Sicherheitsparametern konnte sich Opportunity jedoch zwei Tage später um 10,7 Meter in die west-südwestliche Richtung bewegen.

Im Rahmen von zwei weiteren Fahrten, bei denen am 14. und am 16. September insgesamt weitere 50 Meter zurückgelegt wurden, bewegte sich Opportunity am südlichen Rand der „Wdowiak Ridge“ auf einen mit dem Namen „Ulysses“ versehenen Impaktkrater zu. Bei der nächsten Fahrt am 18. September erfolgte dann eine weitere Annäherung an diesen etwa 30 Meter durchmessenden Krater.

Die aktuelle Situation
Gegenwärtig befindet sich Opportunity in einem guten Allgemeinzustand, der keinen Anlass für Sorgen bietet. Der Rover weist eine ‚gesunde‘ Energiebilanz auf, verfügt über einen stabilen Thermalhaushalt und kommuniziert sowohl ‚direkt‘ als auch über die als Relaisstationen eingesetzten NASA-Marsorbiter MRO und Mars Odyssey wie vorgesehen mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde. Derzeit ist Opportunity damit beschäftigt, die Umgebung mit den verschiedenen Kamerasystemen eingehend abzubilden. Die nächste Fahrt ist für den heutigen Tag vorgesehen.

Nach dem Verlassen des Randes des Ulysses-Kraters wird sich Opportunity auch weiterhin in die südliche Richtung bewegen. Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelt es sich um ein mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich im Bereich des „Cape Tribulation“ – einem Teilbereich des stark erodierten Kraterwalls, der den „Endeavour-Krater“ teilweise umgibt – befindet. Hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen festgestellt, welche sich dort auf engen Raum zu befinden scheinen.

Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers muss bei der Opportunity-Mission allerdings auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonne angewiesen. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 10.09.2014: 0,694 kWh/Tag , Tau-Wert 0,879 , Lichtdurchlässigkeit 75,40 Prozent
• 02.09.2014: 0,713 kWh/Tag , Tau-Wert 0,852 , Lichtdurchlässigkeit 77,10 Prozent
• 26.08.2014: 0,680 kWh/Tag , Tau-Wert 0,858 , Lichtdurchlässigkeit 75,30 Prozent

Während der letzten Tage lag der Tau-Wert in einem Bereich zwischen 0,82 und 0,90. Für den gestrigen Sol 3788 wurde ein Wert von 0,83 ermittelt. Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.
Die meisten der in den vergangenen Woche durch den Mars Reconnaissance Orbiter beobachteten Staubsturmgebiete waren über der nördlichen Hemisphäre über den Regionen Acidalia Planitia und Utopia Planitia aktiv. Lokal begrenzte Sturmgebiete traten zudem kurzfristig über den auf der Südhemisphäre gelegenen Gebieten Terra Sirenum, Noachis Terra und Hellas Planitia auf. Wolken aus Wassereiskristallen wurden speziell über den Vulkanen der Tharsis-Region registriert. Das Meridiani Planum – in diesem Gebiet ist Opportunity aktiv – war dagegen weitestgehend frei von Wolken oder Staubstürmen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3789 seiner Mission, hat der Rover Opportunity rund 40.750 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 196.664 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2014.

Mit einem Durchmesser von 6.792 Kilometern ist der Mars nur etwa halb so groß wie unser Heimatplanet. Trotzdem kann der äußere Nachbarplanet der Erde mit einigen landschaftlichen Superlativen aufwarten, welche in unserem Sonnensystem ihresgleichen suchen. Das auf der südlichen Marshemisphäre gelegene Hellas-Impaktbecken verfügt über einen Durchmesser von etwa 1.600 x 2.200 Kilometern und ereicht eine Tiefe von bis zu neun Kilometern. Nach dem Südpol-Aitken-Becken auf dem irdischen Mond handelt es sich hierbei nach dem bisherigen Wissensstand um das zweitgrößte Einschlagbecken in unserem Sonnensystem.

Mit einer Gipfelhöhe von über 22 Kilometern und einem Basisdurchmesser von rund 550 Kilometern ist der Olympus Mons der höchste Vulkan im derzeit bekannten Sonnensystem. Auch die benachbarten Schildvulkane Arsia Mons, Pavonis Mons und Ascraeus Mons sind mit Höhen von 13, 12 und 18 Kilometern deutlich höher als der höchste Berg der Erde – der 8.848 Meter hohe Mount Everest.

Als besonders spektakulär präsentiert sich dem irdischen Betrachter jedoch das imposante Talsystem der Valles Marineris. Dieses bis zu 11 Kilometer tiefe System aus diversen, teilweise parallel zueinander verlaufenden und zugleich miteinander verbundenen Tälern erstreckt sich über eine Länge von fast 4.000 Kilometern entlang des Marsäquators und erreicht dabei eine Breite von stellenweise deutlich mehr als 200 Kilometern. Mit diesen Abmessungen handelt es sich bei den Valles Marineris um das mit Abstand größte bekannte Grabenbruchsystem innerhalb unseres Sonnensystems.

Früherer Vulkanismus in den Valles Marineris?
Die Möglichkeit, dass im Gebiet der Valles Marineris einstmals ein aktiver Vulkanismus aufgetreten sein könnte, wurde von Planetologen erstmals in den späten 1970er Jahren diskutiert. Der Grund hierfür waren verschiedene Aufnahmen der beiden Marsorbiter Viking 1 und Viking 2, auf denen Formationen zu erkennen waren deren Aussehen auf einen vulkanischen Ursprung hindeutete. Analysen von weiteren Aufnahmen, welche in den folgenden Jahren mit moderneren und höher auflösenden Kamerasystemen angefertigt wurden, führten jedoch zu dem Ergebnis, dass es sich bei diesen potentiellen Vulkanen in Wirklichkeit um andere Strukuren wie zum Beispiel um komplex gestaltete Sanddünen handelt.
Allerdings wurden auf diesen neueren Aufnahmen, welche erst in den letzten Jahren durch verschiedene Kamerasysteme an Bord der Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Express angefertigt wurden, andere Oberflächenformationen entdeckt, welche ebenfalls auf einen früheren Vulkanismus hindeuten. Bei diesen Formationen handelt es sich um eine Vielzahl von Hügeln, die Basisdurchmesser von mehreren 100 Metern bis hin zu mehr als einen Kilometer erreichen. Das äußere Erscheinungsbild, welches den Hügeln eine konische Form verleiht, die dabei auftretenden spezifischen Neigungswinkel ihrer Flanken und die grubenartigen Vertiefungen auf ihren Gipfeln legen dabei den Schluss nahe, dass es sich hierbei um Schlackenkegel handeln könnte.

Diese Formationen, welche auch an anderen Stellen des Mars – zum Beispiel im Bereich der Ulysses Colles – zu finden sind, sind im Bereich des Valles Marineris besonders in zwei Regionen, nämlich an dessen nordöstlichen Ende im Bereich des ‚Mündungsgebietes‘ in das angrenzende Chryse Planitia und in einem Teilabschnitt namens Coprates Chasma, konzentriert. Im Rahmen einer kürzlich durchgeführten Studie wurden die im Coprates Chasma gelegenen Strukturen einer eingehenderen Untersuchung unterzogen.

Die Schlackenkegel im Coprates Chasma
Bei dem Coprates Chasma handelt es sich um einen etwa 1.000 Kilometer langen, im zentralen Bereich der Valles Marineris gelegenen ‚Hauptgraben‘ dieses Talsystems. Der Boden des Coprates Chasma liegt etwa acht Kilometer unterhalb des Plateaus, in das es eingeschnitten ist und erscheint in seinem Zentralbereich stellenweise auffallend flach.

Für ihre Untersuchungen konzentrierten sich die beteiligten Wissenschaftler auf ein 155 x 35 Kilometer großes Gebiet, in dem sich mehr als 100 dieser Hügel befinden. Neben den hochaufgelösten Aufnahmen der Marsorbiter, welche teilweise über Auflösungen von einem Meter pro Pixel verfügen, griffen die Planetologen auch auf digitale Höhenmodelle der Region und auf Anaglyphenbilder zurück, die einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermitteln.

Die Kegel, so die Ergebnisse, sind wahllos über die gesamte untersuchte Region verteilt, wobei sich jedoch in einigen Bereichen auch bis zu zehn Kegel auf engstem Gebiet zu Clustern konzentrieren. Einige Kegel liegen so eng beieinander, dass sie sich teilweise überlagern. Die Hügel, deren Flanken Neigungswinkel von bis zu 22 Grad aufweisen, verfügen über Durchmesser zwischen 500 Metern und 2,2 Kilometern. An den Außenrändern ist eine Terrassenbildung zu erkennen. Die meisten dieser Formationen verfügen in ihren Gipfelbereichen zudem über kraterähnliche Vertiefungen, welche wiederum Durchmesser von 150 bis hin zu 800 Metern aufweisen.

Ein Vergleich des Verhältnisses zwischen dem Basisdurchmesser der Hügel und dem Durchmesser der kraterähnlichen Vertiefungen mit den entsprechenden Werten von Schlackenkegeln auf der Erde und weiteren vergleichbaren Formationen auf dem Mars, welche ebenfalls als Schlackenkegel interpretiert werden, führte zu dem Schluss, dass es sich bei den im Coprates Chasma befindlichen Strukturen aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls um Schlackenkegel handelt.

Dieses Ergebnis, welches in Einklang mit verschiedenen von anderen Forschergruppen durchgeführten Studien steht und diese bestärkt, ist ein weiteres Indiz dafür, dass im Bereich der Valles Marineris in der Vergangenheit eine vulkanische Aktivität vorherrschte.

Der Mangel an Einschlagskratern in der gesamten Region sowie die immer noch gut erhaltenen und kaum durch erosive Prozesse veränderten Flanken der Schlackenkegel werden zudem als Indiz dafür gedeutet, dass diese Formationen erst vor wenigen hundert Millionen Jahren entstanden sein können.

Allerdings, so die an der Studie beteiligten Wissenschaftler weiter, müssen die Ergebnisse dieser Arbeit noch durch nachfolgende Untersuchungen und Analysen überprüft werden. Derartige Arbeiten könnten sowohl das Verständnis über die Entstehung von Schlackenkegeln auf dem Mars und auf der Erde erweitern als auch zu neuen Erkenntnissen über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte des Grabenbruchsystems der Valles Marineris führen.

Sollte das Ergebnis jedoch bestätigt werden, so könnte es sich bei dem untersuchten Schlackenkegel-Feld um die größte Ansammlung derartiger Formationen handeln, welche bisher auf dem Mars entdeckt wurde.

Die hier lediglich kurz angerissenen Forschungsergebnisse wurden am gestrigen Tag auf dem European Planetary Science Congress, einer gegenwärtig in der Nähe von Lissabon stattfindenden Fachtagung der Planetenforscher, vorgestellt.

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EPSC 2014:

• Volcanism inside Valles Marineris? A field of small pitted cones in Coprates Chasma (engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene und mit sechs wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattete Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (kurz „MRO“) den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten.

Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen unter optimalen Bedingungen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Eine zweite Kamera an Bord des Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht zwar ‚lediglich‘ eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel. Durch das bei den CTX-Aufnahmen erreichte größere Gesichtsfeld kann das durch die HiRISE abgebildete Gebiet jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten Kontext versetzt werden.

Im Rahmen ihrer Aktivitäten bilden diese beiden Kameras bei passenden Gelegenheiten auch immer wieder die gleichen Abschnitte der Marsoberfläche ab und dokumentieren dabei Veränderungen, welche sich dort erst in jüngster Vergangenheit ergeben haben. Durch den Vergleich mit älteren Aufnahmen zeigte sich dabei mehrfach, dass der Mars im geologischen Sinn keinesfalls eine „tote Welt“ ist, sondern dass die Oberfläche unseres Nachbarplaneten vielmehr einem permanent ablaufenden Veränderungsprozess unterliegt.

Durch aeolische Prozesse herbeigeführte Veränderungen von Sanddünen, der Wechsel der Jahreszeiten und immer wieder erfolgende Meteoriteneinschläge führen auch in der unmittelbaren Gegenwart dazu, dass die Marsoberfläche immer wieder neu gestaltet wird.

Bei einer weiteren an Bord des Marsorbiters befindlichen Kamera handelt es sich um die in der interessierten Öffentlichkeit eher unbekannte „Mars Color Imager“-Kamera (kurz „MARCI“), welche als einziges Kamerasystem des MRO den Mars in seiner ‚Gesamtheit‘ abbilden kann. Die mit dieser Kamera angefertigten Aufnahmen werden seit dem Beginn der MRO-Mission in erster Linie dazu genutzt, um routinemäßig aktuelle Wetterberichte vom Mars zu erstellen.

Diese mittlerweile über einen längeren Zeitraum erfolgende Beobachtung des täglichen marsianischen Wettergeschehens erlaubt es den Wissenschaftlern, Rückschlüsse auf die Prozesse zu ziehen, welche das Wetter auf dem Mars bestimmen. Außerdem sind aktuelle Wetterdaten vom Mars notwendig, damit die für den Betrieb der derzeit aktiven Marsorbiter und -rover verantwortlichen Wissenschaftler und Ingenieure die zukünftigen Aktivitäten dieser Forschungsmissionen planen können.

Ein ungewöhnlicher ‚Fleck‘ auf der Oberfläche
Seit dem Beginn der systematischen Beobachtung des Mars durch den MRO ist Bruce Cantor von der in San Diego/Kalifornien angesiedelten Firma Malin Space Science Systems (MSSS) – der Herstellerfirma der MARCI-Kamera – einer der Wissenschaftler, welche für die Auswertung und Interpretation der gewonnenen Wetterdaten verantwortlich sind. Dabei fiel ihm bei der Bearbeitung der MARCI-Fotos vom 20. März 2014 ein dunkler Fleck auf, der sich in der Nähe des Marsäquators befand.

„Das war eigentlich nicht das, wonach ich gesucht habe“, so Bruce Cantor. „Ich war mit meiner üblichen Wetterüberwachung beschäftigt als mir dieser Fleck auffiel. Es sah aus wie Strahlen, die von einem zentralen Punkt ausgehen.“

Daraufhin überprüfte Cantor weitere Aufnahmen der betreffenden Region, die zu früheren Zeitpunkten angefertigt wurden. Der ‚Fleck‘ war bereits auf Aufnahmen zu erkennen, welche ein Jahr zuvor von der MARCI-Kamera angefertigt wurden. Auf fünf Jahre alten Abbildungen war er dagegen nicht vorhanden. Bei weiteren Vergleichen der Aufnahmen entdeckte Cantor, dass die besagte Struktur am 27. März 2012 noch nicht vorhanden war, ab dem darauf folgenden Tag jedoch regelmäßig auf den MARCI-Aufnahmen erkennbar ist.

Impaktkrater
Nachdem somit bestätigt war, es sich um eine relativ neue Struktur auf der Marsoberfläche handeln muss, wurde am 6. April zunächst die CTX-Kamera eingesetzt, um die Region etwas näher in Augenschein zu nehmen. Die CTX hatte dieses Gebiet, welches sich zwischen dem Olympus Mons und der weiter südwestlich gelegenen Region Gordii Dorsum befindet, bereits am 16. Januar 2012 dokumentiert. Bei einem Vergleich mit den im April 2014 neu erstellten Aufnahmen zeigte sich, dass sich dort jetzt zwei Impaktkrater befinden, die zu Beginn des Jahres 2012 noch nicht vorhanden waren.

Somit konnte bestätigt werden, dass es sich bei der von Bruce Cantor entdeckten Struktur um eine ‚frische‘ Einschlagsstelle handelt. In den vergangenen Jahren konnten die an der Mars Reconnaissance Orbiter-Mission beteiligten Wissenschaftler durch den Vergleich von zu unterschiedlichen Zeitpunkten angefertigten Oberflächenaufnahmen rund 400 erst kürzlich entstandene Impaktkrater identifizieren. Die jetzt entdeckte Einschlagstelle ist dabei der erste Nachweis eines Impaktes, welcher durch die deutlich niedriger auflösende MARCI-Kamera gelang. Immerhin liegt die Auflösung dieser Kamera bei lediglich etwa einen Kilometer pro Pixel.
Zusätzliche, ebenfalls im letzten Monat angefertigte Aufnahmen der HiRISE-Kamera zeigten dann, dass sich neben den beiden größeren Kratern in diesem Gebiet ein Dutzend weitere, allerdings kleinere Krater befinden, welche vermutlich alle durch das gleiche Impaktereignis entstanden sind. Das bei dem zugrunde liegenden Impakt freigesetzte Ejektamaterial bedeckt eine Fläche mit einem Durchmesser von etwa acht Kilometern.

Der größte der Krater verfügt über einen Durchmesser von etwa 48,5 x 43,5 Metern und ist somit zugleich der größte erst kürzlich auf dem Mars entdeckte Einschlagkrater. Und er gibt den Wissenschaftlern zugleich Rätsel auf.

„Der größte dieser Krater ist ungewöhnlich. Im Vergleich zu anderen frischen Kratern fällt er relativ flach aus“, so Alfred McEwen von der University of Arizona in Tucson/USA. Der Wissenschaftler schätzt, dass der für die Entstehung dieses Kraters verantwortliche Himmelskörper über einen Durchmesser von etwa drei bis fünf Metern verfügt haben muss. Die leicht ovale Form und die geringe Tiefe des Kraters, so eine mögliche Interpretation, könnte eventuell durch einen relativ flachen Aufprallwinkel des Impaktors erklärt werden.

Tscheljabinsk
Ein mehr als dreimal so großer Asteroid ist erst am 15. Februar 2013 über der russischen Stadt Tscheljabinsk in die Erdatmosphäre eingetreten. Durch die dabei erzeugte Druckwelle wurden mehr als 1.000 Menschen verletzt (Raumfahrer.net berichtete über dieses Ereignis und über die später bekanntgegeben Parameter des Asteroiden).

Allerdings ist dieser Asteroid beim Durchqueren der unteren, dichteren Schichten der Erdatmosphäre in mehrere kleine Einzelteile zerbrochen. Deshalb haben nur Bruchstücke des Tscheljabinsk-Asteroiden die Erdoberfläche erreicht und dabei keinen Krater erzeugt. Ähnliches dürfte sich auch am 27./28. März 2012 auf dem Mars abgespielt haben.

Infolge der auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen zerbrach der in die Marsatmosphäre eintretende Asteroid kurz vor dem Erreichen der Oberfläche in mehrere einzelne Bestandteile, die anschließend auf engen Raum auf der Marsoberfläche auftrafen und das jetzt dort zu beobachtende Kraterfeld erzeugten.

Für die in die Marsforschung involvierten Planetologen sind relativ frische Krater deshalb von besonderem Interesse, weil hier durch den Impakt eines Asteroiden Material sichtbar wird, welches sich bis vor Kurzem noch einige Meter unterhalb der Planetenoberfläche befand. Neben anderen Umwelteinflüssen, welche ihre Quelle direkt auf dem Mars haben, führt auch die aus dem Weltall einfallende kosmische Strahlung dazu, dass direkt auf der Marsoberfläche abgelagerte Gesteine im Laufe der Jahrmillionen erodieren. Bei der Untersuchung von erst kürzlich entstandenen Kratern ist diese Erosion noch nicht fortgeschritten. Speziell den Spektrometern, mit denen die derzeit aktiven Marsorbiter ausgestattet sind, ergibt sich somit die Gelegenheit, einen ‚indirekten‘ Blick unter die Marsoberfläche zu werfen.

Weitere mit diesem ‚frischen‘ Krater in Zusammenhang stehende Bildprodukte finden Sie hier in hoher Auflösung. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind auf den Internetseiten der University of Arizona derzeit mehr als 33.000 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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