Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: Raumfahrer.net.

Eines der aufregendsten wissenschaftlichen Instrumente an Bord von Mars Express ist MARSIS (= Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding). Dabei handelt es sich um ein Radar, das mit Hilfe einer 40 Meter langen Antenne (die sich erst in der Marsumlaufbahn entfaltet) Wasservorkommen im Marsboden bis hinab in eine Tiefe von einigen Kilometern finden soll. Um dies zu erreichen sendet das Gerät niederfrequente Radiowellen aus, die zwar größtenteils bereits von der Marsoberfläche reflektiert werden, von denen ein Teil jedoch in den Boden gelangt und dort erst zurückgeworfen wird, wenn die Radiowellen auf Grenzschichten zwischen verschiedenen Materialien treffen. Die wichtigste Aufgabe von MARSIS wird die Suche nach Wasser oder Wassereis im Marsboden sein, aber quasi als Nebeneffekt werden die Wissenschaftler des MARSIS-Teams an der Universität La Sapienza in Rom mit Hilfe dieses Radars auch neue Erkenntnisse über die so genannte Ionosphäre des Mars gewinnen, da die Radarsignale auf ihrem Weg durch diese obere Atmosphärenschicht von den dort befindlichen elektrisch geladenen Teilchen teilweise zurückgeworfen werden.

Die beiden wie eine Ziehharmonika zusammengestauchten, je 20 Meter langen Antennen sollten eigentlich schon vor Monaten entfaltet werden. Nach dem Start von Mars Express durchgeführte Simulationen führten jedoch zu der Befürchtung, dass die Antennen beim Entfalten zurückschwingen und dadurch die Raumsonde beschädigen könnten. Monatelang wurden ständig neue Simulationen durchgeführt, um das Risiko so genau wie möglich einschätzen zu können.

Der Mars Express-Projektleiter Dr. Rudolf Schmidt schilderte den aktuellen Stand der Dinge auf Anfrage von Raumfahrer.net folgendermaßen: „Die Untersuchungen sind beinahe abgeschlossen und wir werden spätestens Mitte Januar eine Entscheidung treffen. Gegenwärtig sieht es so aus, dass die Booms [= die Antennen, Anmerk. der Red.] mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit während der Entfaltung den Satelliten treffen. Der Aufprall ist eher sanft aber wir müssen doch sicherstellen, dass keine unerwünschten Nebenwirkungen zurückbleiben. Daher benötigen wir noch die Zeit bis Januar.“ Diese relativ optimistische Aussage lässt darauf hoffen, dass MARSIS im kommenden Jahr doch noch in Betrieb geht. Als frühestmöglichen Termin nennt die ESA Mitte März 2005. Während der Antennen-Entfaltung „darf der Satellit nicht länger als 40 Minuten im Marsschatten sein, [was] mit dem Ladezustand der Batterien zu tun [hat]“, so Rudolf Schmidt.

Da die beiden MARSIS-Antennen vom amerikanischen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA geliefert worden sind, wurden dort während der vergangenen fünf Monate übrigens auch die meisten Simulationen und Tests ausgeführt. Doch nicht nur in diesem Bereich gibt es eine enge Zusammenarbeit zwischen ESA und NASA. Auch bei der Übermittlung der Aufnahmen und Messdaten von Mars Express zur Erde kann das Mars Express-Team auf die Unterstützung der amerikanischen Kollegen zählen.
Da die ESA derzeit nur über eine Bodenstation in Australien verfügt, deren 35 Meter-Antenne für die Kommunikation mit Mars Express geeignet ist, hilft die NASA mit ihren drei über den Globus verteilten Bodenstationen des Deep Space Network aus: „Routinemäßig [laufen für Mars Express] zwei Bodenstation, sehr oft ist eine davon eine 70 Meter-Antenne vom JPL, ein weiterer Beweis für die gute Zusammenarbeit mit der NASA“, so Rudolf Schmidt weiter. Dennoch werden insbesondere durch die hochauflösende Stereokamera HRSC „mehr Daten erzeugt als der Satellit zur Erde übertragen kann, auch die Mars-Weltrekordtelemetrierate von bis zu 230 kBit/Sek. reicht nicht aus.“ Diese Situation führt zu „Verteilungskämpfen“ zwischen den verschiedenen Wissenschaftlerteams der insgesamt sechs Instrumente, denn natürlich möchte jedes Team möglichst viele der Daten „seines“ Instrumentes zur Erde bekommen. Die für 2009 angedachte nächste Mars-Mission der ESA wird also angesichts immer weiter steigender Datenmengen dringend einen breiteren Datenkanal zur Erde benötigen, wenn die Ergebnisse der Marsforschung auch ihre Empfänger erreichen sollen.

Der Beitrag Vorsichtiger Optimismus für MARSIS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA/JPL.

Vom 11. bis 21. Februar 2000 umrundete das Space Shuttle Endeavour im Rahmen der Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) die Erde, um eine topographische Karte unseres Planeten in bis dahin unerreichter Auflösung und Genauigkeit zu erstellen. In der Ladebucht der Raumfähre war zu diesem Zweck eine von Daimler-Benz Aerospace in Friedrichshafen – heute Bestandteil des europäischen Luft-, Raumfahrt- und Militärtechnologiekonzerns EADS – entwickelte Radarantenne untergebracht, die Radarsignale zur Erde sendete und die von der Erdoberfläche reflektierten Radarsignale anschließend registrierte (das Shuttle flog zu diesem Zweck „kopfüber“ um die Erde, also mit der geöffneten Ladebucht zur Erde hin ausgerichtet). Nach Erreichen des Orbits wurde ein 60 Meter langer Mast ausgefahren, an dessen Ende ein zweiter Radarempfänger angebracht war. Dieser Empfänger registrierte aufgrund seiner geringfügig anderen Position ein entsprechend leicht verändertes „Radarbild“ der Erdoberfläche. Durch Zusammenfügung der beiden auf diese Weise empfangenen Radarbilder – ein „Interferometrie“ genannter Vorgang – konnten die Wissenschaftler nach Auswertung der Daten ein dreidimensionales Bild der Oberflächenbeschaffenheit gewinnen. (Dieser Vorgang spielt sich übrigens ähnlich ab, wenn unser Gehirn die beiden leicht verschiedenen Bilder der Augen miteinander kombiniert und dadurch räumliches Sehen ermöglicht.)

Während der SRTM wurde beinahe die gesamte Erdoberfläche zwischen 60 Grad nördlicher und 60 Grad südlicher Breite auf diese Weise erfaßt, also in etwa die gesamte Erdoberfläche von der Südspitze Grönlands bis zur Südspitze Südamerikas. Die NASA hat nun für dieses Gebiet eine topographische Karte mit einer Auflösung von 30 Bogensekunden aus den Radardaten generiert, was einer Distanz zwischen den einzelnen Messpunkten in Äquatornähe von etwa 928 Metern entspricht. Schon vorher gab es zwar topographische Karten mit einer vergleichbaren Auflösung, allerdings schwankte die Datenqualität erheblich, da die bisher vorhandenen Karten auf den Daten verschiedenster Quellen beruhten – es existierten also für einige Gebiete auf der Erde sehr gute, für andere Gebiete hingegen nur mangelhafte Messwerte.

Nun aber stehen den Anwendern im globalen Maßstab zuverlässige Daten von einheitlicher Qualität zur Verfügung. Die in Anlehnung an die zuvor beschriebene Auflösung SRTM30-Produkte genannten Karten stellen jedoch noch nicht das Maximum der erreichbaren Auflösung dar: Aus den im Rahmen von SRTM gewonnenen Daten können für weite Teile des überflogenen Gebietes Karten mit einer zehnmal besseren Auflösung der Höhendaten generiert werden!

Die Anwendungsgebiete für diese topographischen Daten sind vielfältig. Mobilfunkbetreiber sind beispielsweise an genauen Höhendaten interessiert, um Sende- und Empfangsmasten optimal platzieren zu können. Geologen und Geophysiker benötigen für verschiedenste Forschungsgebiete möglichst exakte topographische Daten, und auch in militärischer Hinsicht sind gute topographische Daten von Nutzen, sei es für die Programmierung von Cruise Missiles oder Flugsimulatoren. Diese Aufzählung ist bei weitem nicht vollständig, noch viele andere Anwendungsgebiete werden von den Ergebnissen dieser Shuttle-Mission profitieren.

Im Planetary Photojournal der NASA sind die jetzt veröffentlichten Bilder der Mission unter den Katalognummern PIA03394, PIA03395 und PIA03396 in hoher Auflösung verfügbar.

Der Beitrag Eine neue Ansicht der Erde erschien zuerst auf Raumfahrer.net.