Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, ESA

Nach einer mehr als zehn Jahre andauernden Flugzeit erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt). Seitdem ‚begleitet‘ die Raumsonde diesen Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem und untersucht dieses Relikt aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems dabei intensiv mit elf wissenschaftlichen Instrumenten.

Im Rahmen dieser Untersuchungen überflog Rosetta am Vormittag des 28. März 2015 die Oberfläche von 67P in einem Abstand von lediglich 14 Kilometern. Aufgrund der starken Aktivität des Kometen 67P, von dessen Kern inzwischen immer mehr Gas und Staubpartikel in das umgebende Weltall entweichen, konnten die für die Navigation von Rosetta eingesetzten Sternsensoren bei diesem Überflug die Ausrichtung der Raumsonde im All nicht mehr mit der nötigen Genauigkeit ermitteln. Als Reaktion auf dieses Problem versetzte sich Rosetta zunächst in einen Sicherheitsmodus und entfernte sich auf einer ‚Fluchtbahn‘ rund 400 Kilometer von der Oberfläche des Kometen.

Dem für die Steuerung von Rosetta verantwortlichen Team des ESOC gelang es jedoch relativ schnell, die Raumsonde wieder unter Kontrolle zu bringen und Rosetta durch zwei am 1. und am 4. April durchgeführte Orbitkorrekturmanöver bis zum 8. April wieder auf eine Entfernung von rund 140 Kilometern zur Kometenoberfläche zu dirigieren. Um derartige Zwischenfälle in Zukunft möglichst zu vermeiden, wurde der Verlauf der Flugbahn, auf der die Raumsonde Rosetta ‚ihren‘ Kometen umkreist, abgeändert.

Statt auf einer langgezogenen ellipsenförmigen Bahn, auf der sich Rosetta – wie in den letzten Monaten erfolgt – der Oberfläche von 67P bis auf wenige Kilometer annähert, soll die Raumsonde den Kometen jetzt – wie bereits im Sommer 2014 während der damaligen Annäherungsphase – auf einer pyramidenförmig verlaufenden Bahn begleiten, welche sich allerdings in einem deutlich größeren Abstand zur Kometenoberfläche befindet.

Seit dem heutigen Tag bewegt sich Rosetta dabei auf einer Dreiecksbahn, deren größter Abstand zu 67P bei einem Wert von 100 Kilometern liegt. Gegenwärtig sind bis zum Ende des Monats auf dieser Flugbahn drei Umkreisungen von 67P vorgesehen. Das für die Steuerung von Rosetta verantwortliche Team des ESOC will in diesem Zeitraum das weitere ‚Verhalten‘ der Raumsonde beobachten und dabei zeitnah entscheiden, ob eine weitere Annäherung an den Kometen möglich ist, ohne dabei die weitere Mission von Rosetta zu gefährden, oder ob aus Sicherheitsgründen eventuell sogar eine nochmals größere Distanz zu 67P eingenommen werden muss.

Dieser jetzt komplett geänderte Verlauf der zukünftigen Flugbahn hat allerdings zur Folge, dass auch die über Monate hinweg im Voraus festgelegten Beobachtungsziele und Beobachtungszeiten der verschiedenen Instrumente der Raumsonde komplett neu geplant werden müssen. Im Rahmen des kürzlich erfolgten Übertritts in den Sicherheitsmodus waren diese zunächst deaktiviert. Mittlerweile befinden sich die ersten Instrumente wieder in Betrieb und sammeln Daten. Weitere Instrumente sollen im Verlauf der kommenden Woche reaktiviert werden. Für deren Einsatzplanung stehen die Mitarbeiter des Raumsondenkontrollteams in engen Kontakt mit dem hierfür zuständigen Operationsteam und den einzelnen für die verschiedenen Instrumente verantwortlichen Projektleitern.

„Unser wissenschaftliches Operationsteam am ESAC ist derzeit damit beschäftigt, diese neue Flugbahn und deren Auswirkung auf die wissenschaftlichen Beobachtungen der kommenden Monate – einschließlich der weiteren eigentlich geplanten dichten Überflüge – zu bewerten“, so Matt Taylor, der wissenschaftliche Leiter der Rosetta-Mission von der ESA. „In enger Zusammenarbeit mit den Instrumententeams sollen dabei auch die zu erwartenden Resultate der zukünftigen wissenschaftlichen Beobachtungen optimiert werden.“

Die Suche nach Philae wird fortgesetzt

Keinen unmittelbaren Einfluss hat die gegenwärtige Situation dagegen auf die weitere Suche nach dem Kometenlander Philae. Der von Rosetta mitgeführte Kometenlander wurde am 12. November 2014 von der Raumsonde abgetrennt und erreichte noch am selben Tag um 16:35 MEZ die Oberfläche des Kometen 67P (Raumfahrer.net berichtete live aus den Raumsondenkontrollzentren in Darmstadt und Köln). Dort kam Philae schließlich nach einer dreifachen Landung an einem ungeplanten Standort zum Stehen, welcher aufgrund der dort gegebenen schlechten Beleuchtungsverhältnisse – die Sonne erreichte den Lander an diesem Standort pro ‚Kometentag‘ für lediglich etwa eine Stunde – keine Möglichkeit bot, die Energiereserven in einem ausreichenden Umfang zu erneuern.

Trotzdem konnte der Lander – mit der Energie aus einer auf eine Einsatzdauer von etwa 60 Stunden ausgelegten Batterie versorgt – in den folgenden 54 Stunden eine Vielzahl an Messungen durchführen. Die dabei gesammelten Daten der zehn Instrumente des Landers wurden regelmäßig bei jedem sich öffnenden Kommunikationsfenster an die Erde übertragen, bevor die Energiereserven am 15. November so weit erschöpft waren, dass sich Philae um 01:36 MEZ in einen ‚Schlafmodus‘ versetzte.

Aufgrund der zunehmenden Annäherung des Kometen 67P an die Sonne verbesserten sich im Bereich des Standortes von Philae die dort gegebenen Beleuchtungs- und Temperaturbedingungen in den folgenden Monaten allerdings immer mehr. Hierdurch bedingt könnte in Zukunft wieder ausreichend Sonnenlicht zur Verfügung stehen, damit der für seine Stromversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesene Lander Philae aus seinem ‚Winterschlaf‘ erwacht und sich reaktiviert. Zu diesem Zweck erfolgte bereits Mitte März 2015 eine erste ‚Horchkampagne‘, in deren Rahmen der Kometenorbiter Rosetta nach einem Signal von Philae ‚lauschte‘ (Raumfahrer.net berichtete). Dieser Versuch verlief allerdings erfolglos.

In den seitdem vergangenen drei Wochen dürfte sich die Situation von Philae jedoch nochmals weiter verbessert haben, da der Bereich der Kometenoberfläche, wo der Lander endgültig zum Stehen kam, mittlerweile pro ‚Kometentag‘ über einen immer längeren Zeitraum hinweg von dem Sonnenlicht erreicht wird. Je mehr Sonnenenergie – so die einfache Rechnung – desto mehr Energie steht dem Lander damit auch zur Verfügung, um seine elektrischen Heizelemente zu aktivieren und das Innere der Raumsonde auf die für eine Reaktivierung zwingend notwendige Betriebstemperatur von nicht weniger als minus 45 Grad Celsius zu erwärmen.

Aus diesen Grund wird am kommenden Sonntag, dem 12. April um 02:00 MESZ erneut die Kommunikationseinheit des Rosetta-Orbiters aktiviert, um den Versuch einer Kontaktaufnahme mit dem Lander durchzuführen. Für eine erfolgreiche Kontaktaufnahme müssen sich Orbiter und Lander jedoch zueinander in einer Konstellation befinden, welche einen Funkkontakt überhaupt erst ermöglicht. Zudem muss Philae während dieser Kommunikationsfenster direkt im Sonnenlicht stehen, um das Signal des Orbiters mit ausreichend Energie zu empfangen und eventuell darauf zu antworten.

„Diese Bedingungen müssen immer mindestens über 45 Minuten andauern, denn Philae schaltet nach seinem Aufwachen seinen Empfänger nur alle 30 Minuten an“, so Dr. Koen Geurts vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), einer der an der Philae-Mission beteiligten Wissenschaftler.

Erneutes „Blind Commanding“

Hierbei ergibt sich das Problem, dass die zukünftige Flugbahn von Rosetta – und somit auch die dabei zu überfliegenden Oberflächenbereiche von 67P – aufgrund der erst vor wenigen Tagen durchgeführten Veränderungen zunächst noch im Detail festgelegt werden muss. Wann genau die besten Bedingungen für die automatische Kontaktaufnahme mit Philae bestehen kann erst exakt berechnet werden, sobald die neuen Flugbahnen des Orbiters feststehen. Aus diesem Grund wird die Kommunikationseinheit des Orbiters während der in wenigen Stunden beginnenden erneuten ‚Horchkampagne‘ auch rund um die Uhr aktiviert sein.

Diese Kampagne wird sich allerdings nicht nur auf ein passives ‚Lauschen‘ nach Signalen von Philae beschränken. Vielmehr soll Rosetta dabei auch erneut selbst aktiv werden und im Rahmen einer „Blind Commanding“ genannten Prozedur Kommandos absetzten, welche dem Lander Befehle erteilen, die der Optimierung der Energienutzung für das Heizsystem und der Kommunikation mit dem Orbiter dienen sollen. Sollte Philae diese ‚auf gut Glück‘ abgesetzten Kommandos tatsächlich empfangen, so würden diese auch dann durchgeführt, wenn sich Philae aufgrund immer noch zu geringer Energiereserven nicht gleich melden kann. Allerdings gehen die für die jetzige Horchkampagne verantwortlichen Mitarbeiter nicht unbedingt von einem unmittelbar eintretenden Erfolg aus.

„Am wahrscheinlichsten ist es zwar, dass Philae erst im Mai oder Juni aufwacht – allerdings wollen wir sein Aufwachen natürlich nicht verpassen, falls er bereits jetzt genügend Energie und eine ausreichend hohe Betriebstemperatur haben sollte“, so der für den Betrieb des Kometenlanders zuständige Projektleiter Dr. Stephan Ulamec vom DLR. „Umso mehr sich der Komet mit Philae auf seiner Oberfläche der Sonne nähert, desto größer sind die Chancen, dass er wieder aufwacht.“

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, Hubble Space Telescope, The Planetary Society.

Seit ihrem Start am 19. Januar 2006 hat die Raumsonde New Horizons auf ihrem Weg zu dem Zwergplaneten Pluto mittlerweile eine Distanz von mehr als 4,9 Milliarden Kilometern zurückgelegt. Nach weiteren 2,14 Astronomischen Einheiten – dies entspricht in etwa einer Entfernung von 320 Millionen Kilometern – wird die Raumsonde am 14. Juli 2015 den Pluto erreichen und dessen Oberfläche in einer Entfernung von etwa 12.500 Kilometern passieren. Neben dem Zwergplaneten sollen in den Wochen und Monaten vor und nach dem Vorbeiflug auch dessen fünf derzeit bekannte Monde ausführlich mit den sieben Instrumenten der Raumsonde untersucht werden.

Allerdings ist es aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der sich New Horizons durch das Weltall bewegt nicht möglich, die Raumsonde in eine Umlaufbahn um den Pluto zu dirigieren. Hierfür müsste die Geschwindigkeit der Raumsonde um etwa 90 Prozent reduziert werden. Für ein derartiges Bremsmanöver wäre allerdings deutlich mehr Treibstoff notwendig als New Horizons mitführt. Aus diesem Grund wird die Raumsonde nach dem Vorbeiflug am Pluto weiter in die äußeren Bereiche unseres Sonnensystems vordringen.

Um New Horizons trotzdem auch weiterhin für wissenschaftliche Forschungen einsetzen zu können wurde bereits bei der Erstellung des Missionsprofils vorgeschlagen, die Raumsonde nach der Plutopassage mit dem dann noch zur Verfügung stehenden Treibstoff zu eine weiteren, eventuell auch zu zwei Objekten im Bereich des inneren Kuiper-Gürtels zu dirigieren. Sehr wahrscheinlich, so die damalige Prognose, würden diese neuen Ziele über Durchmesser von weniger als 100 Kilometern verfügen und aufgrund der größeren Distanz zur Sonne fotografisch weniger gut zu beobachten sein als der Pluto. Um trotzdem aussagekräftige Daten gewinnen zu können müsste New Horizons diese Objekte in einem möglichst dichten Abstand – als wünschenswert wird hierbei eine Entfernung von wenigen Tausend Kilometern genannt – passieren.

Eine schwierige Suche
Bereits seit dem Jahr 2011 befanden sich die Astronomen auf der Suche nach einem für New Horizons geeigneten „Kuiper Belt Object“ (kurz „KBO“), waren dabei aber zunächst nicht erfolgreich. Der Grund hierfür ist, dass diese Himmelskörper aufgrund ihrer großen Entfernung zur Sonne und ihrer geringen Größe nur sehr wenig Sonnenlicht reflektieren. Zudem fällt ihre Eigenbewegung am Himmel nur minimal aus. Zusätzlich erschwert wurde die Suche dadurch, dass sich Pluto – und damit auch das Gebiet, welches New Horizons nach dem Passieren des Zwergplaneten erreichen kann – in den vergangenen Jahren vor einem sehr sternreichen Hintergrund im Sternbild Schütze bewegt hat. Mit diesen unzähligen Lichtpunkten im Sichtfeld der Teleskope ist es überaus schwierig, ein lichtschwaches Objekt auszumachen, welches sich in mehreren Milliarden Kilometern Entfernung zur Erde gegenüber dem Sternenhintergrund nur äußerst langsam bewegt. Einen Eindruck über das damit verbundene ‚optische Chaos‘ vermitteln eventuell die Aufnahmen in diesem Bericht auf unserer Portalseite, der allerdings nicht auf die Mission New Horizons bezogen ist.

Potentielle Zielobjekte fallen deshalb in dem dicht mit Hintergrundsternen vollgepackten Himmelsabschnitt kaum auf und können bestenfalls durch den Einsatz von Großteleskopen entdeckt werden. Außerdem wurden einige der Beobachtungskampagnen von schlechten Witterungsbedingungen oder technischen Problemen mit den vorgesehenen Beobachtungsinstrumenten beeinträchtigt, so dass die an der Suchkampagne beteiligten Astronomen weniger Beobachtungsdaten erhielten als geplant. Mittlerweile hat sich diese Situation jedoch etwas verbessert. Der ‚Hintergrund‘ enthält inzwischen weniger Sterne als noch vor wenigen Monaten. Aus diesem Grund wurde die Suche nach einem geeigneten KBO in diesem Sommer noch einmal intensiviert. Hierbei kam zwischen Ende Juni und Ende August 2014 auch das Weltraumteleskop Hubble zum Einsatz.

Drei potentielle Ziele gefunden
Diese Suche, so die Mitarbeiter der New Horizons-Mission, war erfolgreich. Im Rahmen der Beobachtungskampagne mit dem Hubble Space Telescope (kurz HST) konnte ein KBO entdeckt werden, welcher mit den nach der Plutopassage noch zur Verfügung stehenden Treibstoffreserven definitiv erreicht werden kann. Zwei weitere Objekte kommen eventuell ebenfalls in Frage, müssen in den kommenden Wochen aber noch weiter beobachtet werden, um detaillierte Kenntnisse über deren Bahnparameter zu erlangen.

Der erste dieser drei KBOs erhielt die formelle Bezeichnungen PT1, was für „Potential Target 1“ (potentielles Ziel Nummer 1) steht – die offizielle, von Astronomen genutzte Bezeichnung lautet dagegen 1110113Y. PT1 verfügt über eine Helligkeit von lediglich 26,8 mag und dürfte über einen Durchmesser zwischen 30 und 45 Kilometer verfügen.

Entdeckt wurde PT1 bereits am 27. Juni 2014 bei der Auswertung einer Aufnahmesequenz, welche das HST erst einen Tag zuvor angefertigt hatte. Im August wurden dann vier weitere Aufnahmesequenzen von diesem Objekt angefertigt. Anhand dieser Bilddaten konnte die Umlaufbahn des Asteroiden mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. New Horizons, so die Berechnungen, könnte das Objekt, welches sich etwa 1,6 Milliarden Kilometer jenseits der Pluto-Umlaufbahn befindet, ohne größere Probleme erreichen. Bei der dazu erforderlichen Kursänderung würde die Raumsonde lediglich rund 35 Prozent des noch an Bord befindlichen Treibstoffes verbrauchen.
Sollte PT1 ausgewählt werden, so würde New Horizons das Objekt im Januar 2019 erreichen, wenn dieses sich in einer Entfernung von etwa 43,4 Astronomischen Einheiten (eine Astronomische Einheit – kurz AE – beschreibt den mittleren Abstand zwischen der Erde und der Sonne und beträgt rund 150 Millionen Kilometer) zur Sonne befindet. Das hierfür erforderliche Kurskorrekturmanöver würde dann zwischen dem Oktober und dem Dezember 2015 stattfinden.

Aber auch die beiden anderen im Rahmen der HST-Suche entdeckten potentiellen Ziele sind noch nicht aus dem Rennen. Der derzeit wahrscheinlichere der beiden verbleibenden Kandidaten ist dabei das Kuipergürtelobjekt G12000JZ – missionsintern auch als PT3 bezeichnet. Dieser Asteroid verfügt über eine Helligkeit von 26,4 mag, woraus ein Durchmesser zwischen 35 und 55 Kilometern abgeleitet wird. Dieser KBO könnte im Juni 2019 erreicht werden, wobei er sich etwa 44 AEs von der Sonne entfernt befinden würde. Zum Erreichen dieses Ziels würde New Horizons rund 75 Prozent des noch an Bord befindlichen Treibstoffes verbrauchen. Die Chancen für eine Erreichbarkeit dieses KBO durch die Raumsonde werden derzeit mit einer Wahrscheinlichkeit von 97 Prozent angegeben.

Der dritte Kandidat, E31007AI oder auch PT2, ist mit 26,3 mag geringfügig heller als PT3, dürfte aber über den gleichen Durchmesser verfügen. Für diesen KBO liegen bisher nur relativ unsichere Bahndaten vor, woraus auch die derzeitige eher geringe Wahrscheinlichkeit einer Erreichbarkeit von lediglich sieben Prozent resultiert. Ein Vorbeiflug von New Horizons könnte in den Jahren 2018/2019 in einer Entfernung zwischen 43 und 44 AEs zur Sonne erfolgen. Zum Erreichen dieses Ziels würde die Raumsonde allerdings definitiv mehr als 76 der Treibstoffvorräte verbrauchen.

Weitere Analysen
In den kommenden Wochen wird das HST diese beiden möglichen Ziele auch weiterhin abbilden, wodurch sich bessere Bahndaten über diese Objekte ergeben werden. Sollten danach auch PT2 und PT3 als „definitiv erreichbar“ eingestuft werden, so müssten sich die Mitarbeiter der New Horizons-Mission allerdings für eines dieser Ziele entscheiden, denn aufgrund der großen Entfernungen unter diesen drei KBOs zueinander ist sicher, dass die Raumsonde nicht über genügend Treibstoff verfügt, um mehr als einen dieser drei Asteroiden anzusteuern.
Alle drei Objekte werden von den Wissenschaftlern als klassische KBOs betrachtet, welche sich seit der Entstehung unseres Sonnensystems vor etwa 4,55 Milliarden Jahren kaum verändert haben dürften. Durch die Untersuchung von einem dieser ‚ursprünglichen‘ Himmelskörper werden sich für die Astronomen weitere Informationen über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystem ergeben. Bei der endgültigen Auswahl des zu untersuchenden Zielobjektes wird wohl letztendlich die Erreichbarkeit entscheidend sein.

Bis spätestens zum Ende des Jahres 2016 will das Team der New Horizons-Mission bei der NASA die für den ‚Besuch‘ eines weiteren Ziels notwendige Fortsetzung der Mission beantragen. Trotz der dadurch entstehenden zusätzlichen Kosten dürfte der Bewilligung dieses Antrages aufgrund der zu erwartenden wissenschaftlichen Erkenntnisse und der bis auf weiteres abzusehenden ‚Einmaligkeit‘ dieser Gelegenheit eigentlich nichts im Wege stehen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona. Vertont von Peter Rittinger.

Am 20. August 2012 gab die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA bekannt, dass im Jahr 2016 eine weitere Mission zu unserem äußeren Nachbarplaneten starten soll. InSight – so der Name der Mission – steht als Abkürzung für „Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport“ und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, von Lockheed Martin Space Systems, der französischen Weltraumagentur CNES, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedener weiterer Institute.
Die Mission wird von Dr. Bruce Banerdt vom JPL, einem der renommiertesten US-amerikanischen Marsforscher, geleitet. Das Design von InSight beruht auf dem Aufbau der Marslander-Mission Phoenix, welche im Jahr 2008 über einen Zeitraum von fünf Monaten auf unserem Nachbarplaneten aktiv war. Im Gegensatz dazu soll InSight allerdings über einen Zeitraum von 24 Monaten Daten sammeln.

Der Marslander soll im Frühjahr 2016 zu unserem Nachbarplaneten aufbrechen und nach seiner Landung im September 2016 den inneren Aufbau des Mars untersuchen.

Das Ziel der Mission
Das wissenschaftliche Ziel der InSight-Mission besteht darin, zum ersten Mal überhaupt durch direkte Messungen einen Einblick in das Innere des Planeten Mars zu gewinnen.
Der Mars dient hierbei als ein Vertreter der Klasse der terrestrischen Planeten. Durch das Studium der Struktur und der Zusammensetzung des Marsinneren erhoffen sich die Planetenforscher fundamentale Erkenntnisse über die Prozesse, welche bei der Entstehung und Entwicklung eines erdähnlichen Planeten ablaufen.

Die Auswahl der Landezone
Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes.

Da der Lander InSight ausschließlich mit Solarenergie betrieben werden wird, muss sich dieser Landeplatz in der Äquatorregion des Mars zwischen einem Grad nördlicher und 14 Grad südlicher Breite befinden. Nur in diesen Breiten besteht die Möglichkeit, dass die Solarpaneele des Landers auch während der Wintermonate auf dem Mars und dem damit verbundenen niedrigen Sonnenstand über dem Horizont genügend Energie generieren können, um den Betrieb der wissenschaftlichen Instrumente und der an Bord befindlichen Hardware zu gewährleisten.

Des Weiteren muss die auszuwählende Landezone auf einer Fläche von mehreren Dutzend Quadratkilometern über ein sehr ebenes Terrain verfügen, auf dem sich außerdem nur eine begrenzte Anzahl von größeren Steinen befinden darf. Um eine erfolgreiche Landung überhaupt zu ermöglichen muss sich das ausgewählte Gelände zudem mindestens 2.500 Meter unterhalb des durchschnittlichen Höhenniveaus der Marsoberfläche befinden.

Detailaufnahmen des MRO
Bei der Auswahl einer geeigneten Landezone für die Mission InSight kommt dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) eine Schlüsselrolle zu. Der MRO umkreist unseren Nachbarplaneten bereits seit dem März 2006 und liefert seitdem sowohl den in die Marsforschung involvierten Wissenschaftlern als auch der interessierten Öffentlichkeit fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten.

Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen 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 dabei jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten wissenschaftlichen Kontext versetzt werden.
Aufnahmen dieser beiden Kameras waren bereits maßgeblich für die Auswahl des Landeplatzes für den Marsrover Curiosity verantwortlich, welcher am 6. August 2012 erfolgreich im Inneren des Gale-Kraters die Marsoberfläche erreichte.

Am 15. Mai 2013 wurde von der University of Arizona eine Aufnahme der HiRISE-Kamera veröffentlicht, welche eine potentielle Landezone für den Marslander InSight zeigt. Die abgebildete Region befindet sich bei 1,284 Grad südlicher Breite und 142,038 Grad östlicher Länge am südlichen Rand des Elysium Planitia. Hierbei handelt es sich um eine Tiefebene, welche sich unmittelbar südlich der aus den drei Marsvulkanen Hecates Tholus, Elysium Mons und Albor Tholus bestehenden Elysium-Vulkanregion befindet.

Die hier gezeigte Aufnahme wurde am 27. März 2013 angefertigt. Aus einer Überflughöhe von 270,3 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von 27 Zentimetern pro Pixel. Auf dem Bild können somit Objekte auf der Marsoberfläche erfolgreich aufgelöst werden, welche über eine Ausdehnung von mindestens etwa 81 Zentimetern verfügen. Neben dieser Aufnahme der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 28.700 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

Bis zu der endgültigen Entscheidung, an welcher Stelle auf dem Mars InSight letztendlich im September 2016 landen wird, werden allerdings noch mehrere Jahre vergehen. Neben weiteren Detailaufnahmen der Marsoberfläche werden die an dem Auswahlverfahren beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure dabei auch auf Daten zurückgreifen, welche durch andere Orbitermissionen aufgezeichnet wurden beziehungsweise erst noch gesammelt werden müssen.

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Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: space.com, MIT, Science.

Während zu Beginn der Entdeckungsgeschichte von Exoplaneten etwa in der Mitte der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts jedem neuen Exemplar noch verstärkte mediale Aufmerksamkeit gewidmet wurde, tauchen heute Meldungen über neu entdeckte Planetensysteme nur noch dann in Zeitungen oder im Fernsehen auf, wenn es sich dabei um in etwa erdgroße, felsige Planeten handelt, deren Umlaufbahnen sich in habitablen Zonen um ihre Heimatsterne befinden. Denn damit ist die Möglichkeit von Leben verbunden und mit solchen Meldungen lässt sich auch eine informationsübersättigte Bevölkerung vielleicht noch beeindrucken. Dieses Konzept ist auch jüngst bei einer Pressekonferenz anlässlich der Entdeckung einiger Planeten durch die Sonde Kepler aufgegangen, bei denen Neuentdeckungen im Sinne der oben genannten Merkmale verkündet wurden.

Die amerikanische Astronomin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology hat nun in einem Aufsatz der Fachzeitschrift „Science“ darauf hingewiesen, dass es durchaus ein Fehler sein könnte, wenn man bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten ausschließlich nach erdähnlichen Welten in habitablen Zonen Ausschau hält. Damit würde man sich künstlich viel zu sehr auf einen Typus beschränken und so vielleicht Planeten außer Acht lassen, die ebenso Träger von Leben sein könnten, obwohl man ihnen dies gar nicht zutraue.

Seager weist auch darauf hin, dass es den heute lebenden Astronomen nicht vergönnt sein werde, in ihrer Lebenszeit allzu viele Planeten und deren Atmosphären genau untersuchen zu können. Denn die heutigen Instrumente seien noch nicht in der Lage bei ihren Untersuchungen und Messungen über einen bestimmten, nach galaktischen Maßstäben recht kleinen Radius hinauszugehen. Daher, so Seager, sei man geradezu gezwungen, offener zu sein bei der Suche nach potenziell Leben tragenden Planeten.

Die Astronomin nennt auch Beispiele für Faktoren, die dafür verantwortlich sein können, dass Planeten inner- oder außerhalb der habitablen Zone um einen Stern Leben tragen könnten. Dazu gehören zum einen die Treibhausgase, die auf Planeten weit draußen für lebensfreundliche Temperaturen sorgen können. Umgekehrt können sehr trockene Planeten auch dann Leben beherbergen, wenn sie nah an ihrem Stern kreisen. Man müsse das Potenzial für Leben bei jedem Planeten einzeln untersuchen, so Seager. Je mehr Planeten man einzeln auf die Möglichkeit von Leben prüfe, je höher sei die Wahrscheinlichkeit, welches zu finden.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Planetary Society. Vertont von Dominik Heidler.

Bisher misslangen alle Versuche, Kontakt mit dem vermissten Mars Global Surveyor (MGS) aufzunehmen, dessen letztes Lebenszeichen mittlerweile drei Wochen zurück liegt. Insbesondere fragen sich die Ingenieure, warum der Orbiter selbst auf den 752 Bildern, die mit den Kameras des Mars Reconnaissance Orbiters aufgenommen wurden, nicht zu sehen ist. Es gibt wenig Grund anzunehmen, dass der Orbiter von sich aus von dieser Bahn abgewichen ist – vor allem dann, wenn er wegen Energiemangel nicht mehr funktioniert. Aber selbst die Hochleistungskamera HiRISE zeigte keine Spur des Satelliten.

Außer den drei NASA-Satelliten zieht aber auch seit 2003 eine Sonde der europäischen Weltraumbehörde ESA ihre Kreise um den Mars: Mars Express, die ebenfalls mit einer Hochleistungskamera ausgestattet ist. Dabei handelt es sich um die bekannte High Resolution Stereo Camera, die in Berlin gebaut wurde und von dort aus auch betrieben wird.

Nun wurde bekannt, dass sich auch das Mars Express-Team auf Anfrage der NASA an der Suche nach dem MGS beteiligen will. Spätestens im Dezember soll es alle zwei Tage Gelegenheiten geben, die Kamera in die Himmelsregion zu richten, in der laut Berechnungen der MGS in weniger als 1.000 Kilometern Abstand vorbei ziehen müsste. Zwar hat die HRSC weniger Auflösung als die HiRISE, aber allein schon aktuelle Bahndaten wären der NASA hoch willkommen. Und mit etwas Glück könnte man vielleicht sogar die Lage des Satelliten im Raum erkennen und daraus wertvolle Rückschlüsse auf seinen Zustand schließen.
Man vermutet ja, dass der MGS eines seiner beiden Solarpaneele nicht mehr bewegen kann und dass dies die Grundursache seines „Schweigens“ ist. Nun haben die meterlangen Solarpaneele einer Raumsonde oft eine größere Ausdehnung als die Sonde selbst und sollten daher auch auf einem Bild aus großer Entfernung gut zu erkennen sein, je nach Lage im Raum und Lichtsituation. Wenn auf einem solchen Bild etwa erkennbar wäre, dass der MGS wenigstens eines seiner Solarpaneele nach wie vor auf die Sonne ausgerichtet hält, könnte man daraus schließen, dass er immer noch in Betrieb ist. Könnte man sehen, dass das andere Paneel in einer willkürlichen, „nutzlosen“ Stellung steht, würde das die Theorie bestätigen, dass dieses Paneel nicht mehr bewegt werden kann und damit Ursache des Malheurs ist.

Würde man auf einem Bild, oder auch einer Folge von Bildern, aber sehen, dass der Mars Global Surveyor sich nicht mehr auf die Sonne ausrichtet, sondern in irgend einer beliebigen Stellung durch das All fliegt, oder sich gar schon in einer unkontrollierten Taumelbewegung befindet, dann kann man davon ausgehen, dass der Satellit elektronisch tot ist und dass es praktisch keine Hoffnung mehr gibt, ihn noch zu retten.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Spaceflight Now/Planetary Society. Vertont von Julian Schlund.

Seit Ende letzter Woche hielten alle Kameras des Mars Reconnaissance Orbiters (MRO) Ausschau nach dem MGS: 750 Bilder mit den einfachen „Star Tracker“-Navigationskameras, die den MGS höchstens in der Größe eines einzigen Pixels zeigen könnten, wurden aufgenommen sowie je eine Aufnahme mit dem immer noch relativ weitwinkligen „Context Imager“ und schließlich der Hochleistungskamera „HiRISE“.

Das Ergebnis gaben die Projektmanager Tom Thorpe, Fuk Li und Michael Meyer auf einer Pressekonferenz am Dienstag um 19:00 Uhr MEZ bekannt: Nicht eine einzige definitive Sichtung. Zwar läuft die Untersuchung der extrem großen Bilder der beiden wissenschaftlichen Kameras noch immer, aber viel Hoffnung besteht laut NASA nicht mehr, dass der MGS noch auf den Bildern gefunden wird.

Dieses Ergebnis kann einerseits bedeuten, dass der MGS seit seinem letzten Funkkontakt am 5. November durch gravitative Bahnstörungen stärker als angenommen abgelenkt wurde oder gar durch Steuerdüsen-Zündungen aus seiner gewohnten Bahn abgewichen ist und sich dadurch nicht mehr dort befindet, wo man ihn vermutet.

Es kann andererseits auch einfach bedeuten, dass das MRO-Team seinen Satelliten noch nicht so perfekt beherrscht wie das MGS-Team den seinen, denn diesem war es 2002 sehr wohl gelungen, Bilder anderer Mars-Satelliten aufzunehmen. Allerdings hatten die Navigatoren da auch schon sechs Jahre Erfahrung mit der Feinsteuerung ihres Raumschiffs. Einfach ist die Aufgabe, ein Bild von einem sich schnell bewegenden, nur mehrere Meter großen Objekt an unsicherer Position in immerhin 100 Kilometern Entfernung aufzunehmen, jedenfalls ganz sicher nicht.

So oder so tappen die Ingenieure nun weiterhin im Dunkeln über die Lage der Sonde im Raum und die Stellung eines wahrscheinlich defekten Solarpaneels und können daher auch keine weiteren Schritte unternehmen, den Kontakt wieder herzustellen. Dass das letzte Funksignal vom MGS am 5. November sehr schwach war, und dass seitdem kein einziger Funkkontakt mehr zu Stande kam, ist ohnehin ungewöhnlich. Es lässt befürchten, dass der Mars Global Surveyor durch die Blockierung des Paneels in ungünstiger Stellung seine Batterien nicht mehr ausreichend nachladen konnte und ihm somit langsam die Energie ausging, bis der Bordcomputer und die Instrumente versagten.

Aber noch hat die NASA die Hoffnung nicht ganz aufgegeben. Heute und morgen soll vor Allem ein Versuch unternommen werden, ein einfaches Testsignal über den MGS an Opportunity zu senden. Sollte dieser es empfangen, würde er es an Mars Odyssey weiter leiten und von diesem würde es zurück zur Erde gelangen.

Falls dieser Versuch funktioniert, wäre es das ersehnte Lebenszeichen von der bisher erfolgreichsten Raumsonde, die je zum Mars geflogen ist. Fast auf den Tag genau 10 Jahre lang war der MGS in Betrieb, seine ursprünglich für zwei Jahre geplante Mission wurde mehrmals verlängert. Die NASA hat mit dem MRO zwar bereits den noch deutlich leistungsfähigeren Nachfolger des MGS vor Ort. Von daher ist der wahrscheinliche Verlust des MGS keine Katastrophe. Da der MRO aber den Mars quasi mit etwas anderen „Augen“ sieht, lassen sich seine Beobachtungen nicht unmittelbar mit früheren Beobachtungen des MGS vergleichen. Optimal eignen sich dazu nur aktuelle Beobachtungen des MGS selbst. Der zunehmende Charakter dieser Mission als Langzeitbeobachtung der Marsoberfläche war es also, der sie immer noch so wertvoll für die NASA machte, dass sie die Mission gleich um weitere 10 Jahre verlängerte. Es sieht aber nun so aus, als ob die lange und hoch erfolgreiche Karriere des MGS ein jähes Ende gefunden hat.

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Ein Beitrag von Michael Aye. Quelle: Space.com. Vertont von Dominik Heidler.

Mithilfe der Kamera des High Resolution Imaging Science Experiments (HiRise) an Bord des MRO will die NASA sich nun auf die Suche nach der Raumsonde MGS machen, der Sonde der NASA, die mit 10 Jahren am längsten am Mars im Dienst steht.

Die erste Schwierigkeit besteht darin, MGS überhaupt ins Blickfeld der HiRise Kamera zu bekommen, denn der Verbindungsabbruch mit MGS seit 10 Tagen bedeutet eine überdurchschnittlich große Unsicherheit im Wissen der genauen Position der MGS Raumsonde. Üblicherweise wird jede Kommunikation mit einer Raumsonde durch Doppler-Effekte auf den Trägerwellen der Kommunikation gleichzeitig für eine genaue Positionsbestimmung von Raumsonden herangezogen.

Um dieses Problem anzugehen, haben die Ingenieure von Lockheed Martin Space Systems, die Erbauer beider Raumsonden MGS und MRO, einen Zwei-Punkte-Plan entwickelt.

Zwei-Punkte-Plan

Dann wird HiRise heute, am Mittwoch, dem 15.11.2006, dazu benutzt, anhand dieser Extrapolation der Bahn ein Bild aufzunehmen, und zwar mit einer sehr langen Belichtungszeit, da die Bahnfehler bis zu 45 Sekunden betragen können, so sagt Wayne Sidney, der Leiter des Lockheed Martin Ingenieur Teams der MRO-Raumsonde.

Eventuelle Schlieren in diesem Bild durch eine schnelle Bewegung des MGS relativ zur MRO-Sonde machen in diesem ersten Schritt nichts aus, da trotzdem durch den Anfang und das Ende einer eventuellen Spur im Bild die Bahndaten der MGS Sonde genau genug berechnet werden können.

Im zweiten Schritt, am Freitag, soll dann ein hochaufgelöstes Bild mit kurzer Belichtungszeit möglich sein, sollte man heute erfolgreich die MGS-Sonde im Bild sehen können. Mit diesem zweiten Bild hoffen die Ingenieure mehrere Dinge zu erfahren. Einmal einfach die Position der Raumsonde im Raum, um die bestmöglichen Zeiten zur Kommunikation mit den Notfall-Antennen der Raumsonde zu ermöglichen, sollte die Hauptantenne beschädigt sein.

Außerdem soll die Position der Solarpaneele bestätigt werden. Man kann damit zum Beispiel berechnen, wie viel Strom die Sonde in den letzten Tagen erzeugen konnte, um abschätzen zu können, wie ernst die Lage ist. Auch könnte es sein, dass die Sonde noch zuhört, aber aus Leistungsgründen nicht antworten kann. Dann könnte man bei Wissen der Position der Solarpanelen die richtigen Befehle zur Neuorientierung zur Sonde schicken.

Nun heißt es abwarten, ob das heutige Bild der HiRise-Kamera Rettung für Freitag verspricht, oder ob wir uns vielleicht für immer von der treuen Sonde MGS verabschieden müssen.

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