Mars InSight: Drei Experimente auf dem Mars

Mehr als eine Marssonde – Mars InSight

Mars InSight – hier ist der Name Programm. Die am 5.März gestartete Marsmission soll als erstes menschengemachtes Objekt in die Kruste eines fremden Planeten eindringen und uns mehr über seinen Aufbau verraten – und über den aller Gesteinsplaneten, einschließlich unseres eigenen. Sie wird bis zum Mars jetzt noch circa sechs Monate brauchen und im November (26.November) auf dem Roten Planeten eintreffen, denn immerhin hat sie 485 Millionen Kilometer vor sich.

Im Grunde genommen soll die Sonde klären, wieso Gesteinsplaneten, nehmen sie doch alle den gleichen Anfang, sich doch so unterschiedlich entwickeln. Wir wissen, dass alle Planeten als kleine Protoplaneten begannen. Wer zufällig etwas mehr Masse hatte, der hatte auch mehr Gravitation und wuchs so schneller an. Von allen Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems ist die Erde der Größte. Man vermutet, dass die unterschiedliche Zusammensetzung von Merkur, Venus, Erde und Mars etwas mit ihrer Größe zutun hat. Im Kern des Mars herrscht ein wesentlich geringerer Druck als im Erdkern, einige Mineralien können so auf Merkur und Mars gar nicht entstehen. Da am Anfang die Oberfläche der Gesteinsplaneten noch flüssig war sanken schwere Materialien zum Kern und leichtere bildeten die Kruste. Wir wissen jedoch nicht, wie genau dies von Statten ging, ob und wenn ja, warum Erde und Mars so verschieden aufgebaut sind.

Und noch eine weitere ganz wichtige Frage gibt es. Hat der Mars dynamische Plattentektonik, wie die Erde oder besteht er aus eine großen zusammenhängenden Platte? Wollen wir in wenigen Jahrzehnten auf dem Mars leben, so müssen wir auch etwas über seinen Aufbau und vor allem über die Ressourcen, die auf dem Planeten vorkommen wissen.

Auf diese Fragen soll Mars InSight eine Antwort liefern.

Drei Experimente auf dem Mars

Heat Flow and Physical Properties Probe

Dies wird die Sonde in drei Schritten tun. Zuerst bohrt sich die Heat Flow and Physical Properties Probe, ein Forschungsgerät, welches die Sonde an Bord hat fünf Meter tief in die Kruste des Mars. Mit einem 40 cm langem Zylinder und einem schweren Block, der in ihm herumgeschleudert wird, ist dies mit einem Hammerschlag alle 3,6 Sekunden möglich. Mindestens 5.000 Schläge wird die Sonde benötigen, um sich in den Untergrund des Mars zu bohren. Alle 15cm wird eine viertägige Pause eingelegt, damit die entstandene Wärme entweichen kann und es zu einer unverfälschten Temperaturmessung kommen kann. Nach 30 Tagen wird die Sonde die fünf Meter überwunden haben. Das Ziel ist es, die Temperatur in fünf Meter Tiefe zu messen und so herausfinden zu könne, wie viel Wärme im inneren des Planeten noch vorhanden ist und wie stark diese nach außen strömt.

Seismic Experiment for Interior Structure

Nicht nur die Temperatur gibt Aufschluss über die Struktur des Inneren des Mars. Auch Erdbeben können auf dynamische Prozesse in seinem Inneren hinweisen. So wird Mars InSight auch einen Seismographen an Bord haben. Diese werden auch auf der Erde benutz um das Innere der Erde zu analysieren und Erdbeben vorherzusagen. Bis jetzt ist der Mond der einzige fremde Himmelskörper auf dem ein Seismograph platziert wurde. Der nun auf dem Mars platzierte Seismograph ist jedoch der genaueste je entwickelte. Er kann ein Beben, dessen Ausmaßen geringer als der Durchmesser eines Wasserstoffatoms sind, aufspüren.

Um die Genauigkeit zu bewahren, ist er mit einem Isolationsschild ausgestattet, welches ihn von fremden Einflüssen abschirmt. Auch die Wellenlängen der Bebens könne unglaublich weit auseinander liegen. Da auf der Erde verschiedene Seismographen auf dem Globus verteilt zusammen arbeiten, müssen sie weniger präzise sein, als der auf dem Mars platzierte Seismograph, deswegen die Vakuumbox, in der er untergebracht ist. Zunächst analysiert der Seismograph den atmosphärischen Druck, die Windströmungen und nicht zuletzt das Magnetfeld des Mars. Diese Faktoren werden dann später bei der finalen Analyse berücksichtigt.

Rotation and Interior Structure Experiment

Das dritte Experiment soll Aufschluss über die Beschaffenheit des Kerns und des Mantels des Mars geben. Die Rotation eines Planeten ist nicht gleichmäßig. Dieses Taumeln bezeichnen wir als Präzession. Auch die Erde ist einem solchen Rhythmus unterworfen. Der Zyklus des Präzession, gibt Aufschluss darüber, wie groß und massereich der Kern des Mars ist. Außerdem wackelt die Rotation zusätzlich in weit kleineren Zyklen etwas, was als Nutation bezeichnet wird. Diese gibt Aufschluss über die Beschaffenheit des Mantels des Mars – ist er fest oder flüssig wie auf der Erde?

Wir wissen auch nicht genau wie groß der Kern des Mars genau ist, wir schätzen aber auf mindestens 3000 Kilometer Durchmesser. Das Prinzip ist relativ einfach. Die Sonde befindet sich auf dem Mars und sendet Radiowellen durchs All in Richtung Erde. Da der Mars und somit auch die Sonde durch Präzession und Nutation etwas bewegen, werden diese Radiowellen entweder gestaucht oder gestreckt. So kann man im Kontrollzentrum auf der Erde, die beiden Werte bestimmen.

Mars InSight
Im November wird Mars InSight auf dem Roten Planeten ankommen.

Es dauert nicht mehr lange

Voraussichtlich am 26.November soll die Mars InSight ihr Ziel erreichen und erst dann beginnt der schwierigste Teil der Mission: der Landeanflug. Man muss sich vorstellen das eine ein Meter hohe und drei Meter breite Sonde mit der größten derzeit konstruierten Rakete, mit der sich interplanetare Flüge durchführen lassen ins All gebracht wird, um dann fast 500 Millionen Kilometer durch den interplanetaren Raum zu reisen, in die Atmosphäre des Mars einzudringen, dort zu landen und Experimente durchzuführen. Die Forscher stehen auch unter Zeitdruck, denn der Mars hat einen eigenständigen Orbit um die Sonne. Man muss also warten, bis sich Erde und Mars auf ihren Bahnen gegenüberstehen und diese günstige Situation dann nutzen. Dies wäre noch bis zum 8.Juni möglich gewesen.

Die Landung auf dem Roten Planeten ist eine technische Meisterleistung und noch um einiges schwieriger als andere Marslandungen wie Phoenix. Mars InSight ist größer und schwerer als sein Vorgänger. Er landet auch auf einer Erhöhung, so ist der Abstand zwischen Eintritt und Landung kürzer und schneller als Phoenix ist Mars InSight auch.

Die Landeanflug wird, damit beginnen, dass die Sonde sich einmal um ihre Achse dreht, sodass der Hitzeschutzschild ausgefahren ist, der sich bei der Landung auf 1500°c aufheizt. Dadurch wird die Sonde um 90% langsamer, doch noch immer schafft sie fast einen halben Kilometer in der Sekunde. 13 Kilometer über der Oberfläche des Mars, wird die Sonde dann einen Fallschirm ausfahren, der sie auf abermals verlangsamen wird, sodass mit auf 60 Metern pro Sekunde dem Boden entgegen gleiten kann. Doch 1200 Meter bevor sie ihn erreicht wird der Fallschirm abgeworfen und zwölf Bremsdüsen richten die Sonde in den letzten 30 Sekunden aufrecht. Am Nachmittag des 26.Novembers wird die Sonde dann vollständig gelandet sein.

Die Position von Mars InSight und anderen Landern auf dem Mars

Mars InSight wird nahe der Curiosity Sonde landen, nahe des Äquators, sodass die Sonde auch im marsianischen Winter ihre Solarakkus aufladen kann. Sie wird im Elysium Planitia, einer Hochebene aus erkalteter Lava landen. Aufgrund des vulkanischen Ursprungs dieser Gegend, kann Mars InSight herausragend in das poröse Gestein eindringen, um die Temperaturmessung durchzuführen. Um die Stromversorgung zu versichern, fährt die Sonde zuerst die Sonnensegel aus. Ein Roboterarm fährt dann Kameras aus, welche die Umgebung der Sonde filmen. So können Forscher dann geeignete Stationen für die Messungen finden.

Die Experimente der Sonde dauern von da an noch etwa 1 Marsjahr und 40 Marstage (oder 720 Erdentage). In dieser Zeit kann sie die vorgesehenden Experimente duchführen. Doch wer weiß, was man mit der Sonde danach noch anzustellen weiß. Wie bei den meisten Missionen dauert die Arbeit der Sonde sicher noch etwas länger, als geplant. Die Ergebnisse der drei Experimente erwarten Wissenschaftler aus der ganze Welt aufgeregt. Hoffentlich wird die Sonde all diese Rätsel lösen. Mit dieser Sonde kommen wir der Besiedlung des Mars ein gutes Stück näher. Letzen endlich sehe ich zwei Aufgaben der Astronomie. Die Bestimmung unseres Platzes im Universum und die Erschließung neuer Lebensräume.

 

 

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