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Pünktlich um 19:45 Uhr MESZ hob die Sojus-Fregat mit MARS EXPRESS vom Kosmodrom
Baikonur ab. (Photo: ESA/STARSEM-S. CORVAJA 2003)
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Die europäische Raumsonde Mars Express wurde erfolgreich auf eine Flugbahn
gebracht, von der aus sie das Schwerefeld der Erde verlassen und zum Mars fliegen
wird, den sie Ende Dezember erreichen soll. Dann wird diese erste interplanetare Sonde
der Europäischen Weltraumorganisation in eine Bahn um den Mars einschwenken und
seine Oberfläche, die darunterliegenden Schichten und seine Atmosphäre genauestens
unter die Lupe nehmen. Außerdem wird sie ein kleines autonomes Landegerät, Beagle 2,
aussetzen, das auf dem Mars aufsetzen und seine Oberfläche erkunden sowie nach
etwaigen Spuren vergangenen oder gar gegenwärtigen Lebens suchen soll.
Die europäische Raumsonde Mars Express wurde erfolgreich auf eine Flugbahn
gebracht, von der aus sie das Schwerefeld der Erde verlassen und zum Mars fliegen
wird, den sie Ende Dezember erreichen soll. Dann wird diese erste interplanetare Sonde
der Europäischen Weltraumorganisation in eine Bahn um den Mars einschwenken und
seine Oberfläche, die darunterliegenden Schichten und seine Atmosphäre genauestens
unter die Lupe nehmen. Außerdem wird sie ein kleines autonomes Landegerät, Beagle 2,
aussetzen, das auf dem Mars aufsetzen und seine Oberfläche erkunden sowie nach
etwaigen Spuren vergangenen oder gar gegenwärtigen Lebens suchen soll.
Die 1 120 kg schwere, im Auftrag der ESA von einem europäischen Konsortium unter
der Leitung von Astrium gebaute Sonde wurde von einem Sojus-Fregat-Träger der Firma
Starsem auf die Reise gebracht. Dieser hob am 2. Juni um 23.45 Uhr Ortszeit (19.45 Uhr
MESZ) vom Kosmodrom Baikonur in Kasachstan ab. Nach der ersten Zündung der
Fregat-Oberstufe gelangte die Sonde zunächst auf eine Wartebahn um die Erde; die 92
Minuten später erfolgte zweite Zündung beförderte sie dann auf ihre interplanetare Bahn.
"Europa fliegt mit dem ehrgeizigen Ziel zum Mars, die bisher gründlichste und
vollständigste Erkundung des Roten Planeten anzustellen. Wir können stolz sein auf dieses
Vorhaben und auf die Schnelligkeit, mit der wir unser Ziel erreicht haben“, erklärte David
Southwood, der Direktor des Wissenschaftlichen Programms der ESA, während des
Starts der Sonde von Baikonur. Anschließend nahm das ESA-Raumflugkontrollzentrum
ESOC in Darmstadt, Deutschland, Funkkontakt zu Mars Express auf. Die Sonde hat sich
planmäßig zur Sonne ausgerichtet und ihre Sonnenzellenflügel ausgefahren. Alle
Bordsysteme arbeiten einwandfrei. Nach zwei Tagen wird ein Bahnkorrekturmanöver die
Sonde auf Zielkurs zum Mars bringen, während sich die ihr folgende Fregat-Oberstufe in
den Weiten des Weltraums verlieren wird, womit die Gefahr gebannt ist, daß sie auf der
Marsoberfläche aufprallt und diese dadurch kontaminiert.
Danach wird Mars Express sechs Monate lang mit einer Geschwindigkeit von über 30
km/s durch das Sonnensystem rasen (von der Erde entfernt sich die Sonde mit einer
Geschwindigkeit von 3 km/s) und dabei 400 Millionen km zurücklegen. Nach Überprüfung
der Funktionstüchtigkeit der Nutzlast wird sie in einen "Ruhezustand“ versetzt, in dem sie
nur noch einmal pro Tag Kontakt zur Erde aufnehmen wird. Im September ist - nach halber
Wegstrecke - eine weitere Kurskorrektur vorgesehen.
Ankunft voraussichtlich an Weihnachten
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Gespannte Erwartung im Missionszentrum ESOC der ESA in Darmstadt nur wenige Minuten
vor dem Start. (Photo: ESA)
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Ende November soll die Sonde "reaktiviert“ und auf das Ausklinken von Beagle 2
vorbereitet werden. Die 60 kg schwere Kapsel mit dem Landegerät, die über kein eigenes
Antriebssystem verfügt, soll am 20. Dezember auf einer Kollisionsbahn mit dem Mars
ausgesetzt werden. Nach fünftägigem ballistischem Flug wird die Kapsel am
Weihnachtstag in die Marsatmosphäre eintreten. Das Landegerät, das beim Abstieg durch
die Atmosphäre zunächst durch einen Hitzeschild geschützt und anschließend durch zwei
Fallschirme abgebremst wird, soll - dann nur noch 30 kg schwer - in der Region Isidis
Planitia in der Nähe des Marsäquators aufsetzen. Der Aufprall wird durch drei Airbags
gedämpft. Diese kritische Phase der Mission wird vom Eintritt in die Atmosphäre bis zur
Landung gerade mal zehn Minuten dauern.
In der Zwischenzeit wird der Orbiter auf eine Bahn manövriert, auf der er vom
Schwerefeld des Mars erfaßt werden kann. Die Zündung seines Haupttriebwerks wird ihn
abbremsen und auf eine stark elliptische Marsumlaufbahn befördern. Für das Erreichen der
endgültigen Einsatzbahn - eine quasi-polare Bahn mit einer Umlaufzeit von 7,5 Stunden, die
den Orbiter bis auf 250 km an den Planeten heranführen wird - werden vier weitere
Zündungen notwendig sein.
Mars unter der Lupe
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Kurz vor Erreichen des Mars wird am 20. Dezember der Lander BEAGLE 2 vom Orbiter
abgesetzt und auf Kollisionskurs mit dem Mars gebracht. 5 Tage später wird er dann durch
Fallschirme abgebremst und durch Airbags geschützt auf der Marsoberfläche
niedergehen. (Abbildung: ESA, Medialab)
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Auf der Marsoberfläche wird das Landegerät "Beagle 2“ - es wurde nach dem
Forschungsschiff von Charles Darwin, dem Vater der Evolutionstheorie, getauft - seine
Sonnenzellenpaneele entfalten und den Roboterarm PAW mit seinem Instrumentenpaket
(zwei Kameras, ein Mikroskop und zwei Spektrometer) ausfahren. Mit diesen Instrumenten
wird es dann die Umgebung erkunden und geologische und mineralogische Daten
sammeln, die erstmals eine genaue Altersbestimmung der Gesteinsproben ermöglichen
dürften. Mit Hilfe eines Kernbohr- und Mahlgeräts und des „Maulwurfs“, eines
drahtgesteuerten Miniroboters, der unter Felsbrocken kriechen und bis zu 2 m tief graben
kann, werden Bodenproben entnommen und in dem automatisierten Mini-Labor GAP, das
mit 12 Öfen und einem Massenspektrometer ausgerüstet ist, analysiert. Diesem Mini-Labor
wird die Aufgabe zufallen, etwaige Spuren von Leben zu erkennen und das Alter der
Gesteinsproben zu bestimmen.
Umfassende Beobachtungen des Planeten werden mit dem Orbiter, dem in der
Umlaufbahn um den Mars verbleibenden Teil der Sonde, angestellt, der seine Instrumente
eine halbe bis ganze Stunde pro Umlauf auf den Planeten richten und sich dann der Erde
zuwenden wird, um seine Meßdaten und die von Beagle 2 übermittelten Daten an die
Bodenstation weiterzuleiten.
Die sieben Instrumente an Bord des Orbiters sollen Informationen über den Aufbau und
die Entwicklungsgeschichte des Mars liefern. Die hochauflösende Stereo-Kamera HRSC
soll eine vollständige Kartografie des Planeten mit 10 m Auflösung durchführen und
einzelne Regionen sogar mit einer Präzision von knapp 2 m fotografieren. Das
Spektrometer OMEGA soll die erste mineralogische Karte des Mars mit einer Genauigkeit
von 100 m erstellen. Mit dem Spektrometer PFS soll die mineralogische Untersuchung
vertieft und darüber hinaus die Zusammensetzung der Marsatmosphäre kartiert werden,
um ihre Dynamik zu bestimmen. Das mit einer 40 m langen Antenne ausgestattete
Radargerät MARSIS wird die Oberfläche bis in 2 km Tiefe sondieren, um die Bodenstruktur
zu ermitteln und insbesondere Wasservorkommen aufzuspüren. Das Analysegerät
ASPERA soll die Wechselwirkungen zwischen der oberen Marsatmosphäre und dem
interplanetaren Medium untersuchen und Aufschluß darüber geben, wie und über welchen
Zeitraum das Fehlen eines Magnetfelds, das als Schild gegen den Sonnenwind gedient
hätte, es letzterem gestattet hat, den Großteil der Marsatmosphäre im All zu zerstreuen.
Auch das Spektrometer SPICAM und das Funkexperiment MaRS werden die Atmosphäre
untersuchen, das erste durch Beobachtung von Sternbedeckungen und das zweite durch
Messung der Funkwellenausbreitung.
Die Mission des Orbiters soll mindestens ein volles Marsjahr (687 Erdtage) dauern,
während Beagle 2 auf der Marsoberfläche rund 180 Tage funktionsfähig bleiben soll.
Die Exploration des Mars fängt erst an
Diese erste europäische Mission zum Mars greift einen Teil der Ziele des
Gemeinschaftsvorhabens Mars 96 mit Rußland wieder auf, das wegen einer Fehlfunktion
der Trägerrakete Proton beim Start scheiterte. Bei Mars Express ist deshalb jedem
Bordinstrument des Orbiters auch ein russischer Partner zugeordnet. Mars Express fügt
sich in eine Reihe internationaler Missionen zur Exploration des Planeten ein, an der
darüber hinaus die amerikanischen Sonden Mars Global Surveyor, Mars Odyssey und die
zwei Mars Exploration Rovers (MER-1 und MER-2) sowie die japanische Sonde Nozomi
beteiligt sind. Im Rahmen dieser Partnerschaft könnte Mars Express gegebenenfalls die
Meßdaten der NASA-Landefahrzeuge und im Gegenzug Mars Odyssey bei Bedarf die
Daten von Beagle 2 zur Erde funken.
Von Mars Express werden wissenschaftliche Erkenntnisse von höchster Bedeutung
erwartet. Die Mission soll Antwort auf zahlreiche Fragen geben, die bei
Vorgängermissionen aufgeworfen wurden und insbesondere die Entwicklung des Mars,
die Geschichte der Aktivität im Marsinneren, Wasservorkommen unter der Oberfläche
sowie die Möglichkeit betreffen, daß Mars einmal von Meeren bedeckt war, was zur
Entstehung von Lebensformen geführt haben könnte, die vielleicht heute noch in
„unterirdischen“ Seen fortbestehen. Außerdem soll das Landegerät Beagle 2 den Boden
und die Umwelt des Mars vor Ort analysieren, was Mars Express zu einer wirklich
einzigartigen Mission macht.
Mars Express (eine Mission, für die in beträchtlichem Umfang Elemente genutzt
wurden, die für die Kometensonde Rosetta entwickelt wurden, deren Start im kommenden
Jahr ansteht) wird darüber hinaus den Weg für andere interplanetare Missionen der ESA -
Venus Express im Jahr 2005, gefolgt von BepiColombo zum Planeten Merkur am Ende des
Jahrzehnts - sowie für die Fortsetzung der Marsforschung im Rahmen des Programms
Aurora ebnen, das der Exploration unseres Sonnensystems gewidmet ist.