05.08.12

Nasa-Roboter

So läuft die komplizierte Mars-Mission der "Curiosity" ab

Der große Tag rückt immer näher: Am Montag soll die "Curiosity" auf dem Mars aufsetzen. Ein Überblick über die komplizierte Mission.

Um 7.31 Uhr am Montagmorgen ist es so weit: Die Marssonde "Curiosity" soll auf dem Mars landen. Dort soll sie mit ihren Hightech-Geräten das Gestein und die Atmosphäre des Planeten genauer erforschen. Noch besser wäre es natürlich, wenn Curiosity Hinweise auf die Möglichkeit von Leben – und sei es auch längst verstorben oder noch so primitiv – finden würde.

Doch darauf hoffen nicht einmal die Wissenschaftler ernsthaft. Ihnen wäre es schon recht, wenn der Nasa-Rover irgendeine Form von Wasser mit mineralischen Ablagerungen fände. Curiosity ist der bislang größte Forschungsroboter, der auf dem Mars landen soll: Er ist so groß wie ein Kleinwagen und wiegt fast sechsmal so viel wie seine Vorgänger "Spirit" und "Opportunity". Auch die insgesamt zehn Forschungsinstrumente an Bord wiegen eine ganze Menge: 100 Kilogramm.

Die Landung selbst ist höchst kompliziert. Die Nasa bezeichnet die Zeit vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Aufsetzen auf dem Boden als "die sieben Minuten des Terrors". Schiefgehen darf dabei nichts, alle Schritte, die von Computern gesteuert werden, müssen perfekt ablaufen. Alles ist programmiert – kommt es zu einem unvorhergesehenen Zwischenfall, einer Windböe etwa, so kann das ganze Manöver scheitern. Von der Erde aus kann niemand in die Landung eingreifen – die Signale brauchen viel zu lange, um vom Mars zur Erde und wieder zurückzugelangen. Am Montagmorgen bleibt also nur, "viel Glück" zu wünschen!

Die Mars-Mission von A bis Z

Atomkraft: Anders als seine Vorgänger gewinnt Curiosity Energie nicht mit Solarzellen. Der Rover wird stattdessen über eine Radionuklidbatterie versorgt. Die Zerfallswärme von 4,8 Kilogramm Plutoniumdioxid wird in elektrische Energie wandelt – genug, um ein volles Marsjahr zu halten.

Dünne Luft: Auf dem Mars gibt es nur sehr wenig Atmosphäre, sie ist zehnmal dünner als die der Erde. Sie ist ziemlich staubig und erscheint deshalb gelblich bis orange-braun. Vermutlich fehlt dem Planeten eine dichtere Atmosphäre, weil er nur eine geringe Schwerkraft und ein sehr schwaches Magnetfeld besitzt. Der Sonnenwind konnte die Marsatmosphäre deshalb einfach "davonwehen".

Eis: Auf dem Mars gibt es große Mengen an gefrorenem Kohlendioxid und an gefrorenem Wasser – was Forscher als Hinweis darauf deuten, dass es früher, als der Mars noch eine dickere Atmosphäre hatte, vielleicht einmal flüssiges Wasser auf dem Planeten gab. Das wäre eine Voraussetzung dafür, dass auf dem Mars einmal Leben existiert hat.

High-tech Labor: Für den 3-D-Rundumblick sind zwei Kameras etwa einen Meter über dem Boden angebracht. Eine "ChemCam" trägt unter anderem einen starken Laser und ein kleines Teleskop. Beide werden auf einen Stein oder den Boden gerichtet. Ein Laserpuls lässt am Stein eine Plasmawolke entstehen. Ein Teleskop empfängt das ausgesendete Licht und leitet es an ein Spektrometer weiter. So kann die Zusammensetzung der Probe entschlüsselt werden. Am Ende des Roboterarms ist der "Mars Hand Lens Imager" angebracht, der die Kristallzusammensetzung von Bodenproben bestimmt. Mit "CheMin", einem Röntgenspektroskop, werden pulverisierte Proben im Inneren des Rover mit Röntgenstrahlen durchleuchtet, um die exakte Zusammensetzung zu bestimmen. Das hilft auch dabei, die Frage zu klären, ob der Mars einst eine geeignete Umgebung für Leben war oder sein könnte. Methan, Edelgase, Wasser und andere Stoffe werden mit einem Massenspektrometer bestimmt. Bodenproben werden in einem Mini-Ofen erhitzt, dort verdampfen die Inhaltsstoffe, die dann ins Massenspektrometer strömen. Der "Radiation Assessment Detector" analysiert die Teilchenstrahlung auf dem Planeten. Viel Hightech – aber Curiosity hat auch wesentlich simplere Gerätschaften dabei: eine Wetterstation, einen zwei Meter langen Roboterarm und Schaufel, Bohrer und Bürsten.

Landemanöver: Die Landung wird kompliziert: Der Rover wird in einer Kapsel von der Trägerrakete abgekoppelt. Die Kapsel dient als Hitzeschild, der nach dem Eintritt in die Atmosphäre eine Plattform und den Rover entlässt. Die Plattform hat acht Bremsraketen, die sie langsam Richtung Marsboden bringen. Von ihr aus wird der Rover an vier Kabeln abgeseilt. Setzt er auf dem Mars auf, werden die Kabel gekappt und die Plattform fliegt so weit wie möglich vom Rover weg und zerschellt dann. Das ganze Manöver ist eine riskante Angelegenheit, weshalb die Nasa es scherzhaft auf einer Schwierigkeitsskala von 1 bis 10 mit 20 einstuft.

Neue Heimat: Der Gale-Krater, der bei einem Meteoriteneinschlag entstand und anschließend wohl ein See war, ist der Landplatz von Curiosity. Die Nasa hat ihn ausgewählt, weil es hier viele geologische Schichten zu erkunden gibt. Der Rand des Kraters ist bis zu fünf Kilometer hoch. Die Analyse der Schichten soll die Vergangenheit des Planeten offenbaren.

Piep, piep, piep: 14 Minuten braucht ein Funksignal von Curiosity bis zum Kontrollzentrum der Nasa. Wenn der Rover wie geplant um 7.31 Uhr am Montagmorgen landet und funktioniert, dann werden die Nasa-Experten es erst um viertel vor acht mitbekommen.

Reise: Über sieben Monate war Curiosity unterwegs, 570 Millionen Kilometer hat er zurückgelegt – mit einem Tempo von rund 21.000 Kilometer pro Stunde. In den letzten Minuten seines Fluges aber wird es noch mal spannend: Die Sonde muss in einem exakten Winkel in die Marsatmosphäre eintreten, sonst gelingt die Landung nicht. Die folgenden sieben Minuten sind entscheidend. Läuft etwas schief, wären mit einem Schlag mehr als sieben Jahre Arbeit von über hundert Wissenschaftlern vernichtet.

Risiken: Windböen und Sandstürme könnten die Landung von Curiosity vereiteln. Dann hätten die Forscher das mit rund 1,9 Milliarden Euro bislang teuerste und technisch anspruchsvollste Mars-Projekt buchstäblich in den Sand gesetzt.

Winter: In der kalten Jahreszeit wird es ganz schön frostig auf dem Mars. Die Temperaturen fallen auf unter minus 130 Grad Celsius. Über 27 Grad warm wird es nie. Künftige Marsurlauber sollten sich warm anziehen.

Wüste: Sandiger Boden ist für Mars-Rover unangenehm. Bei der Landung können so viele Partikel aufgewirbelt werden, dass wichtige Instrumente beschädigt werden. Dem Mars-Rover Spirit wurde Sand sogar zum finalen Verhängnis: Er fuhr sich am 23. April 2009 im Sand fest – ohne Chance, aus dem Loch herauszukommen. Spirit stand dabei so unglücklich, dass seine Solarzellen im Schatten lagen und nicht mehr genügend Energie gewinnen konnten, um die Elektronik im darauffolgenden Winter zu wärmen. So erfror Spirit.

Zeit: Ein Jahr auf dem Mars vergeht langsamer als eines auf der Erde: Um sich einmal um die Sonne zu drehen, braucht der Rote Planet etwa doppelt so lange (678 Erdentage) wie unser Blauer. Ein Marstag dauert aber auch etwa 24 Stunden. Von einem Geburtstag bis zum nächsten muss man also ganz schön lange warten.