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Forschungsmission "ExoMars": Reiseziel rot

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AFP / Esa / D.Ducros

Der Flug ist riskant, etliche Sonden verglühten schon oder zerschellten. Europa und Russland wagen jetzt trotzdem eine Marsmission - sogar mit einer Landung auf dem Roten Planeten.

Wenig Zeit? Am Textende gibt's eine Zusammenfassung.


Es sei ja nun nicht so, sagt Paolo Ferri, dass andere Trägerraketen nicht auch gelegentlich explodieren würden. "Man kann einfach nie ganz sicher sein. Damit muss man leben." Er könne sich zum Beispiel noch sehr gut an den Sommer 1996 erinnern, an den Erstflug der "Ariane 5". Da seien vor seinen Augen, am Himmel von Kourou in Französisch-Guyana, die vier "Cluster"-Satelliten verbrannt - weil die Rakete auf einen falschen Kurs gekommen war und sich 37 Sekunden nach dem Start selbst sprengte. Der Fehlschlag kostete mehr als 370 Millionen Dollar.

Ferri ist bei der Europäischen Raumfahrtorganisation (Esa) für den Flugbetrieb verantwortlich. Deswegen muss er sich nun wieder Gedanken um das Schicksal eines kosmischen Transports machen. Dieser hebt diesmal vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan ab, an Bord einer russischen "Proton"-Rakete. Geplanter Starttermin ist Montagmorgen gegen 10.30 Uhr deutscher Zeit.

Es geht um die Sonde "ExoMars", eine der aktuell spannendsten Forschungsmissionen der europäischen Raumfahrt. Sie besteht aus zwei Teilen: Ein Mars-Orbiter soll in der Umlaufbahn des Roten Planeten unter anderem nach Methan schnüffeln, das ein Zeichen für das Vorhandensein einfacher Lebensformen sein könnte. Außerdem soll ein kleiner Landeroboter ein paar Tage lang die Oberfläche erkunden.

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"ExoMars": Auf dem Weg zum Roten Planeten
Es ist ein höchst anspruchsvoller Einsatz, seit mehr als zehn Jahren hat die Esa daran gearbeitet. Erst wollte man allein zum Mars fliegen, später mit den Amerikanern. Als diese aus Spargründen ausstiegen, holte man die Russen ins Boot. Die Zusammenarbeit läuft aktuell, vereinfacht gesprochen, so: Aus Europa kommen große Teile der Marssonde, aus Russland die Trägerrakete. "Diese Kooperation ist sehr wichtig", sagt Ferri. "Sie hat die Mission gerettet und ist außerdem eine Brücke in die Zukunft."

Immer wieder Fehlschläge

Doch die Partnerschaft mit den Russen bedeutet eben, dass "ExoMars" mit der "Proton" fliegen muss. Die ist zwar in Jahrzehnten Hunderte Male erfolgreich gestartet, hat aber auch immer wieder spektakuläre Fehlschläge hingelegt. Im Juli 2013 etwa zerschellte ein Exemplar in der Steppe Kasachstans. Und im vergangenen Mai krachte eines in die sibirische Region Transbaikalien, anstatt einen mexikanischen Kommunikationssatelliten ins All zu bringen. Außerdem wurden immer wieder Satelliten an völlig falschen Positionen ausgesetzt - im Dezember 2010, August 2011, August 2012, Dezember 2012 und Mai 2014 zum Beispiel.

Neulich erst, sagt Ferri, sei die "Proton" aber auch wieder erfolgreich geflogen. Mit dem europäischen Satelliten "EDRS" an Bord. Das habe sein Vertrauen noch einmal gestärkt. "Ich bin kaum nervöser als vor jedem anderen Start auch", beteuert der Raumfahrtmanager. Man könnte von Zweckoptimismus sprechen. Oder vom Wissen, dass Raumfahrt eben Risiken birgt.

Klar ist: Ferri wird sich selbst dann nicht entspannen können, wenn die Rakete einmal gestartet ist. Nach dem Abheben weiß rund anderthalb Stunden niemand, wie es der Sonde geht. So lange dauert es, bis sie sich von der Trägerrakete getrennt hat, bis sie sich stabilisiert hat, bis sie aus dem Erdschatten herausfliegt - und die Sonnensegel aufklappt. "Das werden die Momente mit der größten Anspannung", sagt Ferri. "Erst wenn wir das Signal haben, werden wir wieder atmen können."

Im Oktober soll die Sonde am Mars ankommen - wenn die nötigen Kurskorrekturmanöver unterwegs klappen. Dann teilt sich "MarsExpress": Ein Teil bleibt als Satellit im Marsorbit, außerdem wird der Lander "Schiaparelli" ausgesetzt. Der soll zeigen, dass die Partner technisches Gerät erfolgreich auf dem Roten Planeten absetzen können. Bisher hat das eigentlich nur die Nasa geschafft.

Nach der Landung soll "Schiaparelli" rund vier Tage, bis seine Batterien leer sind, Daten zu marsianischen Staubstürmen sammeln und an den Orbiter schicken.

Dessen Umlaufbahn muss, bevor er mit seinen eigenen Messungen beginnen kann, über ein Jahr nach und nach abgesenkt werden. Das hat damit zu tun, dass die Esa Treibstoff sparen will. Nach ihrem Flug von der Erde muss die Sonde am Mars nämlich stark abgebremst werden. Prinzipiell gibt es zwei Wege, das zu erreichen. Man könnte Steuertriebwerke zünden. Doch die bräuchten Treibstoff, den man mitführen müsste. Und damit würde die Sonde schwerer und teurer.

Also entschied man sich für einen anderen Weg: Allein die Reibung der dünnen Mars-Atmosphäre an den Solarpaneelen der Sonde soll diese langsamer machen. Atmosphärenbremsung nennen Experten das Prinzip.

"Wir sind noch nie weich auf dem Mars gelandet, wir haben noch nie eine Atmosphärenbremsung gemacht", beschreibt Ferri die Ausgangslage. Wie schwierig die Manöver sein können? Nun: Die Esa-Sonde "Beagle 2", zum Beispiel, landete Weihnachten 2003 hart auf dem Mars. Und die US-Kollegen vertaten sich bei der Atmosphärenbremsung des "Mars Climate Orbiter" im Jahr 1999 in den Maßeinheiten, sodass sie die teure Konstruktion in der Marsatmosphäre verheizten. Die Nasa-Ingenieure hatten in der Einheit Newtonsekunde gerechnet, die Sonde war auf die Einheit Pfund-Kraft programmiert.

Und die Russen? Die "Mars"-Sonden der Sechziger-, und Siebzigerjahre brachten eine Reihe von Fehlschlägen. Dann verordnete man sich eine lange Denkpause - ohne dass sich das Blatt wendete. Ende der Achtzigerjahre musste man "Phobos 1" und "Phobos 2" verloren geben, Anfang 2012 dann "Phobos Grunt", die allesamt den Marsmond untersuchen sollten. Und schon 1996 war die Sonde "Mars 96" nach dem Start abgestürzt.

Weil diese gerade keine Funkverbindung hatte, als es zu Problemen kam, ist der genaue Hergang unbekannt. Klar ist nur so viel: Die Sonde zündete noch ihre Steuerdüsen - aus ihrer Sicht in Richtung Mars. Weil aber die Rakete zuvor versagt hatte, raste "Mars 96" dadurch noch schneller auf die Erde zurück - und verglühte. Die Sonde flog damals übrigens... genau, auf einer "Proton".

Für Europäer und Russen steht bei der aktuellen Mission viel auf dem Spiel. Sie wollen in ein paar Jahren noch einmal zusammen zum Mars fliegen, dann sogar mit einem Roboterauto. Allerdings ist das Geld für diese Fortsetzungsmission gerade extrem knapp. Pascale Ehrenfreund, Chefin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und als Astrobiologin früher selbst mit "ExoMars" befasst, spricht von einem "Problemkind". Umso wichtiger ist, dass zumindest jetzt alles glatt geht.


Zusammengefasst: Europa ist noch nie weich auf dem Mars gelandet, Russland auch nicht. Nun wollen es beide gemeinsam versuchen - mit der Mission "ExoMars", die gerade vor dem Start steht. Sie soll mit einer "Proton"-Rakete abheben, die allerdings immer wieder Fehlstarts hinlegt. Geht alles glatt, kommt "ExoMars" im Oktober am Roten Planeten an.

Zum Autor
Christoph Seidler

Christoph Seidler ist Redakteur im Ressort Wissenschaft für SPIEGEL ONLINE in Berlin.

  • E-Mail: Christoph.Seidler@spiegel.de

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1.
team_frusciante 13.03.2016
Eine Marssonde nach der anderen, während noch keine Sonde auf einem der Jupiter- oder Saturnmonde gelandet sind. Ich bin unendlich neugierig, welche Geheimnisse Io, Europa, Envceladus und Titan noch verbergen. Stattdessen gibt es einen Marslander nach dem anderen. Sooo viele Bilder einer roten Wüste. Schade.
2. Fachleute am Werk
bissig 13.03.2016
Dass die Ariane sich zerstört hat, weil sie vom Kurs abwich, ist nur die halbe Wahrheit. Es gab ja triftige Gründe, warum dies geschehen ist. Und der Vollständigkeit halber: die Navigationssoftware kam ebenfalls aus den USA - von Lockheed Martin. In beiden Fällen lag es an vermeidbaren Fehlern während der Entwicklung - im Grunde also menschliches Versagen. Fairerweise hätte man aber erwähnen können, dass es insbesondere nach 2003 sehr wohl erfolgreiche Mars-Landungen der NASA gegeben hat. Die Russen sind übrigens 1971 erfolgreich auf dem Mars gelandet. Mars 3 hat funktioniert, wenn auch nur kurz.
3.
heinz_schmitz 13.03.2016
Zitat von team_fruscianteEine Marssonde nach der anderen, während noch keine Sonde auf einem der Jupiter- oder Saturnmonde gelandet sind. Ich bin unendlich neugierig, welche Geheimnisse Io, Europa, Envceladus und Titan noch verbergen. Stattdessen gibt es einen Marslander nach dem anderen. Sooo viele Bilder einer roten Wüste. Schade.
Nun ja... der Mars ist halt "um die Ecke" und auf lange Sicht der einzige Planet unseres Sonnensystems, der einigermaßen realistisch von Menschen erreicht werden könnte. Schon deshalb konzentriert sich die Forschung auf diesen Planeten. Jupiter und Saturn sind natürlich ebenfalls lohnende Erkundungsziele. So ist aktuell "Juno" unterwegs. Im Juli soll sie am Jupiter eintreffen. Dann war sie 5 Jahre unterwegs....
4.
MashMashMusic 13.03.2016
Zitat von team_fruscianteEine Marssonde nach der anderen, während noch keine Sonde auf einem der Jupiter- oder Saturnmonde gelandet sind. Ich bin unendlich neugierig, welche Geheimnisse Io, Europa, Envceladus und Titan noch verbergen. Stattdessen gibt es einen Marslander nach dem anderen. Sooo viele Bilder einer roten Wüste. Schade.
Zum einen ist der Mars nicht so weit weg wie besagte Monde, zum zweiten ist der Mars relativ gut kartografiert - man weiß, wo man gut landen kann.
5.
MashMashMusic 13.03.2016
Zitat von bissigDass die Ariane sich zerstört hat, weil sie vom Kurs abwich, ist nur die halbe Wahrheit. Es gab ja triftige Gründe, warum dies geschehen ist. Und der Vollständigkeit halber: die Navigationssoftware kam ebenfalls aus den USA - von Lockheed Martin. In beiden Fällen lag es an vermeidbaren Fehlern während der Entwicklung - im Grunde also menschliches Versagen. Fairerweise hätte man aber erwähnen können, dass es insbesondere nach 2003 sehr wohl erfolgreiche Mars-Landungen der NASA gegeben hat. Die Russen sind übrigens 1971 erfolgreich auf dem Mars gelandet. Mars 3 hat funktioniert, wenn auch nur kurz.
Die Software stammte aus der Ariane 4 und war unzureichend auf die Ariane 5 umgesetzt worden - die beteiligten Firmen stammten alle aus Frankreich (Unterabteilungen bzw. -firmen von Aérospatiale, heute EADS). Ja, Mars 3 hat aufgesetzt und angefangen zu funken - 20 Sekunden lang. Ein klassischer Fehlschlag. Der Mars ist notorisch bekannt dafür, dass Missionen dorthin fehlschlagen. Ich bin schon dankbar dafür, dass "Curiosity" scheinbar so funktioniert, wie es geplant war ...
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