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MARS-MISSIONEN
Ein Maulwurf für den roten Planeten
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V.
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27. Mai 2011

Im Rahmen des Discovery-Programms der NASA wurden bereits mehrere erfolgreiche Missionen verwirklicht, wie etwa Kepler, Deep Impact oder Mars Pathfinder. Jetzt wird in Amerika nach einer Discovery-Mission gesucht, die im Jahr 2016 starten soll. Unter den drei verbliebenen Kandidaten ist auch eine Marsmission mit maßgeblicher deutscher Beteiligung.

GEMS

So könnte die Geophysical Monitoring Station auf dem Mars einmal aussehen. Bild: NASA/JPL

Im Wettbewerb um die nächste Raumsonde, die im Rahmen des Discovery-Programms der NASA starten soll, hat es die Geophysical Monitoring Station (GEMS) in die entscheidende letzte Runde geschafft. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist daran mit einem geophysikalischen Experiment zur Untersuchung des Marsinneren maßgeblich beteiligt. Ziel der Mission, deren Start 2016 erfolgen könnte, ist es, zum ersten Mal überhaupt durch direkte Messungen einen Einblick in das "Innenleben" des Mars zu gewinnen.

Dabei soll ein vollautomatischer "Maulwurf" mit der Bezeichnung "HP3" (Heat Flow and Physical Properties Package, oder "HP Cube") mit seinen Sensoren bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eindringen, um den Wärmefluss aus dem Innern des Mars zu vermessen. "Unser Beitrag HP3 würde neue Einblicke zur thermischen Entwicklung des Mars und zu verborgenen Wasservorkommen unter der Marsoberfläche liefern. Es ist ein ausgereiftes Experiment, dessen Ergebnisse wichtige Impulse für die Marsforschung liefern könnte", sagt Prof. Tilman Spohn, wissenschaftlicher Leiter von HP3 und Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof.

Das HP3-Experiment des DLR nutzt einen elektromechanischen Schlagmechanismus, der einen Instrumentenbehälter bis zu fünf Meter tief in den Marsboden einbringen kann. "Bisher ist solch ein vollautomatischer Maulwurf noch auf keinem Körper des Sonnensystems zum Einsatz gekommen", sagt Dr. Tim van Zoest, Physiker am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, wo der Schlagmechanismus entwickelt wurde. "Vergleichbare Experimente zur Analyse des Untergrunds gab es bisher nur von Hand auf dem Mond bei den amerikanischen Apollo-Missionen 15 und 17 zu Beginn der 1970er Jahre, das waren damals aber eher konventionelle Bohrer, die wie ein Korkenzieher von Muskelkraft in den Mondboden gebohrt wurden."

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Die Sensoren von HP3 wurden am DLR-Institut für Planetenforschung in Zusammenarbeit mit dem Institut für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Graz entwickelt. Insbesondere soll der Wärmefluss unter der Marsoberfläche erfasst werden. "Die Vermessung des Wärmeflusses direkt unter der Oberfläche erlaubt es uns, auf die Wärmeproduktion im Marsinneren zu schließen. Damit erhalten wir Hinweise auf die Zusammensetzung des Roten Planeten und seine fortwährende Abkühlung, die im Zusammenhang mit dem noch heute stattfindenden Vulkanismus steht", erklärt Dr. Matthias Grott vom DLR-Institut für Planetenforschung. "Zudem soll HP3 die geologische Schichtung in den ersten fünf Metern unter der Marsoberfläche - insbesondere Eisvorkommen - durch die Vermessung der geoelektrischen Eigenschaften des Bodens erfassen", ergänzt der Physiker, der an der Entwicklung von HP3 beteiligt ist.

Eine weitere europäische Beteiligung im GEMS-Missionsvorschlag ist das Seismometer unter französischer Federführung des Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP). Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau/Harz baut unter der Leitung von Prof. Ulrich Christensen ein System, mit dem das Seismometer auf dem Mars installiert werden kann. Mit dem Seismometer sollen Marsbeben und Asteroideneinschläge erfasst werden. Da Erschütterungen - ähnlich wie auf der Erde - den gesamten Planetenkörper durchlaufen, kann anhand seismischer Messungen auf die Größe und Beschaffenheit der Kruste, des Mantels und des Planetenkerns des Mars geschlossen werden. Die dritte wissenschaftliche Nutzlast im GEMS-Missionsvorschlag ist ein Experiment, das federführend bei der amerikanischen Firma Lockheed Martin entwickelt wird und weitere Hinweise auf den Aufbau des Marsinnern liefern soll.

Nach der Mars-Landemission Pathfinder im Jahre 1997 ist das DLR gegenwärtig an zwei aktuellen Missionen im Discovery-Programm der NASA als Partner beteiligt: Zur Mission der Merkur-Sonde MESSENGER sowie der der Sonde Dawn, die die Asteroiden Vesta und Ceres erkunden wird, trägt das DLR mit Kameras, Spektrometern und der Bildverarbeitung bei. Ziel der Discovery-Missionen ist die Erkundung des Sonnensystems mit einem begrenzten Missionsvolumen von jeweils 500 Millionen US-Dollar.

Das GEMS-Wissenschaftsteam unter der Leitung von Dr. Bruce Banerdt am Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena erhält nun drei Millionen US-Dollar zur weiteren Entwicklung des Projekts. "Das Experiment hat bereits jetzt schon einen hohen technischen Reifegrad - deshalb haben wir bei HP3 einen Entwicklungsvorsprung vor ähnlichen Experimenten, beispielsweise aus den USA", erklärt Spohn.

Insgesamt waren im vergangenen Jahr 28 Missionsvorschläge bei der NASA eingereicht worden. Neben GEMS sind zurzeit noch zwei weitere Missionen im Rennen für diese Discovery-Mission: Der Titan Mare Explorer (TiME) soll einen Kohlenwasserstoffsee auf dem Saturnmond Titan erforschen. Der Comet Hopper ist auf die detaillierte Untersuchung eines Kometenkerns ausgerichtet. Die endgültige Entscheidung, welcher Vorschlag für die nächste Discovery-Mission ausgewählt wird, fällt 2012. Der Start soll dann 2016 erfolgen.

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Mission Mars, die astronews.com-Berichterstattung über die Erforschung des roten Planeten
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