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MARSIS-Radar vollständig einsatzbereit
Redaktion / ESA
astronews.com
23. Juni 2005
Jetzt
ist es, rund 18 Monate nach Ankunft im Marsorbit, wirklich geschafft: Alle
Ausleger des Radarexperimentes MARSIS an Bord des Mars Express-Orbiters
der ESA sind voll ausgefahren und können nach ersten Tests ihre Arbeit in der
Mars-Umlaufbahn aufnehmen. Mit MARSIS ist jetzt endlich das gesamte
Sondeninstrumentarium einsatzbereit, um Atmosphäre, Oberfläche und die
darunterliegenden Schichten des Roten Planeten zu analysieren.
Das MARSIS-Radarexperiment an Bord von
Mars Express ermöglicht die Untersuchung der
Oberflächenschichten des Mars bis in fünf Kilometern Tiefe. Bild: ESA |
Die Radarantenne, deren Kürzel für Mars Advanced
Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (also Fortschrittliches
Mars-Radar zur Analyse der Oberflächenschichten und der Ionosphäre) steht, setzt
sich aus drei Auslegern zusammen, zwei 20 Meter langen Dipol-Auslegern sowie
einem senkrecht zu diesen stehenden, sieben Meter langen Monopol-Ausleger. Die
Antenne ist deshalb von so außergewöhnlicher Bedeutung, da sie uns zum ersten
Mal einen Blick unter die Mars-Oberfläche erlaubt.
Der in drei Phasen stattfindende, kritische Vorgang der
Radarantennenentfaltung sowie die anschließenden Funktionsüberprüfungen der
Raumsonde erstreckten sich vom 2. Mai bis zum 19. Juni (astronews.com
berichtete). Die Entfaltung des ersten Auslegers konnte am 10. Mai abgeschlossen
werden, nachdem die Scharniere des Geräts, die sich beim Ausfahren zunächst
festgeklemmt hatten, unter Nutzung der Sonnenwärme wieder gelockert werden
konnten.
Mit den bei der Entfaltung des ersten Auslegers gemachten Erfahrungen
verlief dann das Manöver für den zweiten, 20 Meter langen Ausleger am 14. Juni
erfolgreich, und auch das Ausfahren des dritten Auslegers drei Tage später wurde
vom ESA-Team im Raumflugkontrollzentrum ESOC in Darmstadt erwartungsgemäß ohne
Zwischenfälle gemeistert.
Die Eignung von MARSIS zur Übertragung von Radiowellen im Weltraum wurde zum
ersten Mal beim Einschalten des Instruments am 19. Juni getestet und verlief
erfolgreich. MARSIS sendet nachts einen kodierten Strom von Radiowellen Richtung
Mars und registriert anschließend die verschiedenen Echos, die Wissenschaftlern
Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Oberfläche und der darunterliegenden
Schichten des Planeten erlauben. Eigentlicher Zweck dieser Beobachtungen ist die
Suche nach Wasser. Doch MARSIS schaut nicht nur unter die Oberfläche, sondern
analysiert tagsüber in gleicher Weise die Zusammensetzung der oberen
Mars-Atmosphäre.
Bevor MARSIS mit seinen wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen kann, muss
es zunächst seine Einsatzerprobung absolvieren. Hierbei handelt es sich um eine
an Sonden- und Satelliteninstrumenten durchgeführte Routine-Überprüfung, mit der
die Funktionsfähigkeit der Geräte anhand echter Beobachtungsziele in der
Umlaufbahn getestet wird. Bei MARSIS dauert dieser Vorgang etwa zehn Tage oder
38 Mars-Umrundungen, und zwar vom 23. Juni bis zum 4. Juli.
Während der
Einsatzerprobung wird sich die Antenne in so genannter Nadir-Ausrichtung zum
Mars befinden, um den Planeten von genau den Punkten der elliptischen Umlaufbahn
aus ins Visier zu nehmen, an denen die Raumsonde der Oberfläche am nächsten
liegt. Dabei wird das Instrument Gebiete der Marsoberfläche zwischen 15 Grad
südlicher und 70 Grad nördlicher Breite abtasten, unter anderem die
interessanten nördlichen Ebenen und die Tharsis-Region, so dass die
Wissenschaftler eventuell gleich zu Anfang erstaunliche Entdeckungen machen
könnten.
Nach Abschluss der Einsatzerprobung am 4. Juli kann MARSIS dann mit seinen
eigentlichen wissenschaftlichen Beobachtungen beginnen. Dabei wird es zunächst
flächendeckend betrieben. Die Beobachtung der Nachtseite des Planeten ermöglicht
tiefgehende Bodensondierungen, denn nachts gibt es keine Interferenzen zwischen
der Mars-Ionosphäre und den Niedrigfrequenzsignalen, die MARSIS zur
Durchdringung der Mars-Bodenschichten bis in eine Tiefe von fünf Kilometer
benötigt. Bis Mitte Juli wird das in Nadir-Ausrichtung befindliche Radar die
Gebiete zwischen 30 Grad südlicher und 60 Grad nördlicher Breite abtasten, in
denen sich auch die weiten nördlichen Ebenen befinden, die einst von großen
Wassermengen bedeckt gewesen sein könnten.
Die Entfernung der Antenne zum Planeten liegt bei unter 800 Kilometern für
Bodensondierungen und unter 1200 Kilometern für Untersuchungen der Ionosphäre. Ab
Mitte Juli wird der dem Mars am nächsten liegende Punkt der Umlaufbahn auf die
Tagseite des Planeten wandern und dort auch bis Dezember 2005 bleiben. In dieser
Phase kann MARSIS dann unter Nutzung von Radiowellen mit höheren Frequenzen
weiter Bodensondierungen in geringen Tiefen vornehmen und mit der Analyse der
Mars-Atmosphäre beginnen.
"Die Überwindung aller technischen Hürden bis zum Einsatz eines noch nicht
weltraumerprobten Instruments wie MARSIS konnte dank der hervorragenden
Zusammenarbeit von Wissenschaftlern auf beiden Seiten des Atlantiks gemeistert
werden", erklärte der Wissenschaftsdirektor der ESA, Professor David Southwood.
"Die Mühen für die nun geglückte Inbetriebnahme von MARSIS haben sich gelohnt,
denn - ganz gleich, was wir entdecken - wir werden auf jeden Fall Neuland
betreten. Die ESA-Mission Mars Express kann vom heutigen Standpunkt aus
gesehen mit Fug und Recht als eine der bedeutendsten wissenschaftlichen
Mars-Missionen gewertet werden."
Das MARSIS-Instrument wurde von der Universität Rom in Partnerschaft mit dem
Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien,
entwickelt. Leiter des für das Instrument zuständigen Teams ist Prof. Giovanni
Picardi. MARSIS ist das erste Instrument, das - mittels
Niedrigfrequenz-Mikrowellen, die von den unterschiedlichen Materieschichten
reflektiert werden - unter die Oberfläche des Mars "schauen" wird.
Zu den
wesentlichen Zielen gehören der Versuch, Wassereis unter der Oberfläche
auszumachen, und die Charakterisierung der Schichten unter den Sedimenten.
Darüber hinaus soll MARSIS eine Altimetriekartierung in großem Maßstab vornehmen
und Daten über die Ionosphäre des Mars liefern, da diese elektrisch geladene
Region der oberen Atmosphäre ebenfalls Radiowellen reflektiert.
Mars Express wurde am 2. Juni 2003 gestartet und erreichte den Roten
Planeten am 1. Weihnachtstag desselben Jahres. MARSIS sollte seine drei
Radarausleger ursprünglich bereits im April 2004, gegen Ende der
Einsatzerprobung des Orbiters, ausfahren. Jedoch hatten Computersimulationen
ergeben, dass beim Aktivieren ein so genannter Whiplash-Effekt auftreten könnte,
der den Orbiter und seine Instrumente beschädigen könnte.
Daher hat die ESA das
Manöver zurückgestellt und weitere Analysen und Simulationen des Verhaltens der
Ausleger und ihres möglichen Aufpralls auf den Orbiter abgewartet. Nach der
Bewertung des Umfangs des Risikos und der Festlegung entsprechender
Eindämmungsszenarien beschloss die ESA, im Mai 2005 die MARSIS-Radarausleger
auszufahren.
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