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Countdown zur nächsten Marslandung
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
astronews.com
19. November 2018
In einer Woche werden sich wieder alle Blicke auf den Mars
richten: Am Montagabend soll nämlich die NASA-Sonde InSight auf dem
Roten Planeten landen. Ziel der Mission ist es, neue Daten über den inneren
Aufbau des Roten Planeten zu liefern, etwa durch ein Seismometer oder eine
Temperatursonde. Auch deutsche Wissenschaftler sind an InSight
beteiligt.
Mithilfe von Bremsraketen soll die Landesonde
InSight die letzten Meter bis zur Oberfläche
zurücklegen.
Bild: NASA/JPL-Caltech [Großansicht] |
Monatelanger Flug durchs All, flammender Abstieg durch die Reibungshitze der
Atmosphäre und sanftes Aufsetzen auf der Oberfläche – siebenmal ist das
Kunststück einer Marslandung bisher geglückt. Am Montag, 26. November dieses
Jahres geht die amerikanische Weltraumbehörde NASA das Wagnis erneut ein. Gegen
21 Uhr MEZ soll InSight aufsetzen und in den kommenden zwei Jahren
erstmals den inneren Aufbau unseres Nachbarplaneten untersuchen.
Auf nur wenigen Körpern in unserem Sonnensystem konnten Wissenschaftler
bisher seismologische Messungen durchführen; langjährige Messreihen gibt es –
neben der Erde – bisher nur vom Mond. Und der Mars? Als 1975 mit Viking 1
und 2 die ersten Landesonden unbeschadet die Oberfläche es Mars
erreichten, gehörten auch Seismometer zum wissenschaftlichen Instrumentarium.
Die Messgeräte hatten jedoch keinen direkten Bodenkontakt, sondern waren starr
mit den Landeeinheiten verbunden. Die Daten geben deshalb in erster Linie die
Stärke wieder, mit der der Wind die Landesonden durchrüttelte.
"Aussagekräftige seismologische Messungen stehen auf dem Mars bisher noch
aus", so Ulrich Christensen, Direktor am Max-Planck-Institut für
Sonnensystemforschung und Mitglied des Seismometer-Teams von InSight.
Das Instrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) von InSight
verfolgt eine andere Strategie als seine windgeplagten Vorgänger. Zwar reist das
Instrument, das unter Leitung der französischen Weltraumagentur CNES entwickelt
und gebaut wurde, huckepack auf der Instrumentenplattform der Landeeinheit an.
Nach der Landung soll aber der Roboterarm von InSight das Messgerät auf den
Boden setzen. Eine Art Haube, die in einem zweiten Schritt übergestülpt wird,
dient als Wind- und Temperaturschutz.
Forscher gehen davon aus, dass Marsbeben seltener auftreten und deutlich
schwächer ausfallen als ihre irdischen Gegenstücke. Grund dafür könnte sein,
dass die äußerste Schicht des Mars höchstens vor sehr langer Zeit aus getrennten
tektonischen Platten bestand. Auf der Erde lösen aber vor allem die Bewegungen
an den Plattengrenzen Beben aus. Die Max-Planck-Forscher erhoffen sich von SEIS
nicht nur Erkenntnisse über die derzeitige geologische Aktivität des Mars.
Seismologische Messungen bieten darüber hinaus die Möglichkeit, mehr über den
inneren schalenartigen Aufbau und die Zusammensetzung des Planeten zu erfahren.
Denn seismischen Wellen breiten sich nicht nur entlang der Planetenoberfläche
aus, sondern durchlaufen auch sein Inneres. An den Grenzen zwischen
verschiedenen Schichten werden sie abgelenkt und reflektiert. "Wann und wo die
Wellen dann wieder die Oberfläche erreichen, verrät uns, welche Bedingungen sie
im Innern vorgefunden haben", erläutert Christensen.
Dabei interessiert vor allem, inwiefern sich die "inneren Werte" des Mars von
denen der Erde unterscheiden. Besteht er aus anderen Materialien? Wie genau sind
die Schichten beschaffen? Und gibt es – wie bei der Erde – einen flüssigen
Eisenkern? "Wir wollen verstehen, wie sich der Mars seit seiner Entstehung
entwickelt hat – und warum er sich heute so deutlich von der Erde
unterscheidet", so Christensen.
Anders als die Scharen von Seismometern, die auf der Erde Beben in der Regel
im Verbund aufzeichnen, ist das Mars-Seismometer ein Einzelkämpfer. "SEIS kann
die seismischen Wellen nur an einer Stelle auf der Marsoberfläche messen",
erklärt Marco Bierwirth, SEIS-Projektmanager am Max-Planck-Institut für
Sonnensystemforschung. "Um diesen Nachteil auszugleichen, sind die Anforderungen
an die Messgenauigkeit besonders groß", fügt er hinzu. Entscheidend ist unter
anderem, dass das Instrument exakt waagerecht auf dem unebenen und steinigen
Marsboden positioniert wird. Dafür sorgt das Nivelliersystem, das am MPS
entwickelt und gebaut wurde. Es passt die Länge der drei Standbeine automatisch
den Gegebenheiten vor Ort an.
Ein weiteres Messinstrument von InSight ist HP3 (Heat Flow und
Physical Properties Probe), das unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft-
und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurde. Es wird seine Sensoren bis zum fünf Meter
tief in den Marsboden hämmern, um so Wärmefluss und -leitfähigkeit zu bestimmen.
Diese Daten helfen zu verstehen, wie schnell sich der Mars seit seiner
Entstehung abgekühlt hat.
Bis die ersten Messdaten auf der Erde eintreffen, werden allerdings noch
Wochen vergehen. Nach erfolgreicher Landung fotografieren Kameras zunächst die
unmittelbare Umgebung. Ziel ist es, den optimalen Aufstellort für die
hochempfindlichen wissenschaftlichen Instrumente zu finden. Erst danach setzt
der Roboterarm SEIS an seinen künftigen Einsatzort und eine mehrwöchige
Inbetriebnahme des Instruments schließt sich an. Die ersten wissenschaftlichen
Daten werden etwa zehn Wochen nach der Landung erwartet.
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