Die NASA nennt es die sieben Minuten des Terrors. Das ist die Zeit, die ein Raumschiff braucht, um die Marsatmosphäre zu berühren, bis es hübsch auf der Oberfläche sitzt – oder seine Mission in einer Katastrophe beendet, indem es in der roten Wüste in Stücke gerissen wird.
Wie wird der NASA-Rover Perseverance auf dem Mars landen?
Heute Abend, Donnerstag, den 18. Februar, gegen 20:48 Uhr GMT, wird der Perseverance-Rover der NASA versuchen, im Jezero-Krater auf dem Mars zu landen. Es ist eine gewagte Abfolge von Ereignissen. Erstens schützt und verzögert ein Hitzeschild den Rover, wenn er auf die obere Marsatmosphäre trifft, bevor ein großer Fallschirm übernimmt.
Schließlich, sobald der Rover mit seinem Bordradar den Boden sehen kann, werden Retroraketen für die letzte Meile oder so des Abstiegs abgefeuert.
Dies wird es schließlich zu einem Schwebeflug knapp über der Oberfläche bringen, und dann wird der „Himmelskran“, der die Retro-Raketen enthält, den Rover auf den Boden herunterziehen. Job erledigt und die Mission kann beginnen.
Es ist die gleiche Abfolge von Ereignissen und Technologien, die den NASA-Rover Curiosity im August 2012 in den Gale-Krater gebracht haben. Aber wenn wir uns die Geschichte der Landungen auf dem Mars ansehen, gibt es für jeden Erfolg eine Reihe anderer Misserfolge.
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In den 1990er Jahren verlor die NASA sowohl den Mars Climate Orbiter als auch den Mars Polar Lander. Die erste näherte sich dem Mars während ihres Einsetzmanövers in die Umlaufbahn zu nah, weil in der Software die zu verwendenden Einheiten berüchtigt waren.
Einige Teile des Programms verwendeten metrische, während andere sich an imperiale Standards hielten. Und im Fall von Mars Polar Lander schaltete sich der Motor zu schnell ab, wodurch er eher in den Boden stürzte als aufsetzte.
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Auch die Europäische Weltraumorganisation hat Pech gehabt. Im Jahr 2003 gelang es dem Lander Beagle 2 nicht, nach Hause zu funken. Nachfolgende Untersuchungen ergaben im Jahr 2015, dass der Lander statt eines Absturzes die Oberfläche zwar erreicht, aber nicht korrekt eingesetzt hatte und daher nicht kommunizieren konnte.
Im Jahr 2016 stürzte der nächste Versuch der ESA, das Schiaparelli Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, auf die Oberfläche, nachdem seine Triebwerke den Fehler des Mars Polar Lander repliziert und zu früh abgeschaltet hatten.
Der Abstieg:Schritt für Schritt
Zu einem bestimmten Zeitpunkt schien der Mars so schwer zu erreichen, dass Ingenieure über den „Mars-Dämon“ scherzten, eine imaginäre Kreatur, die ihr Raumschiff sabotierte, als sie sich dem roten Planeten näherten. In Wahrheit ist der „Dämon“ wahrscheinlich die Marsatmosphäre.
„Der große Unterschied bei der Art und Weise, wie man auf einem Planeten landet, ist ‚hat er eine Atmosphäre oder nicht?‘“, sagt Paulo Ferri, der bis September 2020 Leiter des ESA-Missionsbetriebs war.
Eine Atmosphäre ermöglicht es Ihnen, einen Hitzeschild zu verwenden, um bis zu 90 Prozent der Geschwindigkeit des Raumfahrzeugs abzuleiten, und dann einen Fallschirm, um Sie weiter zu verlangsamen. Für ein Himmelsobjekt mit einer dichten Atmosphäre, wie die Erde oder den Saturnmond Titan, reicht das aus, um Sie sanft auf die Oberfläche zu bringen. Ohne Atmosphäre, sagen wir auf dem Mond, muss man sich komplett auf Retro-Raketen verlassen.
Aber der Mars ist einzigartig. Es hat eine Atmosphäre, aber nur eine schwache, so dass Sie zwar Hitzeschilde und Fallschirme verwenden können, aber auch Retroraketen verwenden müssen. Dies macht den Einstieg, den Abstieg und die Landung zu einer komplizierten Abfolge von Ereignissen, die alle das Potenzial haben, schief zu gehen.
„Deshalb ist der Mars einer der am schwierigsten zu landenden Orte, weil die Atmosphäre sehr dünn ist, was bedeutet, dass Sie nicht viel Hilfe haben, um langsamer zu werden“, sagt Ferri.
Erschwerend kommt hinzu, dass der Mars viel größer als der Mond ist und Sie daher ein viel stärkeres Gravitationsfeld haben, das versucht, Sie ebenfalls in Ihr Verderben zu ziehen. Kein Wunder, dass die NASA es sieben Minuten des Terrors nennt.
Die vorliegende Mission
Nur um noch mehr Druck auf die Landung zu geben, Perseverance ist keine eigenständige Mission. „Beharrlichkeit ist der erste Schritt zu einem wirklich erstaunlichen Ziel“, sagt Sanjeev Gupta vom Imperial College London, der Teil des Wissenschaftsteams des Rovers ist.
Dieses Ziel ist es, bis Anfang der 2030er Jahre unberührte Marsgesteinsproben zur Erde zurückzubringen. Um diese Aufgabe zu beginnen, ist Perseverance darauf ausgelegt, Steine auszuwählen und sie in speziellen Kanistern auf der Marsoberfläche zwischenzuspeichern. Eine Reihe nachfolgender Missionen im Laufe des nächsten Jahrzehnts werden sie dann sammeln und zur detaillierten Laboranalyse zur Erde zurückbringen.
Ein weiterer aufregender Aspekt der Mission ist, dass Perseverance zwar nichts mit sich führt, um nach lebenden Zellen auf dem Mars zu suchen, aber Instrumente mit sich führt, die nach Beweisen für vergangenes Leben suchen, da angenommen wird, dass der Landeplatz des Jezero-Kraters einst ein alter Marsianer war See.
„Wir werden nach dem suchen, was wir Biosignaturen nennen. Dies sind Merkmale im Gestein, die möglicherweise ein Zeichen für Leben sind“, sagt Gupta.
Und wenn alles gut geht, wird Perseverance in ein paar Jahren aus Jezero aufsteigen und in ein Gebiet eindringen, von dem angenommen wird, dass es aus extrem alten Felsen besteht, vielleicht die allererste Kruste, die sich vor vier Milliarden Jahren auf dem Mars gebildet hat. Geologisch ist das köstlich, weil solche alten Gesteine auf der Erde selten sind und daher das Potenzial, neue Informationen über die Entstehung der Planeten zu entdecken, hoch ist.
Bei so viel Fahrt auf der Mission ist es eine sichere Wette, dass für die an der Mission Beteiligten diese sieben Minuten des Terrors noch qualvoller erscheinen werden als sonst.
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