Atmosphärenforschung und Landemanöver auf dem Roten Planeten
Am 14. März 2016 ist um 10.31 Uhr mitteleuropäischer Zeit die Mission ExoMars 2016 vom russischen Kosmodrom in Baikonur an Bord einer Proton-Rakete ins All gestartet. Sie ist der erste von zwei Teilen der russisch-europäischen ExoMars-Mission. Auf dem Roten Planeten soll sich die Mission auf die Suche nach Spuren von Leben begeben. Sie besteht aus einer Sonde, dem Trace Gas Orbiter (TGO) und dem Landemodul Schiaparelli (auch Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, EDM, genannt). Rund sieben Monate waren TGO und Schiaparelli unterwegs, bevor sie am 19. Oktober 2016 den Mars erreicht haben. Bereits drei Tage vorher trennten sich ihre Wege: während Schiaparelli auf dem Planeten landete, schwenkte der Trace Gas Orbiter auf eine Umlaufbahn ein, die sich in rund 400 Kilometer Höhe über der Marsoberfläche befindet.
Der Trace Gas Orbiter trägt vier wissenschaftliche Instrumente: NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) und ACS (Atmospheric Chemistry Suite) werden die Zusammensetzung der Marsatmosphäre genau analysieren und diese auf saisonale Änderungen überprüfen. Interessant sind für die Forscher vor allem die Spurengase, allen voran Methan. Denn Methan kann sowohl durch geologische Prozesse, wie etwa Vulkanismus entstehen, oder aber biologischer Herkunft sein - und damit möglicherweise Hinweise auf lebende Organismen geben.
CaSSIS (Colour and Stereo Surface Imaging System) ist eine hochauflösende Stereokamera. Sie wird Farb- und 3D-Bilder des Roten Planeten liefern. Finden NOMAD oder ACS erhöhte Spurengas-Konzentrationen, so wird CaSSIS genau diese Region optisch erkunden und auf geologische Aktivität untersuchen. Der Neutronendetektor FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) wird auf der Oberfläche des Planeten und bis in eine Tiefe von einem Meter Wasserstoffvorkommen erfassen und kartieren. Neben der wissenschaftlichen Erkundung dient der TGO auch als Kommunikationsrelais zur Datenübertragung von der Marsoberfläche zur Erde.
Schiaparelli - ein Landemodul als Wegbereiter für ExoMars 2020
Das Landemodul Schiaparelli war vor allem ein Wegbereiter für den zweiten Teil der ExoMars-Mission, ExoMars 2020. Damit diese sicher auf dem Planeten aufsetzen kann, sollte Schiaparelli während des Abstiegs zur Oberfläche Daten sammeln und Technologien wie Hitzeschutzschild, Fallschirm, Radar-Höhenmesser und ein Triebwerkssystem zum Abbremsen der Fallgeschwindigkeit für ein Landesystem testen. Eine verformbare Struktur an der Unterseite des Landers - vergleichbar einer Knautschzone beim Auto - sollte den Aufprall beim Kontakt mit der Marsoberfläche abmildern.
Während des Landeanflugs haben Sensoren den Flug durch die Atmosphäre genau analysiert und diese Daten zum Trace Gas Orbiter gesendet. Insbesondere weil Schiaparelli erstmals während der Staubsturmsaison auf dem Mars landen sollte, werden die gesammelten Daten für alle zukünftigen Missionen interessant sein. Nach bisherigen Erkenntnissen hat ein fehlerhaftes Zusammenspiel von Höhenmesser und Flugsoftware dazu geführt, dass der Lander mit einer zu hohen Geschwindigkeit auf der Oberfläche des Planeten auftraf und beim Aufprall zerstört wurde.
Nach der Landung sollte Schiaparelli nur wenige Tage "überleben". In dieser Zeit hätte die mitgeführte "Wetterstation" DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface) Daten, etwa zu Windgeschwindigkeit, Feuchtigkeit und Temperatur gesammelt. Diese Informationen hätte Schiaparelli - ebenso wie die gesammelten Flug- und Atmosphärendaten - zur Empfangsstation auf der Erde übermittelt.
Die deutsche Beteiligung an ExoMars 2016
Die OHB System AG in Bremen ist der Hauptauftragnehmer für Entwicklung und Bau von Struktur, Antrieb und Thermalsystem des Trace Gas Orbiters. Vier der Sensoren auf Schiaparelli - das so genannte COMARS+ Sensorpaket - stammen vom DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Köln. Das Institut war außerdem an Windkanaltests und Computersimulationen für Schiaparelli beteiligt. Die Analysen für die Auswahl des Landeplatzes erfolgten durch das DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin, während das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln für Kontrollmessungen bei der Sterilisierung der Sonde verantwortlich war. An den DLR-Standorten Göttingen und Braunschweig wurde der Flug durch die Marsatmosphäre simuliert. Die Deutsche Raumfahrtagentur unterstützt die ExoMars-Mission durch die Koordination der deutschen ESA-Beiträge.
Missionsdaten