13. Februar 2019

Mission InSight: DLR-Maulwurf auf Marsboden abgesetzt

DLR-Experiment HP³ auf dem Marsboden
DLR-Experiment HP³ auf dem Marsboden
Bild 1/8, Credit: NASA/JPL-Caltech/DLR.

DLR-Experiment HP³ auf dem Marsboden

Am 12. Februar 2019 wurde das DLR-Experiment HP³ von dem robotischen Arm des NASA-Landers InSight auf dem Mars abgesetzt.
HP³-Experiment links neben dem Seismometer SEIS
HP³-Experiment links neben dem Seismometer SEIS
Bild 2/8, Credit: NASA/JPL-Caltech

HP³-Experiment links neben dem Seismometer SEIS

Das Experiment HP³ steht nun in rund einem Meter Entfernung links neben dem Seismometer SEIS. Beide Experimente wurden vom robotischen Arm des NASA-Landers InSight auf dem Marsboden abgesetzt.
Das Experiment HP3
Das Experiment HP3
Bild 3/8, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Das Experiment HP3

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) steuert das Experiment HP3 zur NASA-Mission InSight bei. HP3 steht für Heat Flow and Physical Properties Package und wurde federführend am DLR-Institut für Planetenforschung entwickelt. Mit einer sich fünf Meter tief in den Marsboden hämmernden Tiefensonde wird die Wärmeleitfähigkeit des Bodens unter der Landestelle gemessen sowie die Wärmemenge bestimmt, die vom Inneren des Mars an die Oberfläche strömt. Das Experiment ist auf zwei Jahre ausgelegt. Wesentliche Bestandteile von HP3 sind die ‚Mole’ (engl. für Maulwurf) genannte Rammsonde und das Flachbandkabel mit den Temperatursensoren, das der Mole für die Messungen hinter sich in den Boden ziehen wird.
HP³-Experiment bei Tests in Deutschland
HP³-Experiment bei Tests in Deutschland
Bild 4/8, Credit: DLR/NASA/JPL-Caltech

HP³-Experiment bei Tests in Deutschland

Das DLR steuert zur InSight-Mission das Experiment HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) bei. Die wissenschaftliche Leitung liegt beim DLR-Institut für Planetenforschung, welches das Experiment federführend in Zusammenarbeit mit den DLR-Instituten für Raumfahrtsysteme, Optische Sensorsysteme, Raumflugbetrieb und Astronautentraining, Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Systemdynamik und Regelungstechnik sowie Robotik und Mechatronik entwickelt und realisiert hat.
Selfie der InSight-Landesonde auf dem Mars
Selfie der InSight-Landesonde auf dem Mars
Bild 5/8, Credit: NASA/JPL-Caltech

Selfie der InSight-Landesonde auf dem Mars

InSight's erstes vollständiges Selfie auf dem Mars. Es zeigt die Solarmodule und die Plattform des Landers. Auf der Plattform befinden sich seine wissenschaftlichen Instrumente und die UHF-Antenne.
Die InSight-Landesonde kurz vor der Fetigstellung
Die InSight-Landesonde kurz vor der Fetigstellung
Bild 6/8, Credit: NASA/JPL-Caltechn/Lockheed Martin Space

Die InSight-Landesonde kurz vor der Fetigstellung

Im Reinraum-Labor bei der Firma Lockheed Martin Space in Denver (US-Bundesstaat Colorado) wird letzte Hand an InSight angelegt. Prominent in der Bildmitte ist das französische Seismometer SEIS mit seiner silbernen Kuppel zu erkennen, direkt dahinter ist das DLR-Experiment HP3 für die Reise zum Mars befestigt. InSight steht für "Interior Exploration Using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport" und wird den inneren Aufbau des Mars und seinen thermischen Zustand untersuchen und Erdbebenwellen aufzeichnen.
Instrumente und technische Komponenten von InSight
Instrumente und technische Komponenten von InSight
Bild 7/8, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Instrumente und technische Komponenten von InSight

Das Design von InSight ist baugleich zur Phoenix-Landesonde der NASA von 2008. Hauptbestandteil ist eine Plattform von zwei Metern Durchmesser, auf der die meisten Systemkomponenten, die Experimente in ihrem ‚Reisemodus’, die Antennen, der Bordcomputer, die Bremstriebwerke, die Treibstofftanks und drei Teleskopbeine angebracht sind. Ein Roboterarm wird nach der Landung ausgeklappt und hebt die Experimente HP3 und SEIS von der Plattform auf den Marsboden. Seitlich der Plattform sind zwei Solarpanele angebracht, die je nach Entfernung des Mars zur Sonne maximal 700 Watt Leistung erzeugen. Das Experiment RISE wird von der Plattform aus durchgeführt.
Die NASA-Sonde InSight auf der Marsoberfläche
Die NASA-Sonde InSight auf der Marsoberfläche
Bild 8/8, Credit: NASA/JPL-Caltech.

Die NASA-Sonde InSight auf der Marsoberfläche

Nach ihrem Start am 5. Mai landete die NASA-Sonde InSight am 26. November 2018 etwas nördlich des Marsäquators und entfaltete seine Solarpanele (künstlerische Darstellung).
  • HP³-Experiment steht nun stabil rund eineinhalb Meter von der Muttersonde entfernt.
  • Wärmestrom aus dem Innern des Mars soll bestimmt werden.
  • Betrieb des DLR-Instruments wird in den nächsten Tagen vorbereitet.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Exploration

Senkrecht auf flachem Grund steht er bereit für seine historische Mission: Am 12. Februar 2019 um 19:18 Uhr MEZ ist der Marsmaulwurf HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem robotischen Arm des NASA-Landers InSight ausgesetzt worden. In den kommenden Wochen soll die ferngesteuerte kleine Rammsonde erstmals in der Geschichte der Raumfahrt bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eindringen, um Temperatur und Wärmeleitfähigkeit des Untergrunds zu messen und daraus den Wärmestrom aus dem Inneren des Mars zu bestimmen. Der Wärmestrom gibt den Forschern eine Kennzahl zur thermischen Aktivität des Roten Planeten. Daraus lässt sich schließen wie sich das Innere des Mars entwickelt hat, ob er noch immer über einen heißen flüssigen Kern verfügt und was die Erde im Vergleich so besonders macht.

"Wir sind froh, dass das Absetzen unseres HP³-Experiments auf dem Marsboden so einwandfrei geklappt hat", sagt der leitende Wissenschaftler des Experiments, Prof. Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin. HP³ steht nun stabil rund eineinhalb Meter von der Muttersonde entfernt. "Jetzt hoffen wir, dass dem 'Mole', unserem Maulwurf, kein größerer Stein auf seinem Weg in den Untergrund in die Quere kommt", so Spohn weiter. Zuvor wurde bereits das Seismometer SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) mitsamt einer zusätzlichen Schutzabdeckung gegen Wind und Temperaturschwankungen in ähnlicher Entfernung wie HP³ von der InSight-Muttersonde auf den Marsboden gesetzt. SEIS und HP³ stehen etwa einen Meter voneinander entfernt.

Thermische Evolution der Planeten und das Leben auf der Erde

"Thermophysikalisch gesehen, kann man Planeten als Wärmekraftmaschine begreifen, die Vulkanismus, Tektonik, und Magnetismus erzeugt", erklärt Prof. Tilman Spohn. Wärmeflussmessungen sind wichtige Randbedingungen für die Modellierung der thermischen Entwicklung der Erde, des Mars und anderer Planeten. Während das Seismometer und die Beobachtung der Schwankungen der Rotationsachse mit dem InSight-Experiment RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) den inneren Aufbau des Mars erhellen, schränkt der gemessene Wärmestrom Hypothesen über die Entwicklung des Mars ein.

Nach weitgehender Überzeugung der Wissenschaftler hat die geologische Entwicklung eines Planeten große Bedeutung für seine Lebensfreundlichkeit bis hin zu den Ereignissen, die das Leben überhaupt entstehen lassen. Auf der Erde bildeten sich im Laufe der Entwicklung Kontinente und Ozeane, die sich tektonisch ständig gegeneinander verschieben und verändern. Die Flachmeere der Kontinente oder die Vulkanketten in den Ozeanen könnten die Orte gewesen sein, an denen das Leben entstand. Dem Mars fehlen diese tektonischen Elemente, einerseits vermutlich, weil er kleiner ist, andererseits, weil er nicht genügend Wasser hat, um den Prozess der Plattentektonik, wie auf der Erde, über einen längeren Zeitraum oder dauerhaft zu "schmieren". Zwar hatte der frühe Mars mehr Wasser und Eis als heute und war durchaus zumindest zeitweise lebensfreundlich. Mit Hilfe der Messungen von InSight wollen die Forscher die planetenphysikalischen Aspekte dieser komplexen Zusammenhänge besser verstehen.

Stück für Stück in die Tiefe

Dafür zieht der Maulwurf hinter sich ein mit Temperatursensoren bestücktes, fünf Meter langes Flachbandkabel in den Marsboden hinein, mit dem nach Erreichen der Zieltiefe die Temperaturverteilung mit der Tiefe und ihre Änderung mit der Zeit gemessen wird. Ergänzend misst das am InSight-Lander angebrachte Radiometer (Infrarotstrahlungsmesser) die Temperatur des Marsbodens an der Oberfläche. Derzeit wird der Betrieb des DLR-Instruments vorbereitet und geplant.

Das HP³-Instrument auf der NASA-Mission InSight

Die Mission InSight wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, im Auftrag des Wissenschaftsdirektorats der NASA durchgeführt. InSight ist eine Mission des NASA-Discovery-Programms. Das DLR steuert zur Mission das Experiment HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) bei. Die wissenschaftliche Leitung liegt beim DLR-Institut für Planetenforschung, welches das Experiment federführend in Zusammenarbeit mit den DLR-Instituten für Raumfahrtsysteme, Optische Sensorsysteme, Raumflugbetrieb und Astronautentraining, Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Systemdynamik und Regelungstechnik sowie Robotik und Mechatronik entwickelt und realisiert hat. Daneben sind beteiligte industrielle Partner: Astronika und CBK Space Research Centre, Magson und Sonaca, das Institut für Photonische Technologie (IPHT) sowie die Astro- und Feinwerktechnik Adlershof GmbH. Wissenschaftliche Partner sind das ÖAW Institut für Weltraumforschung und die Universität Kaiserslautern. Der Betrieb von HP³ erfolgt durch das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) des DLR in Köln. Darüber hinaus hat das DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie einen Beitrag des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung zum französischen Hauptinstrument SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) gefördert.

Ausführliche Informationen zur Mission InSight und zum Experiment HP³ finden Sie auf der DLR-Sonderseite zur Mission mit ausführlichen Hintergrundartikeln sowie in der Animation und der Broschüre zur Mission und über den Hashtag #MarsMaulwurf auf dem DLR-Twitterkanal.

Kontakt
  • Falk Dambowsky
    Presseredaktion
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

    Media|Relations
    Telefon: +49 2203 601-3959
    Linder Höhe
    51147 Köln
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  • Christian Krause
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC)
    Telefon: +49 2203 601-3048

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  • Torben Wippermann
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Raumfahrtsysteme
    Telefon: +49 421 24420-1307
    Robert-Hooke-Str. 7
    28359 Bremen
  • Dr. Roy Lichtenheldt
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
    Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
    Telefon: +49 8153 28-3095
    Münchener Straße 20
    82234 Oberpfaffenhofen-Weßling
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