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)
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    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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