1. März 2019

„Glück auf!“: DLR-Marsmaulwurf hämmert sich erstmals in den Untergrund des Roten Planeten

  • DLR-Experiments HP³ (Heat Flow and Physical Properties Package) dringt erstmals in den Marsboden ein.
  • Stabförmige Rammsonde nutzt einen integrierten vollautomatischen, elektrisch angetriebenen Hammerschlagmechanismus
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Exploration

Am 28. Februar 2019 hat sich der Marsmaulwurf des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erstmals vollautomatisch in den Marsboden gehämmert. In einem ersten Schritt drang er über eine Phase von vier Stunden mit 4000 Hammerschlägen etwa 18 bis 50 Zentimeter in den Marsboden ein. "Bei seinem Weg in die Tiefe ist der Maulwurf anscheinend auf einen Stein getroffen, hat sich um etwa 15 Grad geneigt und diesen beiseitegedrückt oder sich an ihm vorbeigeschoben", sagt der wissenschaftliche Leiter des HP3-Experiments Prof. Tilman Spohn. "Anschließend hat er sich in fortgeschrittener Tiefe gegen einen weiteren Stein gearbeitet, bis die geplante vierstündige Betriebszeit der ersten Sequenz abgelaufen war." Bei Tests auf der Erde zeigte sich, dass die stabförmige Rammsonde in der Lage ist kleinere Steine zur Seite zu schieben, was allerdings sehr zeitintensiv ist.

Nach einer Abkühlpause wollen die Forscher den Maulwurf in einer zweiten Sequenz für erneut vier Stunden weiterhämmern lassen. In den Folgewochen mit weiteren Abschnitten wollen sie bei ausreichend porösem Untergrund eine Zieltiefe von drei bis fünf Metern erreichen. Dabei zieht der Maulwurf hinter sich ein mit Temperatursensoren bestücktes, fünf Meter langes Flachbandkabel in den Marsboden hinein. Das Kabel ist mit 14 Temperatursensoren bestückt, um nach Erreichen der Zieltiefe die Temperaturverteilung mit der Tiefe und ihre Änderung mit der Zeit und damit den Wärmefluss aus dem Marsinneren zu messen.

Millimeterarbeit mit Schneckengetriebe

Die stabförmige Rammsonde nutzt einen vollautomatischen, elektrisch angetriebenen Hammerschlagmechanismus. Immer wieder spannt ein rotierendes Schneckengetriebe die Hauptfeder, die sich mit einem Hammerstoß entlädt. Eine zweite Feder dämpft den Rückstoß. "Man kann sich den Marsmaulwurf von der Funktion her vorstellen wie einen großen Nagel, der über einen eingebauten Hammer verfügt", erklärt Torben Wippermann vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme die Technik.

Hämmern, Abkühlen, Heizen, Messen

Die Sonde pausiert nach jedem Schritt für etwa drei Marstage (Sol), um nach dem mehrstündigen Hämmern mit Reibung und Hitzeentwicklung etwa zwei Tage abzukühlen und dann bei ausreichender Tiefe die Wärmeleitfähigkeit des Bodens zu messen. "Dazu wird eine Folie in der Hülle des Maulwurfs mit bekannter elektrischer Leistung für einige Stunden geheizt", erklärt DLR-Planetenforscher Dr. Matthias Grott. "Der gleichzeitig gemessene Anstieg der Temperatur der Folie gibt uns dann ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit des unmittelbar umgebenden Bodens." Ergänzend misst das am InSight-Lander angebrachte Radiometer (Infrarotstrahlungsmesser) die Temperatur des Marsbodens an der Oberfläche, die von leichten Plusgraden bis fast minus hundert Grad Celsius schwankt. Später, nach Erreichen der Zieltiefe, sollen die Daten der Temperatur- und Wärmeleitfähigkeitsmessungen und die Radiometerdaten am Kontrollzentrum beim DLR in Köln empfangen, aufbereitet und dann von den Wissenschaftlern des DLR-Instituts für Planetenforschung ausgewertet werden.

YouTube - Animation: InSight - Erkundung des Mars-Inneren (Instrument HP3 )
YouTube - Animation: InSight - Erkundung des Mars-Inneren (Instrument HP3 )
Credit:

DLR.

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. Aktuell berichtet Prof. Tilman Spohn, leitender Wissenschaftler des HP³-Experiments, in Blogposts über die Aktivitäten des ‚Marsmaulwurfs‘.

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Kontakt

Falk Dambowsky

Leitung Media Relations, Presseredaktion
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Kommunikation
Linder Höhe, 51147 Köln
Tel: +49 2203 601-3959

Christian Krause

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Linder Höhe, 51147 Köln

Torben Wippermann

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Raumfahrtsysteme
Robert-Hooke-Str. 7, 28359 Bremen

Dr. Roy Lichtenheldt

Raumfahrt-Systemdynamik
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik
Münchener Straße 20, 82234 Oberpfaffenhofen-Weßling

Jörg Melcher

Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Lilienthalplatz 7, 38108 Braunschweig

Prof. Dr. Tilman Spohn

Wissenschaftlicher Leiter HP³
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin

Dr. Matthias Grott

HP3-Projektwissenschaftler und InSight-Wissenschaftsteam-Mitglied; Schwerpunkt Wärmefluss- und Wärmeleitfähigkeitsmessungen; Instrumentenbau
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin

Dr. Anko Börner

Echtzeit-Datenprozessierung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Optische Sensorsysteme
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin-Adlershof

Dr. Martin Knapmeyer

HP³- und SEIS-Projektwissenschaftler und Mitglied des InSight-Wissenschaftsteams
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Planetenforschung
Planetenphysik
Rutherfordstraße 2, 12489 Berlin