100 Tage auf Phobos: Einsatzplanung für Rover Idefix® auf dem Marsmond
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100 Tage auf Phobos: Einsatzplanung für Rover Idefix® auf dem Marsmond
Das Lander- und Rover-Kontrollzentrum im MUSC
Vom MUSC in Köln aus werden gemeinsam mit dem französischen Kontrollzentrum in Toulouse die Aktivitäten des Rovers Idefix® auf Phobos geplant und gesteuert. Beide Zentren werden sich bei der Durchführung der Rover-Operationen abwechseln. Auf den Bildschirmen sieht man neben einer Abbildung des Rovers eine Simulation des H3-Raketenstarts mit Countdown, Flugbahn und den einzelnen Phasen des Starts.
Am 19. Oktober 2026 ist vom japanischen Weltraumbahnhof Tanegashima eine H3-Rakete mit der Raumsonde MMX (Martian Moons eXploration) gestartet. Geleitet wird diese internationale Mission von der japanischen Raumfahrtagentur JAXA. Die Sonde soll die beiden Marsmonde Phobos und Deimos untersuchen, Proben von Phobos entnehmen und sie im Jahr 2031 zur Erde bringen. Zuvor soll der gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der französischen Raumfahrtagentur CNES entwickelte Rover Idefix® die Oberfläche rund hundert Erdentage lang erkunden. Wie viel wir dabei erfahren werden, hängt nicht nur von den Instrumenten an Bord ab, sondern auch von den Menschen, die in Köln und Toulouse seinen Einsatz vorbereiten.
Erfolgreicher Start der H3-Rakete mit MMX an Bord
Am 19. Oktober 2026 um 21:41 Uhr MESZ ist die japanische Raumsonde MMX (Martian Moons eXploration) planmäßig an Bord einer H3-Trägerrakete vom Tanegashima Space Center gestartet.
Ich arbeite im Bereich der Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit im MUSC, dem Nutzerzentrum für Weltraumexperimente in Köln. Von hier aus werden wir gemeinsam mit dem französischen Kontrollzentrum in Toulouse die Aktivitäten des Rovers auf Phobos planen und steuern. Beide Zentren werden sich bei der Durchführung der Rover-Operationen abwechseln. Zu unseren Aufgaben gehören insbesondere die Planung der Fahrten und wissenschaftlichen Messungen, die Vorbereitung und Überprüfung der Befehlssequenzen sowie die Auswertung der empfangenen Daten. Dabei müssen wir unter anderem die verfügbare Energie, die Temperaturen und die Kommunikationsmöglichkeiten über die MMX-Raumsonde berücksichtigen.
Im dortigen Kontrollzentrum suche ich mir gern einen Platz, von dem aus ich nicht nur die eingehenden Daten auf der großen weißen Projektionswand sehen kann, sondern auch die Gesichter meiner Kolleginnen und Kollegen vor ihren Monitoren. Ich beobachte ihre Konzentration, manchmal ihre Freude, manchmal die Anspannung. Sie gehören zu einem kleinen Kreis von Menschen, die das Privileg haben, als Erste Bilder und Messdaten von Orten zu sehen, die noch kein Mensch betreten hat.
Idefix-Rover
Idefix soll im Rahmen Mission Martian Moons eXploration (MMX) auf dem Marsmond Phobos landen und diesen – trotz extrem geringer Schwerkraft – rollend erkunden. Die japanische Mission MMX hat beide Marsmonde, Phobos und Deimos, zum Ziel. Die MMX-Sonde wird beide Monde erkunden und schließlich Proben von Phobos sammeln und zur Erde schicken.
Vor ihnen liegt die nächste Herausforderung. Auf der Erde erscheint es einfach, einen kleinen Roboter ein paar Meter fahren zu lassen. Auf Phobos wird selbst eine solche Bewegung sorgfältig geplant werden müssen. Die Bodenverhältnisse, die verfügbare Energie, die Temperatur und die nächste Kommunikationsmöglichkeit müssen berücksichtigt werden. Und wenn die Befehle einmal abgeschickt sind, können die Menschen, die sie steuern, nicht jede Bewegung unmittelbar korrigieren. Bis sie erfahren, was geschehen ist, werden sie warten müssen.
Woher stammen die Monde des Mars?
Der Mars mit seinen Monden Deimos (oben) und Phobos
Die beiden Marsmonde Deimos (oben) und Phobos sind Ziel der Mission MMX. Aufgrund ihrer geringen Größe (Phobos 27 Kilometer, Deimos 15 Kilometer) sind beide Monde unregelmäßig geformt. Ihre Herkunft ist in der Planetenforschung noch ein ungelöstes Rätsel. (Bildmontage)
Warum nehmen wir all diese Mühen auf uns? Phobos und Deimos, die beiden kleinen Marsmonde, geben uns bis heute Rätsel auf. Sind sie ehemalige Asteroiden, die von der Schwerkraft des Mars eingefangen wurden? Oder entstanden sie aus Material, das bei einer gewaltigen Kollision mit dem jungen Mars ins All geschleudert wurde? Keine dieser Hypothesen ist bislang endgültig bestätigt. Wenn alles gelingt, wird das ein Ereignis ohne Beispiel: Zum ersten Mal in der Geschichte wird eine Raumsonde Proben von der Oberfläche eines Marsmondes zur Erde bringen.
Nach dem derzeitigen Plan wird sich die Raumsonde MMX im Jahr 2029 der Oberfläche von Phobos bis auf ungefähr 40 Meter nähern. Die Landung von Idefix® wird ganz anders aussehen als bei vielen Fahrzeugen, die zum Mars geschickt wurden. Einen Fallschirm wird es hier nicht geben. Auf Phobos, der keine Atmosphäre besitzt, könnte er ohnehin nicht funktionieren. Stattdessen wird ein Federmechanismus den Rover von der Sonde abstoßen und ihm dabei eine geringe Geschwindigkeit relativ zur Sonde verleihen. Anschließend wird der etwa 25 Kilogramm schwere Idefix® frei auf die Oberfläche zufallen.
Der Marsmond Phobos
Seit den ersten detaillierten Aufnahmen ist Phobos ein nicht einmal 30 Kilometer großes Rätsel der Planetenforschung. Seine Entstehung liegt ebenso im Dunkeln wie der Ursprung der linearen Riefen auf seiner Oberfläche.
Beim ersten Kontakt mit dem Boden könnte er mehrmals wieder abprallen. Wenn er schließlich zur Ruhe gekommen ist, muss er sich selbstständig auf seine Räder stellen und seine Solarpaneele entfalten. Erst dann kann seine eigentliche Arbeit beginnen. Die Schwerkraft auf Phobos ist etwa zweitausendmal schwächer als auf der Erde.
Eine zu heftige Bewegung könnte dazu führen, dass die Räder den Kontakt zum Boden verlieren. Deshalb liegt die typische geplante Fahrgeschwindigkeit von Idefix® bei gerade einmal einem Millimeter pro Sekunde. Diese Langsamkeit ist kein Zeichen einer schwachen Konstruktion. Sie ist die Voraussetzung dafür, sich auf nahezu unbekanntem Terrain vorsichtig bewegen zu können.
Idefix® wird nicht direkt mit der Erde kommunizieren. Befehle und Messergebnisse werden über die Raumsonde MMX übertragen, wobei die Verbindung von der jeweiligen Position der Sonde zum Rover abhängt. Die Operatorinnen und Operatoren werden die Folgen mancher Aktionen deshalb erst sehen können, wenn die nächsten Daten eintreffen. Die Abläufe müssen daher im Voraus geplant werden, manchmal sogar mehrere Tage im Voraus.
Ein mechanisches Uhrwerk im Maßstab des Kosmos
MMX-Raumsonde
Die MMX-Raumsonde besteht aus drei Modulen. Das Erkundungsmodul hat Landebeine, Probennehmer und einige Instrumente sowie den MMX-Rover an Bord. Das Erkundungsmodul ist mit dem Rückkehrmodul und mit der Probenrückholkapsel verbunden, die wiederum mit dem Antriebsmodul verbunden ist, das mit Treibstofftanks und Raketentriebwerken ausgestattet ist.
Dieses Zusammenspiel erinnert mich an eine mechanische Uhr, in der sich mehrere Bauteile in ihrem eigenen Rhythmus bewegen. Phobos umkreist den Mars, die Raumsonde verändert ihre Position gegenüber dem Mond, und Mars und Erde ziehen ihre Bahnen um die Sonne. Von all diesen Bewegungen hängt ab, wann eine Kommunikation möglich ist und wie lange sie dauern kann.
Ebenso wichtig ist das Sonnenlicht. Von der Sonneneinstrahlung auf die Solarpaneele hängt ab, wie viel Energie in den Batterien gespeichert werden kann. Diese Energie benötigen die Motoren, der Bordcomputer, die wissenschaftlichen Instrumente und die Kommunikationstechnik. Schon nach einer kurzen Fahrt könnte eine Pause zum Aufladen notwendig werden. Eine zusätzliche Messung ist nur dann sinnvoll, wenn anschließend noch genügend Energie für weitere Aktivitäten und den sicheren Betrieb des Rovers vorhanden ist.
Künstlerische Darstellung des MMX-Rovers Idefix®
Auf dem Marsmond Phobos ist der Rover Idefix® den extremen Bedingungen des Weltalls ausgesetzt.
Besonders interessant finde ich die Frage der Temperatur, denn die einzelnen Geräte haben unterschiedliche Anforderungen. Das Raman-Spektrometer RAX wurde für Betriebstemperaturen zwischen etwa minus 40 und plus fünf Grad Celsius ausgelegt. Kühlere Bedingungen, beispielsweise um minus 20 Grad Celsius, können die Qualität seiner Messungen verbessern. Mit sinkender Temperatur nimmt nämlich ein Teil der Störungen im Detektor ab, das sogenannte elektronische Rauschen. Dieses Rauschen erschwert es, schwache Messsignale vom Hintergrundgeräusch zu unterscheiden.
Was für ein wissenschaftliches Instrument günstig ist, muss allerdings nicht unbedingt auch für andere Bauteile gut sein. Elektronik und mechanische Komponenten haben jeweils ihre eigenen zulässigen Temperaturbereiche. Manchmal muss eine Heizung eingeschaltet werden, manchmal ist es besser, auf günstigere Sonneneinstrahlung zu warten. Doch auch die Heizungen verbrauchen Energie, die anschließend für eine Fahrt oder eine Messung fehlen könnte. Deshalb kann selbst die Entscheidung, wann ein einzelnes Gerät eingeschaltet wird, eine Überprüfung des gesamten Operationsplans erforderlich machen.
Instrumente RAX und miniRAD untersuchen den Mondboden
Stellen wir uns vor, die von Idefix® übertragenen Bilder zeigen einen Bodenbereich, der für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler besonders interessant erscheint. Sie möchten herausfinden, welche Mineralien sich dort befinden.
Dafür gibt es das Raman-Spektrometer RAX (Raman Spectroscopy for MMX), das mithilfe von Laserlicht Eigenschaften des untersuchten Materials erkennt.
Es genügt jedoch nicht, einfach den Befehl „Messung durchführen“ zu senden. Der Rover muss sich zunächst richtig über dem Untersuchungsziel positionieren und seinen Fahrzeugkörper absenken, damit sich das Instrument im erforderlichen Abstand zum Boden befindet. Außerdem müssen Aufnahmen der untersuchten Stelle gemacht sowie die Temperatur des Instruments, die verfügbare Energie und der Zeitpunkt der nächsten Kommunikationsverbindung berücksichtigt werden. Sollten neue Bilder zeigen, dass das Gelände schwieriger ist als erwartet, muss der Plan geändert werden.
miniRAD-Radiometer für die MMX-Mission
Das Radiometer miniRAD des DLR-Instituts für Planetenforschung wird mittels Infrarotmessungen die Oberflächentemperatur bestimmen. Zudem ermöglicht es Rückschlüsse auf die Porosität des Oberflächenmaterials, um diese mit Asteroiden- und Kometenproben zu vergleichen.
Idefix® wird außerdem das Radiometer miniRAD (Miniaturized Radiometer) mitführen, das die Wärmestrahlung des Bodens untersucht. Navigationskameras werden das Gelände vor dem Fahrzeug zeigen, während auf die Räder gerichtete Kameras beobachten, wie sich der Untergrund während der Fahrt verformt. Diese Informationen werden nicht nur helfen, die Oberfläche von Phobos besser zu verstehen, sondern auch die spätere Landung der MMX-Sonde und die Probenentnahme vorzubereiten.
Deshalb üben die Teams die Abläufe schon auf der Erde, mithilfe von Modellen, Prototypen und Simulationen. So lassen sich Schwierigkeiten erkennen, bevor der Rover einen Ort erreicht, an dem niemand ihn reparieren kann. Trotzdem lässt sich die extrem geringe Schwerkraft von Phobos auf der Erde nicht vollständig nachbilden. Die ersten Bilder und Messdaten von der Oberfläche könnten die Operatorinnen und Operatoren deshalb zwingen, manche ihrer bisherigen Annahmen zu überdenken.
Hundert Tage auf Phobos werden das Rätsel seiner Herkunft nicht automatisch lösen. Sie könnten uns aber Hinweise liefern, durch die wir diese ferne Welt besser verstehen. Bevor der kleine Roboter dort seine nächste Bewegung macht, werden wir drei einfache Fragen beantworten müssen: Ist es möglich? Ist es sicher? Und was können wir dadurch erfahren?
Internationale Zusammenarbeit bei MMX
MMX – Japanisch-deutsch-französische Zusammenarbeit auf dem Mars
Diese Mission erinnert uns auch daran, dass große Weltraumvorhaben niemals im Alleingang verwirklicht werden. Eine japanische Raumsonde, ein französisch-deutscher Rover, Instrumente und Teams aus zahlreichen Ländern – jeder bringt sein Wissen und seine Erfahrung ein. Ich stamme aus Polen und arbeite seit einem Vierteljahrhundert beim DLR in Köln. Vielleicht nehme ich den Wert dieser Zusammenarbeit deshalb besonders deutlich wahr. Mich berührt immer wieder der gegenseitige Respekt, mit dem Fachleute die Arbeit und die Fähigkeiten der anderen beurteilen, unabhängig davon, aus welchem Land sie kommen. Auf den Landkarten der Erde sind Grenzen deutlich eingezeichnet. Aus dem Weltraum aber sehen wir diese von Menschen gezogenen Linien nicht. Gerade hier im MUSC-Kontrollzentrum gewinnt dieser Gedanke für mich eine besondere Bedeutung. Die internationale Zusammenarbeit ist bei dieser Mission nicht bloß eine schöne Zugabe. Sie ist eine der Voraussetzungen für ihren Erfolg.
