Mars Express » Instrumente

Autor: Konstantin Lübeck

Die von der ESA gebaute Sonde Mars-Express (MEX) wird nicht nur auf seiner sechsmonatigen Reise den Lander Beagle 2 auf dem Mars zurück lassen sondern sie wird auch sechs andere Wissenschaftliche Geräte mitführen, diese sollen dann die Mars Atmosphäre und Oberfläche gründlich observieren und sogar den Untergrund des Roten Planeten untersuchen.

In vielerlei Hinsicht ist die Sonde Mars-Express ein Erbe der im November 1996 gescheiterten Russischen Mars Sonde „Mars 96“. Das versagen der vierten Raketenstufe führte zur Zerstörung von Mars 96. Diese war mit 24 Wissenschaftlichen Instrumenten bestückt, sie hatte auch ähnliche ziele wie MEX nämlich Atmosphären und Untergrunds Untersuchungen.

MEX ist mit insgesamt sechs Kameras und wissenschaftliche Instrumenten ausgestattet.
Wenn MEX am 26. Dezember 2003 den Mars erreicht wird sie eine stark elliptische Umlaufbahn um den Roten Planeten einschlagen. Wenn er diese dann erreicht hat werden die vier Haupttriebwerke Gezündet. Diese sollen MEX auf eine Umlaufbahn über die Pole bringen. So dreht sich dann langsam der Mars unter der Sonde durch. Dieses eignet sich besonders gut zur Kartographierung. Auf dieser Umlaufbahn wird dann die Sonde Mars-Express in 250 km Höhe den Mars untersuchen.

Ein echtes Highlight der Mission ist unter der Federführung des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Berlin-Adlershof entstanden, die High Resolution Stereo Camera (HRSC) die mit Hilfe von zwei Objektiven 3D Bilder vom Mars erstellen soll. Darüber hinaus ist die HRSC in der Lage aufgewählte Gebiete in einer Auflösung von Zwei Metern zu Fotografieren das macht es sogar Möglich den Beagle 2 auf den Bildern zu erkennen. Die Bilder die mit einer Gröberen Auflösung Geschossen wurden haben eine Auflösung von 10 Metern. Solche Bilder sind sehr wichtig für eine Zukünftige Bemannte Mars Mission. Durch dieses zwei Objektiv system wird es Möglich sein auch die Hochaufgelösten Bilder einem spezifischen ort zu zuordnen, sagt der verantwortliche der HRSC Prof. Gerhard Neukum.

Ein anderes faszinierendes Instrument ist MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphäre Sounding) wobei es genauer wäre, dabei von einem Gerät zur Erforschung des Untergrundes zu sprechen. MARSIS ist ein Radar, das mit Hilfe einer 40 Meter Langen Antenne (die sich erst in der Umlaufbahn entfaltet) nach Wasservorkommen im Untergrund des Mars fanden soll. Dieses Instrument geht bis in einige Kilometer. Um den Untergrund zu erforschen sendet das Gerät niederfrequente Radiowellen aus, die zwar größtenteils bereits vom Boden Reflektiert werden aber es wird eben nur ein teil zurückgeworfen. Der andere teil gelangt in den Boden und wird erst durch die Grenzschicht zwischen verschieden Mineralien zurückgeworfen. Die wichtigste Aufgabe wird sein nach Wasser und Wassereis im Boden suchen. Aber quasi als Nebeneffekt werden die Wissenschafter des MARSIS-Teams an der Universität La Sapienza in Rom mit Hilfe dieses Radars auch neue Erkenntnisse über die Ionosphäre des Mars gewinnen, da die Radarsignale zwangsweise durch die obere Atmosphärenschicht von den dort befindlich elektrisch geladenen Teilchen teilweise zurückgeworfen werden. Aber dies ist nicht die Hauptaufgabe des MARSIS. Das dritte Instrument zur Untersuchung der Marsoberfläche ist OMEGA, mit deren Hilfe eine Karte der Oderflächen Zusammensetzung in einer Auflösung von 100Metern möglich sein wird. OMEGA analysiert mit vom Mars zurückgeworfen sonnenlicht die Oberfläche. Dadurch wollen die Wissenschaftler Wassereis auf der Oberfläche finden aber auch andere Wertvolle Mineralien. Genauso Wie MARSIS muss auch OMEGA seine Signale Durch die Atmosphäre empfangen, also liefert OMEGA auch zwangsweise Informationen über die Atmosphäre. Aber die genaue Analysierung der Atmosphäre wird immer noch zwei speziell dafür ausgelegten Instrumenten überlassen.

Eines davon ist das Planetary Fourier Spectrometer (PFS) dieses wird Informationen über die Zusammensetzung der Mars Atmosphäre sammeln. Es sammelt von der Atmosphäre ausgesandte infrarot Strahlung ein und Untersucht sie dann mit einer speziellen Spektral-Analyse. Das PFS sucht nach auch nach spuren von Wasser in der Atmosphäre, aber natürlich auch nach anderen Gasen wie zum Beispiel Kohlenmonoxid, Methan und Formaldehyd. Das zweite Gerät zur Untersuchung der Atmosphäre ist SPICAM, dieses soll nach vorhanden sein von Wasserdampf und Ozon forschen. Und das Besondere wird dabei sein die veränderrund während der Marsjahreszeiten zu analysieren. Dabei bedient sich die SPICAM einem Naturphänomen die Absorption von UV-Strahlung, die SPICAM sendet UV-Strahlung aus und wenn diese nicht Absorbiert wird ist das ein Anzeichen für Ozon. Bei der suche nach Wasserdampf wird wie schon vorgestellt die Infrarot-Analyse-Technik.

Das sechste Wissenschaftliche Instrument an Bord von Mars-Express ist ASPERA (Analyser of Space Plasma and Energetic Neutral Atoms) mit Hilfe von diesem Instrument sollen Turbulenzen aus dem Mars registriert da der Mars nicht wie die Erde von einem Elektro-Magnetischen-Feld vor dem sogenannten Sonnenwind geschützt ist es für Wissenschaftler besonders Interessant welche Auswirkung der Sonnenwind auf den Planeten und auf die Atmosphäre hat. Der Sonnenwind ist ein Sturm der von der Sonne elektrisch geladene Teilchen ins Weltall schleudert. Und seit Jahrmilliarden trifft dieser Sturm ungehindert auf den Mars, dabei reißt er jedes mal Teilchen der Mars Atmosphäre in den Weltraum. ASPERA wird das vorhanden sein von Ionen (elektrisch geladenen Atome), Elektronen und elektrisch neutrale Atomen in den oberen Luft schichten Messen. Dadurch lassen sich Rückschlüsse auf die Anzahl von Wasserstoff- und Sauerstoffatomen machen.

Zu guter letzt sei an dieser Stelle MaRS erwähnt. Dabei handelt es sich aber nicht um ein Eigenständiges Instrument – sonst Wären es Ja statt den erwähnten sechs Instrumenten sieben. Sondern es ist dafür zu ständig die Radiosignale zwischen Erde und Mars Auszuwerten. MaRS ist eine 1,6 Meter Groß Parabolantenne sie sendet aber nur einmal im Jahr wenn die Sonde einen Mars umlauf getätigt hat. Da wenn sich MEX auf der Rückseite des Mars befindet würden die Signale durch die Atmosphäre verzogen werden. MaRS hält auch den Daten Transfer zwischen dem Beagle 2 aufrecht. Aber auch die Sonde 2001 gestartete Sonde Mars Odyssey kann Signale vom Beagle 2 empfangen und zur Erde zu schicken oder zur Mars-Express Sonde.