Sieben Minuten des Terrors - scinexx | Das Wissensmagazin
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Sieben Minuten des Terrors

Vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Touchdown

131 Kilometer über der Marsoberfläche – dort, wo die Marsatmosphäre allmählich an Dichte gewinnt, beginnt die im wahrsten Sinne des Wortes heiße Phase der Landung. „Die sieben Minuten des Terrors“ hat das NASA-Team diese entscheidende Phase der Mission getauft. Zu ihrem Beginn rast die Sonde noch mit rund 20.000 Kilometern pro Stunde schräg auf dem Planeten zu. Mit dem Eintritt in die Ma131 Kilometer über der Marsoberfläche – dort, wo die Marsatmosphäre allmählich an Dichte gewinnt, beginnt die im wahrsten Sinne des Wortes heiße Phase der Landung. „Die sieben Minuten des Terrors“ hat das NASA-Team diese entscheidende Phase der Mission getauft. Zu ihrem Beginn rast die Sonde noch mit rund 20.000 Kilometern pro Stunde schräg auf dem Planeten zu. Mit dem Eintritt in die Marsatmosphäre dient das 4,5 Meter große Hitzeschild nun gleichzeitig als Bremse und Schutz. 75 Sekunden nach dem Eintritt hat sich das Schild bis auf 2,100 Grad Celsius aufgeheizt.

Der Bremsfallschirm ist 16 Meter groß und 50 Meter lang. Er muss eine Belastung von umgerechnet 30.000 Kilogramm aushalten. © NASA/JPL-Caltech

Kontrollierter Absturz durch die Atmosphäre

Weitere zehn Sekunden später erreicht die Atmosphäre ihre stärkste Bremskraft. Bis zu 15 g können an diesem Punkt auf die Sonde und ihre Komponenten einwirken. Immerhin hat die Kapsel bis zu diesem Punkt bereits neun Zehntel ihrer Anfangsgeschwindigkeit verloren. Im Gegensatz zu früheren Landungen kann die Raumsonde auch während ihres Fluges durch die Atmosphäre ihre Flugbahn und ihre Ausrichtung korrigieren. Mit kleinen Düsen auf dem hinteren Schutzschild kann sie Turbulenzen und Winde ausgleichen. „Wir steuern sie wie ein Flugzeug, damit sie die relativ enge Landezonen später auch trifft“, erklärt Miguel San Martin vom JPL. „Das ist eine der größten Herausforderungen, denen wir gegenüberstehen – und eine, die wir beim Mars noch nie versucht haben.“

Elf Kilometer über der Marsoberfläche hat die Kapsel noch immer eine Geschwindigkeit von rund 1.600 Kilometern pro Stunde. Um sie noch weiter abzubremsen, löst jetzt eine weitere Sprengladung den Bremsfallschirm aus. „Der Fallschirm ist der größte, den wir jemals eingesetzt haben. Zusammengefaltet ist er noch immer so groß wie ein Mülleimer“, sagt NASA-Ingenieur Luke Dubord. Um die 16 Meter Durchmesser schnell genug zur vollen Größe zu entfalten, nutzen die Ingenieure den Schub von umgerechnet einer Stange TNT. Greift seine Bremswirkung, muss der Schirm kurzzeitig einer Last von umgerechnet 30.000 Kilogramm standhalten, fast zehn g wirken auf die Kapsel und den Schirm in diesem Moment ein.

Beim Absinken am Fallschirm ist der Rover noch von einer Kapsel geschützt, seine Räder sind hochgeklappt. © NASA/JPL-Caltech

24 Sekunden nach dem Entfalten des Fallschirms sprengen weitere Ladungen den nunmehr überflüssigen Hitzeschild ab. Dadurch hat nun der Mars Descent Imager freie Sicht. Diese Kamera mit Radarunterstützung filmt die Oberfläche und sammelt darüber genaue Daten über Höhe und Geschwindigkeit der Sonde. 85 Sekunden später hat der Fallschirm endgültig ausgedient und wird ebenfalls abgesprengt. Die Sonde ist zu diesem Zeitpunkt noch 1,6 Kilometer von der Marsoberfläche entfernt und noch immer 290 Stundenkilometer schnell – viel zu schnell um an eine sichere Landung auch nur zu denken.

Acht Bremsdüsen und ein „Himmelskran“

Jetzt beginnt der sogenannte „powered Descent“. In dieser Phase sorgen acht nach unten gerichtete Raketendüsen dafür, dass sie Sonde langsamer wird. „Wir können diese Bremsraketen aber nicht bis zur Oberfläche anlassen, denn dann würden sie eine enorme Staubwolke aufwirbeln“, erklärt Adam Steltzner, einer der für die Landephase verantwortlichen NASA-Ingenieure. „Dieser Staub würde sich dann auf dem Rover absetzen und könnte die empfindlichen Instrumente und Kameras beeinträchtigen.“

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Der Sky-Crane lässt Curiosity langsam an Trossen auf die Marsoberfläche hinab © NASA/JPL-Caltech

Um das zu verhindern, haben die Ingenieure eine andere Lösung gefunden: den Sky Crane. Haben die acht Düsen die Sonde auf nur noch 2,7 Stundenkilometer abgebremst, schalten vier davon sich ab. Die verbleibenden vier halten die Eintrittskapsel etwa 20 Meter über der Marsoberfläche in der Schwebe, während der Rover, an drei Trossen baumelnd und mit einer „Nabelschnur“ mit der restlichen Kapsel verbunden, auf die Oberfläche hinabgelassen wird.

Während dieser langsamen Kranfahrt bewegt der Rover seine für die Flugreise hochgeklappten Räder nach unten, um sicher auch alle „Sechsen“ landen zu können. Im Moment des „Touchdown“ werden alle Verbindungsleitungen gekappt und der Sky Crane samt dem Rest der Eintrittskapsel wird durch Sprengladungen so zur Seite abgedrängt, dass er mindestens 150 Meter vom Rover entfernt zu Boden geht. Ist alles gut gegangen, steht Curiosity nun unversehrt genau dort, wo er hin sollte: Am Fuß des Mount Sharp inmitten eines Meteoritenkraters – 240 Millionen Kilometer von seinem Startort auf der Erde entfernt.

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Nadja Podbregar
Stand: 02.08.2012

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Mit "Curiosity" zum Mars
Bohrroboter, Chemielabor und hochsensible Spürnase zugleich

Die Mission im Überblick
Die wichtigsten Ereignisse in Kurzform

Wie ein Geochemiker
Die Ziele der Marsmission

Punktlandung nach 350 Millionen Kilometern
Komplexe Technik soll das Unmögliche möglich machen

Sieben Minuten des Terrors
Vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Touchdown

Gehirn, Arm und Energieversorgung
Die Ausstattung des Curiosity-Rovers

Chemielabor im Miniaturformat
Die wissenschaftlichen Instrumente des Rovers

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