Für das Jahr 2016 ist der nächste Start einer Raumsonde im Erkundungsprogramm „Discovery“ der NASA geplant. Drei Missionsentwürfe sind nun dafür noch im Rennen. Einer davon, die „Geophysical Monitoring Station“ (GEMS), soll gezielte Einblicke in das Innenleben des Mars gewinnen. Mit an Bord wäre dann auch ein am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelter „Maulwurf“, der sich bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eingräbt und dort Daten gewinnt.
Das „Discovery“-Programm der NASA hat häufige und kostengünstige Missionen zur Erkundung des Sonnensystems zum Ziel. Zu ihr gehören Raumsonden wie die Kometenmission „Deep Impact“, die Merkur-Sonde „Messenger“ oder das „Kepler“-Weltraumteleskop. Für eine für 2016 geplante Mission hat die NASA nun aus insgesamt 28 Vorschlägen drei in die engere Wahl genommen. Mit im Wettbewerb um die nächste Raumsonde ist der Missionsentwurf einer „Geophysical Monitoring Station“ (GEMS) für den Mars, an der auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit einem geophysikalischen Experiment beteiligt ist. Neben GEMS sind noch im Rennen: Der „Titan Mare Explorer“ (TiME) soll einen Kohlenwasserstoffsee auf dem Saturnmond Titan erforschen. Der „Comet Hopper“ ist auf die detaillierte Untersuchung eines Kometenkerns ausgerichtet.
Fokus auf dem Innenleben des Mars
Sollte sich die „Geophysical Monitoring Station“ durchsetzen, würde der Marslander gezielt vor allem Struktur und Zusammensetzung des Marsinneren untersuchen. Mit an Bord ist dann auch ein vollautomatischer „Maulwurf“ mit der Bezeichnung „HP3″ (Heat Flow and Physical Properties Package). Er soll mit seinen Sensoren bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eindringen, um den Wärmefluss aus dem tiefsten Innern des Mars zu vermessen. „Unser Beitrag HP3 würde neue Einblicke zur thermischen Entwicklung des Mars und zu verborgenen Wasservorkommen unter der Marsoberfläche liefern“, erklärt Tilman Spohn, wissenschaftlicher Leiter von HP3 und Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. „Das DLR ist stolz, an einem der erfolgreichen Missionsvorschläge für die nächste NASA-Discovery-Mission mit seinem Experiment HP3 beteiligt zu sein.“
Mit Schlaghammer fünf Meter in den Untergrund
Das HP3-Experiment nutzt einen elektromechanischen Schlagmechanismus, der einen Instrumentenbehälter bis zu fünf Meter tief in den Marsboden einbringen kann. „Bisher ist solch ein vollautomatischer Maulwurf noch auf keinem Körper des Sonnensystems zum Einsatz gekommen“, erklärt Tim van Zoest, Physiker am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, wo der Schlagmechanismus entwickelt wurde. „Vergleichbare Experimente zur Analyse des Untergrunds gab es bisher nur von Hand auf dem Mond bei den amerikanischen Apollomissionen 15 und 17 zu Beginn der 1970er Jahre. Das waren damals aber eher konventionelle Bohrer, die wie ein Korkenzieher von Muskelkraft in den Mondboden gebohrt wurden.“
Die Sensoren von HP3 sollen insbesondere den Wärmefluss unter der Marsoberfläche erfassen. „Die Vermessung des Wärmeflusses direkt unter der Oberfläche erlaubt es uns, auf die Wärmeproduktion im Marsinneren zu schließen. Damit erhalten wir Hinweise auf die Zusammensetzung des Roten Planeten und seine fortwährende Abkühlung, die im Zusammenhang mit dem noch heute stattfindenden Vulkanismus steht“, erklärt Matthias Grott vom DLR-Institut für Planetenforschung. „Zudem soll HP3 die geologische Schichtung in den ersten fünf Metern unter der Marsoberfläche – insbesondere Eisvorkommen – durch die Vermessung der geoelektrischen Eigenschaften des Bodens.“
Wie geht es jetzt weiter?
Das GEMS-Wissenschaftsteam unter der Leitung von Bruce Banerdt am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena erhält nun drei Millionen US-Dollar zur weiteren Entwicklung des Projekts. „Das Experiment hat bereits jetzt schon einen hohen technischen Reifegrad – deshalb haben wir bei HP3 einen Entwicklungsvorsprung vor ähnlichen Experimenten, beispielsweise aus den USA“, erklärt Spohn. Insgesamt waren im vergangenen Jahr 28 Missionsvorschläge bei der NASA eingereicht worden. Die endgültige Entscheidung, welcher Vorschlag für die nächste Discovery-Mission ausgewählt wird, fällt 2012. Der Start soll dann 2016 erfolgen.
(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 08.06.2011 – NPO)
