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Video: watson

Der Mars hat einen Rover mehr! Perseverance ist sanft gelandet

18.02.2021, 21:59

Es war eine Zitterpartie, wie jede Landung auf dem Roten Planeten. Doch die US-Weltraumbehörde NASA kann die Korken knallen lassen: 200 Millionen Kilometer weit von der Erde entfernt hat der Mars-Rover Perseverance sanft auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aufgesetzt. Es ist ein weiterer grosser Erfolg für die NASA nach der geglückten Landung des Landers InSight 2018 und des Rovers Curiosity 2012.

Bereits hat Perseverance Bilder von der Landestelle zur Erde geschickt.
Bereits hat Perseverance Bilder von der Landestelle zur Erde geschickt.

Perseverance ist bereits der fünfte Rover, den die NASA zum Mars gebracht hat – zuletzt 2012 Curiosity. Insgesamt waren bisher jedoch weniger als die Hälfte aller weltweit gestarteten Mars-Missionen erfolgreich.

Jubel im NASA-Kontrollzentrum im Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien.
Jubel im NASA-Kontrollzentrum im Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien.

«Sieben Minuten des Terrors»

Vor der Landung musste die Raumsonde einen wahren Höllenritt durch die Mars-Atmosphäre überstehen. Schon der Eintritt in die Mars-Atmosphäre war Präzisionsarbeit: Er musste mit einem Winkel von exakt 12 Grad erfolgen. Wäre er zu flach gewesen, wäre die Sonde nicht in die Gashülle eingedrungen, wäre er zu steil gewesen, wäre sie verglüht. Danach dauerte der Abstieg bis zur Mars-Oberfläche rund sieben Minuten – der berüchtigte Zeitraum, den die NASA-Verantwortlichen jeweils die «sieben Minuten des Terrors» nennen.

Animation des Landevorgangs.

Und diese spannungsgeladenen Minuten fanden erst noch post festum statt: Während die NASA-Leute im Kontrollraum noch nervös an ihren Fingernägeln kauten, war der Rover auf dem weit entfernten Mars bereits sicher gelandet. Denn die Datenübertragung dauert bei der derzeitigen Entfernung mehr als 11 Minuten.

Blick in den NASA-Kontrollraum.
Blick in den NASA-Kontrollraum.
Bild: keystone

Hinzu kommt, das die Sonde während des Abstiegs ihre Instrumente erst in der Endphase des Landemanövers aktivieren konnte. Die Daten, die während der Landung an das Kontrollzentrum übermittelt wurden, stammten von der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), die das Landemanöver von der Umlaufbahn um den Mars aus überwachte.

Höllenritt zur Mars-Oberfläche

Nach dem Eintritt in die Atmosphäre erhitzte sich der Hitzeschild der mit 19'000 km/h auf den Boden zurasenden Sonde auf rund 1300 °C. Trotz ihrer geringen Dichte bremste die Mars-Atmosphäre die Sonde stark ab; nach etwa vier Minuten betrug ihre Geschwindigkeit lediglich noch 1500 km/h.

Illustration: NASA/JPL-Caltech

Bei dieser – immer noch enormen – Geschwindigkeit konnte der Überschallfallschirm mit einem Durchmesser von 21,5 Metern geöffnet werden, der die Sonde weiter abbremste. 20 Sekunden später warf die Sonde den Hitzeschild ab und die Instrumente begannen mit der Aufzeichnung von Daten.

Animation aus dem NASA-Livestream: die Sonde mit dem Fallschirm unterwegs zur Mars-Oberfläche.
Animation aus dem NASA-Livestream: die Sonde mit dem Fallschirm unterwegs zur Mars-Oberfläche.
Bild: NASA

Rund 2100 Meter über der Mars-Oberfläche war die Sonde bereits auf etwa 320 km/h abgebremst. Nun trennte sie sich von der sogenannten Backshell mit dem Fallschirm und zündete ihre acht nach unten gerichteten Abstiegstriebwerke.

Die Sonde zündet die Abstiegstriebwerke.
Die Sonde zündet die Abstiegstriebwerke.
Illustration: NASA/JPL-Caltech

Diese Triebwerke bremsten die Sonde auf nur noch 3,2 km/h ab, so dass gut 20 Meter über dem Boden das sogenannte Skycrane-Manöver beginnen konnte: Der Rover wurde an langen Kabeln auf die Landestelle abgeseilt, während seine Beine und Räder die Landeposition einnahmen. Rund eine Minute später berührten die Räder des Roves den Boden, worauf er die Kabel zum Skycrane kappte. Der Skycrane flog davon und stürzte in sicherer Entfernung unkontrolliert ab.

Die Etappen des Landemanövers.
Die Etappen des Landemanövers.
Illustration: NASA/JPL-Caltech

Schwieriges Gelände

Die vorgesehene Landestelle des Rovers befindet sich im Jezero-Krater. Es handelt sich um einen alten Meteoritenkrater mit einem Durchmesser von 49 Kilometern in der Syrtis-Major-Hochebene auf der nördlichen Halbkugel des Mars. Vor rund vier Milliarden Jahren gab es in dem Krater einen etwa 500 km² grossen See, dessen Zuflüsse mit ihren Sedimenten breite, ebene Deltas bildeten. Damals hatte der Mars nicht nur Gewässer auf seiner Oberfläche, sondern auch eine dichtere Atmosphäre – er war daher bedeutend lebensfreundlicher als heute.

Der weisse Kreis markiert die vorgesehene Landestelle des Rovers.
Der weisse Kreis markiert die vorgesehene Landestelle des Rovers.

Die Landestelle gilt als schwierig. So sagte Al Chen, der Chef des Landeprogramms beim Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien:

«Erfolg ist nie garantiert. Und das gilt besonders, wenn man probiert, den grössten, schwersten und kompliziertesten Rover, den wir je gebaut haben, auf der gefährlichsten Stelle abzusetzen, auf der wir je zu landen versuchten.»

Wissenschaftliche Arbeit

Nach der sanften Landung an der richtigen Stelle kann die wissenschaftliche Arbeit beginnen. Dafür hat das drei Meter lange und rund eine Tonne schwere sechsrädrige Gefährt neben 23 Kameras und einem Laser auch sieben wissenschaftliche Instrumente an Bord. Der Rover führt ausserdem eine kleine Helikopterdrohne mit: Ingenuity, dessen Steuerung durch sechs Motoren der Schweizer Firma Maxon aus Sachseln (OW) erfolgt, soll zeigen, ob Flüge in der dünnen Mars-Atmosphäre möglich sind. Es wäre der erste Flug auf einem anderen Himmelskörper.

Animation der Helikopter-Drohne Ingenuity.

Hauptsächliches Ziel der Mission ist es, herauszufinden, ob auf unserem Nachbarplaneten Leben möglich ist – und ob es dort einst tatsächlich Leben gegeben hat. Perseverance wird beispielsweise ein Experiment durchführen, bei dem Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre in Sauerstoff umgewandelt werden soll. Zudem wird der Rover den Roten Planeten geologisch untersuchen und Gesteinsproben für eine mögliche spätere Mission vorbereiten, die diese dann dereinst einsammeln zur Erde zurückbringen soll. Diese Mission ist für das Jahr 2026 geplant.

Run auf den Roten Planeten
Perseverance und seine Helikopter-Drohne Ingenuity sind nicht die ersten Forschungsapparate auf dem Mars: Neben Missionen, die bereits nicht mehr aktiv sind, wie etwa der Rover Opportunity, erkunden derzeit der seit 2012 aktive Rover Curiosity und der 2018 gelandete stationäre Lander InSight die Mars-Oberfläche. Daneben umkreisen zurzeit acht Orbiter aus sechs Staaten unseren Nachbarplaneten.

Erst im Februar 2021 die Mars-Umlaufbahn erreicht haben dabei die arabische Raumsonde al-Amal (engl. Hope, «Hoffnung») und die chinesische Sonde Tianwen-1 («Himmelsfrage 1»). Letztere wird in einigen Monaten ebenfalls einen Rover auf die Mars-Oberfläche hinabschicken.

(dhr)

Nasa-Roboter «InSight» auf dem Mars gelandet

Video: srf/Roberto Krone
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