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ExoMars sucht Methan

Am 14. März 2016 startete der ExoMars Trace Gas Orbiter vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur. ExoMars ist die erste Marssonde Europas seit 13 Jahren. Im Sommer 2003 startete die erste Sonde Mars Express – und seitdem ist viel passiert. Heute wird der Rote Planeten von sieben aktiven Sonden bevölkert.\r\n\r\nIch habe mich daher zum Start im Europäischen Weltraumkontrollzentrum umgehört: Was genau soll die achte Mission am Mars noch tun? Wie gut läuft die Zusammenarbeit mit der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos? Und wie steht es um den zweiten Teil der Mission – den ExoMars Rover, der 2018 starten soll?

Ewig lockt das Marsleben – die Zukunft

Der heilige Gral für die Marsforschung ist es, Leben auf dem Mars zu finden. Jedenfalls ist das die öffentliche Wahrnehmung – und so werden auch Missionen begründet, die zum Mars geschickt werden. Realistischerweise geht es dabei um Spuren längst ausgestorbenen Lebens. Wobei es heute immer noch unverstandene Prozesse gibt, die sogar für lebendige Organismen in der Gegenwart sprechen. Deshalb dröselt diese Episode auf: Was müsste man tun, um endlich handfest organische Verbindungen und Leben auf dem Mars nachzuweisen?

Ewig lockt das Marsleben – die Gegenwart

Der Mars hatte einmal Wasser – das haben Raumsonden vielfach bewiesen. Dafür sprechen gigantische Flusstäler, aus dem Orbit nachgewiesene Minerale und die Messdaten der Rover auf der Oberfläche. Aber wieviel Wasser es wirklich gab, ist bis heute umstritten. Manche Forscher halten einen riesigen Nordozean für möglich – andere glauben lediglich an vereinzelte Pfützen. Und diese Frage scheint bis heute offen.

Kometenbilder und offene Forschung

Seit über acht Monaten kreist Rosetta um den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko. An Bord befinden sich zehn Instrumente, unter denen eines hervorsticht: Die Kamera OSIRIS füllt fast ein Viertel der wissenschaftlichen Nutzlast aus. Die hochaufgelösten Bilder von OSIRIS gehören wohl zu den öffentlich gefragtesten Daten von Rosetta. Ein Gespräch mit Holger Sierks, dem Instrumentenleiter für OSIRIS.

Philaes Magnetkompass

Vor fünf Monaten landete Philae auf einem Kometen, gerade 2 Tage, 7 Minuten und 56 Minuten später war alles vorbei. Philae hat in dieser Zeit viele Daten gesammelt. – Aber wo genau der Lander (nach zwei ungewollten Sprüngen) zum Stehen kam, ist bis heute ungeklärt.Ich sprach in Wien mit zwei Forschern darüber, inwiefern Philaes Position etwas genauer bestimmt werden konnte. Karl-Heinz Glaßmeier nutzte dazu ein im Herbst mit Rosetta entdecktes Signal, das die Magnetometer an Bord beider Sonden aufgefangen hatten. Und das diente jetzt als Trägersignal, um wie ein Magnetkompass Philaes Lage im Raum etwas genauer zu bestimmen. Tatsächlich geht es dabei aber auch um plasmaphysikalische Effekte im Kometenumfeld. Im Anschluss folgt ein zweites Interview mit Stefan Ulamec, dem Projektmanager von Philae. Er erzählt vom Stand bei der Suche nach Philae. Und er berichtet, wann genau der Lander vielleicht wegen der immer stärkeren Sonnenstrahlung aufwachen könnte.

Methan und organisches Material

Der Mars und die Erde sind keine Zwillinge. Während es dort nur trockene Wüsten und eine ungewöhnliche dünne Atmosphäre gibt, ist die Erde bewohnbar. Umso erstaunlicher war der Fund von Methangas in der Atmosphäre des Mars, der gerade zehn Jahre alt ist. Immerhin entweicht Methan auf der Erde neben Vulkanen auch vielen Mikroorganismen, Tieren und sogar Pflanzen. Wo genau das Marsmethan herstammt, ist bislang noch umstritten. Ein neuer Fund hat die Diskussion allerdings gerade weiter angeheizt: Der NASA-Rover Curiosity beobachtete einen rasanten Anstieg des Gases.

Ich habe deshalb das Thema mit einem Forscher diskutiert, der sich damit auskennt: Frank Keppler ist frisch berufener Heisenberg-Professor am Institut für Geowissenschaften der Universität Heidelberg. Er hat vor einigen Jahren die Methanemissionen von Pflanzen entdeckt und damit weltweit für Aufregung gesorgt. Er forscht auch zu Methanquellen auf dem Mars. Und er ist sehr vorsichtig, wenn es darum geht, über Leben auf dem Roten Planeten zu spekulieren.

Ozeanbildung ohne Kometen

Vier Monate umkreist Rosetta nun Tschurjumow-Gerasimenko. Die erste Kometenlandung ist Geschichte, der Lander Philae eingeschlafen. Die Muttersonde kreist aber weiter – und wird das wohl noch über ein Jahr lang tun. Nun gibt es erste handfeste Ergebnisse von ihr: Das Massenspektrometer ROSINA an Bord von Rosetta hat so etwas wie den Fingerabdruck des Wassers gemessen. Das Resultat scheint überraschend: Das Wasser der Erde kam kaum von einem Kometen wie Tschuri, vermutlich spielten Kometen als Wasserlieferanten überhaupt keine Rolle.

Um die neuen Daten zu verstehen, habe ich mit Kathrin Altwegg gesprochen. Sie ist Professorin in der Abteilung für Weltraumforschung und Planetologie der Universität Bern. Und sie ist verantwortlich für ROSINA: Das Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis. Es besteht aus zwei Massenspektrometern und einem Gasdrucksensor.

Die erste Kometenlandung

Sechs Tage später traf ich mich mit Fred Goesmann für ein Interview: Er ist leitender Wissenschaftler für das Instrument COSAC auf Philae (Cometary Sampling and Composition Experiment). Es ist so etwas wie die Nase der Sonde: Sie kann die vielen organischen Verbindungen im Kometenmaterial untersuchen, von denen wir längst noch nicht alle kennen. COSAC ist somit auch eines der komplexesten Instrumente an Bord – samt einem Gaschromatographen und einem Massenspektrometer, wofür zuvor das Material in winzigen Öfchen gekocht werden muss.

Fred Goesmann erzählt, wie er die kurze Missionszeit von Philae erlebte, was er in seinen (längst noch nicht fertig ausgewerteten) Daten erwartet – und ob Philae vielleicht wieder aufwachen könnte.

Strahlung für die Raumfahrt

Der Weltraum ist gefährlich und eine Reise dorthin ist riskant. Das war so, als der erste Mensch ins All startete – und es ist bis heute so. Selbst unbemannte Satelliten und Raumsonden sind ständig bedroht: Extreme energiereiche Teilchen von der Sonne und tief aus dem Universum können immense Schäden anrichten. Elektronische Bauteile müssen entsprechend gehärtet werden, um unter dem Teilchenstrom nicht schnell Schaden zu nehmen.

Dabei ist es bis heute aber nicht möglich, in irdischen Labors die kosmische Strahlung korrekt nachzubilden. Zwar testen Raumfahrtingenieure die Bordcomputer und Sensoren von Satelliten ausgiebig. Kosmische Strahlung wirklich im Labor zu erzeugen, ist aber nicht möglich.

Darüber spreche mit Oliver Karger, Doktorand am Institut für Experimentalphysik der Universität Hamburg. Er arbeitet an einer neuen Methode, kosmische Strahlung mit Lasern im Labor nachzubilden. Und er will dazu beitragen, dass Satelliten und Sonden bald deutlich realistischer getestet werden können, um Missionen eines Tages vielleicht zuverlässiger und langlebiger zu machen.