Touchdown: InSight soll das Herz des Roten Planeten erforschen

PASADENA, KALIFORNIEN 205 Tage lang reiste der InSight Lander der NASA durch den kalten Weltraum. Nun ist er sicher auf der Oberfläche unseres roten Nachbarplaneten gelandet. Er soll seinen Blick tief in den Marsboden richten und die Unterwelt des Planeten kartieren. Kurz vor 21 Uhr landete InSight am 26. November 2018 auf einem sonnigen Fleckchen öder Landschaft in den äquatornahen Ebenen von Elysium Planitia.

Das angespannte Team aus Wissenschaftlern und Ingenieuren, das sich im Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien versammelt hatte, harrte erwartungsvoll aus, als das Raumfahrzeug seinen schwierigen Abstieg zur Oberfläche des Roten Planeten meisterte. Dass der Coup geglückt war, wurde klar, als erste übermittelte Daten auf die erfolgreiche Landung hindeuteten – gefolgt von einem Foto, das InSight geschossen hatte. Es zeigt einen staubigen Horizont und einen einzelnen Roboterfuß.

„Das ist hübsch dreckig, das mag ich“, sagt Bruce Banerdt, der Principal Investigator der InSight-Mission. „Das Bild ist ein hervorragendes Beispiel dafür, warum man die Kameras mit einem Staubschutz versieht. War eine gute Entscheidung, oder?“

Das verantwortliche Team für die Sonde hat allen Grund zur Freude. Damit die Mission Erfolg haben kann, musste InSight seine Solarkollektoren aufklappen. Mittlerweile empfing die NASA auch das Bestätigungssignal für diesen Vorgang.

Damit ist die Sonde nun offiziell das neuste Mitglied in einer Eliteflotte aus interplanetaren Robotern, die derzeit den Roten Planeten erforschen. Zu ihnen gehört auch der Mars Reconnaissance Orbiter, der InSights Landung mitverfolgte.

„Ich bin sehr, sehr froh darüber, dass wir anscheinend eine unglaublich sichere und langweilige, ebene Landefläche haben. Genau das wollten wir – und genau das haben mir die Leute versprochen, die den Landeplatz ausgesucht haben“, sagt Tom Hoffman vom JPL, der Projektmanager für InSight. „Sie haben mir Sand ohne Steine versprochen. Allerdings gibt es da einen Stein, also muss ich mit denen vielleicht noch mal ein Wörtchen reden.“

Erstkontakt

InSights mehr als 480 Millionen Kilometer weite Reise begann am 5. Mai, als die Sonde am frühen, nebeligen Morgen von der Vandenberg Air Force Base in Kalifornien startete. Monatelang raste sie mit 10.000 km/h durch unser Sonnensystem und wurde dabei vom Licht der Sterne geleitet, deren Positionen ihr halfen, auf Kurs zu bleiben.

Am 25. November leitete das Team, das für den Atmosphäreneintritt, den Sinkflug und die Landung verantwortlich war, dann eine kleine Positionskorrektur ein. Die zweite Korrektur erfolgte wenige Stunden vor der Landung. Somit war die Sonde exakt so ausgerichtet, dass sie mitten in Elysium Planitia landen würde. Die flache, unscheinbare Ebene wurde aufgrund der starken Sonneneinstrahlung in Äquatornähe und ihrer geologischen Eintönigkeit gewählt. Die flache, gleichmäßige Oberfläche bietet die beste Möglichkeit, einen idealen Ort für das Aufstellen der Messinstrumente zu finden.

Als alles für den Eintritt in die Atmosphäre vorbereitet war, konnte das Team nichts weiter tun, als sich zurückzulehnen und gespannt zu warten. Die Landung kann nicht in Echtzeit manuell gesteuert werden, daher hängt alles von den zuvor einprogrammierten Befehlen und dem fehlerfreien Funktionieren der Bordinstrumente ab.

„Es gibt so ein paar Momente, die mir sicher ein Lächeln aufs Gesicht zaubern werden, wenn sie gut laufen“, sagte Julie Wertz-Chen, ein Mitglied des Landeteams, vorige Woche.

Als InSight in die dünne Atmosphäre des Mars eintrat, schützte ein Hitzeschild die Sonde vor dem Verglühen. Etwa eine Minute später öffnete sich der Fallschirm, der InSight erheblich bremste und auf etwa 215 km/h entschleunigte.

Der Hitzeschild wurde abgeworfen und das Bordradar begann damit, den Boden zu suchen und anzuvisieren. Auf einer Höhe von etwa 1.000 Metern warf InSight den Fallschirm ab und zündete nach einem kurzen freien Fall ein Dutzend Triebwerke, um sich auf nur noch 8 km/h abzubremsen.

Vom ersten Kontakt mit der Atmosphäre bis zu dem Moment, da die Roboterfüße den Boden berührten, vergingen nur 6 Minuten und 45 Sekunden.

„Das war wirklich ein sehr emotionales Erlebnis“, erinnert sich Hoffman. „An diesen Punkt zu kommen, an dem man einfach noch sieben Minuten lang überleben muss, wirklich überleben, das ist unglaublich schwer zu beschreiben. Mein Herz [...] hörte einfach sieben Minuten lang auf zu schlagen.“

InSight war aber nicht der einzige Roboter, der gestern zum ersten Mal in den marsianischen Luftraum eindrang. Zwei kleine Raumfahrzeuge, die jeweils kaum größer als eine Aktentasche sind, flogen ebenfalls mit. Sie sind Teil der ersten Mission, bei der kleine Raumfahrzeuge namens CubeSats in den interplanetaren Raum entsendet werden.

Die beiden Kleinsatelliten namens MarCO-A und MarCO-B, die zusammen unter dem Namen Mars Cube One laufen, sollten Informationen über InSights Landevorgang sammeln und an das Missionszentrum im JPL übertragen. Nicht nur, dass sie ihre Mission erfolgreich erfüllt haben – sie haben bei ihrer Abreise auch noch ein stimmungsvolles Bild des Planeten geschossen und übermittelt.

„Es ist ein fantastischer Tag für Raumfahrzeuge, große wie kleine“, sagt Andrew Klesh vom JPL.

Der Herzschlag des Mars

Nach dem Aufklappen seiner Solarkollektoren geht es für InSight nun an die Arbeit. Im Laufe eines Marsjahres (etwa zwei Erdenjahre) wird sich die Sonde ihren Aufgaben widmen, die sich deutlich von denen ihrer „Geschwister“ unterscheiden. Die meisten anderen Marsmissionen zielten darauf ab, die spektakulären Grabenbrüche, riesigen Vulkane und Spuren versiegter Wasserläufe auf dem Mars zu finden und zu erforschen.

Die aktuelle Mission zielt hingegen genau ins Herz des Planeten. InSight soll den Kern des Mars und seine weiteren inneren Schichten vermessen. Dafür wird die Sonde die Marsbeben nutzen. Die Erschütterungen werden durch dieselbe tektonische Aktivität produziert, die auch die herrlichen Gebirge und Täler der fremden Welt formt.

Eines von InSights Primärzielen besteht darin herauszufinden, wie groß die seismische Aktivität auf dem Mars überhaupt ist, erklärt Renee Weber vom Marshall Space Flight Center der NASA.

„Das wissen wir tatsächlich gar nicht“, sagt sie. „Es geht im Grunde darum, wie viele Beben es gibt, wie oft sie auftreten, wo sie auftreten und wie stark sie sind.“

Weber vermutet, dass sich der Mars hinsichtlich seiner tektonischen Aktivität irgendwo zwischen Erde und Mond befindet (Ja, auf dem Mond gibt es Mondbeben, die in den Siebzigern von den Apollo-Astronauten gemessen wurden).

Da Insight es sich nun auf der Marsoberfläche bequem gemacht hat, wartet die Sonde nur darauf, die Signale der Beben einzufangen. Im Laufe der kommenden Monate wird sie ihre Instrumente aufstellen, darunter auch ein besonders empfindliches Seismometer, das eine Reihe verschiedener Bebentypen erkennen sollte – sowohl solche aus dem Inneren des Mars als auch jene, die durch Meteoriteneinschläge entstehen.

„Es wird schätzungsweise zwei bis drei Monate dauern, alle Instrumente aufzustellen“, sagt Elizabeth Barrett vom JPL. „Ich vergleiche das gern mit diesen Greifautomaten auf Jahrmärkten. Nur dass man das eben mit einem äußerst wertvollen Gewinn spielt, während einem die Augen verbunden sind, man nur gelegentlich ein Foto schießen kann und das Ganze über eine Fernsteuerung auf einem anderen Planeten macht.“

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Nachdem die Sonde ein Marsbeben entdeckt hat, wird sie die seismischen Wellen auswerten, um festzustellen, durch welche Art von Gestein sie sich bewegen. Wenn der Planet von Beben erschüttert wird und die seismischen Wellen durch sein Inneres wandern, variieren die Signale abhängig davon, wie die Gesteinsschichten beschaffen sind.

Wenn genügend Daten aus verschiedenen Richtungen zusammenkommen, sollten die Wissenschaftler in der Lage sein, sich ein Bild vom Herzen des Planeten zu machen. Ein zweites Instrument soll die Temperatur des Planeten messen und tief in die Marsoberfläche hineinbohren, um festzustellen, wie viel Hitze noch aus seinem Kern entweicht.

Zusammen werden InSights gesammelte Daten den Forschern dabei helfen herauszufinden, wie Planeten aufgebaut sind und sich im Laufe der Zeit verändern, sagt Suzanne Smrekar, die als stellvertretender Principal Investigator der Mission fungiert. Diese Erkenntnisse verschaffen uns nicht nur ein besseres Verständnis unseres eigenen Sonnensystems, sondern könnten uns auch wertvolle Informationen über ferne Planeten liefern, die fremde Sterne umkreisen.

„Das vollumfänglich zu verstehen, mit allem Drum und Dran, nicht nur die Oberfläche, ist unerlässlich, um realistische Voraussagen darüber treffen zu können, was auf diesen fernen Welten vor sich geht“, sagt sie.

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.