Forscher machen für Mars mobil

Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (ehrmals Aeronomie) mit Hard- und Software an europäischer Raumfahrtmission Mars Express beteiligt

Wenn am 2. Juni 2003 vom russischen Weltraumbahnhof Baikonur die ESA-Mission Mars Express zum roten Planeten startet, fliegt auch "Hardware" aus dem Max-Planck-Institut für Aeronomie (MPAe) mit - für ein Mikroskop, einen Gasanalysator und ein Instrument zum Nachweis atomarer Teilchen (ASPERA-3). Darüber hinaus ist das MPAe in Katlenburg-Lindau an der Software der Kamera HRSC, des Radarsystems MARSIS und des Mikroskops auf der Landesonde Beagle 2 beteiligt. Die Daten dieser Geräte sowie der beiden Spektrometer OMEGA und PFS zur Untersuchung von Planetenoberfläche und -atmosphäre werden auch am MPAe ausgewertet. Mars Express besteht aus einem Orbiter und dem Lander Beagle 2. Das Gespann soll den roten Planeten Ende 2003 erreichen und seine Oberfläche erkunden sowie seine Atmosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem interplanetaren Medium studieren.

ASPERA-3 (Analyzer for Space Plasmas and EneRgetic Atoms) ist eine auf dem Orbiter untergebrachte kompakte Instrumentengruppe zur Registrierung von Ionen, Elektronen und neutralen Teilchen. Sie soll den Einfluss des Sonnenwinds auf die Marsatmosphäre untersuchen und die Frage klären helfen, wo das früher auf dem Planeten offenbar reichlich vorhandene Wasser geblieben ist. Unter der Leitung von Prof. Rickard Lundin vom Schwedischen Institut für Weltraumphysik in Kiruna sind 15 europäische und amerikanische Institute am Bau von ASPERA-3 beteiligt. Das Max-Planck-Institut für Aeronomie liefert - gemeinsam mit dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der TU Braunschweig und dem Institut für Physik des Interplanetaren Raums in Rom - die Elektronik des Hauptsensors NPD (Neutral Particle Detector). ASPERA-3 birgt eine neu entwickelte Elektronik mit modernster Digitaltechnik, die bei weniger Masse mehr an wissenschaftlich nutzbarer Leistung bringt.

Die HRSC (High/Super Resolution Stereo Camera) wurde am DLR-Institut für Weltraumsensorik und Planetenerkundung in Berlin-Adlershof unter der Leitung von Prof. Gerhard Neukum (jetzt FU Berlin) entwickelt und gebaut. Sie besitzt 10 CCD-Detektoren und liefert dreidimensionale Farbaufnahmen mit hoher Auflösung. Das Instrument soll die gesamte Marsoberfläche mit einer Auflösung unter 30 Meter pro Bildpunkt sowie 50 Prozent der Oberfläche mit einer doppelt so hohen Auflösung kartografieren. Der SRC (Super Resolution Channel) erlaubt von besonders interessanten Gebieten sogar Fotos mit einer Auflösung von 2,3 Metern pro Bildpunkt. Die Forscher am Max-Planck-Institut für Aeronomie schrieben Software und beteiligen sich an der Datenauswertung.

MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), ein Radarsystem mit einer 40 Meter langen Antenne, sendet Radiowellen (1,3 bis 5,5 MHz) zum Mars und empfängt die vom Untergrund, von der Oberfläche oder von der Ionosphäre des Planeten reflektierten Echos. Es wird in verschiedenen Missionsphasen den Boden bis in etwa 5 Kilometer Tiefe erforschen und dort insbesondere nach Wasser und Wassereis suchen, außerdem die Elektronendichte der Mars-Ionosphäre messen, den Einfluss des Sonnenwinds auf die obere Marsatmosphäre aufdecken und das Höhenrelief der Südpolregion erfassen.

Das Mikroskop auf Beagle 2 wurde gemeinsam mit anderen europäischen und amerikanischen Forschungsinstituten unter Leitung von Prof. Nicolas Thomas (früher MPAe, jetzt Universität Bern) gebaut. Das MPAe steuerte Hardware und eine aufwändige Software bei, die bei starker Datenreduktion dennoch das gesamte Gesichtsfeld als scharfes, farbiges 3D-Bild übermittelt. Die Datenkompression selbst wurde vom Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der Technischen Universität Braunschweig entwickelt. Zwölf Dioden in vier Farben (rot, grün, blau, UV) erlauben eine optimale Ausleuchtung der Motive. Das Instrument wiegt nur 240 Gramm. Sein CCD-Detektor arbeitet mit 1000 mal 1000 Bildpunkten. Das Mikroskop soll insbesondere Größe und Form des Marsstaubs ermitteln und damit die Modelle für die Lichtstreuung in der Marsatmosphäre verschärfen. Bei einer Auflösung von 8 Mikrometern (tausendstel Millimeter) soll es physikalische und chemische Inhomogenitäten im Marsgestein aufdecken und nach Sedimenten forschen, die früher vorhandenes Oberflächenwasser anzeigen würden. Schließlich geht es auch um Hinweise auf frühere oder gegenwärtige Lebensspuren.

Darüber hinaus trägt die Landesonde Beagle 2 auch den Gasanalysator GAP (Gas Analysis Package), für den das MPAe das Bauteil SHADS (Sample Handling And Distribution System) entwickelt und gefertigt hat. SHADS besteht aus einem Probenkarussell mit zwölf Platinöfen. In den Öfen sollen Boden- oder Atmosphärenproben thermisch zersetzt und die dabei frei werdenden Gase massenspektrometrisch untersucht werden.

Verantwortliche Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (Telefon: 05556/979-Durchwahl):

• ASPERA-3: Dr. Joachim Woch (-447) und Dr. Norbert Krupp (-154)
• MARSIS: Prof. Dr. Tor Hagfors (-415) und Dr. Erling Nielsen (-450)
• HRSC: Dr. Horst Uwe Keller (-248), Dr. Wojciech Markiewicz (-294) und Dr. Ai Inada (-124)
• Mikroskop auf Beagle 2: Dr. Horst Uwe Keller (-248), Dr. Wojciech Markiewicz (-294), Dr. Stubbe Hviid (-346) und Dr. Dimitri Titov (-212)
• Gasanalysator auf Beagle 2: Dr. Helmut Rosenbauer (-422)
• OMEGA: Dr. Horst Uwe Keller (-248)
• PFS: Dr. Dimitri Titov (-212) und Dr. Ai Inada (-124)