Der Pfadfinder ist bereit. Mars Pathfinder, die Weltraumsonde der NASA, setzt nach ihrem siebenmonatigen Flug zur Landung auf dem Roten Planeten an. Zum ersten Mal nach den Viking-Sonden, die vor zwanzig Jahren den Mars besuchten, wird wieder ein menschliches Forschungsgerät die Oberfläche unseres Nachbarplaneten erkunden. Grüne Männchen werden wohl nicht zu den Entdeckungen der Sonde gehören, dafür erhoffen sich die Wissenschaftler neue aufregende Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Marsgesteins, die metereologischen Verhältnisse und die Zusammensetzung seiner Atmosphäre.
Doch bevor die ersten Daten vom Boden des Mars zur Erde gefunkt werden, muß Pathfinder erst einmal seinen Weg dorthin finden. Denn auch die Landung gehört zu den Experimenten, die auf dem Fahrplan der Mission stehen. Die NASA will eine kostengünstige Methode erproben, Material auf anderen Planeten zu landen. Zu diesem Zweck haben sich die Wissenschaftler eine Kombination von drei Hilfsmitteln ausgedacht – Fallschirm, Bremsraketen und Airbags. In genau kalkuliertem Zusammenspiel sollen sie eine möglichst weiche Landung von Pathfinder garantieren – und das unabhängig von der amerikanischen Kontrollstation. Da eine Steuerung der entscheidenden Manöver von der Erde nur mit rund 10 bis 15 Minuten Zeitverzögerung möglich ist, wird die Sonde rund fünf Stunden – 1,5 vor und 3,5 nach der Landung – die nötigen Schritte selbständig ausführen. Mit circa 7,5 Kilometern pro Sekunde taucht sie in die Marsatmosphäre ein. Um ihre Geschwindigkeit zu verringern, entfaltet sich in 10 bis 6 Kilometer Höhe ein Fallschirm. Seine Bremswirkung kann aufgrund der geringen Dichte der Atmosphäre den Fall der Sonde aber nur auf 65 Meter pro Sekunde (234 km/h) verzögern. Pathfinder würde beim Aufprall also wie ein Rennwagen gegen eine Wand rasen. Bis in einer Höhe von 300 Metern wird es so aussehen, als ob er das auch tun würde.
Doch dann öffnen sich die Airbags. Sie sollen die harten Stöße beim Aufschlag abfedern. Aber bei dem rasanten Tempo würde auch ihnen schnell die Luft ausgehen. Deshalb sorgen Bremsrakten ab rund 100 Metern dafür, daß der Fall des Pfadfinders in nur 2,4 Sekunden nahezu gestoppt wird. Sie sind wahre Üngetüme. “Bei den Tests auf der Erde waren Sie lauter als 30 Rockbands, die mit voller Lautstärke in einem Saal spielen”, beschreibt Les Compton, Chefentwickler der Raketen, das Getöse. Nachdem der Schub der Raketen verpufft ist, fällt die airbaggeschützte Sonde auf den Mars. Die Experten der NASA rechnen damit daß sie bis zu 12 Metern in die Höhe und bis zu 200 seitwärts, wie ein Fußball, springen wird. Bis dieser Riesenball endgültig in Ruhelage kommt können mehrere Minuten vergehen. Anschließend wird den Airbags, soweit sie noch intakt sind, die Luft abgelassen. Dabei spielt es keine Rolle, auf welcher Seite die Sonde zu liegen kommt; das Ausklappen der Schutzplatten bringt sie in die richtige Position mit der Basis nach unten. Die Landung im “Ares Vallis” ist geschafft. Die Stelle wurde mit Bedacht ausgewählt, liegt sie doch an der Mündung eines ehemals mächtigen Abflusses, der nun vertrocknet ist. Die Wissenschaftler hoffen, daß die Wassermassen hier ein möglichst großes Sammelsurium der unterschiedlichen Marsgesteine angschwemmt haben.
Nach dem turbulenten “Touchdown” geht es so schnell wie möglich an die Untersuchung der näheren Umgebung. Ein Herzstück der Mission ist das Forschungsfahrzeug “Sojourner”. Dieser kleine Rover soll mehrere hundert Quadratmeter im Umkreis der Landestelle erkunden. Das Gefährt bewegt sich wegen der größeren Stabilität auf sechs Rädern und wird durch ein Solarmodul mit Energie versorgt. Trotzdem trägt auch Sojouner das radioaktive Plutonium 238 mit sich herum, um genügend Wärme für das Funktionieren der Elektronik bereitzustellen. Rund sieben Tage soll er auf Erkundungsfahrt gehen. Dabei wollen die Wissenschaftler unter anderem testen, wie sich die Räder auf dem Untergrund bewegen, wie gut sich die autonome Navigation bewährt und wie Temperaturkontrolle und Energiegewinnung auf dem Fahrzeug funktionieren. Außerdem hat er ein Röntgen-Spektrometer, das Alpha-Proton X-Ray Spectrometer (APXS), an Bord, mit dem sich die Zusammensetzung des Marsgesteins feststellen läßt. An der Konstruktion von APSX war unter anderem auch das Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz beteiligt. Neben den Gesteinsuntersuchungen wird Sojourner Aufnahmen von Pathfinder machen, um die Wirksamkeit der Landevorrichtungen zu überprüfen.
Die Sonde selbst beinhaltet zwei weitere entscheidend Meßinstrumente, eine stereoskopische Kamera, den Imager for Mars Pathfinder (IMP), und eine Meßstation für die Atmosphäre, das Atmospheric Structure Instrument/Meteorology package (ASI/MET). Auch hier ist deutsche Technik mit im Spiel, denn neben amerikanischen und dänischen Wissenschaftlern waren an der Entwicklung der Kamera IMP auch Forscher vom Max-Planck-Institut für Aeronomie in Lindau und der TU Braunschweig maßgeblich beteiligt. IMP wird nach der Landung mit Hilfe eines ein Meter langen Federmastes senkrecht ausgefahren, um einen 360 Grad “Panaroma-Blick” zu haben. Der Mast wurde so konstruiert, daß er den heftige Stürmen auf dem Mars Stand halten kann. Sollte einer dieser Stürme gerade über die Oberfläche des Roten Planeten peitschen, so wird IMP in seiner Ruheposition – mit abgesenkten und mit Klappen geschützten Objektiven – verharren.
Bei guten Sichtverhältnissen soll die Kamera mit ihren 2 Objektiven und 24 Filtern dann Marsgestein und -atmosphäre untersuchen. Die Filter ermöglichen es, beispielsweise die Wellenlängen des von Marsbrocken reflektierten Sonnenlichtes zu analysieren und so auf deren Zusammensetzung zurückzuschließen. Die Messungen der Atmosphäre sollen vor allem Daten über den Staub und den Wassergehalt der “Marsluft” liefern. Außerdem wollen die Forscher die magnetischen Eigenschaften von Staubpartikeln mit verschiedenen Magneten beobachten. Da IMP zwei Objektive besitzt, ermöglicht es auch räumliche Aufnahmen und die Abschätzung von Entfernungen – besonders wichtig, wenn es darum geht, Sojourner sicher durch die Marslandschaft zu steuern und ihn um Gefahrenzonen, wie Abgründe, herumzumanövrieren. IMP ermöglicht räumliche Aufnahmen Eine Bedrohung ganz anderer Art sind die Stürme, die häufig über den Mars rasen. Der Rote Planet ist nicht gerade als windsitlle Gegend unseres Sonnensystems bekannt. Wie stark die Strömungen wirklich sind, soll die Wetterstation ASI/MET mit drei Windsäcken messen. Außerdem wird sie die Temperatur und Dichte der Atmosphäre feststellen. Die Messungen beginnen schon während des Landemanövers und werden mindesten 30 Tage fortgesetzt.
Während Mars Pathfinder seine Mission auf dem Roten Planeten erfüllt, ist gleichzeitg eine weitere Forschungssonde auf dem Weg zu unserem Nachbarn: Mars Global Surveyor. Der Satellit wird den Planeten umrunden und mit seinen Aufnahmen ein umfasssendes Bild von der Oberfläche liefern. Ein weiterer Meilenstein in der Erkundung unseres Sonnensystems.
Sebastian Jutzi
