PHOENIX
Deutsche Kameratechnik für den Roboterarm
Redaktion / MPS-Pressemitteilung
astronews.com
14. August 2007

Die NASA-Marssonde Phoenix, die am 4. August gestartet ist, hat ihr erstes Kurskorrekturmanöver erfolgreich abgeschlossen. Auch sonst verläuft alles nach Plan an Bord der Sonde, die Ende Mai 2008 auf dem Mars landen soll. Aufgabe von Phoenix ist die Suche nach Wasser und Eis in der nördlichen Polarregion des Mars und ein Instrument aus Deutschland könnte dabei eine wichtige Rolle spielen. 

Phoenix ist auf dem Weg zum Mars (künstlerische Darstellung). Bild: NASA / JPL

Als einziges deutsches Institut nimmt das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau an der Phoenix-Mission teil. Phoenix ist (wie berichtet) eine Mission der NASA, die die polaren Gegenden des Mars erforschen soll. Die Raumsonde ist an Bord einer Delta II-Rakete am 4. August 2007 vom amerikanischen Weltraumbahnhof Cape Canaveral in Florida gestartet. Vor wenigen Tagen hat die Sonde das erste und größte von sechs geplanten Kurskorrekturmanövern ohne Probleme absolviert.

Flüssiges Wasser gilt als eine Bedingung für die Entwicklung jeglichen, auf der Erde vorkommenden Lebens. Immerhin gab es im Laufe von 90 Prozent der Erdgeschichte nur Leben im Wasser. An der Oberfläche des Mars kann es wegen des geringen atmosphärischen Drucks und der tiefen Temperaturen kein flüssiges Wasser geben. Doch legen Daten des Orbiters Mars Odyssey und der ESA-Sonde Mars Express nahe, dass es in manchen polaren Gegenden in weniger als einem Meter Tiefe große Wassereisvorkommen geben könnte. Die Phoenix-Landesonde soll diese Hypothese überprüfen und darüber hinaus nach eventuellen organischen Molekülen suchen.

Als Datum für die Landung auf dem Mars ist der 25. Mai 2008 vorgesehen. Zielgebiet sind die noch unerforschten polaren Regionen des Mars. Die Forscher favorisieren derzeit ein Gebiet namens "Green Valley" bei etwa 69 Grad nördlicher Breite, welches sie auf der Grundlage bereits vorhandener hochauflösender Fotos für einen sicheren Landeplatz halten. Außerdem erwarten sie dort reichliche Mengen an Wassereis in geringer Bodentiefe.

Während des weniger als acht Minuten dauernden Landemanövers wird die Sonde in die Marsatmosphäre eindringen und durch Hitzeschild, Fallschirm sowie 12 koordinierte Raketentriebwerke von ihren anfänglichen 25.000 Kilometern pro Stunde bis auf null abgebremst. Als Missionsdauer sind 90 Sols (Marstage) für die Primary Mission und weitere 60 Sols in der Polar Climate Phase vorgesehen. 1 Sol entspricht 24 Stunden und 37 Minuten auf der Erde. Der Betrieb von Phoenix wird bis etwa November 2008 aufrecht erhalten. Verantwortlich für den Betrieb ist die University of Arizona in Verbindung mit dem Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA.

Mit Hilfe eines Roboterarms wird es vor Ort möglich sein, bis zu einen Meter tiefe Löcher zu graben. Der Robotic Arm ist ein Ausleger am Phoenix-Lander, der insgesamt 2,35 Meter lang ist, mehrere Gelenke hat und in einer Schaufel endet. In vier Freiheitsgraden beweglich, kann er Bodenproben von der Oberfläche und von oberflächennahen Schichten nehmen und den Laborinstrumenten MECA und TEGA zuführen. Der Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer (MECA) besteht aus vier Teilexperimenten: einem Optischen Mikroskop, einem Atomic-Force Microscope, einer Thermal and Electrical Conductivity Probe und einem Wet Chemistry Lab. MECA soll den Marsboden charakterisieren mit Schwerpunkt auf pH-Wert, thermale und elektrische Leitfähigkeit, Mineralogie, Körnung und Farbe. Das Zielgebiet von Phoenix soll eine 80-prozentige Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von Wassereis innerhalb einer Tiefe von 30 Zentimetern unter der Oberfläche haben.

Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau entwickelte unter der Leitung von Dr. Horst Uwe Keller zusammen mit der University of Arizona in Tucson eine Kamera, die auf dem Roboterarm montiert ist und hochauflösende Farbbilder des Bodenmaterials in der Schaufel sowie von Wassereis im Graben liefern soll. Die Kamera verfügt über ein doppeltes Gauss-Linsensystem und einen CCD (Charge Coupled Device) Detektor. Sie ermöglicht Bilder bis zum Maßstab von 1:1, wobei jeder Bildpunkt einer Auflösung von bis zu 23 Mikrometer entspricht.

Die Kamera wurde ursprünglich für die Mission Mars Surveyor Lander 2001 gebaut. Nach dem Streichen der Mission wurde sie in einem Reinraum eingelagert und ab 2005 reaktiviert. Die Finanzierung der Entwicklung und Fertigung erfolgte dabei zum überwiegenden Teil mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft. Ab 2007 fördert die DLR Raumfahrtagentur aus seinem nationalen Weltraum-Programm die Vorbereitung des Experiments für den Start und die Betreuung während der Missionsphase.

Primäres Ziel des Einsatzes dieser Robotic Arm Camera bei der aktuellen Mission ist die Charakterisierung der Proben in der Schaufel vor der Weitergabe an MECA und TEGA. Darüber hinaus soll sie den Boden und die Seitenwände des erstellten Grabens hinsichtlich einer möglichen Schichtung und seiner Struktur dokumentieren. Daraus erwarten die Forscher Hinweise auf frühere Sedimentationen.

Die Bodenproben in der Schaufel können einem auf dem Landerdeck montierten optischen Mikroskop zugeführt werden, für das das MPS die Bildebene mit dem Detektor lieferte. "Wir hoffen, dass unsere Kameratechnik sicher auf dem Mars landen wird und wir mit dieser Mission erstmals Wasser außerhalb der Pole finden und etwas über den Verbleib der einmal vorhandenen Wassermassen auf dem Mars sagen können", sagt Dr. Horst Uwe Keller vom MPS zuversichtlich.