Eigentlich sollte es ja einige Zeit keine Aufsätze geben, da ich gerade im Allgäu in unserem Ferienhaus bin. Aber da es gerade draußen seit Tagen schon regnet und Temperaturen nur knapp über dem Gefrierpunkt herrschen, lasse ich diesen Herbst mal die Außenarbeiten sein und habe so Zeit für einen Blog.<\/p>\n
Ich knüpfe an den letzten Blog ab, der die technischen Randbedingungen für eine Marsbodenprobenmission umrissen hat. Heute geht es um die Frage, warum es bis heute keine Mission gibt.<\/p>\n
Auf dem Plan der langfristigen Vorhaben steht sie nämlich schon seit Viking. Etwa um dieselebe Zeit herum gibt es auch den einzigen Plan Russlands Bodenproben zu bergen. Eine N-1 hätte eine Sonde gestartet, die im Stile der Lunas vor Ort einen Bohrkern entnimmt und zurückführt. Mit dem Ende der N-1 bleibt es auch bei diesem Plan.<\/p>\n
Nach Viking gab es eine Pause von fast zwanzig Jahren in denen keine Sonde mehr zum roten Planeten aufbrach, doch seitdem herrscht heftiges Gedränge: Seit 1997 starteten:<\/p>\n
Bedenkt man, dass die meisten auch erfolgreich waren, so sah seitdem der Mars mehr Missionen als in den vorherigen 40 Jahren zusammen. Weitere sind geplant, so startet im März Exomars.<\/p>\n
Nur die Marsbodenprobenprobengewinnung ist permanent in die mittlere Zukunft datiert, sprich auf einen Zeitpunkt, zu dem sie möglich wäre, wenn man jetzt mit der Vorbereitung beginnen würde. Ich habe gerade mal ins Landekit von Mars Pathfinder geschaut. Nach der hat sie z.B. im Jahr 2005 stattgefunden \u2013 muss ich irgendwie versäumt haben. Diese Planung für eine Zukunft ist ja nichts neues. So ergeht es der bemannten Marslandung ebenso, die derzeit dann stattfindet wann ich in Rente gehe. Russland macht so was im kleinen mit Nauka, das seit 2007 konstant 2 Jahre vom Start entfernt ist.<\/p>\n
Die Frage ist, warum haben wir bis heute keine Bodenproben? Nun zum einen verändern sich natürlich die Missionen. Die Missionen zur Zeit der Viking Ära hätten genau dort, wo die Sonde landet einen Bohrkern entnommen, so etwas ähnliches planten auch die Sowjets und so arbeiteten die Lunas. Angesichts dessen das damals Landeellipsen 100 x 220 km groß waren, ist die Probe dann schon sehr zufällig. Heute würde man eine oder besser mehrere Proben von einem mobilen Gerät ziehen lassen. Das verspricht eine interessantere Probe.<\/p>\n
Ich glaube es ist auch nicht wirklich die Kostenfrage. Sicher, man kann eine solche Mission aufblasen. Aber in der Substanz braucht man folgendes:<\/p>\n
Fangen wir mit dem ersten an. Ein Rover muss nicht das 2,2 Milliarden Exemplar von Curiosity sein (der Nachbau wird mit 1,5 Milliarden billiger). Es reichen die kleineren MER-Rover. Sie müssen ja nicht viel vor Ort untersuchen, sondern nur erlauben interessante von uninteressanten Gesteinsbrocken zu unterscheiden. Man muss sie nur zur Aufnahme einiger Proben umrüsten und den Arm entsprechend ausrüsten. Die MER waren pro Stück 400 Millionen Dollar teuer.<\/p>\n
Die Startstufe ist wirklich nicht viel mehr als eine Raketenstufe auf einem Landegestell. Man kommt ohne Skycrane und ähnliches aus, die Stufe kann mit ihren Treibstoffvorräten auch weich landen, das macht in der Treibstoffbilanz fast nichts aus. Oben sitzt eine Rückkehrkapsel die die NASA schon bei anderen Missionen wie Genesis und Stardust erfolgreich eingesetzt hat und eine Steuerung die sie in den Orbit bringt. Dazu einige passive Sender und Leuchtfeuer, das wars. Der Entwicklungsaufwand dafür ist nun wirklich gering.<\/p>\n
Der Orbiter kann zum größten Teil auf einem Bus basieren welche die NASA schon für andere Gefährte genutzt hat. Der einzige Unterschied ist eigentlich nur das man mehr Treibstoff braucht um wieder zurück zufliegen. Er wird neben dem Mechanismus zur Probenentnahme die zweite technologische Herausforderung haben: er muss autonom die Kapsel im Orbit finden und ankoppeln.<\/p>\n
Doch auch diese Herausforderung sollte man nicht überbewerten. Autonom koppeln auch ATV und Progress an die ISS an. Sicher unterscheidet sich das: es gibt neben passiven Reflektoren auch aktive Systeme, so benutzen alle ISS-Transporter GPS um ihre Position und die der ISS zu vergleichen. Das gibt es beim Mars nicht. Aber die DLR erprobt für Reparaturen und Müllentsorgung von Satelliten schon neue Sensoren, die keine Hilfe vom Ziel brauchen und hat diese z.B. beim letzten ATV getestet. Zuletzt hilft ein Blick in die Vergangenheit: Die Apollo Raumschiffe schafften es auch ohne Bodenunterstützung innerhalb weniger Stunden anzukoppeln. Gut da waren Menschen an Bord, ich bilde mir ein, dass man ein Ziel mit Laserreflektoren auch unbemannt finden und ankoppeln kann. Zeit hat man zumindest genügend \u2013 die Mission wird mindestens 500 Tage beim Mars sein. Wenn die Kapsel nicht stabilisiert wird, kann man sie ja auch mit Krallen\/Netz greifen und fest halten. Das reicht bei den kleinen Beschleunigungen, die es von nun an in der Mission gibt, aus. (Ein 500 N Triebwerk würde z.B. eine 1 t schwere Sonde nur um 0,5 m\/s = 1,8 kmh beschleunigen)<\/p>\n
So gesehen ist die Mission nicht so komplex. Zwei Starts mit einer größeren Trägerrakete würden ausreichen. Der erste befördert den Orbiter und Rover zum Mars, der Rover wird vor der Ankunft abgetrennt und der Orbiter verbleibt im Orbit und kann als Funkrelais dienen, bis nach eineinhalb Jahren die Rückreise ansteht. Der zweite Start befördert die Rückstartstufe zum Rover. Das muss nicht mal im selben Startfenster sein \u2013 lebt der Rover entsprechend lange kann er auch jahrelang Proben sammeln bevor die Rückstartstufe benötigt wird. (beim MPF-Szenario wäre diese auch zwei bzw. vier Jahre später gestartet). Wenn der Rover einfach aufgebaut ist z.B. eine verbesserte Kopie von Spirit\/Opportunity, so denke ich wird die geamte M;ission mit drei Gefährten nicht teurer als Curiosity. Und derzeit wird durchläuft das zweite Exemplar des MSL seine Genehmigungsphase, anders als die Bodenprobenbergung.<\/p>\n
Ich denke es gibt eine Reihe von Gründen. Der offensichtlichste ist: wenn wir unbemannt Proben ziehen können, wozu brauchen wir dann noch eine bemannte Marslandung? Die Marslandung wird zwar immer als Menschheitsprojekt verkauft, doch finanziert wird sie über das Wissenschaftsargument und auch zum Teil aus dem Budget. Ich denke Wissenschaftler wollen aber lieber heute Bodenproben genommen durch Roboter als welche in einer fernen Zukunft (qwenn überhaupt jemals) gewonnen durch Astronauten. Astronauten können bessere Ptoben gewinnen. Sie werden mobiler sein, sie sehen vor Ort etwas und können selbst über die Sinnhaftigkeit innerhalb von Sekunden entscheiden ohne das man bei heutigen Missionen auf der Erde studenlang diskutieren und planen muss. Aber sie können nichts daran ändern, dass es nur Gesteinsproben der Oberfläche sind. Zudem sind aufgrund von Sicherheitsgründen viele Gebiete nicht zugänglich.<\/p>\n