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Die ESA hat den Roten Planeten im Visier

Europas Zukunft auf dem Mars

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Der ESA-Ministerrat gab grünes Licht für eines der bislang ehrgeizigsten Programme der europäischen Raumfahrt: In zwei Etappen sollen bei ExoMars zuerst ein Orbiter und danach ein Rover zum Roten Planeten gebracht werden.

Das war wirklich eine schwere Geburt! Bedenkt man, dass die erste Idee zur Entsendung eines fahrbaren europäischen Marslabors bereits 1999 im „Roten Buch“ veröffentlicht wurde, einer von Wissenschaftlern zusammengestellten Planungshilfe für die ESA-Raumfahrtpolitik, dann hat das Projekt jetzt schon einen langen und steinigen Weg hinter sich. Damals ging man noch vom Missionsbeginn im Jahre 2009 aus.
2000 wurden die Experten dann konkreter und legten als hauptsächliche Ziele exobiologische Forschungen fest – daher auch der Name ExoMars. Als 2001 das europäische Raumforschungsprogramm Aurora veröffentlicht wurde, war das Marsprojekt bereits ein fester Bestandteil, und man erwog den Start im Jahre 2011 an Bord einer russischen Sojus-Rakete.

Die weitere Entwicklung stellt sich wie folgt dar:
2003: Studien zur Realisierung eines Rovers und einer exobiologischen Nutzlast mit der Bezeichnung „Pasteur“. Als frühestmöglicher Zeitpunkt für den Beginn dieser ersten „Flaggschiff“-Mission von Aurora wird das Jahr 2009 angepeilt.

2004: Zusammenstellung einer Liste für die zu installierenden Bordinstrumente.

2005: Beginn der Entwicklungsphase mit Studien über drei mögliche Missionsarchitekturen, einschließlich einer „Vorbeiflugsonde“. Im Dezember wird der Finanzplan beschlossen; Deutschland beteiligt sich mit 86 Millionen Euro.

2006: Vergabe von Entwicklungsaufträgen an verschiedene europäische Raumfahrtunternehmen. Unter anderem soll Astrium den Rover und den Lander bauen. Die ESA fordert Wissenschaftler auf, eine Liste von Instrumenten für geophysikalische Experimente zu erstellen und verschiebt den Start auf 2013, damit mehr Zeit für die Entwicklung der Geräte zur Verfügung steht. Statt der Vorbeiflugsonde will man nun einen Orbiter zum Mars schicken, was eine von den USA unabhängige Kommunikation ermöglichen würde. Das Programm verteuert sich dadurch um 175 Millionen Euro.

2007: Das Missionskonzept und die Entwicklungsarbeiten benötigen mehr Zeit, so dass die Programmziele nach hinten verschoben werden. Hauptauftragnehmer Thales Alenia Space wird zur Abgabe eines Angebots aufgefordert, das die Konstruktion eines kombinierten Raumfahrzeugs beinhaltet. Es soll aus dem Trägermodul (CM), einem Abstiegsmodul (DM), einem Rovermodul (RM) und einem Rover Operations Centre (ROC) bestehen.

2008: Die Ministerratskonferenz stellt fest, dass im Rahmen der Finanzplanung die bislang angestrebten Ziele nicht erreicht werden können. Die Obergrenze von einer Milliarde Euro Projektkosten wird nach der bisherigen Planung überschritten. Die ESA wird aufgefordert, die Nutzlast zu verringern und nach internationalen Kooperationspartnern zu suchen. Der Start wird nunmehr auf 2016 verschoben. Erste Entwurfsprüfung für die geplanten Bordinstrumente.

2009: Beschluss, eine Kooperation mit der NASA einzugehen. Als Starttermine für die beiden Missionsteile werden 2016 und 2018 bestätigt. Streichung der ursprünglich vorgesehenen „Humboldt“-Nutzlast sowie mehrerer Roverinstrumente. Konzentration auf sieben Hauptexperimente. Die NASA will jetzt den Rover MAX-C (Mars Astrobiology Explorer-Cacher) beisteuern, während die ESA mit dem ExoMars-Rover losfahren will. Beide Rover sollen an Bord einer Trägerrakete Atlas V auf ihren Weg gebracht werden.

2010: Auswahl der Bordinstrumente des Trace Gas Orbiters.

2011: Erteilung von Industrieaufträgen und Anforderung von Vorschlägen für das Entry, Descent and Landing Demonstrator Module. Eine Arbeitsgruppe aus ESA- und NASA-Experten berät die Rovermission im Jahre 2018. Beginn von Verhandlungen mit der Russischen Raumfahrtagentur über eine mögliche Teilnahme an dem Programm.

2012: Die NASA kann wegen drastischer Budgetkürzungen den Finanzrahmen von 2,5 Milliarden Dollar für den MAX-C-Rover nicht einhalten und steigt aus dem gemeinsamen Projekt aus. Die ESA und Roskosmos geben daraufhin die bilaterale Kooperation bei ExoMars bekannt.  Die entsprechenden Verträge werden im November vom ESA-Rat ratifiziert. Beginn der Phase für detaillierte Konstruktion und Fertigung des Orbiters. Er soll eine Gesamtmasse von 1500 Kilogramm haben, wovon rund 850 Kilo auf das Landemodul entfallen. Der Rover schließlich sollte eine Landemasse von 250 Kilogramm nicht überschreiten. Die Räder werden von Spezialisten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt entwickelt.

2013 (bis Juli): Entwurfsprüfungen für die Roverelemente einschließlich der wissenschaftlichen Nutzlast. Lieferung der Testausrüstung für die Avionik des Orbiters.

Die Planung steht, die Termine auch. Geht jetzt alles klar?

Zwei Meter tief soll der Bohrer in den Untergrund eindringen können. © ESA

Das Programm sieht also nun zwei Missionsbestandteile vor, den Start des den Mars umkreisenden Trace Gas Orbiters, der 2016 abheben soll und nach dem Einschwenken in die Umlaufbahn einen Demonstrator (EDM) für den Eintritt und den Abstieg durch die Atmosphäre sowie schließlich die weiche Landung auf der Planetenoberfläche beinhaltet.

Zwei Jahre später soll ein Marsauto folgen, das neben umfangreicher wissenschaftlicher Ausstattung über einen Bohrer verfügt, der bis zu zwei Meter tief in den Marsboden eindringen kann. Der Rover mit sechs Rädern entspricht in Masse und Abmessungen etwa jenen des gegenwärtig aktiven, mobilen  NASA-Labors Curiosity.

Das europäische Marsforschungsprojekt beinhaltet zahlreiche technologische Herausforderungen, die hier erstmals bewältigt werden sollen, darunter das Absetzen eines Landekörpers und den Einsatz eines ferngesteuerten Rovers sowie die Sammlung und Analyse von Bodenproben. Hinzu kommt die Suche nach Spuren organischen Lebens, die Untersuchung der wasserreichen Vergangenheit des Planeten und die Erforschung von Spurengasen in der Marsatmosphäre. Dazu verfügt der Trace Gas Orbiter unter anderem über wissenschaftliche Instrumente zum Aufspüren von Methan, denn wenn man dieses Gas finden sollte, dann deutet das auf organisches Leben hin.

Diese Herausforderungen sind, wie bereits erwähnt, rein technischer Natur. Wichtiger aber sind bald noch die organisatorischen Probleme, wie sich am Beispiel der gescheiterten Zusammenarbeit mit den USA zeigte: Die NASA hatte ein von der National Academy of Sciences vorgeschlagenes und von Präsident Obama bestätigtes Finanzkorsett, das für ihren Rover das gleiche Landesystem wie bei Curiosity erfordert hätte. Damit war aber der gemeinsame Start zweier völlig unterschiedlicher Marsautos unmöglich geworden. Ohne die Bereitschaft der russischen Seite, in das Projekt einzusteigen, hätte es nach all der mühseligen Vorarbeit klanglos sterben können. Die ESA muss also offensichtlich noch lernen, dass solche Fragen rechtzeitig und verbindlich geklärt werden müssen, bevor man anfängt, Geld für Entwicklung und Bau auszugeben. Ein Scheitern des Vorhabens wäre ein riesiger Prestigeverlust gewesen und hätte weitere solcher Pläne auf Jahre hinaus vereitelt.

FLUG REVUE Ausgabe 03/2013
         

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