ExoMars: Auf der Suche nach Lebensspuren

ExoMars ist die erste Flaggschiff-Mission im Rahmen des Aurora-Langzeitprogramms der Europäischen Weltraumorganisation zur Erkundung des Sonnensystems. Zugleich ist sie die erste ESA-Mission, die den Einsatz eines ferngesteuerten Rovers vorsieht.

Der ursprünglich für 2011 geplante Start wurde auf 2013 verschoben, damit den beteiligten Industrie- und Forschungspartnern mehr Zeit für die Entwicklung der benötigten Schlüsseltechnologien zur Verfügung steht. „Gerade die Roverentwicklung ist keine leichte Aufgabe“, berichtet Flugdirektor Michael McKay vom Europäischen Satellitenkontrollzentrum ESA/ESOC in Darmstadt und zählt einige Herausforderungen auf: „Unser Rover soll mit einem Leichtbau-Bohrsystem zur Probenentnahme auf dem Mars ausgerüstet sein. Und er soll mobiler sein, als die Rover der amerikanischen Kollegen, das heißt eigenständig agieren und navigieren.“
Bei der entsprechenden Technologie- und Softwareentwicklung betreten die Europäer zum Teil echtes Neuland. Sowohl die Airbags als auch die Lageregelungs- und Steuersysteme für die sichere Landung des schweren Rovers auf dem Roten Planeten erfordern ausreichend Entwicklungszeit.

Mobiles Forschungslabor Pasteur

Für ihre Rover-Premiere haben sich die Europäer einiges vorgenommen: Der 120 bis 180 Kilogramm schwere ExoMars-Rover soll während des sechsmonatigen Betriebs auf dem Mars mehrere Kilometer zurücklegen, an unterschiedlichen Punkten Bodenproben nehmen, diese vor Ort untersuchen und die Analyseergebnisse zur Erde übermitteln. Zu diesem Zweck ist das ESA-Mobil mit einem Paket wissenschaftlicher Instrumente ausgestattet, das nach dem legendären französischen Mikrobiologen Louis Pasteur benannt ist.

Pasteur soll Gesteins- und Bodenproben vor allem biochemisch analysieren, um herauszufinden, ob es auf dem Mars Leben gab oder möglicherweise sogar noch gibt. Da die Marsoberfläche einem tödlichen Dauerbombardement durch UV- und kosmische Strahlung ausgesetzt ist, erscheint die Suche nach Lebensspuren vor allem im marsianischen Untergrund sinnvoll. Pasteur kann mit seinem Bohrsystem Bodenproben aus einer Tiefe von bis zu zwei Metern entnehmen.

Neben der Suche nach Leben soll der weitgehend autonom navigierende Rover mögliche Wasservorkommen unter der Oberfläche erkunden. Außerdem sollen potenzielle Risiken und Gefahren ermittelt werden, die Umwelt und Oberfläche des Roten Planeten für künftige bemannte Missionen bergen könnten.

ExoMars: Drei Missions-Szenarien

Derzeit stehen für ExoMars drei mögliche Missions-Szenarien zur Diskussion. Die einfachste und kostengünstigste Lösung ist die so genannte Basismission: Ein Sojus-Fregat-Träger bringt den Lander mit dem Rover zum Mars. „Bei diesem Szenario wären wir bei der Kommunikation allerdings total abhängig von einem amerikanischen Marsorbiter“, erzählt Michael McKay. Der gesamte Funk- und Datenverkehr zwischen dem Rover und der Erde müsste dann über den 2005 gestarteten Mars Reconnaissance Orbiter der NASA laufen, der zu diesem Zeitpunkt – 2014 – bereits neun Jahre im All hinter sich hätte.

Das zweite Szenario sieht ergänzend zur Basismission einen ESA-Marsorbiter vor, der mit einer zweiten Sojus-Fregat auf den Weg gebracht werden müsste. Der Orbiter würde zur Abwicklung des Funkverkehrs und der Datenübermittlung zwischen Rover und Erde dienen und ExoMars damit zu einer wirklich unabhängigen europäischen Mission machen.

Die dritte und zugleich umfassendste Option schließlich wäre der Start mit der Schwerlastrakete Ariane 5, mit der sowohl ein Orbiter als auch ein Lander nebst Rover zum Mars entsandt werden könnten. Der Orbiter würde als Kommunikationsrelais von und zur Erde dienen. Er hätte darüber hinaus aber auch wissenschaftliche Instrumente an Bord.

„Die Arbeit der Orbiter- und Rover-Instrumente würde aufeinander abgestimmt werden, sodass wir die Beobachtungen aus der Umlaufbahn präzise mit den Messungen des Rovers am Boden korrelieren könnten. Auf diese Weise würden wir ein Optimum an erstklassigen wissenschaftlichen Ergebnissen erzielen“, erläutert Michael McKay sein favorisiertes Szenario. „Außerdem stünden für die Pasteur-Instrumente des Rovers 12 bis 16 Kilogramm Nutzlast zur Verfügung. Bei der Basismission dagegen müssten wir uns auf 8 Kilogramm beschränken. Dann würde ein großer Teil der Komplementärforschung wegfallen.“

Aktueller Stand der Mission

Derzeit läuft die „vorbereitende Designphase“ zur Entwicklung der ExoMars-Komponenten und der wissenschaftlichen Instrumente mit einer umfassenden Überprüfung des bislang Erreichten. „Nach dieser Bestandsaufnahme wissen wir ganz präzise, was noch fehlt, wo die technischen Herausforderungen liegen, wie die Risiken aussehen und welches Technologieniveau wir bei der Entwicklung bereits ereicht haben“, berichtet Michael McKay.

Im Mai 2007 wird beim so genannten „Implementation Review die gesamte Mission noch einmal aufeinander abgestimmt und alles festgezurrt.
Anfang Juni 2007 stehen dann der Starttermin und das Missionsszenario für ExoMars endgültig fest. „Traum aller Wissenschaftler“, so McKay, „wäre natürlich eine Mission, bei der viele unterschiedliche Instrumente am Boden und im Orbit optimal zusammenwirken und komplementäre Daten liefern.“ Nun gilt es, diesen Traum zu verwirklichen.