Die Mars-Forschung geht in eine neue Runde. Von Cape Canaveral aus soll an diesem Samstag die 386 Millionen Dollar teure Sonde Phoenix starten und am 25. Mai nächsten Jahres nach einer 680 Millionen Kilometer langen Reise auf dem Roten Planeten landen.
Ziel ist die bislang unerforschte Nordpolregion, wo Wissenschaftler große Wasservorkommen im Boden vermuten. Mit seinem Analyselabor an Bord soll Phoenix nach Hinweisen auf vergangene Klimaänderungen und organische Moleküle suchen.
Die Nasa wählte den Namen, weil die Sonde gewissermaßen die Wiedergeburt des Mars Climate Orbiter und des Polar Lander darstellt, die beide 1999 auf dem Mars zerschellt waren. Ursache hierfür war eine peinliche Verwechslung der Maßeinheiten Zentimeter und Zoll in zwei Nasa-Zentren. Dies führte zu falschen Entfernungsangaben und damit zum Absturz und Totalverlust der beiden Raumschiffe.
Anschließend wurde zwar der Mars Surveyor Lander gebaut, aber dann doch nie gestartet und eingemottet. Aus dessen Hardware bauten die Hersteller nun große Teile des Phoenix.
25.000 Kilometer pro Stunde
Lange Zeit hatten Experten nach einem geeigneten Landeplatz gesucht, der drei wichtige Kriterien erfüllt: Erstens sollte es dort mit hoher Wahrscheinlichkeit in wenigen Zentimetern Tiefe Wassereis geben. Zweitens darf das Terrain nicht steiler als fünf Grad geneigt sein, und drittens dürfen dort nicht viele Steine mit mehr als einem halben Meter Durchmesser liegen.
Entschieden hat man sich schließlich für einen Platz nahe des 68. nördlichen Breitengrades. Auf der Erde liegt an der entsprechenden Stelle Zentralgrönland. Die komplizierte Landesequenz muss automatisch ablaufen, weil Funksignale mehrere Minuten von der Erde bis zur Sonde benötigen.
Zunächst bremst die atmosphärische Reibung das mit 25.000 Kilometer pro Stunde heranrasende Raumschiff ab. In acht Kilometer Höhe wird der Hitzeschutzschild abgesprengt, und der Fallschirm entfaltet. Jetzt wird eine Weitwinkelkamera aktiviert, die Bilder von der Oberfläche aufnimmt. Kurz vor dem Aufsetzen zünden zwölf Triebwerke, die Phoenix bis auf unter zehn Kilometer pro Stunde abbremsen und sicher auf seinen drei Beinen landen lassen.
Anders als die beiden Marsfahrzeuge Spirit und Opportunity wird Phoenix fest an seinem Landeplatz bleiben. Eine Panoramakamera nimmt Stereobilder von der Umgebung auf, und eine meteorologische Station registriert die wichtigsten Wetterdaten.
Das wichtigste Werkzeug aber ist ein 2,35 Meter langer Arm, an dessen Ende eine Schaufel angebracht ist. Mit ihr soll Phoenix bis in 50 Zentimeter Tiefe graben können, Bodenproben entnehmen und in zwei Analysekammern füllen. In diesen Minilabors wird das Material auf unterschiedliche Weise untersucht.
Kleine Öfen an Bord erhitzen die Proben
So befinden sich acht kleine Öfen an Bord, in denen die Proben bis auf 1000 Grad Celsius erhitzt und die ausgasenden Bestandteile in einem Gaschromatographen identifiziert werden. Erstmals kommt auch ein Rastertunnelmikroskop zum Einsatz, mit dem sich die atomare Struktur von Materialien studieren lässt.
Oberhalb der Schaufel ist eine Kamera angebracht, die Farbbilder der Bodenproben sowie von Wassereis aufnimmt. Die Wissenschaftler interessieren sich auch für Bilder von den Innenwänden der ausgehobenen Gräben. Sie könnten Schichtungen aufweisen, die Hinweise auf frühere Klimawechsel oder Sediment-Ablagerungen geben.
Die Kamera haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau in Zusammenarbeit mit der University of Arizona in Tucson gebaut. Auch sie stammt aus den Beständen des Surveyor Landers.
Ein halbes Jahr lang soll Phoenix arbeiten, so dass er unterschiedliche Jahreszeiten miterlebt. Dann kann er auch beobachten, ob das Wassereis im Boden im Sommer auftaut. "Wir wollen herausfinden, ob dieses große Gebiet einen denkbaren Lebensraum für Mars-Mikroben bietet", sagt der Projektleiter Peter Smith von der University of Arizona in Tucson. Phoenix wird sicher nicht wesentlich länger als die angestrebten sechs Monate arbeiten können. Dann beginnt nämlich die Polarnacht, es wird dunkel und Kohlendioxid-Eis vereist den Roboter langsam.