Marssonden Tianwen-1 und Hope: Gleich zwei Premieren am Roten Planeten

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Nach einer rund siebenmonatigen interplanetaren Reise sollen im Februar gleich drei Missionen den Orbit erreichen. Für zwei der verantwortlichen Nationen ist es eine Premiere. Dazu gehören die Vereinigten Arabischen Emirate, deren Sonde am 9. Februar in die Umlaufbahn des Mars eintreten soll. Das Raumschiff der Volksrepublik China soll einen Tag später den Orbit erreichen, zur Landung soll es aber erst im Mai ansetzen. Die USA wollen bereits am 18. Februar ihre Mission Mars 2020 auf der Marsoberfläche landen lassen.

Für die USA ist der Mars kein Unbekannter. Sie haben bereits mehr als 20 Missionen zu ihm gestartet – auch wenn nicht alle erfolgreich waren. Für die anderen beiden Nationen wird es die erste Erkundungstour eines fremden Planeten. Im Gegensatz zur Volksrepublik haben die Emirate dabei insgesamt kaum Erfahrungen im Weltraum gesammelt.

Der arabische Weg ins All

Die Vereinigten Arabische Emirate sind noch relativ neu im Weltraumgeschäft. Zwar hatte sich die Nation bereits in den 1970ern für die westliche Raumfahrt interessiert, die erste Firma für satellitengestützte Kommunikation wurde aber erst 1997 gegründet. Das Raumfahrtzentrum Muhammad bin Raschid (MBRSC), das für den Bau der aktuellen Marssonde verantwortlich ist, entstand 2006. Im Jahr 2014 hat das Land mit der United Arab Emirates Space Agency (UAESA) eine eigene Raumfahrtbehörde gegründet.

Ihre erste interplanetare Weltraummission brach schließlich am 19. Juli 2020 auf. Ihr arabischer Name lautet al-Amal (arabisch für Hoffnung). Nach etwa 450 Millionen Kilometern soll Hope die Marsumlaufbahn am 9. Februar gegen 17 Uhr (MEZ) erreichen. Ein symbolischer Erfolg, denn die Sonde sollte noch vor dem 50. Unabhängigkeitstag der Emirate am 2. Dezember 2021 den Mars erreichen. Somit werden die Verantwortlichen in wenigen Tagen bereits ein erstes Ziel erreicht haben.

Erforschung der Atmosphäre

Jedoch steht die Mission – genauso wie die beiden anderen – vor einer großen Herausforderung. Durch den großen Abstand zur Erde benötigen Funksignale für die Hin- und Rückstrecke circa 30 Minuten. Steuerung in Echtzeit ist da nicht möglich. Die Raumsonde muss autonom abbremsen, damit sie den Mars nicht verfehlt. Bisher konnte die UAESA noch keine richtige Erfahrung in diesem Bereich sammeln. Die Volksrepublik konnte wenigstens schon bei ihren Mondmissionen üben und die NASA hatte dieses Szenario bereits bei früheren Marsmissionen erprobt.

Wenn das Bremsmanöver gelingt, kann sich die UAESA auf die eigentliche Mission vorbereiten. Die Erkundung des Mars soll im Sommer 2021 beginnen. Neben den hochauflösenden Marsfotos sollen unter anderem das Zusammenspiel der unterschiedlichen Atmosphärenschichten sowie das Marsklima erforscht werden. Dazu gehören Temperaturmessungen, aber auch die Bestimmung des Wassereis-Anteils in der Atmosphäre sowie die Verteilung von Eiswolken, Wasserdampf und Staub in der Atmosphäre. Dafür soll Hope zwei Jahre lang Daten sammeln. Eine Verlängerung der Mission bis Mitte 2025 ist nicht ausgeschlossen.

Chinesische Ambitionen im Weltall

Die nächste Nation soll den Mars-Orbit am 10. Februar, vermutlich um 13.01 Uhr (MEZ) erreichen. Es handelt sich um die chinesische Mission Tianwen-1 (etwa "himmlische Fragen"). Neben einem Orbiter befindet sich auch ein Landemodul mit einem kleinen Rover an Bord der Sonde.

Der Orbiter soll den Mars nicht nur vom Weltraum aus vermessen. Er soll den Rover auch an geeignete Orte für wissenschaftliche Untersuchungen schicken. Dort soll der dann Gesteins- und Staubproben einsammeln und erforschen. Der Mars-Rover ist zwei Meter lang und 1,65 Meter breit. Er ist 80 Zentimeter hoch und wiegt 240 Kilogramm. Durch die geringe Schwerkraft auf dem Mars sind das dort gerade einmal etwa 90 Kilogramm.

Zwar ist es die erste Mars-Mission der chinesischen Raumfahrtbehörde CNSA (China National Space Administration). Dafür hat sie aber mit ihrem Rover Yutu 2 (chinesisch für Jadehase) Erfahrungen auf der Mondoberfläche sammeln können. Dieser landete im Januar 2019 mit der Chang’e 4 (chinesisch für Mondgöttin) Mission auf dem Erdtrabanten. Im Dezember 2020 brachte die Raumfahrtbehörde mit der Mission Chang’e 5 eine Gesteins- und Staubprobe vom Mond zur Erde.

Suche nach einem Landeplatz

Nachdem Tianwen-1 den Mars erreicht haben wird, steht die Erkundung der möglichen Landestellen an. Bei der Landung kann vieles schiefgehen und bisher sind auch nur etwa 40 Prozent aller Marslandungen geglückt: Das Landemodul könnte beim Eintritt in die Atmosphäre verglühen. Falls dies nicht der Fall sein sollte, wird das Abbremsen in der dünnen Marsatmosphäre die nächste Herausforderung sein. Selbst wenn der CNSA dies gelingt, könnte das Modul durch unebenes Gelände bei der Landung beschädigt werden.

Um das Risiko einer gescheiterten Landung zu verringern, werden sich die CNSA zwei Bereiche in der Region Utopia Planitia genauer anschauen. Die Region war vermutlich vor 4,2 Milliarden Jahren durch einen Asteroideneinschlag entstanden. Sie befindet sich auf der nördlichen Hemisphäre des Planeten und umfasst einen Durchmesser von circa 3200 Kilometern. Um sie einmal zu durchqueren, würde man auf der Erde von Hamburg nach Rom und wieder zurückfahren müssen.

Ein fester Termin für die Landung steht noch nicht, dürfte aber im Mai liegen. Das Primärziel befindet sich am südlichen Ende und das Back-up-Ziel im Südosten der Region. Die US-Raumfahrtbehörde NASA will ihre Sonde im Jezero-Krater landen, der sich ebenfalls auf der nördlichen Marshemisphäre befindet. Der Krater soll vor rund vier Milliarden Jahren durch einen Meteoriteneinschlag entstanden sein und misst einen Durchmesser von 49 Kilometern. Damit ist diese Region ungefähr so groß wie Berlin und Paris zusammen.

Der NASA-Rover Perseverance (engl. für Ausdauer, Durchhaltevermögen) soll sich in dem Krater auf die Suche nach vergangenem mikrobiellen Leben machen. Außerdem wird es mit Ingenuity (engl. für Einfallsreichtum) den ersten interplanetaren Flugtests eines Mini-Hubschraubers geben. Die Marslandung der NASA kann am 18. Februar um 21.30 Uhr im Live-Stream auf YouTube mitverfolgt werden.

Die wissenschaftlichen Untersuchungen aller drei Missionen sollen dabei helfen, den Mars und sein Klima besser zu verstehen. Erkenntnisse dort können auch dabei helfen, den Klimawandel auf der Erde besser zu verstehen und sich der Krise angemessen zu stellen. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass es einmal Leben außerhalb der Erde gab. Was es definitiv geben wird: neue Marsbilder.

(mho)