Arabische Marssonde: Hope vor ihrem schwierigsten Manöver

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Das Jahr 2021 ist für die Vereinigten Arabischen Emirate ein ganz besonderes. Nicht nur, dass sie das 50. Jubiläum ihrer Unabhängigkeit feiern werden, mit der "Hope Probe" (الأمل – Al Amal, arabisch für Hoffnung) erreicht erstmals eine Sonde aus dem Land den Mars. Damit dort das Einschwenken in eine Umlaufbahn aber auch klappt und sie nicht etwa in der Marsatmosphäre verglüht, muss sie ihre Geschwindigkeit rapide drosseln. Warum jetzt das schwerste Manöver in der jungen Geschichte der neuen Raumfahrtnation bevorsteht, erklärten Mohsen Al Awadhi und Fatma Hussain Lootah im Gespräch mit heise online.

Nicht die besten Chancen

Mohsen Al Awadhi ist der leitende Ingenieur für Missionssysteme beim Mohammed bin Rashid Raumfahrtzentrum (MBRSC), wo die Raumsonde auch entworfen wurde. Er macht deutlich: "Wenn wir aus irgendeinem Grund nicht in der Lage sind, eine erfolgreiche MOI-Phase ["Mars Orbital Insertion", englisch für Mars-Orbitaleinführung, Anmerkung der Redaktion] einzuleiten, dann ist es das Ende der Mission."

Die Orbitaleinführung ist alles andere als einfach. Bisher sind die Hälfte aller Missionen, die bisher zum Mars geflogen sind, gescheitert. "Das heißt man habe eine 50/50 Chance. Man macht seine Berechnungen. Man macht seine Analysen. Doch in der Realität kommt es manchmal anders als erwartet", so Al Awadhi. Es gibt aber noch eine weitere Ebene der Komplexität: Es ist das erste Mal, dass die arabischen Ingenieure und Wissenschaftler ein solches Manöver durchführen. Zwar gab es während der gesamten Marsreise drei kleine Bahnkorrekturen. Die haben aber nur wenige Sekunden angedauert und sind kein Vergleich zu dem, was der Hope-Raumsonde nun bevorsteht, prognostiziert Al Awadhi.

Ein komplexes Manöver

Die Raumsonde bewegt sich nämlich mit ungefähr hunderttausend Kilometern pro Stunde fort. "Wann immer sie ein Objekt ins All bringen, die erste Geschwindigkeit, die es hat, bleibt gleich. Es gibt zwar einen gewissen Effekt der Verlangsamung, der von den verschiedenen Planeten und der Sonne hervorgerufen wird, aber die Geschwindigkeit, die unsere Raumsonde durch die Oberstufenabtrennung von der Trägerrakete – nach dem Start – hatte, ist maßgebend."

Zwar hätte die im Juli 2020 gestartete Raumsonde die Reisegeschwindigkeit erhöhen können. Das hätte aber mehr Treibstoff verbraucht und der ist wertvoll. Für die Orbitaleinführung soll Hope nun auf circa 16.000 Kilometer pro Stunde herunterbremsen und wird dafür laut Al Awadhi etwas mehr als die Hälfte der geladenen 800 Kilogramm Treibstoff verbrauchen. Das ganze Manöver soll 27 Minuten andauern. "Das ist eine der komplexesten Aktivitäten, die wir jemals machen werden." Doch der Raumfahrt-Ingenieure setzt noch einen obendrauf: "Um es noch ein bisschen komplizierter zu machen: Das wird nicht einmal von der Bodenstation aus gesteuert. Das passiert alles an Bord des Raumschiffs."

Der Grund ist der lange Kommunikationsweg zwischen Raumsonde und Bodenstation. Erst elf Minuten nach Abschluss des Manövers wird man auf der Erde die aktuellen Positionsdaten von Hope erhalten. Falls sich während der Einschwenkphase zeigen sollte, dass die Bahn korrigiert werden müsste, könnte das Bodenpersonal nicht eingreifen. Die Raumsonde würde Korrekturbefehle erst kurz vor Abschluss des Manövers erhalten. Dann, wenn es eh zu spät sei.

Nervosität auf der Erde

Wenn alle Berechnungen richtig gemacht wurden, soll sich Hope am frühen Abend des 9. Februar auf der richtigen Marsumlaufbahn befinden. Fatma Hussain Lootah ist die Leiterin der Abteilung Instrumentenkunde am MBRSC und erklärt: "Die Mars Orbital Insertion ist einer der größten Meilensteine. Erst wenn wir uns in der richtigen Mars-Umlaufbahn befinden, können wir die Reise zum Mars fortsetzen."

So kurz vor dem anstehenden Manöver sind nicht nur die Ingenieure, sondern auch die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sehr nervös, berichtet Lootah. Diese Stimmung zeigt sich auch in den Gesichtern von Lootah und Al Awadhi. Beide sehen während des Video-Gespräches glücklich aus, ihre Aufregung ist aber nicht zu leugnen.

Einleitung der wissenschaftlichen Mission

In den nächsten Wochen wollen Al Awadhi und sein Team dann weitere kleinere Korrekturmanöver durchführen. Darauf warten Lootah und ihr Team, die wissenschaftliche Mission kann dann vermutlich im April beginnen. Dann soll Hope die dafür geplante Umlaufbahn erreicht haben. Das heißt aber nicht, dass bis jetzt noch keine wissenschaftlichen Arbeiten anstanden.

"Bereits vor der Reise waren wir in der Lage, einige wissenschaftliche Beobachtungen zu machen", berichtet die leitende Wissenschaftlerin und spricht von "Opportunity Science". Wenn sich für sie und ihr Team die Gelegenheit für wissenschaftliche Untersuchungen ergeben sollte, werden sie diese auch durchführen. Während ihrer Vorbereitungen auf die Mars-Mission hatten sie die Gelegenheit mit der Europäischen Weltraumbehörde ESA und ihrer Merkur-Mission BepiColombo zusammenzuarbeiten. "Wir waren in der Lage, den interplanetaren Wasserstoff gemeinsam zu untersuchen und die Daten miteinander zu vergleichen." Diese Messungen – neben vielen anderen – sollen von der arabischen Sonde in der Marsumlaufbahn vorgenommen werden.

"Wenn wir endlich die wissenschaftliche Marsumlaufbahn erreichen, fängt unsere Arbeit erst richtig an und wir werden etwa zwei Jahre lang super beschäftigt sein", berichtet Lootah. Am Anfang werden sie die Daten aus dem ersten Jahr erhalten und anschauen. Um alle ihre wissenschaftlichen Fragen zu beantworten, brauchen sie einerseits alle geografischen Daten, andererseits benötigen sie aber auch Daten aus allen vier Mars-Jahreszeiten. Da ein Marsjahr zwei Erdenjahre andauert, wird es auch zwei Jahre dauern, bis sie alle Daten verarbeiten können.

Lootah gibt sich nun zuversichtlich: "Wir haben mehr als die letzten sechs Jahre damit verbracht, uns vorzubereiten und unsere Fähigkeiten auszubauen, um diese Art von Daten verarbeiten zu können. Wir sind also sehr gespannt darauf."

Derweil ist Hope nicht die einzige Sonde, die den Mars im Februar erreichen wird. Schon am 10. Februar soll Tianwen-1 aus der Volksrepublik China am Roten Planeten ankommen. Die US-Raumfahrtbehörde NASA will am 18. Februar einen neuen Rover und ihren ersten Mini-Hubschrauber landen.

(mho)