Der Mars wurde bereits vielfach fotografiert und vermessen. Aber immer nur oberflächlich. Die Mission «InSight» - das Kürzel steht für «Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport» - will nun seinem Inneren auf den Grund gehen. Am Montagabend um ca. 21 Uhr Schweizer Zeit wird der Lander in der Ebene Elysium Planitia aufsetzen - wenn alles gut geht. Anders als Rover wie Opportunity soll «InSight» stationär bleiben und als kompaktes geophysikalisches Labor funktionieren.
ETH-Forschung ist an Mission beteiligt
Mit an Bord ist das «Seismic Experiment for Interior Structure» (SEIS), ein Seismometer, an dessen Entwicklung mehrere europäische Forschungsanstalten unter der Leitung der französischen Raumfahrtagentur CNES zusammengearbeitet haben. Unter anderem waren Forschende der ETH Zürich beteiligt. Nach ersten Tests und mehreren Fotos der Umgebung soll ein Roboterarm das Instrument auf eine passende Stelle auf der Marsoberfläche absetzen. Frühestens dürfte dies nach Weihnachten geschehen.
Zuletzt hatte die Nasa 2012 den Rover «Curiosity» erfolgreich auf den Mars gebracht. Landungen auf dem roten Planeten gelten als extrem schwierig - nur rund 40 Prozent aller bisher weltweit gestarteten Mars-Missionen waren der Nasa zufolge erfolgreich.
«InSight» ist 360 Kilogramm schwer und hat seine siebenmonatige Reise zum Nachbarplaneten der Erde mit bis zu 10'000 Kilometern pro Stunde zurückgelegt. Nach dem Eintritt in die Mars-Atmosphäre soll das Flugobjekt mithilfe von Bremsraketen und einem Fallschirm absinken. Die Forscher steuern den Roboter von einem Kontrollzentrum im kalifornischen Pasadena aus. Dort mit dabei wird auch Domenico Giardini von der ETH Zürich sein, der die Beteiligung von ETH-Forschungsgruppen an der "InSight"-Mission koordiniert hat.
Was erforscht die InSight?
Das Seismometer wird während der auf zwei Jahre angelegten Mission Marsbeben und Meteoriteneinschläge aufzeichnen und Daten zur Erde funken. Die Seismologinnen und Seismologen der ETH dürfen als erste einen Blick auf diese Daten werfen.
«Ich freue mich auf das erste Marsbeben», sagte John Clinton vom Schweizerischen Erdbebendienst an der ETH im Gespräch mit der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Das Instrument wird das erste Seismometer in direktem Kontakt mit der Planetenoberfläche sein. Und durch diese spezielle Situation auch einen Sprung in die Vergangenheit der Erdbebenforschung bedeuten.
Vor rund hundert Jahren gab es auch auf der Erde kaum Seismometer, um Erdbeben aufzuzeichnen. Ähnliche Methoden wie damals kommen auch jetzt zum Einsatz, um das Epizentrum von Marsbeben zu orten. «Erdbeben erzeugen verschiedene Arten von Wellen, unterirdisch verlaufende und oberflächliche», erklärte Clinton. «Anhand der Abstände und Polarisierung dieser seismischen Energiepakete können wir Entfernung und Richtung des Ursprungs bestimmen.»
Mithilfe von SEIS hoffen die Forschenden, einige ungeklärte Fragen zum Inneren des roten Planeten klären zu können. Zum Beispiel über die Grösse des Kerns, und ob dieser flüssig oder fest ist. Je mehr Marsbeben oder Meteoriteneinschläge die Forschenden aufzeichnen, desto klarer wird das Bild, das sie vom Inneren des Planeten erhalten. «Wenn wir ein Marsbeben messen, wollen wir natürlich auch herausfinden, was es ausgelöst hat», so Clinton. Zum Beispiel ob Plattentektonik oder Vulkanismus dahinter stecken.
Mars-Maulwurf soll Planeten-Oberfläche durchgraben
«Der Landeplatz liegt leider weit weg von den Gebieten mit vulkanischer Aktivität», sagte der Forscher. Es brauchte eine möglichst flache Ebene für die Landung - daher die für Seismologen etwas «langweilige» Gegend. «Aber ich bin zuversichtlich, dass unsere Sensoren empfindlich genug sind, um auch entfernte Marsbeben aufzufangen.»
Neben dem Seismometer soll unter anderem auch ein Instrument namens HP3 («Heat Flow and Physical Properties Package») zum Einsatz kommen, das Forschende auch als «Marsmaulwurf» bezeichnen. Es soll sich in Teilschritten bis zu fünf Meter in die Marsoberfläche hämmern und den Wärmefluss im Untergrund messen. Über ein Kabel gelangen die Daten an den Lander und von dort per Funk zur Erde. Anhand dieser Daten wollen die Forschenden über Rechenmodelle die Entstehung des Mars besser nachvollziehen.
Details zur Landung auf dem Mars
Doch zuvor muss die Landung des 360 Kilogramm schweren «InSight"-Landemoduls gelingen. Bei mehreren Public Viewing Veranstaltungen weltweit, unter anderem auch an der ETH, werden Interessierte die Landung am Montagabend mitverfolgen. Trivial ist eine solche Landung nicht - laut Nasa was weniger als die Hälfte der Marsmissionen bisher erfolgreich, von allen Raumfahrtagenturen zusammengenommen. Erst 2016 stürzte der ExoMars-Lander «Schiaparelli» der Europäischen Raumfahrtagentur beim Landeversuch ab.
Dennoch ist Clinton angesichts der Landung weniger nervös als beim Start der Mission im vergangenen Mai. «Die Nasa redet von einer Feier zum Anlass der Landung, und von dieser Zuversicht lasse ich mich mehr und mehr anstecken.»
