Mars Sample Return
Mars Sample Return (MSR) ist die englische Bezeichnung für eine Rückführung von Proben vom Mars zur Erde. Die Konzepte stehen teilweise in Konkurrenz zu bemannten Marsmissionen, sind aber oft auch als Vorbereitung für bemannte Missionen angedacht. Die auf die Erde gebrachten Proben könnten das Verständnis über die Verhältnisse auf dem Mars besser voranbringen, als die auf Spezialgebiete eingeschränkten Rover und Orbiter es derzeit machen.
Sowjetunion
In der Sowjetunion gab es in den 1970er Jahren das Projekt Mars 5NM. Es sah vor, dass eine sehr große Raumsonde mit einer Masse von 20 t mit der Trägerrakete N1 zum Mars startet, dort landet, Bodenproben sammelt, eine Rückkehrstufe startet und eine 13 kg schwere Rückkehrkapsel mit den Proben wieder zur Erde zurückkehrt. Der Start sollte im Jahr 1973 stattfinden, die Mission insgesamt 970 Tage dauern und die Landung der Rückkehrkapsel war für September 1975 vorgesehen. Da alle vier Testflüge der Trägerrakete N1 noch vor dem Zünden der zweiten Stufe mit Abstürzen endeten, wurde das Projekt Mars 5NM 1974 aufgegeben.[1]
Roskosmos
Heute gibt es in Russland für eine Rückführung von Proben vom Mars das Projekt Mars-Grunt. Dabei soll eine über 6 t schwere Marssonde, bestehend aus Marsorbiter und Marslander, zusammen auf einer Angara 5 zum Mars starten. Der Lander würde etwa 200 g Proben sammeln, eine Rückstartstufe mit den Proben würde in die Marsumlaufbahn starten und mit dem Orbiter koppeln. Dieser sollte dann mit den Proben zur Erde zurückkehren.[2] Mit einer Verwirklichung in nächster Zeit ist nicht zu rechnen, weil die russische Raumfahrt chronisch unterfinanziert ist und darüber hinaus die Phobos-Grunt-Raumsonde, die Proben vom Marsmond Phobos zur Erde zurückbringen sollte, Ende 2011 bereits in der Erdumlaufbahn gescheitert ist.
NASA und ESA
Im Rahmen des Aurora-Programms der Europäischen Weltraumorganisation war eine Mars Sample Return Mission vorgeschlagen worden, die aber wegen fehlender Finanzierung nicht realisiert wurde.[3]
Ein Konzept der NASA aus dem Jahr 2001 sah drei Sonden für eine Mars Sample Return Mission vor, die alle an Bord je einer Atlas V (551) von der Erde abheben sollten. Zuerst würde ein Rover starten, um Bodenproben einzusammeln. Vorgesehen waren etwa 20 Bohrproben von 5 cm Länge, 4 Proben von eingesammeltem Regolith (Lockermaterial), sowie je eine Staubprobe und eine Gasprobe aus der Marsatmosphäre. Für diese Aufgabe war der Max-C-Rover (Mars Astrobiology Explorer-Cacher) vorgesehen, ein NASA-Beitrag zum ursprünglich europäisch-amerikanischen ExoMars-Programm.
Für die eigentliche Probenrückführung sollten zwei separate Raumsonden entwickelt werden, ein Orbiter, der später die Proben zur Erde zurückbringen sollte und ein Landemodul. Nach Ankunft am Mars würde der Orbiter, der eine Masse von etwa 1000 kg haben sollte und etwa 2000 kg Treibstoff mit sich führen sollte, gebremst durch ein Aerobrakingmanöver, in eine Marsumlaufbahn eintreten. Der Lander sollte mit Hilfe der schon bei Curiosity erprobten Skycrane-Technik landen. Der eine Tonne schwere Lander sollte als Nutzlast einen kleinen, 150 kg schweren Fetch Rover, der ähnlich der Mars Exploration Rover aufgebaut werden soll, tragen. Der Fetch Rover sollte etwa 150 Meter an einem Marstag zurücklegen können. Er soll die vom Mars Rover auf dem Boden abgelegten Probenbehälter auflesen und zu einer zweistufigen, etwa 2,5 Meter hohen, 300 kg schweren Feststoffrakete (Mars Ascent Vehicle MAV) bringen. Die Nutzlast von etwa 5 kg sollte dann in eine zwischen 100 und 500 km hohe Marsumlaufbahn (Marsorbit) gebracht werden, wo das Probensammelmagazin an den Orbiter übergeben werden sollte. Dieser sollte dann die Proben zurück zur Erde bringen.[4]
Links – der Rover Perseverance,
Mitte – der Fetch Rover,
rechts unten – der Sample Retrieval Lander mit dem Mars Ascent Vehicle,
rechts oben – der Earth Return Orbiter
Der MAX-C-Rover wurde nicht gebaut und die NASA stieg aus dem ExoMars-Projekt aus, jedoch wird das Konzept einer dreiteiligen Sample-Return-Mission weiterhin verfolgt. Die Probensammlung soll nun der NASA-Rover Perseverance übernehmen, der im Februar 2021 auf dem Mars landete.[5] Die zwischengelagerten Probenbehälter könnten dann von einer zukünftigen Rückführmission, die ähnlich dem oben vorgestellten Konzept ablaufen würde, zur Erde gebracht werden. Gemeinsame Vorbereitungen von NASA und ESA für eine solche Probenrückführmission traten im Januar 2021 in die Vorentwicklungsphase (Phase A) ein.[6] Über die Durchführung der Mission wird erst mit Abschluss der Phase B entschieden werden.[7]
Am 1. September 2021 gelang im Rahmen der Mars-2020-Mission erstmals die Gesteinsprobenaufnahme der Perseverance nach zuvor erfolgter Gesteinsbohrung.[8]
CNSA
Die Raumfahrtbehörde der Volksrepublik China erwägt eine Sample-Return-Mission zum Mars als ersten operativen Flug der Superschwerlastrakete Langer Marsch 9. Nach der geplanten Fertigstellung der Rakete im Jahr 2028[9] ergäbe 2029 das erste günstige Startfenster.
Risiken
Die Proben könnten für die Erde gefährlich sein, da diese Mikroben enthalten könnten, auf die sich das Leben auf der Erde nicht einstellen kann. Es besteht somit die potentielle Gefahr der Rückwärts-Kontamination der Biosphäre der Erde.
Filmische Umsetzung
Der US-amerikanische Science-Fiction-Horrorfilm „Life“ aus dem Jahr 2017 handelt von einem fiktiven Mars-Sample-Return-Projekt namens Mars Pilgrim 7 Mission. Die Bodenproben werden dort aus Sicherheitsgründen nur bis zur Internationalen Raumstation ISS im Erdorbit zurückgebracht und dort untersucht. In den Proben werden unbeschädigte Einzeller vorgefunden, aus denen im Stationslabor durch die Zufuhr von Sauerstoff und Nährstoffen ein intelligentes Lebewesen heranwächst. Durch seine Widerstandsfähigkeit und seinen Überlebenswillen stellt sich dieses Wesen sehr schnell als eine tödliche Bedrohung für die Besatzung dar und gelangt auf die Erde.
Einzelnachweise
- Mars 5NM in der Encyclopedia Astronautica (englisch).
- Roscosmos - Space missions. (PDF; 2,8 MB) In: TheSpaceReview.com. S. 9–10, abgerufen am 19. August 2021.
- The Aurora Programme. (PDF; 973 kB) In: esamultimedia.ESA.int. 10. März 2004, abgerufen am 19. August 2021.
- Firouz Naderi (NASA’s JPL): Mars Sample Return Campaign: An Overview. (Memento vom 22. Dezember 2016 im Internet Archive). (PDF; 9,2 MB). NASA-Konzept (englisch).
- Rover „Perseverance“ auf dem Mars gelandet. In: Zeit.de. 18. Februar 2021, abgerufen am 19. August 2021.
- Sean Potter: NASA Moves Forward with Campaign to Return Mars Samples to Earth. In: NASA.gov. 17. Dezember 2020, abgerufen am 19. August 2021.
- 3.0 NASA Program/Project Life Cycle. In: NASA.gov. 12. Dezember 2019, abgerufen am 19. August 2021.
- Tony Greicius: NASA’s Perseverance Rover Successfully Cores Its First Rock. In: NASA.gov. 2. September 2021, abgerufen am 5. September 2021.
- Andrew Jones: China developing new launch vehicle for human spaceflight, future moon missions. In: Spacenews.com. 13. November 2018, abgerufen am 19. September 2021.
