Wie die Insight-Sonde das Innere des Mars erforscht

Als Vorab-Recherche für meinen kommenden Roman „Mars Nation“ verfolge ich gerade live den Start des neuen Mars-Satelliten „Insight“. Erstmals beginnt eine interplanetare NASA-Mission damit an der US-Westküste. Startgelände ist die Vandenberg Air Force Base, Heimat der 30. Space-Wing der US Air Force. Von hier starten sonst militärische und zivile Missionen in den Erdorbit, aber die Insight-Sonde ist so leicht, dass man den Vorteil der Äquatornähe nicht braucht. Außerdem war die Basis im zur Verfügung stehenden Startfenster (nur alle 26 Monate gibt es eines) noch nicht so ausgebucht wie das KSC in Florida.

Die Mission wird gleich drei neuartige wissenschaftliche Experimente durchführen, für die man eine feste, möglichst unbewegliche Basis (also keinen Rover) braucht. Nach der Landung mit Fallschirm und Bremstriebwerken wird ein Roboterarm (Instrument Deployment System) über einen Zeitraum von mehreren Monaten die zwei Haupt-Experimete auf der Oberfläche absetzen.

SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) besteht aus einem hochempfindlichen Seismometer, das Ausschläge von gerade einmal dem halben Durchmesser eines Wasserstoff-Atoms registrieren kann. Es besitzt deshalb zwri Abdeckungen gegen Wind und die großen Temperaturunterschiede. Diese waren auch Schuld, dass die Sonde nicht schon wie geplant 2015 startete: Damals hatte eine dieser Abdeckungen ein Leck. Das Leck war zwar minimal (ein Autoreifen mit einem ähnlichen Leck hätte 50 Jahre gebraucht, um seine Luft zu verlieren), aber angesichts der harten Verhältnisse auf dem Mars wollte man sichergehen. Das Seismometer kann über die gemessenen Beben die exakte Struktur des Marsinneren bestimmen (Dicke der einzelnen Schichten und ihre Zusammensetzung). Außerdem merkt es, wenn Meteoriten einschlagen und zählt diese Ereignisse.

HP3 (Heat Flow and Physical Properties Probe) wurde am DLR entwickelt. Es besteht aus einer Probe („Mole“), die ein eingebauter automatischer Hammer innerhalb von 30 Tagen mit 5000 bis 20.000 Schlägen bis zu fünf Meter tief in den Marsboden treiben wird. Dort misst man die thermische Leitfähigkeit und die Temperaturen. Auf diese Weise lässt sich die Wärmeabgabe des Mars bestimmen, die viel über seinen Kern verrät. Außerdem ist es natürlich interessant zu wissen, ob man künftige Kolonien aus dem Marsboden heraus beheizen könnte.

Das dritte wichtige Experiment heißt RISE (Rotation and Inner Structure Experiment). Es besteht aus den beiden X-Band-Antennen des Landers. Diese werden von der Erde empfangene Signale zurückspiegeln und so eine sehr präzise Ortsbestimmung des Landers ermöglichen. Daraus lässt sich dann die Verschiebung des Mars-Nordpols bestimmen, was weitere wertvolle Auskünfte über den Marskern gibt. Beeindruckend ist auch hier die Genauigkeit: Obwohl die Messung über die gesamte Entfernung Erde-Mars erfolgt, will man eine Genauigkeit von 30 Zentimetern erreichen.

Mit an Bord der Atlas-V401-Rakete sind schließlich auch noch als Technik-Demo zwei Mini-Satelliten (Cubesats), „MarCO“ genannt. Sie werden die ersten Vertreter ihrer Art sein, die zu einem anderen Planeten reisen. Auf engstem Raum hat man es geschafft, alles nötige inklusive eines Bahnkorrekturtriebwerks (bestehend aus Reaction Wheels und einer Kaltgas-Düse wie beim Feuerlöscher), einer flachen X-Band-Antene und sich selbst entfaltenden Solarzellen (liefern am Mars noch 17 Watt) unterzubringen. Die beiden MarCOs werden nach dem Erreichen des Mars kurzzeitig Signale des Landers weiterleiten, allerdings gelangen sie nicht in eine Umlaufbahn, sondern fliegen weiter.

Die Insight-Sonde wird mit eigenen Bremsdüsen landen – wie der Phoenix-Lander damals
Eine Replika des „MarCo“ (Mars Cubesat One), des ersten interplanetaren Mini-Satelliten
Eine 1:1-Kopie der Insight-Sonde (ohne Hitzeschild). Der weiße Arm rechts ist der Roboterarm, der die Experimente absetzt
Auf das Gelände der Vandenberg Air Force Base gelangte man nur nach extensiven Kontrollen

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