Die NASA erwägt zwei Möglichkeiten, ihre wertvollen Marsproben zur Erde zurückzubringen, aber die Agentur wird erst in etwa 18 Monaten einen Gewinner auswählen.
Die Analyse dieser Proben, die vom NASA-Rover Perseverance gesammelt werden, könnte eine Fülle von Daten über den Mars und seine Geschichte liefern – vielleicht auch die Frage, ob der Rote Planet jemals Leben beherbergt hat.
Die NASA ist daher bestrebt, das Marsmaterial – etwa 30 zigarrengroße, versiegelte Röhren mit Gesteinskernen und Sedimenten – nach Hause und von dort in Labore auf der ganzen Welt zu bringen. Doch dies erwies sich als schwieriger und weitaus teurer als ursprünglich angenommen.
Bereits im Juli 2020 wurden beispielsweise die maximalen Gesamtkosten der Mars Sample Return (MSR)-Kampagne – einer Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) – auf rund 3 Milliarden US-Dollar geschätzt. Doch nur drei Jahre später war der erwartete Preis auf 8 bis 11 Milliarden US-Dollar gestiegen. Und selbst mit diesem Aufwand würden die Proben wahrscheinlich nicht vor 2040 auf der Erde ankommen.
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Die NASA hielt diese Situation kürzlich für inakzeptabel. Im April 2024 gab Agenturchef Bill Nelson bekannt, dass eine Überarbeitung der MSR-Strategie in Arbeit sei, und sagte, dass die NASA innovative neue Ideen von ihren Forschungszentren, der Privatindustrie und der Wissenschaft einholen werde.
Einige Monate später wählte die Agentur 11 MSR-Vorschläge von akademischen und industriellen Gruppen zur weiteren Entwicklung aus. Acht der privaten Gruppen erhielten jeweils bis zu 1,5 Millionen US-Dollar, um die nächsten 90 Tage lang an ihren Ideen zu arbeiten.
Diese Arbeit hat zu einem weiteren Meilenstein geführt, den die NASA heute Nachmittag (7. Januar) auf einer Pressekonferenz bekannt gab: Die Agentur konzentriert sich nun auf zwei potenzielle MSR-Architekturen, die sich in der Art und Weise unterscheiden, wie sie Hardware auf dem Mars platzieren würden.
Die erste Option würde einen raketenbetriebenen „Himmelskran“ einsetzen, das System, mit dem die NASA-Rover Curiosity und Perseverance im August 2012 bzw. Februar 2021 erfolgreich auf dem Mars gelandet sind. Die zweite würde sich bei der Bereitstellung des Landesystems auf die Privatindustrie verlassen.
Der Einsatz des Himmelskrans würde zu MSR-Kosten von 6,6 bis 7,7 Milliarden US-Dollar führen, sagte Nelson heute. Die kommerzielle Option – die die NASA nicht im Detail diskutierte, da sie Bedenken hinsichtlich proprietärer Technologien und Designs verwies – wäre mit 5,8 bis 7,1 Milliarden US-Dollar etwas günstiger.
„Beide dieser beiden Optionen führen zu einer viel einfacheren, schnelleren und kostengünstigeren Version als der ursprüngliche Plan“, sagte Nelson.
Er fügte hinzu, dass die Proben mit der kürzlich angekündigten Überarbeitung bereits im Jahr 2035 auf der Erde landen könnten, sofern der Kongress ausreichende Mittel bereitstellt. Laut Nelson würden in diesem Geschäftsjahr und in jedem weiteren Jahr voraussichtlich etwa 300 Millionen US-Dollar für die MSR-Forschung und -Entwicklung benötigt.
Bei beiden Optionen würde die gleiche Hardware auf der Marsoberfläche landen – ein Lander mit einer kleinen Rakete namens Mars Ascent Vehicle (MAV).
Der Lander wird in der Nähe von Perseverance aufsetzen, das dann auf das neuere Raumschiff überrollt. Anschließend greift der Lander die Probenröhrchen mit einem Ersatzroboterarm, der für die Mission von Perseverance entwickelt wurde, und platziert sie in einem Kanister an Bord des MAV. (In der neuen Architektur ist offenbar kein Platz für einen Ingenuity-ähnlichen Probenentnahmehubschrauber, eine Möglichkeit in früheren Entwürfen.)
Die Rakete wird die Proben dann in die Marsumlaufbahn befördern, wo sie auf ein von der ESA bereitgestelltes Raumschiff treffen, das sie zurück zur Erde befördern wird.
In beiden Fällen werden das MAV und der Lander weniger massiv sein als ursprünglich vorgesehen, was den möglichen Einsatz eines Himmelskrans ermöglicht. (Das grundlegende MAV/Lander-Konzept war zu groß für einen Himmelskran, was ein neues und unerprobtes Landesystem erforderlich machte. Selbst mit dem neuen Umdenken müsste der Himmelskran etwa 20 % größer sein als der, der Perseverance gelandet hat, sagten Beamte der Agentur Heute.)
Der Lander wird auch eine Kernenergiequelle nutzen – einen thermoelektrischen Radioisotopengenerator (RTG), wie er von Curiosity und Perseverance verwendet wird – und nicht wie zuvor geplant Solarpaneele. Laut Jeff Gramling, MSR-Programmdirektor der NASA, bietet das RTG zwei große Vorteile.
„Einer ist, dass es uns die Möglichkeit gibt, während der Staubsturmsaison zu operieren. Und der Zeitplan für die Oberflächenoperationen ist hier einer der Haupttreiber, um sicherzustellen, dass wir Zeit haben, die 30 Röhren zu transportieren“, sagte Gramling während der heutigen Pressekonferenz .
„Das andere ist, dass es uns dabei hilft, sicherzustellen, dass wir die Feststoffraketenmotoren auf dem MAV warm halten können, wo sie sich gerne aufhalten“, fügte er hinzu.
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Die NASA erforscht beide Landeoptionen – beispielsweise die detaillierten technischen Arbeiten, die jeweils dafür erforderlich wären – und rechnet nicht damit, vor Mitte 2026 eine Entscheidung zu treffen. Mit diesem Zeitplan könnte der europäische Rückkehrorbiter frühestens im Jahr 2030 und der Lander/MAV frühestens im Jahr 2031 starten, sagte Nicky Fox, Leiterin des Science Mission Directorate der NASA.
Die Proben von Perseverance sind daher möglicherweise nicht das erste unberührte Marsmaterial, das auf die Erde gelangt. China will im Jahr 2028 eine eigene Aktion zur Probenrückgabe starten und könnte die Proben bereits im Jahr 2031 nach Hause bringen. Diese Mission wird jedoch Material von einem einzigen Standort sammeln, während Perseverance Proben aus einer Reihe von Umgebungen beschlagnahmt hat, von denen viele waren in der Antike flüssigem Wasser ausgesetzt.
Chinas geplante „Grab and Go“-Architektur „verleiht der Wissenschaftsgemeinschaft nicht den umfassenden Eindruck“, sagte Nelson heute.
„Werden die Leute sagen, dass es ein Rennen gibt?“ fügte er hinzu. „Natürlich werden das die Leute sagen. Aber es sind zwei völlig unterschiedliche Missionen.“
