Flug und Landung

Die Raumschiffkombination Mars Express/Beagle2 (die Abbildung zeigt beide direkt nach der Trennung voneinander) erreichte Mitte Dezember 2003 den marsnahen Raum. Wegen eines Problems mit den Sonnenkollektoren war die Stromversorgung des Trägers nur eingeschränkt betriebsfähig, und es mußte Strom gespart werden, sodaß einige Instrumente während des Fluges abgeschaltet blieben. Insgesamt war die Beeinträchtigung allerdings nicht missionskritisch, und die Aufgabe des Landers, die Marsoberfläche aus einem elliptischen Orbit heraus während eines ganzen Marsjahres zu untersuchen, war nicht gefährdet.

Der Lander Beagle 2 hatte keinen eigenen Antrieb, und sollte genau mit dem gleichen Verfahren auf dem Mars landen, wie es seinerzeit Pathfinder vorgemacht hatte: direkter frontaler Anflug und Landung mit Hilfe von Fallschirmen und eines Airbags direkt aus dem interplanetaren Raum heraus, ohne vorher in eine Umlaufbahn eingeschwenkt zu sein. Dies bedeutete, aus einer Anfluggeschwindigkeit von etwa 20000 km/h auf Null herunterzubremsen mit entsprechend einhergehender Wärmeentwicklung und daraus folgernder Notwendigkeit des Einsatzes eines Hitzeschilds und weiterer hitzeabführender Technologien. Hier ein schematisches ESA-Schaubild mit den einzelnen Vorgängen.

Ohne eigenen Antrieb konnte der Lander nicht selbst steuern. Daher mußte die Kombination von Trägerraumschiff und Lander vorher genau auf den geplanten Landepunkt ausgerichtet werden, bevor der Lander vom Orbiter getrennt wurde und allein bis zum Atmosphäreneintritt weiterflog. Aus diesem Grund befand sich die Raumschiffkombination bis kurz vor dem Ziel auf Kollisionskurs mit dem Planeten und der Orbiter Mars Express mußte nach der Trennung von seinem Lander erst noch eine Kurskorrektur ausführen, um in einen elliptischen Orbit einschwenken zu können und nicht auf dem Mars zu zerschellen. Dies bedeutete eine besondere Herausforderung für die Navigation: einerseits mußte der Lander über seinen manövrierbaren Orbiter möglichst lange und marsnah winkelgenau ausgerichtet werden, um in seinem Landekorridor passgenau einschweben zu können, andererseits durfte damit nicht zu lange gewartet werden, um dem Orbiter die Chance zu geben, seine Umlaufbahn erreichen zu können. Man hatte sich daher entschlossen, diesen missionskritischen Punkt auf den 19. Dezember zu legen. An diesem Tag wurden Orbiter und Lander durch Auslösen einer verbindenden Feder voneinander getrennt und direkt danach für den Orbiter die dringliche Kurskorrektur ausgeführt.

Der Lander hatte aus Energiespargründen nur einen sehr leistungsschwachen Sender an Bord (5 Watt Sendeleistung, soviel wie ein modernes Mobiltelephon) und war für die Verbindung zur Erde auf seinen Orbiter angewiesen, der als Relaisstation wirkend mit entsprechend stärkerem Sender die Landerdaten zur Erde übermitteln konnte. Da aber Mars Express nach der Landung von Beagle 2 noch mit seiner Orbitanpassung beschäftigt war und deshalb das Landegebiet noch nicht anvisieren konnte (siehe Terminplan unten), übernahm für den ersten Kontakt die amerikanische Sonde Mars Odyssey seine Rolle. Etwa 3 Stunden nach der Landung in Isidis Planitia überflog der amerikanische Orbiter zum erstenmal den Landeplatz von Beagle 2 und sollte nach der erfolgreichen Landung die ersten Lebenzeichen der Sonde zur Erde übermitteln.

Die folgende Tabelle fasst die zeitlichen Abläufe der Endphase des Fluges bis kurz nach der Landung zusammen:

Ergebnisse

Mars Express wurde erfolgreich in den Mars Orbit gebracht. Um 04:24 Uhr am Weihnachtsmorgen, nach einem 37 minütigen Feuern des Haupttriebwerkes, wurde der Orbiter vom Schwerefeld des Mars eingefangen und umkreist den Mars seitdem auf einer elliptischen Umlaufbahn. Dabei wurde die langsame Geschwindigkeit des Orbiters auf die schnellere Bahn des Mars angehoben. Direkt nach Erreichen der Umlaufbahn wurde mit Kurskorrekturen des Orbiters begonnen, um ihn in eine für die beabsichtigten Messungen notwendige polare Umlaufbahn zu bekommen. Dazu wurde am 30.12.2003 mit Hilfe des Haupttriebwerkes eine größere Kurskorrektur vorgenommen. Der Orbiter begann Mitte Januar 2004 mit seiner eigentlichen Aufgabe der Suche nach Wasser auf dem Mars und war damit insgesamt sehr erfolgreich.

Die Landung von Beagle 2 (Bild des aufgeklappten Landers), etwa zur gleichen Zeit wie das Orbitalmanöver seines Mutterschiffes am 25.12.2003 gegen 04:00 Uhr morgens, war weniger erfolgreich. Beim ersten Überflug des Landegebietes von Beagle 2 in der Isidia Ebene durch Mars Odyssey am Morgen des Weihnachtstages 2003 etwa 3 Stunden nach der Landung konnten keinerlei Signale des Landers aufgefangen werden. Er war darauf angewiesen, noch vor Einbruch der Marsnacht am Landetag seine Batterien am Spätnachmittag lokaler Zeit mit Hilfe seiner Sonnenpaneele aufzuladen. Wenn dies nicht gelänge, weil z.B. die Sonde schief gelandet oder neben einen größeren die Sonne abschirmenden Felsen geraten sein sollte, wäre Beagle 2 verloren. Der Lander arbeitete seit dem 19. Dezember, seit dem Abtrennen von seinem Mutterschiff, mit seinen bordeigenen Batterien, die nur im aufgeklappten Betrieb nach der Landung wieder aufgeladen werden konnten.

Beagle 2 blieb stumm. Der Lander war ein Totalausfall und wurde im März des Jahres 2004 nach intensiven Bemühungen der ESA, irgendwelche Lebenszeichen zu bekommen, endgültig aufgegeben. Das letzte Lebenszeichen des tapferen Raumschiffes war das Kontrollfoto nach Absprengen des Landers von Mars Express am 19.Dezember 2003, 6 Tage vor der beabsichtigten Landung.

Wie sich bei der erfolgreichen Landung von MER-A (Spirit) am 04.01.2004 herausgestellt hatte, funktionierte die Relaisverbindung vom Boden zum überfliegenden Orbiter (MGS und/oder Odyssey) perfekt und fiel somit als mögliche Fehlerursache für die erfolglosen Verbindungsaufbauversuche mit Beagle 2 weg.

Das Schicksal von Beagle 2 sollte für zwei Jahre ungelöst bleiben. Der akribischen Arbeit des Landerteams ist es zu verdanken, dass die Ungewissheit über das Schicksal der Sonde an Weihnachten 2005 scheinbar gelüftet werden konnte. In einem Online-Artikel beschreiben Colin Pillinger u.a. das Ergebnis ihrer Analysen, hier ist eine eigene Seite in deutscher Übersetzung dazu. Wie allerdings die späteren Hochauflösungsaufnahmen des Orbiters Mars Reconaissance Orbiter vom Februar 2007 gezeigt haben, ist diese Absturztheorie zwar in sich schlüssig, hat aber mit der Realität nichts zu tun: der vermeintliche Landeplatz in einem kleinen Krater zeigt keinerlei Spuren von Beagle. Letztlich ist Beagle 2 wahrscheinlich an einer für seine technische Ausstattung nicht geeigneten Stelle gelandet: die Luft war in der Nähe des Mars-Südpols für die Lander-Airbags zu dünn, d.h. die Sonde prallte zu schnell für die Stabilitätstoleranzen der Airbags auf und zerstörte dabei seine Kommunikationseinrichtungen. Details der Analysen sind der speziellen Analysenseite zu entnehmen.

Wenn auch Beagle 2 eine Enttäuschung war, so sind die Bilder von Mars Express nichtsdestotrotz spektakulär. Am 19.01.2004 wurde dieses bereits am 14.01.2004 vom Orbiter aus einer Höhe von 275 Kilometer mit seiner HRSC-Kamera aufgenommene Bild veröffentlicht, das eine beeindruckende dreidimensionale Marslandschaft zeigt:

Das Bild zeigt links einen kleinen Ausschnitt (54 Kilometer mal 26 Kilometer) aus einem 1.700 Kilometer langen und 65 Kilometer breiten Bildstreifen, der in Süd-Nord-Richtung über dem großen Mars-Canyon Valles Marineris aufgenommen wurde. Es ist die erste Aufnahme dieser Größe, welche die Marsoberfläche in hoher Auflösung (12 Meter pro Bildpunkt), in Farbe und dreidimensional zeigt.
Das rechte Bild zeigt die Marslandschaft aus einer Perspektive, wie man sie aus einem niedrig fliegenden Flugzeug wahrnehmen würde. Diese Ansicht wurde am Computer aus den originalen Bilddaten berechnet. Man erkennt eine Landschaft, die einmal hauptsächlich durch die Erosionskraft von Wasser geprägt worden ist. Millionen von Kubikkilometern Gesteinsmaterial wurden abgetragen, wobei sich die jetzt sichtbaren Strukturen wie Gebirge, Täler und Tafelberge gebildet haben.

Mars Express erreichte am 28.Januar 2004 seinen endgültigen Orbit. Es wurden jedoch schon in der Endphase der Orbitanpassungsmanöver erste phantastische Bilder von Mars Express veröffentlicht, die den Mars in bisher nie gekannter Detailtreue und Farbigkeit zeigen.

Nach Abschluß der Kursmanöver sieht der erreichte Orbit von Mars Express so aus:

Das Marsis-Experiment an Bord des Orbiters zur Untersuchung von tief im Marsboden vorhandenen Wassers war ebenfalls ein großer Erfolg. Schon die ersten Messungen, die Ende des Jahres 2005 veröffentlicht wurden, zeigten das fantastischen Eigenschaften dieses Gerätes.

Bernd Leitenberger beschreibt hier in einem sehr ausführlichen Artikel die Ausrüstung von Mars Express und die bis Anfang 2006 bestätigten wissenschaftlichen Erkenntnisse dieses überaus erfolgreichen Orbiters.

Hier gehts zur detaillierten Beschreibung des Schicksals von Beagle 2, das im Dezember 2005 aufgeklärt werden konnte ...

Im September 2006 gelang es Mars Express nach mehreren ergebnislosen Anläufen, die Cydonia-Region des Mars hochaufgelöst und in Farbe zu fotografieren. Insbesonders das "Marsgesicht", das in der Vergangenheit seit seiner Entdeckung durch die Voyager-Orbiter zu mancherlei Spekulationen über Leben auf dem Mars Anlass geboten hatte, konnte durch diese Aufnahmen endgültig auf das reduziert werden, was es ist: ein zerklüfteter Tafelberg und keine Botschaft von Marsintelligenzen an die Menschheit oder sonstwem. Hier ist eine eigene Seite zu Cydonia und dem Marsgesicht.

Letzte Änderung: 25.03.2007