In den kommenden Tagen soll der NASA-Rover Perseverance mit dem Bau des ersten Probendepots auf einer anderen Welt beginnen. Dies wird einen entscheidenden Meilenstein in der Mars-Sample-Return-Kampagne von NASA und ESA (European Space Agency) darstellen, die darauf abzielt, Mars-Proben zur genaueren Untersuchung zur Erde zu bringen.
Der Bau des Depots beginnt, wenn der Rover eines seiner Titan-Probenröhrchen mit einem kreidegroßen Gesteinskern aus seinem Bauch 88,8 Zentimeter tief auf den Boden in einem Bereich innerhalb des Jezero-Kraters mit dem Spitznamen „Three Forks“ fallen lässt. Im Laufe von etwa 30 Tagen wird Perseverance insgesamt 10 Röhren deponieren, die Proben enthalten, die die Vielfalt der Gesteinsaufzeichnungen im Jezero-Krater darstellen.
Der Rover hat zwei Proben von jedem seiner Felsziele genommen. Die Hälfte jedes Paares wird als Backup-Set bei Three Forks deponiert, und die andere Hälfte verbleibt in Perseverance, das das primäre Mittel sein wird, um die gesammelten Proben im Rahmen der Kampagne zur Mars-Trägerrakete zu transportieren.
„Die Proben für dieses Depot – und die an Bord der Perseverance aufbewahrten Duplikate – sind eine unglaubliche Menge, die repräsentativ für das Gebiet ist, das während der Hauptmission erkundet wurde“, sagte Meenakshi Wadhwa, der leitende Wissenschaftler des Mars Sample Return-Programms von der Arizona State University. „Wir haben nicht nur Eruptiv- und Sedimentgesteine, die mindestens zwei und möglicherweise vier oder sogar noch mehr verschiedene Arten von wässriger Alteration aufweisen, sondern auch Regolith, Atmosphäre und ein Zeugenrohr.“
Wie man ein Depot baut
Eine der ersten Voraussetzungen für den Bau eines Probendepots auf dem Mars besteht darin, im Jezero-Krater einen ebenen, steinfreien Geländeabschnitt zu finden, auf dem Platz für jede zu deponierende Röhre vorhanden ist.
„Bisher war für Mars-Missionen nur eine gute Landezone erforderlich; wir brauchen 11“, sagte Richard Cook, Mars Sample Return Program Manager am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Der erste ist für den Sample Retrieval Lander, aber dann brauchen wir 10 weitere in der Nähe, damit unsere Sample Recovery Helicopters Starts und Landungen durchführen und auch fahren können.“
Nachdem man sich für einen geeigneten Standort entschieden hatte, bestand die nächste Aufgabe der Kampagne darin, genau herauszufinden, wo und wie die Röhren innerhalb dieses Standorts eingesetzt werden sollten. „Sie können sie nicht einfach auf einen großen Haufen fallen lassen, weil die Bergungshubschrauber so konstruiert sind, dass sie jeweils nur mit einer Röhre interagieren“, sagte Cook.
Die Helikopter sollen wie das Depot als Backup dienen. Um sicherzustellen, dass ein Hubschrauber Proben entnehmen kann, ohne den Rest des Depots zu stören oder auf Hindernisse durch gelegentliche Felsen oder Wellen zu stoßen, wird jeder Rohrabwurfort einen „Einsatzbereich“ mit einem Durchmesser von mindestens 18 Fuß (5,5 Meter) haben. Zu diesem Zweck werden die Rohre in einem komplizierten Zickzackmuster auf der Oberfläche abgelegt, wobei jede Probe 16 bis 49 Fuß (5 bis 15 Meter) voneinander entfernt ist.
Der Erfolg des Depots hängt von der genauen Platzierung der Röhren ab – ein Vorgang, der über einen Monat dauern wird. Bevor und nachdem Perseverance jede Röhre ablegt, werden die Missionsleiter eine Vielzahl von Bildern des Rovers überprüfen. Diese Bewertung wird dem Mars Sample Return-Team auch die genauen Daten liefern, die erforderlich sind, um die Röhrchen zu lokalisieren, falls die Proben vor der Entnahme mit Staub oder Sand bedeckt werden.
Diese kurze Animation zeigt Schlüsselmomente der Mars-Sample-Return-Kampagne von NASA und ESA, von der Landung auf dem Mars und der Sicherung der Probenröhrchen bis hin zu deren Start von der Oberfläche und dem Transport zurück zur Erde. Quelle: NASA/ESA/JPL-Caltech/GSFC/MSFC
Die erweiterte Mission der Beharrlichkeit
Die Hauptmission von Perseverance wird am 6. Januar 2023 enden – ein Marsjahr (etwa 687 Erdtage) nach ihrer Landung am 18. Februar 2021.
„Wir werden immer noch an der Bereitstellung des Musterdepots arbeiten, wenn unsere erweiterte Mission am 7. Januar beginnt, also ändert sich an dieser Perspektive nichts“, sagte Art Thompson, Projektmanager von Perseverance bei JPL. „Aber sobald der Tisch bei Three Forks gedeckt ist, werden wir uns auf den Weg zur Spitze des Deltas machen. Das Wissenschaftsteam will sich dort oben gut umsehen.“
Diese neue wissenschaftliche Phase mit dem Namen Delta Top Campaign wird beginnen, wenn Perseverance seinen Aufstieg auf die steile Böschung des Deltas beendet und die Weite erreicht, die die obere Oberfläche des Jezero-Deltas bildet, wahrscheinlich irgendwann im Februar. Während dieser etwa achtmonatigen Kampagne wird das Wissenschaftsteam nach Felsbrocken und anderen Materialien Ausschau halten, die von anderswo auf den Mars gebracht und von dem alten Fluss abgelagert wurden, der dieses Delta bildete.
„Die Delta-Top-Kampagne ist unsere Gelegenheit, einen Einblick in den geologischen Prozess jenseits der Mauern des Jezero-Kraters zu bekommen“, sagte Katie Stack Morgan vom JPL, stellvertretende Projektwissenschaftlerin für Perseverance. „Vor Milliarden von Jahren trug ein reißender Fluss Trümmer und Geröll meilenweit hinter die Mauern von Jezero. Wir werden diese uralten Flussablagerungen erkunden und Proben von ihren weitgereisten Geröll und Felsen entnehmen.“