Derzeit sind elf Robotermissionen im Orbit oder auf der Marsoberfläche im Einsatz, mehr als jemals zuvor in den letzten 60 Jahren. Dazu gehören die vielen Orbiter, die den Roten Planeten aus der Umlaufbahn beobachten, eine Handvoll Lander und Rover sowie ein Hubschrauber (Ingenuity), der die Oberfläche untersucht.
In den kommenden Jahren werden noch viele weitere erwartet, was die wachsende Zahl der am Explorationsprozess beteiligten Nationen widerspiegelt. Dort angekommen werden sie sich der fortlaufenden Suche nach Hinweisen zur Entstehung und Entwicklung des Planeten und möglichen Beweisen dafür anschließen, dass dort einst Leben existierte.
Allerdings gibt es auch ein Rätsel um den Ursprung von Phobos und Deimos, den beiden Mars-Satelliten. Während Wissenschaftler seit langem vermuten, dass diese beiden Monde als aus dem Hauptgürtel geschleuderte Asteroiden entstanden sind, die von der Schwerkraft des Mars eingefangen wurden, gibt es in diesem Punkt keinen wissenschaftlichen Konsens.
Dies ist das Ziel der derzeit von der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) entwickelten Mission Martian Moons eXploration (MMX), die mit Hilfe eines Phobos-Rover des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Franzosen beide Monde erkunden wird Nationales Zentrum für Weltraumstudien (CNES).
Ein trilaterales Abkommen, das die Zusammenarbeit zwischen den drei Agenturen im Rahmen der MMX-Mission vorsieht, wurde von den drei Agenturen auf der Paris Air Show unterzeichnet, die vom 18. bis 25. Juni in Le Bourget, Frankreich, stattfand. Gemäß der Vereinbarung stellen DLR und CNES den Rover Phobos (während der Veranstaltung offiziell IDEFIX genannt) einschließlich seiner Instrumente und Systeme zur Verfügung. Der Rover befindet sich derzeit in der Endphase der Entwicklung am CNES-Standort in Toulouse und soll bis zum Sommer 2023 fertiggestellt werden.
Phobos und Deimos sind nach den Gefährten des Kriegsgottes Ares in der griechischen Mythologie benannt, für den Mars das römische Äquivalent ist. Aufgrund ihrer geringen Größe sind beide Körper unregelmäßig geformt und ähneln im Aussehen Asteroiden. Diese Eigenschaften führten zu Spekulationen, dass es sich einst um Asteroiden handelte, die möglicherweise aus dem Hauptgürtel stammten und durch von Jupiter verursachte Gravitationsstörungen herausgeschleudert wurden. Dies schickte beide Körper in das innere Sonnensystem, wo sie von der Schwerkraft des Mars erfasst wurden und sich auf ihren nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen niederließen.
Die beiden Satelliten umkreisen auch den Mars in der Nähe der Ekliptikebene, wo alle Planeten und die meisten ihrer Satelliten die Sonne umkreisen. Diese Orbitalmechanik ist schwer mit der Theorie der „eingefangenen Asteroiden“ in Einklang zu bringen, steht aber im Einklang mit der alternativen Theorie, dass Phobos und Deimos Überreste eines riesigen Einschlags auf dem Mars sind.
Die MMX-Mission wird dieses Rätsel lösen, indem sie beide Monde untersucht und eine Probenrückgabe von Phobos durchführt, ähnlich wie die JAXA-Raumsonden Hayabusa 1 und 2 – die den MINERVA-Lander bzw. den MASCOT-Rover eingesetzt haben – Proben von erdnahen Asteroiden zurückbrachten (NEAs) Itokawa und Ryugu.
Wenn Phobos und Deimos vom Mars stammen würden, wäre ihr Oberflächenmaterial in seiner Zusammensetzung dem des Mars sehr ähnlich. Proben von Phobos enthalten wahrscheinlich auch Spuren von Marsgestein, das als Auswurfmaterial späterer Asteroideneinschläge hochgeschleudert wurde und auf der Mondoberfläche landete. Die Untersuchung dieser Proben könnte daher zusätzliche Informationen zur geologischen Geschichte des Mars liefern. Gemäß der trilateralen Kooperationsvereinbarung hat die Raumsonde MMX einen geplanten Starttermin im Jahr 2024 und wird den Rover irgendwann in der zweiten Hälfte des Jahrzehnts auf Phobos landen. Hiroshi Yamakawa, Präsident von JAXA, sagte:
„Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit CNES und DLR im Rahmen der MMX-Mission, die darauf abzielt, den Ursprung der Marsmonde und den Evolutionsprozess der Marssphäre zu klären, indem Proben von einem der beiden Marsmonde – Phobos – gesammelt werden das erste Mal in der Raumfahrtgeschichte.
„Japan teilt mit Frankreich und Deutschland eine wertvolle Erinnerung an die Zusammenarbeit während der Probenrückführungsmission Hayabusa2, bei der der gemeinsame MASCOT-Lander von CNES und DLR geflogen ist. Und wir freuen uns darauf, unsere Kräfte für eine erfolgreiche MMX-Mission erneut zu bündeln.“
Das MMX-Raumschiff besteht aus drei Modulen: dem Antrieb, der Erkundung und der Probenrückführungskapsel. Das Erkundungsmodul verfügt über Landebeine und eine Reihe von Instrumenten (einschließlich Probenehmern) und wird den IDEFIX-Rover an Bord transportieren. Das Explorationsmodul und die Probenrückführungskapsel sind mit dem Antriebsmodul verbunden, in dem sich die Triebwerke und Treibstofftanks befinden. Der MMX-Entwurf ist abgeschlossen und das Projektteam hat mit der endgültigen Herstellung, Prüfung und Integration des Raumfahrzeugs begonnen.
Nach einem einjährigen Transit wird die Raumsonde MMX in die Umlaufbahn um den Mars eintreten, wo das Erkundungsmodul mit seinen acht wissenschaftlichen Instrumenten mit der Kartierung und Charakterisierung der Oberflächen von Phobos und Deimos beginnen wird. Wenn das Raumschiff in einer Entfernung von 40 bis 100 Metern (130 und 330 Fuß) von der Oberfläche nahe an Phobos vorbeifliegt, wird es IDEFIX an der Oberfläche ausbringen. Der Rover wird dann die nächsten drei Monate damit verbringen, interessante Ziele zu untersuchen, darunter Orte, an denen die Raumsonde MMX Proben für die Analyse auf der Erde sammeln wird.
Ingenieure haben in den letzten Monaten die Instrumente und Subsysteme des Rovers in das kohlenstoffverstärkte Verbundwerkstoff-Chassis und Fortbewegungssystem integriert. Dazu gehörten die Solaranlagen, das Energiesystem, der Bordcomputer, die Funksysteme des Rovers sowie das miniRAD-Radiometer und das Raman-Spektrometer für MMX-Instrumente (RAX). Diese vom DLR beigesteuerten Instrumente werden es dem Rover ermöglichen, die von der Oberfläche von Phobos ausgehende Wärmestrahlung zu messen und seine mineralogischen Eigenschaften zu charakterisieren. Das CNES hat außerdem zwei Navigationskameras und zwei zur Überwachung der Räder und der Oberfläche beigesteuert.
Der IDEFIX-Rover befindet sich derzeit in der Endphase seiner Weltraumqualifikationstests am CNES in Toulouse, bei denen seine Fähigkeit gemessen wird, den starken Vibrationen beim Start standzuhalten. Sie messen auch die Fähigkeit des Rovers, im Vakuum und bei extremen Temperaturen auf der Oberfläche von Phobos zu funktionieren, die um etwa 200 °C (360 °F) schwanken. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und weitere abschließende Tests sind für die Auslieferung des Rovers im Sommer dieses Jahres geplant.
Die Qualifikationstests werden parallel zum vom DLR bereitgestellten Mechanical and Electrical Connection and Support System (MECSS) durchgeführt, das den Rover mit der Raumsonde MMX verbindet und dessen Freigabe steuert. Im Rahmen dieser Qualifizierungskampagne wird auch das vom CNES bereitgestellte Kommunikationssystem getestet. Dieses System ermöglicht es der Raumsonde, mit dem Rover zu kommunizieren und Befehle und Telemetriedaten von der Erde zu übertragen.
Anke Kaysser-Pyzalla, Vorsitzende des DLR-Vorstands, sagte bei der Unterzeichnung: „Japan und Frankreich sind für das DLR in fast allen unseren Forschungsbereichen wichtige strategische Partnerländer. In diesem Zusammenhang steht auch unsere Zusammenarbeit im Rahmen der MMX-Mission.“ ist ein konkretes Beispiel für die kreative Kraft unserer vielfältigen Zusammenarbeit: Wenn zum ersten Mal ein Rover über die Oberfläche des Marsmondes Phobos fährt, werden wir gemeinsam technologische Grenzen überschreiten, um mehr über die Entstehung des Sonnensystems und des Mars zu erfahren seine Monde.