Japan und Deutschland haben eine lange Geschichte der Zusammenarbeit bei wissenschaftlichen und technologischen Bemühungen. Die Länder haben einen gemeinsamen Ausschuss für die Zusammenarbeit in der Wissenschaftstechnologie, der im Laufe der Jahrzehnte viele Male zusammengetreten ist. Beide Länder verfügen über fortschrittliche, mächtige Volkswirtschaften und hoch entwickeltes technologisches Know-how, daher ist es sinnvoll, dass sie bei wissenschaftlichen Aktivitäten zusammenarbeiten.
Diesmal geht es bei ihrer Zusammenarbeit um einen kleinen, kartoffelförmigen Felsbrocken: den Marsmond Phobos.
Im Jahr 2024 plant die Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) den Start der Mission Martian Moons eXploration (MMX) zu Phobos und Deimos. Deimos wird die Fly-by-Behandlung bekommen, aber JAXA hat ehrgeizigere Ideen für Phobos. Sie beabsichtigen, ein Raumschiff auf Phobos zu landen – vielleicht zweimal – und Proben für die Rückkehr zur Erde zu sammeln. (JAXA hat eine Erfolgsbilanz beim Sammeln von Proben von anderswo, wetten Sie also nicht gegen sie.)
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) schickt einen Rover auf die Mission. Der Rover heißt MMX Rover, ein kleines Fahrzeug mit Rädern von 25 kg (55 lb), das aus einer Höhe von etwa 50 Metern auf die Oberfläche von Phobos „fallen gelassen“ wird.
„Mit dem Rover MMX betreten wir technologisches Neuland, denn noch nie ist ein Erkundungsfahrzeug mit Rädern auf einem kleinen Himmelskörper mit nur einem Tausendstel der Erdanziehungskraft gefahren“, sagt Dr. Markus Grebenstein vom DLR Institut für Robotik und Mechatronik in Oberpfaffenhofen.
Den Rover auf die Oberfläche von Phobos zu bringen, ist kein gewöhnlicher Landevorgang. Das kleine Fahrzeug wird auf den Mond fallen gelassen und stürzt beim Fallen. Wenn es die Oberfläche erreicht, muss es sich aufrichten und an die Arbeit gehen.
„Wenn der Rover nach der Trennung vom Raumschiff im freien Fall auf Phobos fällt, wird er beim Aufsetzen mehrere ‚Saltos‘ ohne Beschädigung vollführen und in einer unvorhersehbaren Position zur Ruhe kommen. Aus dieser Situation heraus muss er sich mit Hilfe des Antriebs selbstständig aufrichten System und entfaltet seine Solarpaneele“, sagt Grebenstein, DLR-Projektleiter für den MMX-Rover. „Schließlich wird er sehr vorsichtig mit nur wenigen Millimetern pro Sekunde fahren, um trotz der geringen Schwerkraft mit seinen Spezialrädern Bodenkontakt zu halten.“
Dort wird es seine Instrumente einsetzen: ein Radiometer und ein Raman-Spektrometer für In-situ-Messungen der Mondoberfläche. Warum die beiden?
Das liegt an den Fragen rund um Phobos und seinen Bruder Deimos. Wissenschaftler sind sich nicht sicher, ob es sich um eingefangene Asteroiden aus dem Hauptgürtel oder anderswo im Sonnensystem – möglicherweise sogar aus dem Kuipergürtel – oder um Trümmerhaufen-Asteroiden handelt, die sich auf dem Mars gebildet haben. Einige Beweise zeigen, dass sie durch die Schwerkraft des Mars auseinandergerissen werden. Sie könnten sogar schon einmal zerstört und wieder neu gebildet worden sein, oder sie könnten das Ergebnis eines Einschlags sein, der Marsmaterial in die Umlaufbahn geschickt hat, wo es sich zusammenfügt.
Das Raman-Spektrometer wird die mineralogische Zusammensetzung von Phobos enthüllen. Die mineralogische Zusammensetzung ist entscheidend für das Verständnis der Ursprünge von Phobos. Wie bei jedem Körper im Sonnensystem sagt seine Zusammensetzung den Wissenschaftlern, woher er stammt. Einige Elemente kommen beispielsweise viel häufiger im inneren Sonnensystem vor, während andere erst jenseits der Frostgrenze entstehen.
Das Radiometer des Rovers wird die Stärke der elektromagnetischen Strahlung des Mondes messen. Es wird auf das Infrarotspektrum abgestimmt und misst effektiv die Temperatur von Phobos. Das hilft, die Porosität des Mondes zu verstehen, die Wissenschaftler mit anderen Körpern des Sonnensystems vergleichen können. Wissenschaftler können diese Daten verwenden, um die Ursprünge des Mondes zu verstehen.
Der Rover wird außerdem über vier Kameras verfügen: zwei dienen der Navigation und zwei überwachen die Räder am Boden.
Krönender Abschluss der Mission wird die Musterrückgabe sein. JAXA beabsichtigt, seine beeindruckende Leistung bei der Probenahme aus der Mission Hayabusa 2 zu übertreffen. Diese Mission brachte Proben des Asteroiden Ryugu zurück, die kohlenstoffreiche Fragmente sind. Sie werden helfen, die Quelle von Wasser und organischen Molekülen zu bestimmen, die zur Erde geliefert werden.
Mit MMX hofft JAXA, eine viel größere Probe als die Ryugu-Probe zu sammeln, bis zu 100-mal größer. Aufgrund der Bedingungen auf Phobos hat die Mission nur 90 Minuten Zeit, um Proben zu sammeln, bevor die Dunkelheit zurückkehrt und das Raumschiff die Oberfläche verlassen muss. Wenn alles gut geht, wird die Probe 2029 wieder auf der Erde sein.
Diese Einschränkungen wirken sich nicht auf den Rover aus. Es wird seine Messungen vornehmen und dann auf Phobos sterben, aber zuerst wird es zur Probenahme beitragen. Der MMX-Rover wird zuerst die Oberfläche erreichen und dabei helfen, den Landepunkt für das Erkundungsmodul zu bestimmen. Daten und Bilder des Rovers dienen auch als Referenz für die Instrumente des Orbiters.
Bei dieser Mission gibt es Ebenen der internationalen Zusammenarbeit. Die MMX-Mission ist ein japanisches Projekt, das DLR wird den Rover liefern. Aber Spanien hilft bei der Entwicklung des Raman-Spektrometers, und auch die französische Weltraumbehörde ist an dem Projekt beteiligt.
Wenn also die Mission hoffentlich auf Phobos landet und erfolgreich Proben sammelt, wird es Teams aus jubelnden Wissenschaftlern und Ingenieuren in mehreren Ländern geben.