Einfach erklärt
Japan will eine Raumsonde zu den beiden kleinen Monden des Mars schicken. Sie soll Phobos untersuchen, dort eine kleine Bodenprobe einsammeln und diese 2031 zur Erde bringen. Die Probe könnte zeigen, wie die Marsmonde entstanden sind – und mehr über die frühe Geschichte der Planeten verraten.
Zwei kleine Monde, große Fragen
Phobos und Deimos sind viel kleiner als der Erdmond: Phobos ist etwa 22 Kilometer groß, Deimos hat einen Durchmesser von rund 13 Kilometern. Wissenschaftlich sind die beiden dennoch ausgesprochen spannend. Als Teil der Umgebung des Mars könnten sie Spuren von Ereignissen bewahrt haben, die sich vor Milliarden Jahren im Sonnensystem abspielten.
Bis heute ist umstritten, woher die Monde stammen. Einer Theorie zufolge schleuderte ein gewaltiger Einschlag Material vom Mars ins All. Die Trümmer sammelten sich später und bildeten Phobos und Deimos. Eine andere Möglichkeit: Die beiden waren einst Asteroiden, die dem Mars zu nahe kamen und von seiner Schwerkraft eingefangen wurden. Fotos und Beobachtungen aus der Ferne reichen nicht aus, um die Frage zu klären. Deshalb sind Untersuchungen direkt vor Ort und eine Bodenprobe so wichtig.
Die Antwort könnte weit mehr verraten als nur die Herkunft von Phobos und Deimos. Wenn klar wird, ob sie aus Marsmaterial bestehen oder von anderswo stammen, lässt sich vielleicht auch die frühe Geschichte der inneren Gesteinsplaneten besser verstehen. Damals könnten Wasser und organische Stoffe auf Welten wie die Erde gelangt sein. Die NASA beteiligt sich mit einem wissenschaftlichen Instrument, einem technischen Experiment und Unterstützung bei der Kommunikation. Außerdem finanziert sie US-amerikanische Wissenschaftler im Missionsteam.
Eine lange Reise bis zum Mars
Nach dem Start wird die Sonde nicht sofort den Mars erreichen. Der Plan sieht vor, dass sie im August 2027 im Marssystem ankommt. Etwa einen Monat später soll sie in eine Umlaufbahn um Phobos einschwenken. Von dort aus wird sie die beiden Monde beobachten und rund 18 Monate lang Daten aus der Nähe sammeln. So kann das Team die Umgebung von Phobos besser verstehen und sich auf den heikelsten Teil der Mission vorbereiten: den Anflug auf seine Oberfläche.
Auch der Starttermin macht deutlich, wie anspruchsvoll die Mission ist. Erde und Mars stehen nur etwa alle 26 Monate so zueinander, dass eine Reise zwischen ihnen günstig möglich ist. MMX sollte ursprünglich 2024 starten, doch Probleme mit der H3-Rakete verhinderten den Abflug. Nachdem das Startfenster verpasst war, ließ sich die Wartezeit bis zur nächsten Gelegenheit nicht einfach durch zusätzliche Vorbereitungen verkürzen.
Ein leichter Roboter auf einem Himmelskörper mit wenig Schwerkraft
Anfang 2029 soll die Sonde den kleinen französisch-deutschen Roboter IDEFIX auf Phobos absetzen. Er wiegt etwa 25 Kilogramm. Wegen der schwachen Schwerkraft auf dem Mond entspricht sein Gewicht an der Oberfläche jedoch nur dem von rund 15 Gramm auf der Erde. Das zeigt, wie anders die Arbeit auf Phobos im Vergleich zur Erde oder zu einem größeren Himmelskörper ist.
IDEFIX hat zwei Aufgaben, die eng zusammenhängen. Er soll die Beschaffenheit und den Aufbau der Oberfläche untersuchen und zugleich Daten sammeln, die bei der Planung der Landung und der Probenahme helfen. Das Team muss wissen, wie der Boden aussieht und wie fest oder rau er ist, bevor die Hauptsonde auf dem kleinen Himmelskörper mit seiner geringen Schwerkraft landet.
Nachdem die Sonde beide Monde aus dem Orbit untersucht und der Roboter seine Arbeit erledigt hat, soll die Hauptsonde 2030 auf Phobos landen. Sie soll mindestens zehn Gramm Oberflächenmaterial einsammeln. Das klingt nach wenig, wäre aber eine direkte Probe von einem Himmelskörper, von dem bislang noch kein Material zur Erde gebracht wurde. Im Labor lässt sich die Probe mit Methoden untersuchen, die Beobachtungen aus der Ferne nicht ermöglichen.
Von Phobos in die Labore auf der Erde
Nach der Probenahme soll die Sonde den Rückflug antreten. Nach dem derzeitigen Zeitplan landet die Probenkapsel 2031 auf der Erde. Wissenschaftler können das Material dann auf Hinweise zur Entstehung und Entwicklung von Phobos untersuchen und die beiden Herkunftstheorien überprüfen. Ein Vergleich mit Erkenntnissen über den Mars und andere kleine Körper im Sonnensystem könnte zudem helfen, den Mond in einen größeren Zusammenhang einzuordnen.
Der Vorteil einer zurückgebrachten Probe: Die Forschung ist nicht auf die Daten beschränkt, die eine Sonde in der Nähe des Mars sammeln kann. Das Material selbst lässt sich immer wieder untersuchen und von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt mit unterschiedlichen Methoden analysieren. Bis es so weit ist, muss die Mission allerdings eine lange Reihe anspruchsvoller Schritte bewältigen: den Start, den Flug zum Mars, die Arbeit im Orbit, das Aussetzen des Roboters, die Landung, die Probenahme und schließlich die Rückkehr der Kapsel zur Erde.
Japan hat Erfahrung mit Proben aus dem All
Für Japan ist die Rückführung von Proben keine neue Aufgabe. Die Mission Hayabusa brachte 2010 Material vom Asteroiden Itokawa zur Erde. Zehn Jahre später folgte Hayabusa 2 mit Proben vom Asteroiden Ryugu. Diese Erfahrungen sind eine wichtige Grundlage für MMX. Phobos stellt die Teams dennoch vor eine neue Herausforderung: Sie müssen einen Marsmond erreichen, nahe seiner Oberfläche arbeiten und anschließend die Rückreise antreten.
Der geplante Start ist der Auftakt zu einer Mission, die sich über Jahre erstrecken wird. Zunächst muss die Sonde sicher von der Erde abheben. Danach folgen die lange Reise und komplizierte Manöver in der Nähe von Phobos. Jeder Schritt liefert Informationen, auf denen die nächste Etappe aufbaut – bis die erhoffte Probe auf der Erde eintrifft und ihre Untersuchung beginnt.
Fazit
MMX soll ein grundlegendes Rätsel lösen: Sind Phobos und Deimos aus Material entstanden, das bei einem Einschlag vom Mars ins All geschleudert wurde, oder handelt es sich um Asteroiden, die der Planet eingefangen hat? Die Mission soll in Japan starten, die Monde aus dem Orbit beobachten, einen Roboter auf Phobos absetzen und dort eine Probe einsammeln. Sie soll 2031 zur Erde zurückkehren. Gelingt der Plan, könnten die Untersuchungen neue Erkenntnisse über die Marsmonde, den Mars und die Entstehung der Gesteinsplaneten nahe der Sonne liefern.