Einfach erklärt
Der Mars Global Surveyor umkreiste den Mars und schickte Tausende Bilder zur Erde. Sie zeigten Spuren, die mit Wasser und Veränderungen des Klimas zusammenhängen könnten. Außerdem half die Sonde dabei, Nachrichten von Fahrzeugen auf dem Mars zur Erde weiterzuleiten. Nach neun Jahren ging ihr der Strom aus – doch ihre Entdeckungen halfen bei späteren Missionen weiter.
Eine lange Rückkehr zum Mars
Am 7. November 1996 startete der Mars Global Surveyor der NASA mit einer Delta-II-Rakete in Richtung des Roten Planeten. Seit den beiden Viking-Missionen, die 1975 aufgebrochen waren, hatte keine erfolgreiche US-Mission den Mars besucht. Der neue Orbiter sollte nicht auf dem Planeten landen, sondern ihn umkreisen und seine Oberfläche sowie die Atmosphäre beobachten. Mit Bildern und Messdaten wollte er den Forschenden ein umfassenderes Bild des Mars vermitteln. Im Laufe der Zeit ging seine Rolle jedoch über die Beobachtung aus dem All hinaus: Die Sonde wurde auch zu einem wichtigen Verbindungsglied zwischen der Erde und Fahrzeugen auf der Marsoberfläche.
Zwischen dem Start der Viking-Missionen 1975 und dem Aufbruch des Mars Global Surveyor 1996 lag eine lange Pause. Mit dieser Mission nahm die NASA die Erforschung des Mars nach einer Unterbrechung von annähernd zwei Jahrzehnten wieder auf. Dabei ging es nicht einfach darum, frühere Reisen fortzusetzen. Der Orbiter ermöglichte einen neuen Blick auf den Planeten: Statt sich auf einen einzelnen Landeplatz zu beschränken, konnte er große Gebiete aus der Umlaufbahn verfolgen.
Ein Orbiter betrachtet den Mars von oben und kann deshalb Beobachtungen aus vielen verschiedenen Regionen sammeln und miteinander vergleichen. Ein Rover dagegen untersucht nur einen begrenzten Bereich, kann dafür aber Gestein und Boden direkt untersuchen. Der Mars Global Surveyor verband diese beiden Arten der Erforschung auf indirekte Weise: Aus dem Orbit lieferte er Karten und Informationen über den Planeten und half zugleich, Daten von NASA-Fahrzeugen am Boden zur Erde zu übermitteln. Dazu gehörten Sojourner, Spirit und Opportunity.
Diese Weiterleitung von Daten war wichtig, weil die Rover ihre Beobachtungen und Messergebnisse zu den Forschenden auf der Erde schicken mussten. Ein Orbiter als Relaisstation machte es möglich, die Arbeit auf der Marsoberfläche mit einem Kommunikationsnetz zur Erde zu verbinden. Damit waren die Erkundung aus dem Orbit und die Erforschung am Boden nicht länger voneinander getrennt. Daten der Rover konnten die Bilder und Beobachtungen aus dem All ergänzen und den Forschenden verschiedene Wege eröffnen, die Umwelt des Mars zu verstehen.
Wasserspuren auf einem trockenen Planeten
Besonders viel Aufmerksamkeit erregten bei den Forschenden Bilder des Mars Global Surveyor, auf denen Kanäle und Rinnen auf der Oberfläche zu sehen waren. Sie sahen aus, als wären sie durch fließendes Wasser entstanden. Solche Geländeformen beweisen nicht, dass heute ständig Wasser über den Mars fließt. Sie geben aber Anlass, genauer zu untersuchen, wie die Strukturen entstanden sind und ob Wasser an ihrer Entstehung beteiligt war. Beobachtungen von Rinnen an Hängen lieferten Hinweise darauf, dass an einigen Stellen möglicherweise zeitweise Wasser floss.
Diese Beobachtungen warfen eine weitere Frage auf: Es ging nicht mehr nur darum, ob es auf dem Mars früher einmal Wasser gegeben haben könnte, sondern auch darum, ob dort zeitweise Wasser aktiv war. Ein Bild aus der Umlaufbahn kann zwar nicht alle Vorgänge direkt am Boden sichtbar machen. Es hilft aber dabei, besonders interessante Gebiete zu bestimmen und Lage sowie Form der Geländeformen miteinander zu vergleichen. Stimmen die sichtbaren Hinweise mit anderen Arten von Daten überein, können die Forschenden besser einschätzen, ob Wasser an der Entstehung dieser Strukturen beteiligt war.
Die Beobachtungen beschränkten sich nicht auf Rinnen und Kanäle. Die Mission untersuchte weite Teile der Marsoberfläche, die Atmosphäre und auch das Innere des Planeten. Dieser breite Blick half dabei, verschiedene Teile der Geschichte des Mars zusammenzuführen. Die Geländeformen zeigen, welche Spuren Vorgänge an der Oberfläche hinterlassen haben. Untersuchungen der Atmosphäre und des Inneren wiederum helfen, solche Beobachtungen in ein umfassenderes Bild des Planeten und seiner Veränderungen einzuordnen.
Hämatit weist den Weg zu möglichen Landeplätzen
Der Orbiter entdeckte auf dem Mars auch das Mineral Hämatit. Dieser Fund war besonders interessant, weil Hämatit meist unter Bedingungen entsteht, bei denen Wasser eine Rolle spielt. Das Mineral allein verrät allerdings nicht alle Einzelheiten der Wassergeschichte eines Gebiets. Es ist vielmehr ein geologischer Hinweis, der bei der Planung weiterer Erkundungen helfen kann. Ein Mineral, das mit Wasser in Verbindung steht, liefert den Forschenden einen zusätzlichen Grund, eine Region genauer zu untersuchen und nach weiteren Hinweisen auf die Entstehungsbedingungen zu suchen.
Aus dem Hinweis aus dem Orbit wurde ein konkreter Schritt bei der Planung späterer Missionen. Die Rover Spirit und Opportunity wurden losgeschickt, um nach Hämatit zu suchen, und beide fanden das Mineral in der Nähe ihres jeweiligen Landeplatzes. Das Beispiel zeigt, wie Beobachtungen aus der Umlaufbahn die Wahl eines Zielgebiets für ein Fahrzeug auf der Oberfläche beeinflussen können: Zunächst wird ein großes Gebiet überblickt, dann werden besonders interessante Regionen ausgewählt, und schließlich untersuchen die Rover den Boden aus nächster Nähe.
Die Verbindung von Beobachtungen aus dem Orbit und Untersuchungen vor Ort verlieh den Ergebnissen des Mars Global Surveyor Bedeutung, die über die Lebensdauer der Sonde hinausreichte. Informationen aus der Höhe können künftigen Missionen dabei helfen, Gebiete anzusteuern, in denen sich interessante Hinweise verbergen. Sind die Rover dort angekommen, können sie prüfen, ob sich das allgemeine Bild aus den Orbiterdaten mit den tatsächlichen Eigenschaften von Gestein und Boden deckt.
Forschungsmission und Datenrelais zugleich
Der Mars Global Surveyor war weit mehr als eine Zwischenstation, über die Daten lediglich zur Erde weitergeleitet wurden. Die Sonde betrieb eigene Forschung und schickte während neun Jahren im Einsatz mehr als 240.000 Bilder zur Erde. Eine so umfangreiche Bildersammlung ermöglicht es, den Mars aus verschiedenen Blickwinkeln zu betrachten: Forschende können Geländeformen untersuchen, Regionen miteinander vergleichen und Oberflächendetails betrachten, die sich mit wachsendem Wissen womöglich neu deuten lassen.
Der Wert der Bilder liegt auch darin, dass sie einzelne Orte in einen größeren Zusammenhang stellen. Ein Rover kann etwa die Zusammensetzung eines bestimmten Gesteins oder Bodens in seiner unmittelbaren Umgebung untersuchen. Aufnahmen aus dem Orbit helfen dagegen zu verstehen, wo sich dieses Gebiet im Verhältnis zu den übrigen Landschaften des Planeten befindet. So lassen sich detaillierte Untersuchungen mit dem Gesamtbild verbinden, statt jede Beobachtung für sich allein zu betrachten.
Als Relaisstation wurde der Orbiter zu einem Teil der Infrastruktur für die Erforschung des Mars. Er war nicht bloß eine einzelne Sonde, deren Bedeutung mit dem Ende ihrer eigenen Mission erlosch. Eine Reise zu einem anderen Planeten ist erst dann wirklich erfolgreich, wenn die Fahrzeuge nicht nur dort ankommen, sondern auch ihre Erkenntnisse zur Erde übermitteln können. Indem der Mars Global Surveyor die Kommunikation zwischen Fahrzeugen auf der Oberfläche und den Kontrollzentren unterstützte, trug er dazu bei, gleichzeitig laufende Missionen enger miteinander zu verknüpfen.
Hinweise am Südpol
Der Orbiter richtete seine Beobachtungen auch auf den Südpol des Mars. Dort zeigten sich Merkmale, die mit Veränderungen des Klimas zusammenhängen könnten. Dass es sich um mögliche Hinweise handelt, ist wichtig: Eine einzelne Mission konnte weder die Art noch die Ursachen solcher Veränderungen abschließend klären. Vielmehr machten die Beobachtungen Merkmale sichtbar, die weiter untersucht und erklärt werden sollten. Werden in einer Polarregion Unterschiede oder besondere Merkmale entdeckt, können daraus neue Fragen darüber entstehen, wie sich der Mars im Laufe der Zeit verändert hat.
Die Pole sind für das Verständnis eines ganzen Planeten besonders wichtig. Sie sind Teil seines Klima- und Umweltsystems und nicht bloß weit entfernte Randgebiete. Beobachtungen aus dem Orbit ermöglichen es, die Polarregionen in eine globale Karte einzuordnen und mit anderen Gebieten zu vergleichen. Zusammen mit den Rinnen und dem Hämatit eröffneten die Hinweise vom Südpol einen weiteren Zugang zum Mars: Der Planet erscheint damit nicht nur als eine unbewegliche Oberfläche, sondern als eine Welt, die Spuren von Veränderungen trägt, denen es nachzugehen gilt.
Ein unerwartetes Ende nach Jahren im Einsatz
Der Mars Global Surveyor blieb länger aktiv als ursprünglich erwartet. Schließlich endete die Mission jedoch nach einem Problem im Zusammenhang mit einem Manöver im All. Dabei wurde eine der Batterien der Sonde dem Sonnenlicht ausgesetzt; anschließend verlor die Sonde ihre Energie. Im November 2006 brach der Kontakt endgültig ab. Damit endete der Betrieb des Orbiters nach neun Jahren, in denen er eine Fülle von Bildern und Daten übermittelt hatte.
Der Verlust der Sonde beendete ihren Betrieb, doch ihre Beiträge blieben bestehen. Die übermittelten Beobachtungen blieben eine wichtige Grundlage, auf die spätere Missionen zurückgreifen konnten. Auch die Informationen, die die Richtung der Erkundung mitbestimmt hatten, verloren nicht ihren Wert, als der Orbiter verstummte. Seine Geschichte zeigt: Raumfahrzeuge können ihren Dienst einstellen, doch ihre Ergebnisse bleiben Teil wissenschaftlicher Fragestellungen und beeinflussen Entscheidungen für spätere Reisen.
Im Laufe seiner Einsatzzeit erfüllte der Mars Global Surveyor mehrere miteinander verbundene Aufgaben. Er kartierte den Mars aus dem Orbit, beobachtete mögliche Hinweise auf Wasser und Klimaveränderungen, entdeckte ein Mineral, das bestimmte Gebiete besonders interessant machte, und übermittelte Daten von Rovern. Seine Bedeutung lag deshalb nicht nur in der großen Zahl einzelner Bilder. Die Mission verband Beobachtungen aus der Umlaufbahn mit der Arbeit von Fahrzeugen auf der Oberfläche und trug dazu bei, das Marsforschungsprogramm nach der langen Pause seit den Viking-Missionen wieder aufzubauen.
Fazit
Der Mars Global Surveyor startete am 7. November 1996 und wurde zur ersten erfolgreichen NASA-Mission zum Mars seit den Viking-Missionen von 1975. Während seiner neun Jahre im Einsatz schickte er mehr als 240.000 Bilder zur Erde. Sie zeigten Rinnen, die möglicherweise durch Wasser entstanden waren, Hämatit, dessen Bildung meist mit Wasser verbunden ist, sowie mögliche Hinweise auf Veränderungen am Südpol. Außerdem half die Sonde dabei, Daten von Sojourner, Spirit und Opportunity zur Erde zu übermitteln. Im November 2006 verlor sie ihre Energie und verstummte. Ihr Vermächtnis blieb jedoch bestehen: Sie verband den Blick aus dem Orbit mit der Erforschung des Marsbodens und prägte damit, wie der Rote Planet weiter erkundet werden konnte.