InSight Mars-MissionDer Mars-Maulwurf ist zurück auf Kurs
Mit Technik aus Deutschland soll die amerikanische NASA-Mission „InSight“ ein Loch in die Marsoberfläche bohren. Der Maulwurf des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR kann somit das Rätsel nach einem möglicherweise vorhandenen flüssigen Kern lösen. Doch der Bohrkopf – Maulwurf genannt – wollte nicht in den Marsboden eindringen. Der Roboter-Arm der „InSight“-Sonde half nach. Kann der Maulwurf seine Arbeit nun wieder aufnehmen?
Die Mars-Mission „InSight“ der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA ist am 5. Mai 2018 zum roten Planeten aufgebrochen. Am 26. November 2018 fand die Landung statt. Mit an Bord: Technik aus Deutschland. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat ein Messgerät für die Wärmeverteilung auf dem roten Planeten entworfen. Dafür muss ein Bohrkopf das Gerät in bis zu fünf Meter Tiefe befördern. Das Instrument bekam den griffigen Namen "Maulwurf".
Doch der Maulwurf hatte von Anfang an Schwierigkeiten. Die Bodenbeschaffenheit ist am Landeplatz von InSight anders als erwartet. Dadurch schob sich der Bohrkopf statt in den Boden rückwärts aus seinem Bohrloch heraus.
Die Mechanik des Maulwurfs
Der Maulwurf wird nicht von oben in den Boden gehämmert oder geschossen. Er hämmert sich selbst in den Untergrund. Er sieht wie ein 40 Zentimeter langer Nagel aus. In seinem Inneren befindet sich eine Mechanismus, der ihn in Millimeterarbeit in den Boden rammt. Dabei erzeugt das Gefährt einen Rückstoß, der abgefedert werden muss. Ansonsten würde der Bohrkopf nur auf der Stelle springen.
Während er sich in den Boden rammt, soll der lockere und sandige Boden um ihn herum fließen. Dadurch entsteht Reibung, die gegen seinen äußeren Rumpf drückt. Gefährlich wird es bei größeren Steinen und verkrustetem Boden. Letzteres wurde dem Maulwurf zum Verhängnis. Der Boden fiel nicht zusammen. Er bildete eine kleine Grube.
Der Roboter-Arm hilft nach
Alle Bemühungen den Maulwurf wieder auf Bohrkurs zu bringen, blieben erfolglos. Die Forscher entschieden sich schließlich für ein rabiates Vorgehen: Die Schaufel des mechanischen Arms der InSight Sonde sollte den Maulwurf wieder in den Boden drücken und das Loch mit Sand füllen. Dabei hämmerte die schmale Schaufel am Ende des Roboter-Arms immer wieder auf die Bohrlochstelle drauf.
Solange der Maulwurf nicht vollständig im Boden, sondern teilweise in seiner Grube stecken würde, ist die Unterstützung zumindest vorteilhaft. Erst ab einer Tiefe von zehn bis 20 Zentimetern würde die Unterstützung selbst unter idealen Bedingungen nicht mehr wirksam sein – und dann voraussichtlich auch nicht mehr nötig.
Tilman Spohn, wissenschaftliche Leiter des HP3-Instruments | DLR
Bei dem Vorgang geht es um jeden Millimeter. An dem Maulwurf hängt nämlich ein Flachbandkabel. Damit sollen Wärmemessungen im Untergrund ermöglicht werden. Des Weiteren wird der Maulwurf darüber mit Energie versorgt. Wenn das Kabel beschädigt würde, wäre die ganze Mission gefährdet. Die angewinkelte und somit scharfkantige Schaufel musste also ganz genau seine Hammerschläge durchführen. Dabei konnte nur der Boden und das Kabel beobachtet werden. In das Loch konnte man nicht schauen. Letztendlich ist die Operation geglückt und das Loch hat sich mit ausreichend Sand gefüllt.
Ich bin sehr froh, dass wir uns von dem unerwarteten 'Pop-out'-Ereignis erholen konnten, das wir erlebt haben, und dass wir den Maulwurf tiefer als je zuvor bekommen konnten. Aber wir sind noch nicht ganz fertig. Wir wollen sicherstellen, dass sich genug Erde auf dem Maulwurf befindet, damit er ohne Hilfe des Arms selbstständig graben kann.
Troy Hudson, Wissenschaftler und Ingenieur am Jet Propulsion Laboratory der NASA | NASA
Der Maulwurf gräbt sich ein
Bis zu einer Tiefe von fünf Meter soll er Maulwurf in den Untergrund vordringen. Dabei misst er zirka alle 50 Zentimeter die Wärmeleitfähigkeit des Marsbodens. Gleichzeitig werden die Temperaturen auf der Marsoberfläche gemessen.
Die Temperaturen sollen über einen Zeitraum von bis zu zwei Jahren gemessen werden. Somit handelt es sich bei dem Experiment um eine Langzeituntersuchung. An dem Flachbandkabel, das mit dem Maulwurf und dem Radiometer an der Marsoberfläche verbunden ist, befinden sich 14 Sensoren. Diese sind in einem Abstand von 35 Zentimetern angebracht.
Das wissenschaftliche Ziel der Mission ist die Bestimmung des Planetenaufbaus, aber auch den Wärmestrom aus dem Planeteninneren zu verstehen. Damit könnte gezeigt werden, ob es im Mars einen zähflüssigen Kern gibt. Des Weiteren sollen Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des Mars sowie seiner Entwicklung geschlossen werden. Der Mars ist nämlich wie die Erde ein Gesteinsplanet. Beide Planeten haben sich jedoch unterschiedlich entwickelt – obwohl beide sich in der habilitieren und somit lebensfreundlichen Umgebung unseres Sonnensystems befinden.
Weitere Informationen
Im DLR-Blog berichtet der wissenschaftliche Leiter der Mission Prof. Tilman Spohn über die Fortschritte des Maulwurfs.
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