Universität Basel

Marsgarten in der Lagerhalle: Forscher bereiten Superkamera für Weltraum-Mission vor

Die Universität Basel bereitet im solothurnischen Witterswil ihre Kamera für die grosse Mars-Mission ExoMars vor. Was der Super-Fotoapparat kann.

Von Basel bis zum Mars sind es nur ein Dutzend Kilometer. In einer Halle, umgeben von Ackerland, im solothurnischen Witterswil, steht im kleinen Marsgarten des Technologiezentrums der Mars-Rover, ein High-Tech-Roboter.

Auf kleinem Raum bereitet man Grosses vor. Hier testen Wissenschaftler der Universität Basel und des Space Exploration Institute Neuenburg eine Kamera des Mars-Rovers. Ziel der Mission ExoMars ist es, Bild- und Gesteinsdaten auf dem Mars zu beschaffen.

Die Untersuchungen am Technologiezentrum in Witterswil sind Teil der Mission ExoMars der europäischen Weltraumorganisation ESA und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos. Die beiden Organisationen wollen herausfinden, ob es einmal Leben auf dem Mars gegeben hat oder gar immer noch gibt.

Zu dem Ziel wollen Geografieprofessor Nikolaus Kuhn und sein Team von der Universität Basel beitragen. In der Lagerhalle bauen sie ein Übungsgelände für den Roboter. Nur wenige Quadratmeter gross, ausgelegt mit Erde und Gestein und liebevoll Marsgarten genannt. Eingezäunt von Leinwänden, dient der Garten als eine Art Fotostudio. Darin steht der Rover im Licht aus verschiedensten Winkeln. «Wir wollen herausfinden, wie wir fotografieren müssen, um brauchbare Bilder zu erhalten», erklärt Kuhn. Seine Tests sollen zeigen, wie der Roboter an ein Objekt heranfahren muss, um aussagekräftige Bilder zu schiessen.

Mit Steinbohrer und Kamera

Entwickelt hat die hochauflösende Kamera Clupi (Close Up Imager) an der Vorderseite des Rovers das Space Exploration Institute in Neuenburg. Sie ermöglicht wirklich scharfe Bilder, nämlich hochpräzise Nahaufnahmen, und kann sogar ein 3-D-Modell der untersuchten Gesteinsprobe erstellen. «So haben die Wissenschaftler ein Bild vor sich, als würden sie das Gestein vor Ort mit einer Lupe untersuchen», erklärt Kuhn.

Die Kamera ist jedoch nicht das einzige Instrument, mit dem der Rover die Mars-Oberfläche untersucht. Mit einem Bohrer kann er auch Proben aus tieferen Gesteinsschichten entnehmen. Je tiefer, desto höher ist die Chance auf organische Stoffe, die erhalten geblieben sind. Und das ist noch nicht alles. In seinem Inneren trägt der Rover ein mobiles Labor: vier Instrumente, die Gesteinsproben analysieren. «So erhofft man sich eindeutige Hinweise darauf, ob es auf dem Mars Leben gibt oder nicht», sagt Kuhn.

Sowohl von der Kamera als auch vom Rest des Rovers existieren bislang nur Prototypen. Erst jetzt startet die eigentliche Bau- und Testphase. Die Einzelteile und Instrumente werden von Expertenteams in ganz Europa entwickelt. Der Rover wird schliesslich von einem Raumfahrtunternehmen in Italien zusammengebaut.

Bis zum Start der Mission ExoMars im Jahr 2020 müssen alle Tests abgeschlossen sein, denn nur alle 26 Monate öffnet sich ein Startfenster für einen Marsflug. Die Umlaufbahnen von Mars und Erde stimmen nur dann so überein, dass die Mission mit dem vorhandenen Treibstoff erfüllt werden kann.

Im Jahr 1960 hatte die Sowjetunion die weltweit erste Marsmission gestartet. Sie scheiterte, noch bevor die Rakete überhaupt die Erdumlaufbahn erreichte. Bald 60 Jahre später ist der Rote Planet längst nicht mehr unerreichbar, trotzdem liegt die Erfolgsrate bei Marsmissionen bei lediglich 50 Prozent.

Nicht aller Fehler ausschliessen

Um die Chance auf einen Erfolg zu steigern, schickte die ESA bereits im Jahr 2016 eine Sonde und einen sogenannten Lander zum Mars. Die Sonde, ein sogenannter Orbiter, umkreist den Planeten. In den kommenden Wochen wird sie beginnen, Bilder zu übermitteln, um darauf einen geeigneten Landeplatz für den Rover zu finden.

Ein Team um den Physiker Nicolas Thomas hat die Kamera des Orbiters in Bern entwickelt und gebaut. «Mithilfe der Bilder können wir erkennen, ob ein Gebiet für die Datensammlung sicher und interessant ist», erklärt er.

Der Lander sollte Demonstrationszwecken dienen und Erfahrungen für die Landung des Rovers im Jahr 2021 sammeln. Doch zu einer Landung kam es nicht. Nach einer falschen Berechnung eines Messgerätes stürzte der Lander aus fast vier Kilometer Höhe auf die Mars-Oberfläche.

«Der heikelste Teil eines Mars-Flugs ist der Eintritt in die Atmosphäre des Planeten», erklärt Thomas. «Die ganze Technik muss dann zusammenspielen und funktionieren.» Und nicht alle technischen Fehler können in der Testphase ausgeschlossen werden. Wegen der wenigen Startfenster stehe man stets unter Zeitdruck und umfangreiche Testreihen seien nicht möglich, sagt der Physiker.

Antrieb mittels Solarpanels

Gelingt die Landung des Rovers nach rund neun Monaten auf der Mars-Oberfläche, soll er mindestens sechs Monate lang Daten sammeln. Dabei bewegt er sich grösstenteils selbstständig und fährt verschiedene von den Wissenschaftern festgelegte Ziele an. Solarpanels liefern ihm die Energie. So kann er sich auch in den eiskalten Marsnächten mit Heizern selbst warmhalten.

Die ESA erhofft sich von den Ergebnissen nicht etwa die Entdeckung von Ausserirdischen oder die Besiedelung des Mars durch den Menschen. «Wir hoffen, dass wir durch die Ergebnisse Rückschlüsse auf die noch junge Erde ziehen können, als es noch kein Leben gab», erklärt Nikolaus Kuhn von der Universität Basel. «Der Mars könnte wie ein Archiv aus dieser Zeit funktionieren.» Kuhn selbst hat keine fixen Erwartungen an die Mission. «Meistens erfährt man ohnehin nicht das, womit man gerechnet hat.»

Auch für Physiker Nicolas Thomas steht die Suche nach ausserirdischem Leben nicht im Vordergrund. «Natürlich sollte man es probieren, doch ich finde, man macht zu viel aus dem Thema.» Für ihn würde es bereits einen Erfolg bedeuten, wenn der Rover tatsächlich Material aus dem Mars-Untergrund analysieren könnte. «Die Oberfläche kennen wir schon ziemlich gut, Daten aus tieferen Gesteinsschichten zu haben, wäre toll.» Gespannt wartet nun die Wissenschafts-Community in Witterswil, in Bern und auf der ganzen Welt auf den Start der Mission im Juli 2020.

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