Auf dem Mars sollen zwei Instrumente die geophysikalischen Eigenschaften des Mars erforschen. Dazu gehört das Sensorpaket HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) des DLR, dass sich mit einem „Maulwurf“ bis zu fünf Meter tief in den Boden hämmern und die Wärmeströme im Inneren des Planeten messen soll.
Der Mars ist mit einem Durchmesser von knapp 6800 Kilometern nur halb so groß wie die Erde. Sein innerer Aufbau ist nicht sehr gut bekannt. Mit den geophysikalischen Messungen der geplanten NASA-Landesonde InSight sollen neue Erkenntnisse zur Struktur und thermischen Entwicklung des Planeten gewonnen werden. Der Mars hat, wie alle erdähnlichen Planeten, einen Schalenaufbau. Der relativ kleine, heiße Eisenkern ist von einem vermutlich zum größten Teil erstarrten Mantel aus eisenreichem, silikatischem Gestein umgeben. Über der von vulkanischen Gesteinen geprägten, stark oxidierten Kruste wölbt sich eine dünne Kohlendioxyd-Atmosphäre. Es gibt Indizien dafür, dass der Mars in seiner Frühzeit ein (vermutlich aber nur schwaches) Magnetfeld hatte.
Die amerikanische Weltraumbehörde NASA hat den neuen Starttermin für die InSight-Mission endgültig bestätigt: Die erste Möglichkeit für den Flug zum Roten Planeten wird am 5. Mai 2018 sein. Eigentlich hätte die Mission bereits im März 2016 starten und ein gutes halbes Jahr später landen sollen. Doch ein Vakuum-Leck bei einem der Instrumente, dem Experiment SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), machte den Planetenforschern einen Strich durch die Rechnung. Mit InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) sollen die geophysikalischen Eigenschaften des Mars untersucht werden. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) nutzt die zusätzliche Zeit bis zum Start, um das Sensorpaket HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) - eine Thermalsonde mit einer "Maulwurf" genannten Rammsonde, die sich bis zu fünf Metern tief in den Boden hämmern soll - zu optimieren. "Wir überprüfen das Design erneut kritisch und versuchen, die Risiken für den Betrieb der Sonde weiter zu reduzieren", erläutert Prof. Tilman Spohn, Direktor des DLR-Instituts für Planetenforschung und wissenschaftlicher Leiter des HP3-Experiments.
Schlagfertig für den Marsboden
Etwa 10.000 Schläge soll der Maulwurf auf dem Mars ausführen und dabei ein Band mit Temperatursensoren in den Planetenboden bringen - in eine Tiefe, die bisher noch nicht erreicht wurde auf dem Roten Planeten. "Da kommt auf das Innenleben unserer Sonde eine große Schockbelastung zu." Und eben diese wollen die Wissenschaftler noch einmal vermindern. Dafür soll ein optimiertes Qualifikationsmodell entworfen, gebaut und getestet werden: Übersteht das neue Modell die Anforderungen im Live-Test in einer meterhohen, mit Sand gefüllten Säule noch besser als das bisherige Flugmodell, wird ein optimiertes Flugmodell gebaut und in den Mars-Lander eingebaut. Allerdings: Niemand kennt die genaue Beschaffenheit des Marsbodens, niemand kann garantieren, ob nicht ein Stein in der Bohrrichtung des Maulwurfs liegen wird. "Wir können das Risiko reduzieren, aber wir wissen auch, dass wir es nicht komplett eliminieren können - InSight ist eine ungewöhnliche und sehr anspruchsvolle Mission." Hat die Sonde die Temperatursensoren in den Boden gebracht, messen diese ein Marsjahr - also zwei Erdjahre - lang die Temperatur und die Wärmeleitfähigkeit im Boden, woraus schlussendlich der Wärmefluss des Planeten berechnet werden wird.
675 Millionen Dollar hatte die NASA als Budget für die InSight-Mission vorgesehen. Mit der Überarbeitung des Instruments SEIS der französischen Raumfahrtagentur CNES und der zweijährigen Verzögerung geht die NASA von 153,8 Millionen Dollar Zusatzkosten aus. Aktuelle Missionen sollen aber aufgrund der Zusatzkosten nicht verschoben oder abgesagt werden.
