Seit knapp 13 Jahre dreht Mars Express, die erste europäische Marssonde, einsam ihre Kreise um den Roten Planeten. Klappt aber alles wie geplant, erhält sie bald Gesellschaft vom Trace Gas Orbiter (TGO), dem neuesten Forschungssatelliten der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos.

Diesen Montag um 10 Uhr 31 (MEZ) soll die Marsmission unter dem Namen ExoMars vom Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan starten.

Lange stand das Projekt auf Messers Schneide, nachdem die US-Raumfahrtbehörde Nasa 2012 überraschend ihre Beteiligung an der Mission beendete. Erst die Partnerschaft mit Russland gab dem Vorhaben neuen Schub.

Sollte der Raketenstart am Montag nicht möglich sein, bleibt den Wissenschaftern in Baikonur ein Zeitfenster von zwölf Tagen. Gelingt es ihnen auch in dieser Frist nicht, den TGO auf seine Reise zu schicken, muss die Mission um rund zwei Jahre verschoben werden. Denn: Die Distanzunterschiede zum Mars sind je nach Zeitpunkt gewaltig – sie schwanken zwischen etwa 55 und 400 Millionen Kilometern.

Die Suche nach Leben

Sieben Monate lang wird der rund 4,3 Tonnen schwere TGO durchs All reisen, ehe er im Oktober den Roten Planeten erreicht. Dort wird der Satellit die zu Testzwecken mitgeführte Landesonde Schiaparelli abkoppeln. Sie dringt mit einer Geschwindigkeit von 5,8 Kilometern pro Sekunde in die Marsatmosphäre ein, wo sie durch die dünne Gashülle des Planeten abgebremst wird. Dabei erwärmt sich ihr Schutzschild auf gut 1500 Grad, ehe die Sonde mithilfe eines Fallschirms auf der Planetenoberfläche aufsetzt.

Übersteht Schiaparelli das Manöver unbeschadet, wird die Landesonde bei der zweiten ExoMars-Mission 2018 einen Marsrover absetzen der Gestein analysieren und Bilder der Umgebung zur Erde schicken wird.

Dieser Test ist aber nur ein Ziel der Mission. Die Hauptaufgabe fällt dem Satelliten TGO zu, der nach dem Landeexperiment rund ein weiteres Jahr unterwegs sein wird, ehe er seinen definitiven Platz in der Umlaufbahn des Roten Planeten einnimmt.

Dort werden die Analyseinstrumente des TGO die Marsatmosphäre auf Spurengase wie Methan untersuchen – ein Treibhausgas, das auch auf der Erde vorkommt. Der Nachweis von Methan wäre ein wichtiger Hinweis darauf, dass auf dem Mars biologisches Leben existiert oder der Planet, beispielsweise durch Vulkanismus, geologisch aktiv ist.

Ebenfalls an Bord des TGO-Satelliten befindet sich eine hochpräzise Kamera – entwickelt und gebaut von Ingenieuren am physikalischen Institut der Universität Bern.

Cassis (kurz für: Colour and Stereo Surface Imaging System) haben die Schweizer Forscher ihre Kamera getauft. Sie wird gestochen scharfe Bilder von ausgewählten Gebieten des Roten Planeten liefern. Diese sollen Aufschluss über Veränderungen auf seiner Oberfläche geben und so dazu beitragen, früheres oder aktuelles Leben auf dem Mars zu erforschen.

Besonderes Interesse haben Forscher derzeit an den dunklen Furchen, die saisonal an steilen Hängen auf der Marsoberfläche auftreten und wieder verschwinden. Erst letztes Jahr konnten Wissenschafter in diesen Furchen bestimmte Salze nachweisen, die auf das Vorkommen von fliessendem Wasser schliessen lassen. Diese Vermutungen genauer zu untersuchen, ist eines der Hauptziele von Cassis.

«Unsere Kamera», ist Nicolas Thomas überzeugt, «ist die beste Farbkamera, die je zum Mars geschickt wurde.» Der gebürtige Brite ist Physikprofessor und leitet das Forschungsteam an der Universität Bern, das sich die letzten 23 Monate mit der Konstruktion von Cassis beschäftigte. Es ist nicht das erste Mal, dass Thomas für eine Marsmission arbeitet.

2011 war er im US-Bundesstaat Arizona an der Entwicklung von HiRise beteiligt, einer Kamera, die in der amerikanischen Raumsonde Mars Reconaissance Orbiter bis heute zuverlässig Bilder vom Mars knipst und zur Erde schickt.

Am Montag hebt die Raumsonde vom Weltraumbahnhof in Baikonur ab.

Am Montag hebt die Raumsonde vom Weltraumbahnhof in Baikonur ab.

Der Kampf gegen die Zeit

In puncto Auflösung unterliegt die in Bern entwickelte Kamera zwar der HiRise. Durch ein verbessertes Lichtmesssystem macht sie aber Bilder mit besserer Farbgebung und ist durch ihr schwenkbares Objektiv in der Lage, Stereobilder mit grösserer räumlicher Tiefe aufzunehmen. Laut Thomas sind die Gründe für die Abstriche bei der Auflösung logistischer Natur. «In der Raumfahrt», so der Physiker, «sind Gewicht und Platz ein Dauerproblem. Unsere Kamera durfte lediglich 18 Kilo schwer sein. Innerhalb dieser Anforderung haben wir die beste Kamera gebaut.»

«Go for it!»

Die grösste Herausforderung während der Entwicklungsphase war allerdings eine andere: die Zeit. Vor zwei Jahren erst haben die Berner Ingenieure vom Schweizer Raumfahrtbüro und der ESA die Zusage für den Bau der Kamera erhalten – eine schier unmögliche Frist.

Üblich für ein solch komplexes Unterfangen sind mehr als drei Jahre. «Wir haben lange diskutiert, ob wir überhaupt beginnen sollen», erklärt Thomas. Schliesslich gehe es bei solchen Projekten um viele Millionen Franken, die zum Fenster rausgeschmissen werden, sollte das Gerät nicht rechtzeitig fertig werden. Trotzdem entschieden die Wissenschafter: «We go for it!»

Die heisse Phase für die Forscher aus Bern folgt Mitte April. Dann wird ihre Kamera erstmals aktiviert. Dieser Moment bereitet Thomas heute die grössten Sorgen. Denn die knappe Konstruktionszeit ging auch zulasten von Tests. Der Physiker ist aber überzeugt, dass sein Team sehr gute Arbeit geleistet hat und die Kamera einen wichtigen Teil zur Erforschung von Leben auf dem Mars beitragen wird.

Auch für den Fall, dass ExoMars keine neuen Erkenntnisse zutage fördert, ist Thomas sicher: «Das Projekt ist eine tolle Sache für die Schweiz. Die Ingenieure in Bern haben eine unglaubliche Arbeit geleistet und können stolz auf sich sein.»