Im Unterschied zur Erde hat der Mars gleich zwei Monde: Phobos und Deimos. Über diese ist aber bisher vergleichsweise wenig bekannt, zum Beispiel wie die kleinen, unregelmäßig geformten Monde entstanden sind und woraus sie bestehen. Diese Rätsel will ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern jetzt lösen. Mehrere US-amerikanische Erkundungen und europäische Missionen – Mars Express (gestartet 2003) und ExoMars Gas Trace Orbiter (gestartet 2016) – lieferten bereits Daten und Bilder aus der Marsumlaufbahn, mit deren Hilfe die Monde beobachtet werden konnten. Eine geglückte Landung auf einem von ihnen gab es aber bis heute nicht. Über ihre geologischen, mineralogischen und geochemischen Eigenschaften ist daher wenig bekannt.

Erstmals Materialproben von Phobos

Die MMX-Raumsonde der japanischen Raumfahrtorganisation JAXA soll dies bald ändern: Wenn alles wie geplant abläuft, wird sie die beiden Marsmonde detailliert aus dem Orbit untersuchen und erstmals Materialproben von Phobos sammeln. Zudem wird sie den gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der französische Raumfahrtagentur CNES (Centre National des Etudes Spatiales) entwickelten MMX-Rover mitführen und auf Phobos absetzen. Voraussichtlich 2026 soll das ehrgeizige Vorhaben starten.

Europäischer Missionsanteil: der MMX-Rover IDEFIX

Das IDEFIX genannte MMX-Landefahrzeug soll gleich mehrere Aufgaben auf Phobos erfüllen: Zum einen soll es wichtige Erkenntnisse zur Vorbereitung der Landung des Mutterschiffes erbringen. Zum anderen wird er an interessanten Stellen die Oberflächenzusammensetzung und -beschaffenheit analysieren. Insgesamt acht DLR-Institute aus fünf Standorten tragen zum Rover bei: Das Institut für Robotik und Mechatronik ist mit der Gesamtprojektleitung und – gemeinsam mit dem Institut für Raumfahrtsysteme – mit dem Systemengineering beauftragt. Darüber hinaus entwickelte das Institut für Robotik und Mechatronik eine Softwarepipeline, um den Rover auf der Phobos-Oberfläche autonom zu navigieren. Gemeinsam waren die Institute für Robotik und Mechatronik sowie für Systemdynamik und Regelungstechnik für das Aufricht- und Fortbewegungssystem (Lokomotionssystem) des 25 Kilogramm schweren Rovers verantwortlich. Das Institut für Softwaretechnologie hat bei der Softwareentwicklung der Navigation und des Lokomotionsystems unterstützt.

Kooperation über Ländergrenzen hinaus

Die Carbonstruktur entstand in Regie des Institutes für Systemleichtbau. Vom Institut für Systemdynamik und Regelungstechnik stammen umfangreiche Simulationen zur Beschaffenheit des Phobos-Bodens und zur sicheren Fortbewegung des Rovers. Integriert und unter realitätsnahen Bedingungen getestet wurde der Rover-Anteil des DLR im Institut für Raumfahrtsysteme. Das DLR-Institut für Planetenforschung steuerte das Radiometer miniRAD bei und das DLR-Institut für Optische Sensorsysteme das Ramanspektrometer RAX. Das DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln hat zusammen mit der Universität Université Côte d’Azur (Frankreich) die wissenschaftliche Leitung für den Rover inne und ist verantwortlich für das Payload Management. Die CNES leistet wesentliche Beiträge mit Kamerasystemen zur räumlichen Orientierung und Erkundung auf der Oberfläche sowie zur Untersuchung der mechanischen Bodeneigenschaften. Darüber hinaus entwickelt die CNES das zentrale Service-Modul des Rovers inklusive des Onboard-Computers sowie des Energie- und Kommunikationssystems. Finale Integration und Tests finden bei der CNES in Toulouse statt. Nach dem Start der MMX-Mission wird der Rover von Kontrollzentren des DLR MUSC in Köln und der CNES in Toulouse (Frankreich) betrieben.

Der Missionsablauf

Voraussichtlich 2026 soll MMX mit einer H-3-Trägerrakete vom japanischen Startplatz Tanegashima abheben. Nach circa einjähriger Flugzeit wird MMX den Mars erreichen und in seine Umlaufbahn einschwenken. Dann beginnen die acht wissenschaftlichen Instrumente des Explorationsmoduls mit der Kartierung und Charakterisierung der Oberflächen von Phobos und Deimos. Für 2029 ist die Landung des Rovers auf Phobos vorgesehen. Hierbei wird der Rover aus einer Höhe von 40 bis 100 Metern über der Oberfläche abgesetzt. Nach der Landung – und voraussichtlich einigen kleinen Hüpfern – wird er sich selbständig aufrichten und dann einsatzbereit machen. Anschließend beginnt die rund dreimonatige Messphase, innerhalb derer der Rover verschiedene Ziele anfährt, die interessant für die wissenschaftliche Analyse sind.

Zurück zur Erde

Zum Abschluss der Mission werden durch die Muttersonde, unter Berücksichtigung der durch den Rover gewonnenen Erkenntnisse, Bodenproben gesammelt, die mit dem Rückkehrmodul zurück zur Erde gebracht werden. Dort sollen sie 2031 ankommen, um weiter in irdischen Laboren analysiert zu werden. Die japanische Raumfahrtorganisation JAXA ist prädestiniert für eine solch anspruchsvolle Aufgabe: Zuletzt gelang 2020 es der Mission „Hayabusa 2“, Material des Asteroiden Ryugu zur Erde zurückzubringen. Schon bei Hayabusa 2 waren DLR und CNES mit dem Lander MASCOT beteiligt.

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