NASA Perseverance Rover landet erfolgreich auf Mars – demonstriert fortschrittliche Composite-Technologie

Perseverance, der größte, fortschrittlichste Rover, den NASA je auf einen anderen Planeten schickte – unterstützt von zahlreichen Composite-Materialien und -Strukturen – landete am 18. Februar auf dem Mars nach 203-tägiger Reise durch 472 Millionen km. Bestätigung der erfolgreichen Landung im Mission Control am Jet Propulsion Laboratory (Südkalifornien) um 15:55 EST (12:55 PST).

Mit bahnbrechender Technologie gestartet am 30. Juli 2020 von Cape Canaveral Space Force Station, Florida. Die Mars 2020 Perseverance-Mission markiert ehrgeizigen ersten Schritt zur Probenentnahme und Rückführung zur Erde.

„Diese Landung ist ein entscheidender Moment für NASA, USA und globale Raumfahrt – wir stehen an der Schwelle zu Entdeckungen, schärfen unsere Stifte, um Lehrbücher neu zu schreiben“, sagt amtierender NASA-Administrator Steve Jurczyk. „Die Mission verkörpert unseren Geist, selbst in schwierigsten Situationen durchzuhalten, inspiriert und fördert Wissenschaft und Exploration. Sie personifiziert das menschliche Ideal, der Zukunft entgegenzu beharren, und bereitet bemannte Mars-Exploration in den 2030ern vor.“

Auto-groß, 1.026 kg schwer, robotischer Geologe und Astrobiologe durchläuft Wochen Tests vor zweijähriger Wissenschaftsuntersuchung des Jezero-Kraters. Untersuchung von Gestein und Sediment des uralten Seebodens und Flussdeltas zur Charakterisierung von Geologie und Paläoklima. Kernaufgabe: Astrobiologie, Suche nach Spuren uralten mikrobiellen Lebens. Mars Sample Return Kampagne (NASA & ESA) ermöglicht Erd-Laboranalyse von Perseverance-Proben mit zu großen/komplexen Instrumenten für Mars.

„Durch diese Ereignisse sind erste makellose Proben von dokumentierten Orten eines anderen Planeten einen Schritt näher an die Erde“, sagt Thomas Zurbuchen, NASA Associate Administrator for Science. „Perseverance ist erster Schritt für Gestein/Regolith-Rückführung vom Mars. Wir wissen nicht, was sie verraten. Aber sie könnten Monumentales zeigen – dass Leben einst jenseits der Erde existierte.“

Jezero-Krater, 45 km breit, liegt am westlichen Rand von Isidis Planitia, riesigem Impaktbecken nördlich des Maräquators. Vor 3,5 Mrd. Jahren hatte Krater eigenen Flussdelta und war wassergefüllt.

Wegbereiter für bemannte Missionen

Vor Juli-2020-Start rüstete NASA-Team Perseverance mit fortschrittlichen Strukturen, Instrumenten, Systemen für Marserfolg aus.

Stromversorgung für Elektrizität und Wärme während Jezero-Exploration: Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG). US Department of Energy (DOE) stellte es via Partnerschaft für zivile Raumfahrt-Energiesysteme bereit.

Mit sieben Primärwissenschaftsinstrumenten, meisten je zum Mars gesendeten Kameras, komplexem Proben-Caching-System – erstmalig im All – durchsucht Perseverance Jezero nach fossilierten Überresten uralten mikrobiellen Marslebens, nimmt Proben.

„Perseverance ist der sophisticatedste robotische Geologe aller Zeiten, aber Nachweis mikrobiellen Lebens erfordert enorme Beweislast“, sagt Lori Glaze, Direktorin NASA Planetary Science Division. „Instrumente an Bord lehren uns viel, aber möglicherweise brauchen wir weit leistungsfähigere Erdlabore, um zu sagen, ob Proben Beweise für einstiges Marsleben tragen.“

Composite-Strukturen spielten große Rolle bei erfolgreicher Landung – und werden dies für zukünftige Vorhaben fortsetzen. Beim Abstieg war der Landefallschirm – vital für Landung und Rover-Gewichtsunterstützung – mit Teijin Aramids (Arnhem, Niederlande) Hochleistungs-Para-Aramidfasern in Fallschirm-Aufhängeseilen und -Risern ausgestattet.

Weiterhin: Die Aeroshell-Eintrittskapsel als Hitzeschild gegen extreme Hitze beim Mars-Eintritt wurde von Lockheed Martin (Littleton, Colorado, USA) gebaut und nutzte Carbonfaser/Cyanatester-Prepreg für strukturelle Unterstützung von Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Kalifornien, USA).

Torays Prepreg-Materialien finden sich auch in strukturellen Bereichen des Landecks des Rovers.

„Marslandung ist immer unglaublich schwierig, wir sind stolz, auf vergangenen Erfolgen aufzubauen“, sagt JPL-Direktor Michael Watkins. „Aber Perseverance baut nicht nur darauf auf, sondern bahnt eigenen Weg, wagt neue Herausforderungen in Oberflächenmission. Wir bauten Rover nicht nur zum Landen, sondern um beste wissenschaftliche Proben für Rückführung zu finden/sammeln – sein komplexes Sampling-System und Autonomie ermöglichen nicht nur diese Mission, sondern bereiten zukünftige robotische und bemannte Missionen vor.“

Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) Sensorsuite sammelte Atmosphärendaten beim Eintritt; Terrain-Relative Navigation steuerte autonom Endabstieg. Daten beider helfen zukünftigen bemannten Missionen, sicherer und mit größeren Payloads auf anderen Welten zu landen.

Auf Marsoberfläche werden Perseverance Wissenschaftsinstrumente glänzen. Mastcam-Z: Paar zoomfähiger Wissenschaftskameras auf Remote-Sensing-Mast („Kopf“), erstellt hochauflösende Farb-3D-Panoramen. SuperCam auf Mast: gepulster Laser für Gestein/Sediment-Chemie, eigenes Mikrofon für Gesteinseigenschaften (Härte).

Auf Turm am Roboterarm-Ende: PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) und SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) arbeiten zusammen für Nahbereichs-Geologie. PIXL: Röntgenstrahl + Sensoren für Elementchemie. SHERLOC: UV-Laser + Spektrometer + WATSON-Imager für Gesteinsoberflächen, Mineral- und organische Molekül-Kartierung – Kohlenstoffbasierte Bausteine irdischen Lebens.

Rover-Chassis beherbergt drei Wissenschaftsinstrumente. RIMFAX (Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment): erstes Bodenradar auf Mars, bestimmt Entstehung verschiedener Marsoberflächenschichten – Daten für zukünftige Sensoren zur Suche nach Wassereis. MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment): Tech-Demo, Sauerstoff aus dünner, meist CO₂-Atmosphäre herzustellen. MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer): Sensoren an Mast/Chassis für aktuelles Mars-Wetter, Klima, Staub.

Am Roverbauch angebracht: Ingenuity Mars Helicopter – Tech-Demo für ersten motorisierten, kontrollierten Flug auf anderem Planeten mit Rotorblättern aus Carbonfaser und Schaumkern.

Ingenieure/Wissenschaftler testen nun Perseverance Monat(e): jedes Instrument, Subsystem, Subroutine. Dann Helikopter-Ausklinken für Flugtestphase. Bei Erfolg könnte Ingenuity luftgestützte Dimension für Mars-Exploration eröffnen: Scouts oder Lieferungen für zukünftige Astronauten fern der Basis.

Nach Ingenuity-Testflügen beginnt ernsthafte Suche nach Spuren uralten mikrobiellen Lebens.

„Perseverance ist mehr als Rover, mehr als diese großartigen Männer und Frauen, die es bauten und hierher brachten“, sagt John McNamee, Projektmanager Mars 2020 Perseverance bei JPL. „Es sind sogar mehr als 10,9 Mio. Menschen, die sich für Mission registrierten. Mission ist, was Menschen erreichen, wenn sie durchhalten. Wir kamen so weit. Jetzt: zuschauen, wie wir weitermachen.“

Zur Mars-Mission

Primäres Ziel: Astrobiologie, Suche nach Spuren uralten mikrobiellen Lebens. Rover charakterisiert Geologie und Paläoklima, erste Mission mit Proben-Caching von Mars-Gestein/Regolith – Wegbereiter bemannter Mars-Exploration.

Nachfolgende NASA-Missionen mit ESA: Raumfahrzeuge zum Mars, Proben einsammeln, zur Erde zurückbringen für Tiefenanalyse.

Mars 2020 Perseverance Teil von NASA Moon-to-Mars Exploration – inkl. Artemis-Mondmissionen zur Vorbereitung bemannter Mars-Exploration.

JPL, Caltech-Division in Pasadena, managt Mars 2020 Perseverance und Ingenuity für NASA.