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MARS-Express-Radar liefert erste Daten von der Mars-Oberfläche

Geschrieben am 08.08.2005 in Kategorie: Mission "Mars Express"

MARSIS, die Radarantenne an Bord der ESA-Sonde Mars Express, liefert erste Daten von der Oberfläche und der Ionosphäre unseres Nachbarplaneten.

MARSIS, die Radarantenne an Bord der ESA-Sonde Mars Express, liefert erste Daten von der Oberfläche und der Ionosphäre unseres Nachbarplaneten.

Das Radar hatte mit Abschluss der ersten Phase der Einsatzerprobung am 4. Juli seinen wissenschaftlichen Betrieb aufgenommen. Infolge der verspäteten Entfaltung der Antenne war zuvor beschlossen worden, die Einsatzerprobung, für die ursprünglich vier Wochen vorgesehen waren, in zwei Phasen aufzuteilen. Die zweite Phase soll im Dezember dieses Jahres beginnen. Die wissenschaftlichen Beobachtungen mit dem Instrument konnten somit früher als geplant, nämlich noch während der Mars-Nacht, eingeleitet werden - optimale Umgebungsbedingungen für Bodensondierungen, denn während des Mars-Tags ist die Ionosphäre energiereicher und wirkt sich deshalb störend auf die zur Sondierung ausgesendeten Radiosignale aus.

Gleich bei ihrer Einsatzerprobung haben die beiden 20 Meter langen Antennenausleger Radiosignale zur Marsoberfläche gefunkt und deren Echos registriert. Die Einsatzerprobung hat gezeigt, dass das Radar einwandfrei funktioniert und nun ohne Interferenzen mit den anderen Sondeninstrumenten in vollem Umfang betrieben werden kann, erklärte Roberto Seu, Instrumentleiter für MARSIS von der La-Sapienza-Universität in Rom.

Ein exzellenter Test

Bei der MARSIS-Radarantenne handelt es sich um ein sehr komplexes Instrument, das in verschiedenen Frequenzbändern betrieben werden kann. Für Bodensondierungen eignen sich am besten Signale im niedrigen Frequenzbereich, für die obersten Bodenschichten werden hingegen sehr hohe Frequenzen verwendet. Zur Untersuchung der Mars-Oberfläche sowie der oberen Bereiche der Atmosphäre schließlich kann MARSIS alle Frequenzbereiche einsetzen. Während der Einsatzerprobung haben wir alle Übertragungsmöglichkeiten getestet und die Leistung des Radars in der Mars-Umlaufbahn optimiert, so Prof. Giovanni Picardi, Hauptexperimentator für MARSIS von der La-Sapienza-Universität in Rom. "Dies ermöglichte uns seit der Aufnahme der wissenschaftlichen Beobachtungen Anfang Juli einen sehr sauberen Empfang von Oberflächenechos sowie die Erfassung erster Daten zur Ionosphäre."

Das MARSIS-Radar ist so programmiert, dass es seinen Betrieb nur dann aufnimmt, wenn die Sonde auf ihrer Umlaufbahn der Oberfläche des Planeten möglichst nahe kommt. Sobald die Sonde sich bei ihrer Umrundung dem marsnächsten Punkt nähert, wird das Radar 36 Minuten lang eingeschaltet, wobei die 26 mittleren Einsatzminuten für Bodensondierungen und die jeweils fünf Minuten davor und danach für das Sammeln von Daten aus der Ionosphäre genutzt werden.

MARSIS hat in erster Linie die nördlichen Ebenen auf sämtlichen Längengraden zwischen 30° und 70° nördlicher Breite im niedrigen Frequenzbereich ins Visier genommen. Mit der Arbeit des Radars sind wir sehr zufrieden. Die bis jetzt vorgenommen Oberflächensondierungen entsprechen den bestehenden Modellen der Mars-Topografie fast bis ins Detail, teilte Prof. Picardi erfreut mit. Diese Messungen waren also ein ausgezeichneter Test. Der auf den Ebenen des Mars liegende Schwerpunkt der ersten Datenanalysen erklärt sich wissenschaftlich dadurch, dass sich die darunter liegenden Bodenschichten theoretisch leichter erfassen lassen, obwohl die Aufgabe auch in diesem Fall keineswegs einfach ist. Da das Radar bei Oberflächensondierungen offenbar einwandfrei funktioniert, können wir auch von einer reibungslosen Aussendung von Radiowellen unter die Mars-Oberfläche ausgehen, erläuterte Prof. Picardi.

Das ist erst der Anfang unserer eigentlichen Arbeit, denn jetzt müssen wir die von den Bodenschichten reflektierten Echos genau erfassen und zuordnen. Dafür müssen alle Daten sorgfältig ausgewertet werden. Außerdem ist sicherzustellen, dass Signale, die eventuell aus verschiedenen Tiefen stammen könnten, nicht in Wahrheit auf Bodenunregelmäßigkeiten zurückzuführen sind. Damit werden wir sicherlich noch einige Wochen beschäftigt sein.

Überraschende erste Entdeckungen

Auch die ersten von MARSIS vorgenommenen Messungen der Mars-Ionosphäre haben den Wissenschaftlern einige interessante Ergebnisse beschert: Das Radar reagiert sofort auf die in der Ionosphäre vorhandene Anzahl geladener Teilchen (Plasma), die teilweise höher als erwartet war. Wir analysieren jetzt die Daten, um herauszufinden, ob diese Messungen eventuell auf ein plötzliches Ansteigen der Sonnenaktivität zurückzuführen sind, wie es etwa am 14. Juli zu beobachten war, oder ob wir neue Erklärungsmodelle brauchen. Eine Antwort werden uns erst eingehendere Datenanalysen geben können, so Jeffrey Plaut, Co-Hauptexperimentator vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena.

Die Radarantenne wird ihre Signale, die auf der Marsoberfläche auftreffen und in die darunter liegenden Bodenschichten eindringen, bis Mitte August aussenden. Zu diesem Zeitpunkt werden die Nachtbeobachtungen dann überwiegend abgeschlossen sein. Danach erhalten andere, besser für Tagesbeobachtungen ausgelegte Mars-Express-Instrumente Vorrang, wie z. B. die hochauflösende Stereo-Kamera HRSC und das zur Kartierung eingesetzte Spektrometer OMEGA. MARSIS wird jedoch auch tagsüber seine Beobachtungen der Oberfläche und der Ionosphäre des Planeten fortsetzen. Für die Ionosphärenmessungen, die unter allen verschiedenen Sonneneinstrahlungsbedingungen vorgenommen werden sollen, sind mehr als 20 % der Umlaufzeit von Mars Express veranschlagt.

Im Dezember wird sich der dem Planeten nächste Punkt der Umlaufbahn von Mars Express dann wieder auf der Nachtseite, jedoch in der Nähe des Südpols, befinden, so dass sich für MARSIS erneut optimale Beobachtungsbedingungen für Bodensondierungen - diesmal auf der Südhalbkugel des Mars - ergeben.

Quelle

ESA - Europäische Raumfahrtorganisation
Die ESA (European Space Agency) ist die europäische Raumfahrtorganisation.Sie bündelt Finanzmittel und Know-How der 21 Mitgliedsstaaten, um Projekte umzusetzen, die für einzelne Staaten nicht realisierbar wären.

Webseite: http://www.esa.de

MARSIS-Experiment
Darstellung des MARSIS-Experiments mit den voll ausgefahrenen Auslegern
© AOES Medialab / ESA