Warum alle zum Roten Planeten wollen

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Es wird voll auf dem Mars: Die Nasa ist mit Ingenuity und Perseverance zweimal vertreten, Chinas Rover Zhurong rollt auch durch den Staub. Der Rote Planet ist beliebter denn je. Welche Missionen es gibt, wonach sie suchen – und was sie entdeckt haben.

Der Mars gilt neben dem Mond als das attraktivste Ziel im Sonnensystem für Raumfahrt-Behörden. Im Sommer 2020 haben gleich drei Missionen den langen Weg zum Roten Planeten auf sich genommen – und ihn mittlerweile allesamt erreicht.

Den Anfang machte die Raumsonde der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE). Hope, so ihr Name, erreichte die Umlaufbahn des Mars bereits am 9. Februar 2021. Ihr folgte der chinesische Orbiter Tianwen-1, der – im Gegensatz zu Hope – einen Rover für die Erkundung des Mars an Bord hat. Er hat seit Mitte Mai 2021 rote Erde unter den Reifen und damit als erstes Nicht-Nasa-Fahrzeug auf dem Mars Weltraumgeschichte geschrieben. Einige Wochen früher im Staub angekommen, ist der Nasa-Rover Perseverance. Er landete am 18. Februar 2021 erfolgreich auf der Marsoberfläche im Jerzero-Krater. Alle drei Missionen wollen langfristig Informationen über und auf dem Mars sammeln.

Rote Wüste, eisige Temperaturen und staubige Winde, die über die kargen Landschaften fegen. Warum zieht ein solch vermeintlich lebensfeindlicher Ort Wissenschaftler auf der ganzen Welt in ihren Bann? Der erste Blick täuscht. Der Mars ist der Erde durchaus ähnlich und bietet gute Bedingungen für ein großes Ziel: eine bemannte Reise (und eine Besiedlung). Und vielleicht waren oder sind diese Bedingungen sogar so gut, dass Leben existieren kann oder sogar existiert hat. Diese Aussichten lassen Raumfahrtbehörden vieler Länder Milliarden für Mars-Missionen ausgeben.

Im Gegensatz zu vielen anderen Planeten des Sonnensystems ist der Mars als direkter Nachbar der Erde zudem vergleichsweise schnell erreichbar. Auf seiner Bahn kommt er ihr alle 16 Jahre am nächsten. Im August 2003 näherten sich Mars und Erde bis auf 55 Millionen Kilometer an. Rund sechs Monate dauert eine Reise zum Roten Planeten mindestens. Zum Vergleich: Eine Sonde zum Jupiter wäre rund zehnmal so lange unterwegs.

Ein weiterer Grund für das Interesse der Forschung am Mars: die Zeit. Ein Marstag, genannt „Sol“, dauert mit 24,6 Stunden nur minimal länger als ein Tag auf der Erde. Größer ist der Unterschied bei der Dauer eines Sonnenumlaufs: Da der Rote Planet durchschnittlich etwa 70 Millionen Kilometer weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde, zieht sich ein Marsjahr ungefähr doppelt so lang wie ein Erdenjahr – auf exakt 687 Tage.

Die weitere Entfernung zur Sonne beeinflusst auch die Temperaturen. Durchschnittlich herrschen minus 53 Grad Celsius, im Sommer klettert das Thermometer mancherorts auf bis zu plus 20 Grad Celsius. Das ist auszuhalten – und sicherlich deutlich angenehmer als die Temperaturen auf der Venus, wo durchschnittlich 464 Grad herrschen. Oder auf Uranus, auf dem eisige minus 214 Grad die Regel sind.

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Uranus verfügt zudem, genau wie Jupiter, Saturn und Neptun, über keine feste Oberfläche. Der Mars hingegen hat genau diese zu bieten. Das steht spätestens seit 1971 fest, als das Landemodul der sowjetischen Sonde Mars 3 als erstes irdisches Objekt auf der Oberfläche des Roten Planeten aufsetzte. Viele weitere Landungen sollten folgen, zuletzt die des Nasa-Rovers Perseverance am 18. Februar 2021.

Vor allem aber steckt hinter dem Run auf den Mars die Suche nach Leben. Und die könnte tatsächlich erfolgreich verlaufen, denn der Rote Planet ist geologisch vielfältig und verfügt über eine Atmosphäre, die allerdings langsam, aber sicher in den Weltraum entweicht. Der wichtigste Pluspunkt für den Mars: Seit 2008 ist klar, dass es dort Wasser gibt – wenn auch gefroren. Die Sonde Phoenix hatte diese bahnbrechende Erkenntnis geliefert. Im März 2021 setzte eine Nasa-Studie dann noch einen drauf: Ein Großteil des Mars-Wassers befindet sich offenbar immer noch auf dem Roten Planeten – und zwar in seiner Kruste. Zuvor waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass der Mars einen großen Teil seines Wassers ans All verloren hat.

Die Ballung von Marsmissionen in diesem Jahr ist kein Zufall: Im Sommer 2020, genauer gesagt im Juli und August, standen sich Mars und Erde so nah, dass der Flug dorthin „nur“ zwischen sechs und zehn Monate dauert. Diese günstige Konstellation ergibt sich alle 26 Monate für etwa vier bis sechs Wochen. Wer sie verpasst, muss entweder eine längere und damit deutlich teurere Reise zum Mars in Kauf nehmen, oder wieder zwei Jahre warten.

Für letzteres musste sich die Europäische Raumfahrtbehörde (Esa) entscheiden. Der ExoMars-Rover sollte eigentlich schon 2018 zum Mars starten, doch die Mission wurde immer wieder verschoben, unter anderem, weil Tests mit den Landefallschirmen scheiterten. Aktueller Termin für die Esa-Mission ist der 20. September 2022. Dann soll der ExoMars-Rover nach etwa neun Monaten am 10. Juni 2023 auf dem Mars ankommen.

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„Touchdown confirmed“, hieß es am 18. Februar 2021 um 21.56 Uhr. Der Rover Perseverance (dt.: Beharrlichkeit) war soeben nach 203 Flugtagen erfolgreich auf der Marsoberfläche gelandet. „Sieben Minuten Terror“ mussten die Ingenieure der US-Weltraumagentur Nasa im Jet Propulsion Laboratory (JPL) der Caltech-Uni in der Nähe von Los Angeles zuvor überstehen. Warum sieben Minuten? Das ist die Zeit, die die Landung auf dem Mars in Anspruch nimmt.

Der Knackpunkt: Die Ingenieure konnten dem Rover nicht bei der Landung helfen. Denn Signale rasen zwar mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum, benötigen trotzdem rund elf Minuten vom roten bis zum blauen Planeten. Die Information über den Erfolg der Landung auf dem Mars erreichte die Wissenschaftler also erst, als der 1.000 Kilogramm schwere Marsrover von der Größe eines Kleinwagens bereits im Jezero-Krater aufgesetzt hatte.

Nur wenige Minuten nachdem seine Reifen roten Boden berührt hatten, sendete der Rover auch schon die ersten Fotos von der Marsoberfläche Richtung Heimat. Mit diesen ersten Bildern hat die eigentliche Mission von Perseverance begonnen. Inzwischen veröffentlichte die Nasa Videos und hochauflösende Panoramaaufnahmen von der Oberfläche. Mittlerweile hat sich der Rover auch in Bewegung gesetzt. Die Probefahrt durch den roten Sand erfolgte am 4. März und ging nur über fünf Meter. Mittlerweile ist Perseverance schon deutlich weiter gefahren. Von einem seiner Ausflüge hat der Rover auch Tonaufnahmen geschickt – inklusive eines mysteriösen Geräusches.

Mindestens ein marsianisches Jahr lang, also 687 irdische Tage, soll der Rover auf dem Mars Erkundungen anstellen. Die Nasa will im Jezero-Krater nach Hinweisen auf einst vorhandenes Leben suchen. Perseverance soll zudem Gesteinsproben zu sammeln. Außerdem will die Nasa erstmals Flugversuche auf dem Mars unternehmen. Dazu hat Perserverance den kleinen Helikopter Ingenuity (Einfallsreichtum) im Gepäck.

Ingenuity ist seit dem 19. April das erste Luftfahrzeug – zumindest von der Erde – das über einen anderen Planeten geflogen ist. Ob der Helikopter starten würde, war nicht sicher. Die Mars-Atmosphäre hat nur etwa ein Prozent der Dichte der Erdatmosphäre. Das macht es Fluggeräten schwer, sich in der Luft zu halten. Die kleine Nasa-Drohne hat es aber geschafft und bereits diverse Fotos geliefert.

Seit dem 9. Februar sind die Vereinigten Arabischen Emirate das erste arabische Land, das eine Mission zum Mars umgesetzt hat. Die Sonde Hope, arabisch „al-Amal“ (dt.: Hoffnung) ist am 9. Februar 2021 in der Umlaufbahn des Roten Planeten angekommen. Auch die arabischen Ingenieure hatten zwischenzeitlich keinen Kontakt zu ihrer Sonde – sogar für ganze für 27 Minuten. Um 17.15 Uhr war aber klar: Hope hat nach rund sieben Monaten Flugzeit ihr Ziel erreicht. Kurz nach der Ankunft gab es auch schon das erste Foto.

Die rund 1.350 Kilogramm schwere Sonde war am 20. Juli 2020 vom japanischen Weltraumbahnhof Tanegashima aus in Richtung Mars gestartet. Hope soll ein Marsjahr lang von der Umlaufbahn aus die Atmosphäre des Mars analysieren und das Wettergeschehen verfolgen. Die arabischen Wissenschaftler wollen mithilfe der Sonde Daten sammeln, die aufklären könnten, warum das flüssige Wasser von der Marsoberfläche verschwunden ist.

Für die Vereinigten Arabischen Emirate ist die Marsmission das zweite Raumfahrt-Projekt innerhalb kurzer Zeit: Im September 2019 war zum ersten Mal ein Astronaut aus dem Land ins All geflogen und hatte eine Woche auf der Internationalen Raumstation ISS verbracht.

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Auch die chinesische Sonde Tianwen-1 („Fragen an den Himmel“) hatte am 10. Februar kurz nach der Sonde der VAR die Umlaufbahn des Mars erreicht. Die Chinesen haben es allerdings der Nasa gleichgetan und einen Rover auf der Marsoberfläche abgesetzt. Der 240 Kilogramm schwere und fast zwei Meter hohe Mars-Rover Zhurong (Gott des Feuers) schrieb am 15. Mai mit seiner Landung in der Nacht von Freitag auf Samstag Raumfahrtgeschichte.

Er ist das erste Fahrzeug – von der Erde – das auf dem Mars unterwegs ist und nicht von der Nasa geschickt wurde. Seine Landung erfolgte recht spontan. Stunden vor der Landemission hatte China angekündigt, Zhurong „in den nächsten Tagen“ landen zu wollen. Von den bisher 18 Landeversuchen auf dem Mars waren nur zehn erfolgreich. Russland gelang 1971 mit der Sonde Mars 3 zwar die erste Landung auf dem Roten Planeten, doch aufgrund eines Staubsturms brach der Kontakt nach 20 Sekunden ab. Die restlichen neun Landungen auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten gehen auf das Konto der US-Raumfahrtbehörde Nasa.

Der solarbetriebene Rover der Chinesen soll die Oberfläche mindestens 90 Tage lang erforschen. Mithilfe eines Bodenradargeräts kann unter der Oberfläche nach möglichen Spuren von Wasser und eventuellem Leben gesucht werden. Vom Mars aus funkt der Rover dann die Daten zur Erde. Dabei dient Orbiter Tianwen-1 als Kommunikationsrelais. Wenige Tage nach seiner Landung schickte Zhurong erste Bilder vom Mars, bevor der Rover kurz darauf am 22. Mai seine erste Fahrstrecke zurücklegte. Bis Ende Mai will die chinesische Raumfahrtagentur CNSA erste Forschungsdaten des Rovers auswerten können.

Rover und jede Menge Schrott sind inzwischen auf dem Mars gelandet. Das große Ziel aber ist der bemannte Marsflug. Die US-amerikanische Weltraumbehörde Nasa, die russische Raumfahrtagentur Roskosmos und die Volksrepublik China haben alle deutlich gemacht, dass sie Menschen auf den Mars bringen wollen. Aber auch das kommerzielle Weltraumunternehmen SpaceX von Elon Musk verfolgt ähnliche Pläne und treibt die Entwicklung des Raumschiffs Starship voran.

Es gibt gute Gründe, warum trotzdem noch kein Mensch zum Roten Planeten geflogen ist. Eine Reise hätte es in sich. Nach wenigen Tagen wäre die Erde nur noch ein kleiner blauer Punkt. Danach monatelang nichts. Erstmal angekommen, würde es dann direkt ungemütlich: Die Landung in der dünnen Atmosphäre ist extrem schwierig. Und als kleiner Bonus würde der ganze Spaß vermutlich bis zu 400 Milliarden Euro kosten. Das jedenfalls schätzte die Nasa Anfang der 90er Jahre. Solche Summen schrecken staatliche Raumfahrtprojekte vermutlich eher ab. Das lässt private Unternehmen wie SpaceX oder das krachend gescheiterte Mars One in den Fokus rücken.

Während Elon Musk für SpaceX weiter davon ausgeht, bereits 2024 eine erste unbesetzte Mission Richtung Mars zu bringen – was Nasa und Esa für unrealistisch halten – hat sich Mars One bereits aus dem Rennen verabschiedet.

Angeführt vom niederländischen Unternehmer Bas Lansdorp hatte das Projekt das ambitionierte Ziel ausgegeben, 2023 mit Menschen an Bord den Mars entern zu wollen. Kleiner Haken: Eine Rückreise war nicht geplant. Außerdem war das Projekt letztendlich zu teuer. Fehlendes Geld war 2019 der Grund für das Aus der Mars-Fantasien von Bas Landsdorp. Viele Kritiker sahen sich bestätigt, hatten sie Mars One ohnehin technische Schwächen und unrealistische Zielvorgaben vorgeworfen.

Ob Elon Musks Ziele realistisch(er) sind, muss sich noch zeigen. Die ersten Astronauten hat SpaceX im vergangenen Jahr immerhin schon in den Orbit der Erde befördert. Vier Monate später, auf der virtuellen Konferenz der Mars Society verkündete Musk weitere große Pläne. Demnach soll SpaceX die erste unbemannte Mars-Mission schon 2024 zum Roten Planeten schicken. In drei Jahren wird es ein entsprechendes Startfenster geben. Schon vor 2030 sollen dann Starship-Raketen auf dem Mars landen, wie Musk im März via Twitter mitteilte.

RIP SN10, honorable discharge

— Elon Musk (@elonmusk) March 4, 2021

„Ich denke, wir haben eine faire Chance“, gab sich der Milliardär bescheiden. Dass die Reise zum Nachbarplaneten kein One-Way-Trip wird, hat SpaceX mittlerweile bewiesen. Am 5. Mai glückten erstmals Start, Flug und Landung einer Starship-Rakete. SN15 schrieb Geschichte, als sie unbeschadet den Boden berührte. Bereits davor war ein Starship-Prototyp bei einem Test erfolgreich gelandet, aber kurz darauf explodiert. Trotz der großen Herausforderung will Elon Musk in zehn Jahren Menschen zum Roten Planeten bringen. Und dann? Dann will er den Mars mit Milliardären besiedeln.

Bis es soweit kommt, gilt es noch einige Hürden zu überwinden – unter anderem die Entfernung und den damit verbundenen Energiebedarf. Im Februar 2021 sorgte die Physikerin Fatima Ebrahimi für Schnappatmung bei Mars-Enthusiasten: Die Forscherin des US-Department of Energy’s Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) hat das Konzept einer neuartigen Fusionsrakete entwickelt, das einen Flug zum Mars deutlich näher rücken lassen könnte.

Dass Elon Musk einmal den Mars besiedeln würde, ahnte ein deutscher Raketenwissenschaftler offenbar schon vor über 70 Jahren: 1948 schrieb Wernher von Braun in seinem fiktiven Roman über einen Herrscher auf dem Mars. Musk-Fans sehen Parallelen zum SpaceX-Gründer. Kein Wunder, denn die Romanfigur heißt Elon.

Bei ihrem Konzept setzt Ebrahimi auf einen modernen Plasmaantrieb. Dessen Prinzip basiert darauf, dass Plasmapartikel in das Vakuum des Alls geschossen werden, was der Rakete einen enormen Vortrieb beschert. Geschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometer pro Sekunde sollen möglich sein.

Es wäre ein Durchbruch für Langstreckenflüge ins All. Zum einen würde eine solche Fusionsrakete sehr viel schneller auf Reisegeschwindigkeit kommen als bisher; zum anderen würde sie über unbegrenzt viel Energie verfügen. Der Mars könnte somit längst nicht das Ende des erreichbaren Raums sein, wenn sich Fatima Ebrahimis Konzept als Prototyp behaupten kann.

Russland will den Mars indes offenbar direkt überspringen. 2030 will die russische Raumfahrtbehörde ein Raumfahrzeug erst zum Mond, dann zur Venus und schließlich zum Jupiter schicken. Auf der 50-monatigen Reise soll ein Atomreaktor für die notwendige Energie sorgen. Vielleicht gibt es ja einen kurzen Zwischenstopp auf dem Roten Planeten.

Und wenn die ersten Menschen auf dem Mars landen? Wie fühlt sich das Leben auf dem Mars an? Das haben Forscher schon mehrfach getestet. Nicht im Weltall, sondern auf der Erde. Unter anderem in der Dhofar-Wüste des Golfstaats Oman. Hier haben sechs Wissenschaftler unter Führung des Österreichischen Weltraumforums (ÖFW) beim sogenannten „Amadee 18“-Projekt für drei Wochen einen Aufenthalt auf dem Roten Planeten simuliert.

Neben der Selbstversorgung standen auch psychologische Faktoren auf der Forschungsagenda. Den eines ist klar: Wann auch immer Menschen auf dem Mars landen, sie werden für lange Zeit auf sich allein gestellt sein. Noch in diesem Jahr will das ÖFW in Kooperation mit der staatlichen israelischen Raumfahrtagentur Israel Space Agency sowie D-MARS weitere Mars-Feldsimulation durchführen. Dieses Mal in der Negev Wüste in Israel. Es wird vermutlich nicht die letzte Simulation bleiben, bis es endlich ernst wird.

1 Dollar Einsatz: Tippe, wann Elon Musk auf dem Mars landet

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