Marsmaulwurf hämmert sich in den Mars-Untergrund

| Redakteur: Julia Schmidt

Am 12. Februar 2019 um 19:18 Uhr MEZ ist der Marsmalwurf HP3 des DLR mit dem robotischen Arm des NASA-Landers InSight ausgesetzt worden.
Am 12. Februar 2019 um 19:18 Uhr MEZ ist der Marsmalwurf HP3 des DLR mit dem robotischen Arm des NASA-Landers InSight ausgesetzt worden. (Bild: / DLR / BY 3.0)

Im Rahmen des so genannten HP³-Experiments hat sich der „Marsmaulwurf“, eine ferngesteuerte Rammsonde, in den Marsboden gehämmert. Ziel des Experiments ist es, aus den Messungen des Wärmeflusses unter der Oberfläche den thermischen Zustand des Marsinneren ableiten zu können.

Am 28. Februar 2019 hat sich der „Marsmaulwurf“ des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) erstmals vollautomatisch in den Marsboden gehämmert. Dieser Marsmaulwurf ist ein Experiment, das der DLR zur Marsmission „Insight“ beigesteuert hat.

In den kommenden Wochen soll die ferngesteuerte kleine Rammsonde erstmals in der Geschichte der Raumfahrt bis zu fünf Meter tief in den Marsboden eindringen, um Temperatur und Wärmeleitfähigkeit des Untergrunds zu messen und daraus den Wärmestrom aus dem Inneren des Mars zu bestimmen.

In einem ersten Schritt drang die Sonde über eine Phase von vier Stunden mit 4000 Hammerschlägen etwa 18 bis 50 Zentimeter in den Marsboden ein. „Bei seinem Weg in die Tiefe ist der Maulwurf anscheinend auf einen Stein getroffen, hat sich um etwa 15 Grad geneigt und diesen beiseitegedrückt oder sich an ihm vorbeigeschoben“, sagt der wissenschaftliche Leiter des HP3-Experiments Prof. Tilman Spohn (HP³ steht für „Heat Flow and Physical Properties Package“). „Anschließend hat er sich in fortgeschrittener Tiefe gegen einen weiteren Stein gearbeitet, bis die geplante vierstündige Betriebszeit der ersten Sequenz abgelaufen war.“ Bei Tests auf der Erde zeigte sich, dass die stabförmige Rammsonde in der Lage ist kleinere Steine zur Seite zu schieben, was allerdings sehr zeitintensiv ist.

Nach einer Abkühlpause wollen die Forscher den Maulwurf in einer zweiten Sequenz für erneut vier Stunden weiterhämmern lassen. In den Folgewochen mit weiteren Abschnitten wollen sie bei ausreichend porösem Untergrund eine Zieltiefe von drei bis fünf Metern erreichen. Dabei zieht der Maulwurf hinter sich ein mit Temperatursensoren bestücktes, fünf Meter langes Flachbandkabel in den Marsboden hinein. Das Kabel ist mit 14 Temperatursensoren bestückt, um nach Erreichen der Zieltiefe die Temperaturverteilung mit der Tiefe und ihre Änderung mit der Zeit und damit den Wärmefluss aus dem Marsinneren zu messen.

Millimeterarbeit mit Schneckengetriebe

Die stabförmige Rammsonde nutzt einen vollautomatischen, elektrisch angetriebenen Hammerschlagmechanismus. Immer wieder spannt ein rotierendes Schneckengetriebe die Hauptfeder, die sich mit einem Hammerstoß entlädt. Eine zweite Feder dämpft den Rückstoß. „Man kann sich den Marsmaulwurf von der Funktion her vorstellen wie einen großen Nagel, der über einen eingebauten Hammer verfügt“, erklärt Torben Wippermann vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme die Technik.

Hämmern, Abkühlen, Heizen, Messen

Die Sonde pausiert nach jedem Schritt für etwa drei Marstage (Sol), um nach dem mehrstündigen Hämmern mit Reibung und Hitzeentwicklung etwa zwei Tage abzukühlen und dann bei ausreichender Tiefe die Wärmeleitfähigkeit des Bodens zu messen. „Dazu wird eine Folie in der Hülle des Maulwurfs mit bekannter elektrischer Leistung für einige Stunden geheizt“, erklärt DLR-Planetenforscher Dr. Matthias Grott. „Der gleichzeitig gemessene Anstieg der Temperatur der Folie gibt uns dann ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit des unmittelbar umgebenden Bodens.“

Ergänzend misst das am InSight-Lander angebrachte Radiometer (Infrarotstrahlungsmesser) die Temperatur des Marsbodens an der Oberfläche, die von leichten Plusgraden bis fast minus hundert Grad Celsius schwankt. Später, nach Erreichen der Zieltiefe, sollen die Daten der Temperatur- und Wärmeleitfähigkeitsmessungen und die Radiometerdaten am Kontrollzentrum beim DLR in Köln empfangen, aufbereitet und dann von den Wissenschaftlern des DLR-Instituts für Planetenforschung ausgewertet werden.

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