Erkundung des Sonnensystems mit Aurora
- EADS Astrium wird eine Schlüsselrolle für die Implementierungsphase des ExoMars-Rovers spielen
- Mars Sample Return – Grundlagenkonzept von EADS Astrium
Berlin, ILA 2006, 16 Mai 2006
Aurora ist ein optionales Rahmenprogramm der europäischen Weltraumorganisation ESA zur langfristigen Erforschung des Sonnensystems. Eine Vorbereitungsphase wurde 2001 während der ESA-Ministerratstagung in Edinburgh genehmigt und die Implementierung der ersten Aurora-Mission – ExoMars – wurde 2005 in Berlin vereinbart.
Als ein führendes Raumfahrtunternehmen wird EADS Astrium eine Schlüsselrolle im Aurora-Programm spielen. Aufgrund der langjährigen Erfahrungen auf dem Gebiet der Lander-Technik, der interplanetaren Wissenschaftsmissionen und der Montage unter Reinraumbedingungen, verfügt das Unternehmen über das notwendige Wissen und Know-how, um auch Aurora zum Erfolg zu führen. Mit diesen Kompetenzen hat EADS Astrium ESA-Definitionsstudien für Robotermissionen, einschließlich ExoMars-Rover und Mars Sample Return (Rückführung von Marsbodenproben) durchgeführt. EADS Astrium wird sich intensiv an der Implementierungsphase von ExoMars und an der weiteren Definition von Mars Sample Return (MSR) beteiligen.
Das Aurora-Programm wurde rund um zwei Themen aufgebaut, die eine mögliche bemannte Mission vorbereiten sollen:
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Entwicklung der notwendigen 'Humantechnologien' (Lebenserhaltung, Antrieb, Strahlenschutz, etc.) mit Hilfe der Internationalen Raumstation, Erprobungsmissionen in der Erdumlaufbahn und eine bemannte Mondmission (im Jahre 2025).
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Robotererkundungsmissionen beginnend mit ExoMars, bei denen ein selbständiger Rover unter der Marsoberfläche nach Spuren von Leben suchen und erste Marsbodenproben zur Erde senden soll.
ExoMars Rover
Diese erste Phase, die die Präsenz des Menschen auf dem Mars vorbereitet, findet ihren Höhepunkt in der "Flaggschiff"-Mission ExoMars. Diese soll voraussichtlich 2011 oder 2013 gestartet werden. An Bord der ExoMars-Raumsonde wird sich ein Mars-Landemodul befinden, in dem der ExoMars-Rover untergebracht ist. Dieses ist ein 150 kg schweres Roboterfahrzeug, das die Oberfläche des Roten Planeten abfahren und mit bisher einzigartiger Genauigkeit untersuchen wird. EADS Astrium hat eine Rover-Studie im Auftrag der ESA durchgeführt und mit seinen Partnerorganisationen in Europa und Kanada ein Team zusammengestellt, das außerordentliche Fähigkeiten auf dem Gebiet der Planetenmissionen und des Rover-Designs besitzt.
Der Rover der EADS Astrium ist so ausgelegt, dass er in Gebiete vordringen kann, in denen vorher noch kein anderes Marsfahrzeug war, d.h. er wird sich einige Kilometer von der Landestelle entfernen, steile Hänge erklimmen und schwieriges Gelände durchqueren. Die Design-Konfiguration seines Chassis und der Räder ermöglicht eine hohe Manövrierbarkeit, um Hindernissen ausweichen zu können. Aufgrund der Geländefähigkeit kann der Rover Proben von vielen unterschiedlichen Stellen innerhalb kürzester Zeit einsammeln und somit den wissenschaftlichen Wert der Mission maximieren.
Der Rover wird mit einer High-Tech-Navigationssoftware ausgestattet, welche die Umgebung in Echtzeit mit Hilfe einer Reihe von Panorama- und Navigationskameras 'betrachten und somit schwieriges Gelände ohne Bodenkontrolle überwinden kann. Die Sensorausstattung wird auch "Risikokameras" enthalten, mit denen der Rover gefährliche Situationen erkennen, automatisch anhalten und Hilfe von der Bodenkontrolle anfordern kann.
Energie ist einer der wichtigsten "Motoren" einer jeden Marsmission – nicht nur, um den Rover zu bewegen, damit dieser seine Experimente durchführen kann, sondern auch um diesen warm zu halten. Aus diesem Grunde ist er mit einem speziellen Energieversorgungs- und Thermalsystem ausgestattet, das die Fortführung des Betriebs bei extrem kalten Temperaturen und sogar das Überstehen von starken Staubstürmen auf dem Mars sicherstellt.
Der Rover wird in der Lage sein, Krater und Flussbetten zu durchqueren – Regionen, deren präzise Erkundung von besonderer Bedeutung für die Wissenschaftler ist, da diese den Schlüssel zu einigen der größten Geheimnisse des Roten Planeten bergen könnten. Zur Beantwortung der Frage nach Leben auf dem Mars wird der Rover mit einer Pasteur-Nutzlast ausgestattet sein. Dies ist eine Kombination von Instrumenten zur Untersuchung der Umgebung, der Oberfläche und des Bodens des Roten Planeten. Der Rover kann auch bis zu zwei Metern tief unter der Oberfläche bohren, um unkontaminierte Proben zur Analyse zu entnehmen.
Trotz dieser exzellenten Fähigkeiten, konnte der ExoMars-Rover äußerst kompakt konzipiert werden. Er muss aber noch über eine andere wichtige Eigenschaft verfügen: Er muss extrem sauber sein, um eine Kontamination der Proben an der Entnahmestelle zu vermeiden. Dies erfordert genaueste Kontaminationskontrolle während des gesamten Programms sowie speziell einzuhaltende Integrationsverfahren. Sterile Fertigungs- und Testsmethoden sind in allen Systemen von Anbeginn vorzusehen. Schlussendlich muss das gesamte Fahrzeug sauber in einem Bioschild bis zur Landung auf der Marsoberfläche untergebracht werden.
Mars Sample Return
Mars Sample Return (MSR) ist die zweite "Flaggschiff"-Mission des Aurora-Programms mit dem Ziel, eine kleine Kapsel zum Boden zu bringen, die circa 500 g an Proben der Marsoberfläche enthält. Diese anspruchsvolle Mission erfordert einen Mars-Orbiter, ein Abstiegsmodul und eine Wiedereintrittskapsel. Das Abstiegsmodul wird mit einem Mars-Abstiegsfahrzeug ausgestattet, dass die Proben in eine niedrige Mars-Umlaufbahn zum Rendezvous mit dem Orbiter bringt. MSR ist die erste Roboter-Mission, die alle für die Unterstützung einer bemannten Mission erforderlichen Grundfunktionen umfasst.
Das von EADS Astrium in einer ersten Definitionsstudie untersuchte Konzept besteht darin, unterschiedliche Elemente der Mission mit zwei Ariane-5-Trägerraketen in den Weltraum zu bringen. Bei dem ersten Start wird ein Orbiter zum Mars gebracht, der dann nach seiner Ankunft in einer hochelliptischen Bahn den Planeten umkreist und dann allmählich in eine endgültige Umlaufbahn von 600 bis 700 km über der Oberfläche einschwenkt. Bei dem zweiten Start wird eine Raumsonde mit einem Landemodul auf eine ähnliche Flugbahn zum Mars gebracht. Sobald diese eintrifft, wird das hitzegeschützte Landemodul freigesetzt und taucht mit Hyperschallgeschwindigkeit in die obere Atmosphäre ein. Bei einer Geschwindigkeit von 2,0 M und einer Höhe von ca. 7,6 km wird ein Fallschirm zum Abbremsen des Abstiegsmoduls entfaltet. Bei Erreichen der endgültigen Sinkgeschwindigkeit des Fallschirms wird dieser in einer Höhe von etwa 3,5 km abgeworfen. Mit Hilfe eines chemischen Antriebssystems wird das Abstiegsmodul weiter abgebremst, so dass es bei einer Geschwindigkeit von 2 m/s oder geringer auf der Oberfläche aufsetzen kann.
Nach der Landung beginnen einige der an der Oberfläche der Lander-Plattform montierten Solargeneratoren mit der Stromerzeugung. Die Nutzlast-Instrumente – eine Kamera, ein elektromagnetischer Sounder und ein Bohrer – werden installiert, um bei Tageslicht Proben zu entnehmen. Während der Nacht schaltet die Plattform auf den Standby-Modus um, wobei Energieressourcen dem thermalen Subsystem zugewiesen werden, um sicherzustellen, dass alle Geräte und Instrumente während der kalten Marsnacht weiter funktionieren bzw. einsatzbereit bleiben.
Am Ende der sechswöchigen Oberflächentätigkeit werden alle Boden-, Gesteins , und Atmosphärenproben zum zweistufigen Marsaufstiegsfahrzeug übertragen, das dann in ein Zielorbit 150 km (± 50 km niedriger als das des Orbiters) gebracht wird. Somit ist der Orbiter in der Lage, das Aufstiegsfahrzeug zu orten, ein Rendezvousmanöver durchzuführen und schließlich dieses zu erfassen. Der hermetisch verschlossene Container wird dann zu der in dem Orbiter verstauten Wiedereinstiegskapsel gebracht.
Anschließend wird der Orbiter ein starkes Beschleunigungsmanöver durchführen, um einen Teil des Orbiters auf eine Flugbahn zu bringen, die ihn 12 Monate später in eine erdnahe Umgebung bringt. Beim Anflug zur Erde, wird er die Wiedereintrittskapsel in die Erdatmosphäre schleudern; sofern eine Überprüfung ergeben hat, dass die hermetische Versiegelung der Proben Bestand hat. Um jede Art von Kontamination der Erde durch Marsmaterial zu vermeiden, führt der restliche Orbiter ein Ausweichmanöver durch, so dass dieser nicht selbst in die Erdatmosphäre eintritt.
Die hermetische Versiegelung und das fallschirmlose Design der Wiedereintrittskapsel schützen einerseits die Proben vor Beschädigung während des heftigen Wiedereintritts und Abstiegs durch die Erdatmosphäre und vermeiden andererseits, dass die Proben in der der Erdatmosphäre oder am Boden freigesetzt werden.
Mit Hilfe dieser Probenserie von Atmosphäre, Oberfläche und Boden des Roten Planeten, sind die europäischen Wissenschaftler in der Lage, detaillierte mineralogische und geo-chemische Analysen durchzuführen, die ihnen neueste Erkenntnisse liefern werden. So können sie auch Hinweise zur Planung von zukünftigen bemannten Erkundungsmissionen erhalten.
EADS Astrium ist der führende Satellitenspezialist in Europa. Die Aktivitäten reichen von kompletten Systemen für zivile und militärische Telekommunikations- und Erdbeobachtungssatelliten über wissenschaftliche Raumfahrtprogramme bis hin zur Satellitennavigation sowie die dazugehörige Avionik und Ausrüstung. EADS Astrium ist eine Tochtergesellschaft der EADS SPACE, einer der weltweit führenden Anbieter von zivilen und verteidigungstechnischen Raumfahrtsystemen. Im Jahr 2005 erreichte EADS SPACE einen Umsatz von 2,7 Milliarden EURO und beschäftigte rund 11.000 Mitarbeiter in Frankreich, Deutschland, Großbritannien und Spanien.
Der EADS-Konzern ist ein global führender Anbieter in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsgeschäft und den dazugehörigen Dienstleistungen. Im Jahr 2005 lag der Umsatz bei rund 34,2 Milliarden EURO, die Zahl der Mitarbeiter bei mehr als 113.000.
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