Chinas erste interplanetare Reise hat begonnen: Die Marsmission Tianwen-1 startete am Donnerstag vom Weltraumbahnhof Wenchang in der chinesischen Provinz Hainan in Richtung Mars. Der exakte Zeitpunkt wurde von der Nationalen Weltraumbehörde Chinas (CNSA) zunächst nicht kommuniziert, einem inoffiziellen Livestream und Twitter-Nachrichten chinesischer Medien zufolge erfolgte der Start um 6:41 Uhr früh (MESZ). Die Reise zum Roten Planeten soll etwa sieben Monate dauern.

Die Mission ist das bislang ehrgeizigste Vorhaben der aufstrebenden Weltraummacht. Tianwen-1 (auf Deutsch "Himmelsfrage-1") besteht gleich aus drei Teilen: einer Sonde, einem Landemodul und einem kleinen Rover. Die Sonde soll im Februar 2021 in den Marsorbit gebracht werden und dort wissenschaftliche Daten sammeln, während der Lander den Rover voraussichtlich im April auf die Oberfläche bringen soll. Ein Erfolg wäre für China äußerst prestigereich, Landungen auf dem Mars zählen zu den größten Herausforderungen der Raumfahrt.

Erstversuch im Alleingang

Pekings erster Versuch, den Mars zu erreichen, war vor neun Jahren schon im Frühstadium gescheitert. Der Marsorbiter Yinghuo-1, der Ende 2011 mit einer russischen Rakete zu unserem äußeren Nachbarplaneten starten sollte, schaffte es nicht in die Mars-Transferbahn und verglühte über dem Pazifik. Diesmal versucht es Peking im Alleingang und nutzt dafür die 2016 erstmals gestartete chinesische Trägerrakete Langer Marsch 5 für den Start.

Erst vergangenen Sonntag ist mit Al-Amal die erste Raumsonde der Vereinten Arabischen Emirate ins All gestartet, am 30. Juli wollen die USA ihren fünften Marsrover Perseverance losschicken. Der aktuelle Andrang auf den Mars hat mit der günstigen Planetenkonstellation zu tun, die sich alle 26 Monate ergibt und für mehrere Wochen einen besonders effizienten Flug erlaubt.

Geheimniskrämerei

Auffällig an Chinas Marsmission ist: Während die Emirate und die USA ihre Unternehmungen als große Spektakel inszenieren und die Welt mit Livestreams und zahlreichen Veröffentlichungen zum Mitfiebern animieren, hält sich Peking mit Details zum Start und technischen Verlauf der Mission weitgehend bedeckt, Wissenschafter und Missionsbeteiligte dürfen keine Presseanfragen beantworten, wie "Science" berichtet. Einen kurzen Überblick über die wissenschaftlichen Vorhaben gaben die Missionsverantwortlichen aber immerhin vergangene Woche im Fachblatt "Nature Astronomy".

Als Hauptziel von Tianwen-1 werden darin die globale Vermessung des Planeten durch den Orbiter und detaillierte Oberflächenanalysen mithilfe des Rovers genannt. Konkret sollen unter anderem Morphologie und geologische Strukturen des Roten Planeten kartiert sowie Analysen zur Verteilung von Wassereis und zur Zusammensetzung von Oberflächenmaterial durchgeführt werden. Zudem sollen die Ionosphäre und Klimafaktoren untersucht und das Magnetfeld sowie die innere Struktur des Mars erforscht werden. Unklar ist, in welchem Ausmaß und wann wissenschaftliche Ergebnisse der Mission für Forscher weltweit frei zugänglich sein werden, wie es etwa bei Daten aus wissenschaftlichen Missionen der Nasa und Esa üblich ist.

Instrumententest in Graz

Insgesamt stehen dafür 13 wissenschaftliche Instrumente zur Verfügung, sieben auf dem Orbiter und sechs auf dem Rover. Am Magnetometer des Orbiters ist auch das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften beteiligt: "Allgemein gesprochen misst man damit die Größe und Richtung von Magnetfeldern, das ist bei vielen planetaren Missionen eine Größe, für die man sich interessiert", sagt Werner Magnes vom IWF zum STANDARD. "Mit Magnetfeldmessungen kann man auch in das Innere des Planeten schauen."

In Graz wurden dafür die Sensoren des Instruments in einer speziellen Anlage getestet, die sie vor magnetischen Störungen abschirmt und gleichzeitig Bedingungen im Marsorbit simuliert: Die Sensoren müssen in einem Temperaturbereich von plus 60 und minus 100 Grad Celsius funktionieren. Für die Zusammenarbeit mit dem IWF hat die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG ein Kooperationsabkommen mit China abgeschlossen – als Dank dafür prangt das Logo der FFG auf der Trägerrakete.

Komplizierte Landung

In erster Linie dient Tianwen-1 aber der Erprobung neuer chinesischer Technologien für künftige Einsätze im All: Landung und Steuerung eines Rovers auf dem Mars zählen zu den größten Herausforderungen der Raumfahrt. Von bisher 18 Versuchen, Lander oder Rover heil auf den Mars zu bringen, klappten nur zehn.

China brachte in den vergangenen Jahren bereits Sonden zum Mond und landete zweimal erfolgreich auf dem Erdtrabanten – zuletzt mit der Mission Chang'e-4, die Anfang 2019 die Mondrückseite erreichte und bis heute aktiv ist. Anders als der Mond besitzt der Mars aber eine Atmosphäre, Raumfahrzeuge müssen beim Landeanflug also vor Hitze geschützt sein.

Die dünne Gashülle des Mars erschwert das Abbremsen allerdings, daher ist ein mehrteiliges Bremssystem nötig – ein Fallschirm allein reicht nicht aus. Zudem muss die Landung autonom ablaufen, da die Entfernung zwischen Mars und Erde zu groß für eine Steuerung in Echtzeit ist. An die zehn Minuten braucht ein Signal in eine Richtung.

Von den bisher zehn erfolgreichen Mars-Landungen waren neun amerikanische Missionen. Einmal schaffte es auch Russland mit einem Rover unbeschadet auf den Roten Planeten, doch nach wenigen Sekunden riss der Funkkontakt ab und der Roboter war verloren. Für China geht es also nicht zuletzt auch darum, 2021 als einziges Land neben den USA einen Forschungsroboter auf dem Mars zu betreiben. Europa könnte sich den dritten Platz sichern, allerdings erst in einigen Jahren: Der Start des Marsrovers Rosalind Franklin, der ursprünglich ebenfalls diesen Sommer hätte aufbrechen sollen, musste aufgrund technischer Probleme auf 2022 verschoben werden. (David Rennert, 23.7.2020)