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Dresdner Technik auf dem Mars

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Wenn die Europäische Weltraumorganisation ESA in knapp zwei Jahren mit ihrem Mars-Rover auf unserem Nachbarplaneten landen wird, ist ein missionsentscheidendes Bauteil aus Dresden mit dabei. Das große Ziel der Exo-Mars-Mission ist es, Spuren von Leben zu entdecken.

So sieht der Exo-Mars-Rover aus, mit dem die ESA ab 2018 Leben auf dem Mars nachweisen will. Ganz vorn montiert: die Antenne aus Dresden.
 

Quelle: Astrium - E Allouis

Dresden.  Wenn die Europäische Weltraumorganisation ESA in knapp zwei Jahren mit ihrem Mars-Rover auf unserem Nachbarplaneten landen wird, ist ein missionsentscheidendes Bauteil aus Dresden mit dabei. Das sogenannte WISDOM-Bodenradar (Water Ice and Subsurface Deposit Observation On Mars) wird derzeit am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der TU Dresden entwickelt und gebaut.

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Der Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der TU Dresden etablierte sich in den letzten Jahren zu einer festen Größe in der Raumfahrttechnik

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Lehrstuhlinhaber Professor Dirk Plettemeier ist führender Kopf des Projektes und ein ausgewiesener Experte auf seinem Gebiet. Schon während seines Diploms und seiner Promotion an der Universität Bochum war er bei der Datenauswertung verschiedener Raumfahrtprojekte beteiligt. 2004 wechselte er zur TU Dresden und leitet seitdem den Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik.

„Ich habe meine Kontakte und Experimente mitgenommen, um in Dresden gleich anzuknüpfen“, so der Professor. Seitdem entwickelt sich sein Lehrstuhl zu einer festen Größe in der internationalen Raumfahrttechnik. Unter anderem forschte Plettemeier mit am Radar-Gerät der „Rosetta“-Sonde, die 2004 startete und nun seit knapp zwei Jahren den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko durchleuchtet. Zudem war er an der Cassini-Huygens Mission beteiligt, die im Jahr 2005 eine Sonde per Fallschirm auf dem Saturn-Mond Titan landen lies.

„So eine Technik entwickelt man nicht einfach von heute auf morgen. Für die Weltraumorganisationen ist es daher wichtig, mit zuverlässigen und erfahrenen Partnern zu arbeiten“, erklärt der Wissenschaftler. Aus diesem Grund entschloss sich die ESA, Plettemeier mit dem Bau des Bodenradars zu beauftragen. Gemeinsam mit seinem Team um den Doktoranden Wolf-Stefan Benedix arbeitet er nun seit mehreren Jahren daran.

Nach etlichen Prototypen ist die Entwicklung des Radars abgeschlossen. Das wabenförmige Modul ist lediglich 500 Gramm schwer und besteht aus zwei separaten Antennen mit unterschiedlicher Polarisation. Eine Antenne wird elektromagnetische Wellen in den Marsboden senden, die andere empfängt die reflektierten Signale. Das Modul arbeitet dabei in einem Frequenzbereich von 0,5 bis drei Gigahertz. Die Antennen sind drauf ausgelegt, bei Temperaturen bis zu minus 130 Grad Celsius zu arbeiten.

Plettemeier und sein Team müssen nun im August zwei fertige Modelle bei der ESA in Großbritannien abliefern. „Ein sogenanntes Flugmodell wird an den Rover montiert und zum Mars geschickt. Ein weiteres ’Engeneering-Modell’ wird zur Sicherheit, falls es beim Transport oder der Montage zu Schäden kommt, als Reserve mitgeschickt“, so der Lehrstuhlinhaber. Im Vorfeld baute das Forscherteam auch schon ein „Strukturmodell“, das auf Herz und Nieren getestet wurde.

Das große Ziel der Exo-Mars-Mission ist es, Spuren von Leben zu entdecken oder zumindest Anzeichen dafür, dass es auf dem Roten Planeten einst lebendige Organismen gegeben haben könnte. „Dafür ist die Untergrundstruktur des Bodens ein guter Hinweis“, so Plettemeier. Er garantiert, dass die Antennen mindestens drei Meter tief messen können.

Es wird erwartet, dass der Rover bis zum geplanten Ende der Mission 2022 mehrere Kilometer auf dem Mars zurücklegen wird. Laut Benedix haben jedes Bauteil und jedes Instrument eine bestimmte „minimale Lebenserwartung“ – bei einigen Vorrichtungen beträgt diese gerade mal 205 Tage. „Wie lang jedes Element dann tatsächlich arbeitet, kann schwer vorhergesagt werden“, erklärt der TU-Wissenschaftler. So sei es beispielsweise möglich, dass der Mars-Rover über 2022 hinaus mit einigen Instrumenten weiter Daten liefere, während andere Bauteile schon nicht mehr arbeiten.

Gemeinsam mit Plettemeier wird Benedix die Montage des Boden-Radars auf den Rover persönlich betreuen. Das wird voraussichtlich 2017 geschehen. „Natürlich wollen wir dann auch beim Start dabei sein“, so Plettemeier. Das Forscherteam wird nach erfolgreicher Landung einen Großteil der Daten direkt an der TU Dresden auswerten. „Das erfolgt gemeinsam mit Geologen aus Frankreich und den USA“, so Benedix.

Nach dem Exo-Mars-Projekt geht es für die Spezialisten gleich weiter. Bei einer NASA-Mission, die 2020 ebenfalls einen Rover zum Mars schicken wird, hilft Plettemeier beim Bau des Bodenradars. Für die ESA- Jupitermission „Juice“ ist der Lehrstuhl der TU Dresden ebenso wichtig. Für das Radargerät „Rime“ stehen Plettemeier und Benedix mit als wissenschaftlicher Helfer zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eine rund 16 Meter lange Antenne, welche die äußeren Monde des Jupiters untersuchen soll.

Von Sebastian Burkhardt

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