Mars-Landeroboter Beagle 2

Beagle 2 war die Landeeinheit der Mars-Express-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Sie wurde unter der Leitung von britischen Universitäten entwickelt und konstruiert. Beagle 2 ist wahrscheinlich in der Nacht vom 24. Dezember auf den 25. Dezember 2003 nach einem fünftägigen Flug auf der Marsoberfläche gelandet. Da kein Funkkontakt zur Sonde hergestellt werden konnte, wurde sie am 11. Februar 2004 für verloren erklärt.

Der Name „Beagle“ geht auf das Expeditionsschiff HMS Beagle zurück, mit dem Charles Darwin eine fünfjährige Expedition durchführte, um die Küstenlinie Südamerikas zu kartieren. Treibende Kraft und letztendlicher Leiter des Projekts war Colin Pillinger, Professor an der Fernuniversität im englischen Milton Keynes. Ihm gelang es die ESA davon zu überzeugen, den nur 57 Kilogramm wiegenden Beagle an Bord des Mars Express mit auf die Reise zum Mars zu nehmen.

Beagle 2 besaß keinen eigenen Antrieb und war während der Sinkphase von der Erde aus nicht steuerbar. Die Landeeinheit erhielt die Energie für den Flug aus der Bewegung seiner Muttersonde Mars Express. Nachdem für acht Stunden kein Kontakt zu der Sonde möglich war, erfolgte die Abkopplung planmäßig am 19. Dezember 2003.

Die Landeeinheit hatte einen Hitzeschild zum Schutz während des Eintritts in die Mars-Atmosphäre. Die Geschwindigkeit sollte sich in dieser Phase von rund 20 000 Kilometern pro Stunde auf 1200 Kilometer pro Stunde reduzieren. Am Hitzeschild wurden zu diesem Zeitpunkt Temperaturen von bis zu 1700 Grad Celsius erwartet.

Die geplante Öffnung eines ersten Fallschirms in einer Höhe von rund sieben Kilometern, der die Geschwindigkeit weiter auf 335 Kilometer pro Stunde abbremsen sollte, konnte bereits nicht mehr bestätigt werden. In 2,6 Kilometer über der Marsoberfläche sollte dann der Hauptfallschirm geöffnet werden. Zwischen den Höhen von 275 Metern bis 200 Metern über dem Boden sollten die Gas-Airbags gefüllt werden. Laut Plan hätte die Landeeinheit nun eine senkrechte Geschwindigkeit von 56 Kilometern pro Stunde und eine horizontale Geschwindigkeit von 129 Kilometern pro Stunde gehabt. Das Airbag-System sollte die mit etwa 50 bis 60 Kilometern pro Stunde auf den Marsboden auftreffende Landeeinheit während des Aufpralls schützen. Das britische Landesystem besaß im Gegensatz zu den Landesystemen der beiden amerikanischen Mars Exploration Rover Spirit und Opportunity keine Bremsraketen, die die horizontale und vertikale Geschwindigkeit kurz vor dem Aufsetzen nochmals reduzierten. Auf dem Marsboden zum Stillstand gekommen, sollten die Airbags abgetrennt werden.

Nach der Landung sollte das Landegerät mittels eines Bohrers (PLUTO, PLanetary Underground TOol) bis zu drei Bodenproben aus bis zu 1,5 Meter Tiefe aus dem Marsboden entnehmen und sie direkt vor Ort untersuchen. Durch die Analyse der Verbrennungsgase des Marsbodens sollte nachgewiesen werden, ob es Leben auf dem Mars gibt oder gab. Neben anderen Instrumenten waren noch Panoramakameras und ein Steinschleifgerät an Bord. Von den Daten versprachen sich die Wissenschaftler vor allem Erkenntnisse zu den Verbrennungsgasen des Marsbodens, die wiederum darüber Aufschluss geben sollten, ob es auf dem Roten Planeten Leben gibt.

Verlust der Sonde Beagle 2

Nach der Abtrennung von der Muttersonde konnte jedoch kein Funksignal von Beagle 2 empfangen werden. Am 11. Februar 2004 wurde in einer Pressemitteilung der ESA Beagle 2 offiziell für verloren erklärt. Die ESA und Großbritannien kündigten eine gemeinsame Untersuchung über die Ursachen des Verlustes an. Die Ergebnisse der Untersuchung sollen in zukünftige Missionen einfließen. Vorsitzender des Untersuchungsgremiums ist ESA-Generalinspekteur René Bonnefoy.

Über die Ursachen des Verlustes kann nur spekuliert werden. Als Ursachen für die nicht geglückte Kontaktaufnahme zu Beagle 2 sind mehrere Gründe möglich:

    * Der Hitzeschild hatte einen Defekt. Dadurch wäre die Sonde beim Eintritt in die Marsatmosphäre verglüht.
    * Der Fallschirm oder die Airbags sind ausgefallen, die Sonde wäre zerschellt.
    * Nach einer geglückten Landung haben sich die Sonnenkollektoren, unter denen sich die Antenne befindet, nicht aufgeklappt. Kommunikation wäre somit unmöglich gewesen.
    * Die Borduhr hat sich durch die Erschütterung des Aufpralls verstellt. Sie ist für die Kontaktaufnahme mit den Sonden Mars Express und Mars Odyssey verantwortlich.
    * Die Landeeinheit ist in einem Krater gelandet und kann Aufgrund der Topographie keine Signale zu den Orbitern oder direkt zur Erde schicken.
    * Es ist weiterhin auch nicht auszuschließen, dass der Lander den Planeten möglicherweise überhaupt ganz verfehlt hat. Die Untersuchung der letzten vom Lander gemachten Bilder kurz nach dessen Ablösung vom Mutterschiff haben nachträglich ein unerwartetes kleines, neben der Landekapsel schwebendes Objekt erkennen lassen, das, wenn es kein Bildfehler ist, darauf hinweisen könnte, dass eine Fehlfunktion des für die Abstoßung des Landers verantwortlichen Federmechanismus vorgelegen haben könnte und die vorausberechnete Bahn zum Planeten daher nicht eingehalten werden konnte.
    * Die wahrscheinlichste Variante wird in der unsteten, dünnen Atmosphäre des Mars zu suchen sein. Zum Zeitpunkt der Landung war der Luftdruck am Landeort um etwa 25% geringer als erwartet, was bewirkt haben könnte, dass die Sensoren über den Bordcomputer den Befehl zur Öffnung des Fallschirms zu spät oder auch gar nicht gegeben hatten und die Sonde tatsächlich auf der Oberfläche zerschellt ist.

Nach Auswertung von Bilddaten vom Dezember 2005 hat der Leiter des Projekts Colin Pillinger das Gerät nach eigenen Angaben auf Bildern der Marsoberfläche entdeckt und betrachtet das „Geheimnis um Beagle 2“ für weitgehend geklärt. Die NASA- Kamera habe klar identifizierbare Merkmale eingefangen, darunter den Airbag und das Sonnensegel. Aufnahmen der NASA-Sonde Mars Global Surveyor würden eine Rekonstruktion der Geschehnisse am 19. Dezember 2003 ermöglichen, als der Kontakt zu Beagle 2 abriss. Colin Pillinger erklärte, der mobile Forschungsroboter der europäischen Marsmission vom Dezember 2003 stecke in einem Krater des Planeten nahe der eigentlich vorgesehenen Landestelle. Nach Einschätzung Pillingers und seines Mars-Teams kam es zu einer unerwartet harten Landung des Beagle 2, möglicherweise durch die oben erwähnten beträchtlichen Luftdruckschwankungen. Dabei seien wahrscheinlich Instrumente für die Kommunikation zerstört worden. Nach wiederum später gemachten Fotos des Mars-Erkundungssatelliten MRO konnten die Berichte über die Entdeckung nicht bestätigt werden. Die vermuteten Fragmente von Beagle 2 wurden von der hochauflösenden HiRise-Kamera in dem vermuteten kleinen Krater nicht gefunden. Die Sonde gilt daher nach wie vor als verschollen. (Stand 02/2007)

Den Grund für das Scheitern der Beagle-2-Mission mit letzter Sicherheit zu ermitteln, wird nicht mehr möglich sein. Über die gesamte Abstiegsphase liegen keinerlei Telemetriedaten vor, die näheren Aufschluss über die Ursache der Probleme geben könnten. Ein ähnliches Problem hatte die NASA im Jahr 1999, als der Mars Polar Lander bei der Landung verloren ging. Die Ursachen für den Verlust sind bis heute nicht eindeutig aufgeklärt. Die NASA hat jedoch Konsequenzen aus dem Totalverlust gezogen und die Landesysteme der Mars Exploration Rover Spirit und Opportunity modifiziert. Diese senden während der sechsminütigen Landephase 36 verschiedene Tonsignale aus, mit denen sie die Ausführung einzelner Aktionen, wie z. B. das Öffnen des Landefallschirms, bestätigen. Auf diese Weise hätte bei Problemen die Ursache eines Fehlers besser eingegrenzt werden können. Die Landung der beiden Rover war jedoch erfolgreich.

Fazit zur Mission Beagle 2

Die Beagle 2-Mission war ein ehrgeiziges europäisches Projekt, das unter enormen Zeitdruck mit einem sehr kleinen Etat von nur 30 Millionen Euro realisiert wurde.

Die Mission war im doppelten Sinn ein gefährliches Projekt. Zum einen hatte die ESA keinerlei Erfahrung mit Landungen von Sonden und zum anderen war in dieser Form noch nie vorher versucht worden, mit nur einer Mission einen Orbiter (Mars Express) und einen Lander (Beagle 2) zum Mars zu bringen. Während des Abkopplungsmanövers hatte die Muttersonde Mars Express Kollisionskurs mit dem Mars und konnte keine Befehle vom Europäischen Raumflugkontrollzentrum der ESA (ESOC) empfangen, weil ihre Antenne während dieses Manövers nicht auf die Erde ausgerichtet werden konnte.

Nach dem Verlust des Funkkontaktes zu Beagle 2, wurde in den deutschsprachigen Medien kritisch über die Mission berichtet. Es waren Überschriften wie „PR-Crash auf dem Mars“ oder „Fehlschlag auf dem Mars“ zu finden. Betrachtet man die Liste der Marsmissionen, wird klar, dass die Geschichte der unbemannten Raumfahrt zum Mars immer wieder von Rückschlägen und Totalverlusten gekennzeichnet ist. Nur rund ein Drittel aller Missionen haben den Mars erreicht. Beagle 2 war der erste europäische Versuch, auf dem Mars zu landen.

Ausblick

Professor Pillinger plant bereits einen weiteren Versuch mit einem verbesserten Modell von Beagle 2 zum Zeitpunkt des nächsten ‚Anflugfensters‘ im Jahre 2007. Insbesondere wird die oben ausgeführte Verfolgung der Abstiegsphase des Landers mittels Telemetrie ein wichtiges neues Element sein. Die Sonde müsste hierfür so umgebaut werden, dass die Antenne außen liegt und nicht wie bisher erst ausgefahren werden kann, wenn das Landegerät nach der Landung bereits aufgeklappt am Boden liegt. Dieser Versuch wird von der Verfügbarkeit ausreichender Finanzmittel abhängen. Ein späterer Versuch scheidet wohl deshalb aus, weil im Rahmen des Aurora-Projektes für das Jahr 2011 bereits die Mission ExoMars geplant ist, bei der ein Rover die Marsoberfläche untersuchen soll.