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Sensoren aus dem Leibniz-IPHT fliegen zum Mars

Wie ist das Wetter auf dem Mars? Welchen klimatischen Bedingungen würden Menschen bei einer zukünftigen Erforschung des roten Planeten ausgesetzt sein? Klären soll das die Mars-Rover-Mission Mars 2020 — unter anderem mit Technologie aus Jena. Thermosensoren aus dem Leibniz-IPHT sind an Bord des Mars-Rovers Perseverance (deutsch: Durchhaltevermögen), der am 30. Juli erfolgreich von Cape Canaveral aus gestartet ist. Die Sensoren messen berührungslos die Oberflächentemperatur und liefern einen Schlüssel für ein besseres Verständnis des Planeten.

 

Thermosensor aus dem Leibniz-Institut für Photonische Technologien in Jena. Drei dieser Sensoren kommen im Mars-Rover Perseverance zum Einsatz. Foto: Sven Döring/ Leibniz-IPHT

Vom Hals des Mars-Rovers aus vermessen sie den Planeten. Die Thermosensoren aus dem Leibniz-IPHT sind Teil des Instrumentenpakets MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer), das ein Forschungsteam der spanischen Weltraumorganisation INTA entworfen hat. Es liefert Informationen über das Wetter — einschließlich Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur und Feuchtigkeit — und misst die Menge und Größe von Staubpartikeln in der Marsatmosphäre. Damit spiele es eine Schlüsselrolle, um die Erforschung des Planeten durch den Menschen vorzubereiten, heißt es von der NASA, die mit dem Rover auch Methoden prüfen will, um Sauerstoff aus der Marsatmosphäre zu gewinnen und nach weiteren Ressourcen wie etwa Wasser unter der Oberfläche zu suchen.
Anhand der Daten über die Geologie und das Klima des Mars’ suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nach Anzeichen von früherem Leben auf der Oberfläche. Sie wollen besser verstehen, wie der Planet in der Vergangenheit aussah und warum sich die Erde und der Mars — die aus demselben Urmaterial entstanden sind — so unterschiedlich entwickelt haben.

Jahrzehntelang weltraumerprobte Technologie

Die Thermosensoren aus dem Leibniz-IPHT messen die nach unten und oben gerichtete thermische Infrarotstrahlung sowie die Oberflächentemperatur. In den photonischen Sensoren steckt jahrzehntelang weltraumerprobte Technologie. Wenn Perseverance wie vorgesehen im Februar 2021 am Jezero-Krater auf der nördlichen Halbkugel landet, wird bereits die dritte Entsendung aus Jena auf dem Planeten ihre Arbeit aufnehmen. Auch im Rover Curiosity, der seit 2012 auf dem Mars im Einsatz ist und in dem im November 2018 abgesetzten Lander InSight sind Sensoren aus dem Leibniz-IPHT verbaut.


„Ein Weltraum-Einsatz ist jedes Mal aufs Neue etwas Besonderes“, berichtet Dr. Gabriel Zieger, der am Leibniz-IPHT die Arbeitsgruppe Thermosensorik leitet. „Und er ist jedes Mal aufs Neue eine Herausforderung. Denn man hat nur einen Versuch: Ist die Mission einmal gestartet, müssen die Sensoren funktionieren. Wir haben keine Möglichkeit, noch etwas nachzujustieren.“ Weil die Jenaer Sensoren den hohen Anforderungen an Stabilität, Robustheit und Genauigkeit zuverlässig standhalten, arbeitet das Leibniz-IPHT seit der 2004 gestarteten europäischen Rosetta-Mission auf dem Gebiet der Weltraumforschung regelmäßig mit dem DLR und der NASA zusammen.


Im Oktober 2018 kam mit dem Einsatz des Landegeräts MASCOT auf dem erdnahen Asteroiden Ryugu ein weiteres Projekt erfolgreich zum Abschluss. Kurze Zeit später startete mit BepiColombo Europas erste Mission zum Merkur, ebenfalls mit spezialangefertigten Thermosensoren aus Jena an Bord. „Die Infrarotsensoren haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an unserem Institut über viele Jahre weiterentwickelt und optimiert, so dass sie heute zu den besten der Welt gehören“, sagt Prof. Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-IPHT. Anfragen für künftige Weltraum-Missionen, berichtet Gabriel Zieger, seien bereits eingegangen.

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