Sanft soll sie landen und sich dann tiefer ins Innere des Roten Planeten hämmern als alle Schaufeln, Bohrer oder Sonden zuvor: Am 26. November 2018 soll die NASA-Mission InSight mit einem Fallschirm auf dem Mars aufsetzen. Mit an Bord des US-Landers mit deutscher und europäischer Beteiligung sind Sensoren aus dem Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena. Sie messen berührungslos die Bodentemperatur und liefern so den Schlüssel zur weiteren Erforschung des Planeten: Anhand der Wärmemessungen wollen Wissenschaftler feststellen, ob der Mars aus dem gleichen Material entstanden ist wie die Erde und der Mond und besser verstehen, warum er sich in den vergangenen mehr als 4,5 Milliarden Jahren anders entwickelt hat als die Erde.

Um 20:54 Uhr unserer Zeit soll InSight in einer Ebene südwestlich des großen Vulkankomplexes Elysium auf dem Mars landen. Dort gibt es nur wenige Felsen, die das Manöver erschweren könnten. Schon kurz danach nehmen die sechs Jenaer Sensoren ihre Arbeit auf. Die im Leibniz-IPHT gefertigten thermoelektrischen Sensoren sind Teil eines Infrarot-Strahlungsmessers, eines Radiometers, das am Lander montiert ist. Auf ein Zehntel Kelvin genau messen sie auf zwei Sichtfeldern die Wärmestrahlung, die von der Oberfläche des Roten Planeten abgegeben wird.

InSight untersucht die Lebenszeichen des Mars, heißt es bei der NASA: „Seinen Puls (Seismologie), seine Temperatur (Wärmefluss) und seine Reflexe“, also die Schwankungen der Polachse des Mars. Die Mission, die im Mai 2018 gestartet ist, sei der „erste gründliche Checkup, seit der Planet entstanden ist.“ Die Temperaturmessung liefert den Wissenschaftlern dabei über den Mars hinaus entscheidende Informationen über die anderen erdähnlichen Planeten unseres Sonnensystems, erläutert Tilman Spohn vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Er leitet das Experiment HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), dessen Teil die Jenaer Sensoren sind. Es soll helfen zu verstehen, wie die Erde entstanden ist und sich Leben entwickelt hat, auch im Vergleich mit den benachbarten Gesteinsplaneten Venus und Merkur.

HP3 ist ein stationäres geophysikalisches Observatorium, zu dem darüber hinaus der Mars-Maulwurf gehört: eine Rammsonde, die sich bis zu fünf Meter ins Innere des Mars vorarbeiten und die Temperaturen im Untergrund des Planeten messen wird. Im Vergleich mit den Ergebnissen von der Oberfläche können die Wissenschaftler darauf schließen, wie viel Wärme aus dem Inneren des Planeten fließt und aus welcher Quelle sie kommt. Auch der Kern interessiert sie: Ist er noch heiß und flüssig — wie im Inneren der Erde — oder bereits vollständig aufgeschmolzen, wie manche Theorien vermuten? Das Observatorium SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) wird zudem untersuchen, was für Wellen von Marsbeben und Meteoriteneinschlägen ausgehen. Ein Mars-Jahr und 40 Mars-Tage haben die Instrumente dafür Zeit. So lange — bis zum 24. November 2020 — soll die Mission dauern.

Für das Leibniz-IPHT ist InSight bereits der zweite Einsatz auf dem Mars: Auch im Mars-Rover Curiosity, der im August 2012 auf dem Planeten landete, sind Sensoren vom Jenaer Beutenberg verbaut. Seit der 2004 gestarteten europäischen Rosetta-Mission arbeitet das Institut auf dem Gebiet der Weltraumforschung 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 aus dieser Zusammenarbeit erfolgreich zum Abschluss. Kurze Zeit später startete mit BepiColombo Europas erste Mission zum Merkur — ebenfalls mit spezialangefertigten Thermosensoren aus Jena an Bord. Künftige Projekte bereiten Wissenschaftler des Leibniz-IPHT und des DLR bereits vor.

Das Leibniz-Institut für Photonische Technologien

Im Mittelpunkt der Forschung am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) steht das Licht. Gemäß dem Motto „Photonics for Life“ setzen seine Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler es als Werkzeug in photonischen Systemen und Prozessen ein, um Fragen aus den Bereichen Gesundheit, Umwelt, Medizin und Sicherheit zu beantworten.

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