Die NASA bittet private Unternehmen um Hilfe für die teure Mars-Probenrückgabemission

Eine Abbildung zeigt die Mars Ascent Vehicle-Rakete, die Gesteinsproben des Roten Planeten in den Weltraum schleudert, um schließlich zur Erde zurückzukehren. Bild mit freundlicher Genehmigung der NASA

NASA-Administrator Bill Nelson sagte während einer Pressekonferenz am 15. April, dass die Mission in ihrer jetzigen Form zu teuer und zu langsam sei. Die NASA gab privaten Unternehmen einen Monat Zeit, Vorschläge für eine schnellere und kostengünstigere Rückführung der Proben einzureichen.

Als Astronom, der Kosmologie studiert und ein Buch über frühe Missionen zum Mars geschrieben hat, habe ich die Saga der Probenrückgabe beobachtet. Der Mars ist der nächstgelegene und beste Ort, um nach Leben außerhalb der Erde zu suchen, und wenn diese NASA-Mission scheitern würde, würden Wissenschaftler ihre ehrgeizige Chance verlieren, viel mehr über den Roten Planeten zu erfahren.

Die Bewohnbarkeit des Mars

Die ersten NASA-Missionen, die 1976 die Oberfläche des Mars erreichten, zeigten, dass der Planet eine eiskalte Wüste war, unbewohnbar ohne eine dichte Atmosphäre, die das Leben vor der ultravioletten Strahlung der Sonne schützte. Doch im letzten Jahrzehnt durchgeführte Studien deuten darauf hin, dass der Planet vor mehreren Milliarden Jahren möglicherweise viel wärmer und feuchter war.

Die Rover Curiosity und Perseverance haben jeweils gezeigt, dass die frühe Umgebung des Planeten für mikrobielles Leben geeignet war.

Sie fanden in der fernen Vergangenheit die chemischen Bausteine ​​des Lebens und Anzeichen von Oberflächenwasser. Curiosity, das 2012 auf dem Mars landete, ist immer noch aktiv; Sein Zwilling Perseverance, der 2021 auf dem Mars landete, wird eine entscheidende Rolle bei der Probenrückgabemission spielen.

Warum Astronomen Marsproben wollen

Die NASA suchte 1996 zum ersten Mal nach Leben in einem Marsgestein. Wissenschaftler behaupteten, sie hätten im Marsmeteoriten ALH84001 mikroskopisch kleine Bakterienfossilien entdeckt. Bei diesem Meteoriten handelt es sich um ein Stück Mars, das vor 13.000 Jahren in der Antarktis landete und 1984 geborgen wurde. Wissenschaftler waren sich nicht einig darüber, ob der Meteorit jemals Biologie beherbergte, und heute sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass es nicht genügend Beweise dafür gibt, dass das Gestein Fossilien enthält.

In den letzten 40 Jahren wurden auf der Erde mehrere hundert Marsmeteoriten gefunden. Es handelt sich um freie Proben, die auf die Erde fielen. Obwohl es intuitiv erscheinen mag, sie zu untersuchen, können Wissenschaftler nicht sagen, wo auf dem Mars diese Meteoriten entstanden sind. Außerdem wurden sie durch Einschläge von der Planetenoberfläche weggeschleudert, und diese gewalttätigen Ereignisse hätten leicht subtile Hinweise auf Leben im Gestein zerstören oder verändern können.

Es gibt keinen Ersatz dafür, Proben aus einer Region mitzubringen, die in der Vergangenheit als lebensfreundlich galt. Infolgedessen muss die Agentur mit einem Preis von 700 Millionen US-Dollar pro Unze rechnen, was diese Proben zum teuersten Material macht, das jemals gesammelt wurde.

Eine fesselnde und komplexe Mission

Marsgestein zurück zur Erde zu bringen ist die anspruchsvollste Mission, die die NASA je unternommen hat, und die erste Phase hat bereits begonnen.

Perseverance hat über zwei Dutzend Gesteins- und Bodenproben gesammelt und sie auf dem Boden des Jezero-Kraters deponiert, einer Region, die wahrscheinlich einst mit Wasser überflutet war und Leben beherbergt haben könnte. Der Rover füllt die Proben in Behälter von der Größe von Reagenzgläsern. Sobald der Rover alle Probenröhrchen gefüllt hat, sammelt er sie ein und bringt sie zu der Stelle, an der der Sample Retrieval Lander der NASA landen wird. Der Sample Retrieval Lander beinhaltet eine Rakete, um die Proben in die Umlaufbahn um den Mars zu befördern.

Die Europäische Weltraumorganisation hat einen Earth Return Orbiter entwickelt, der sich mit der Rakete im Orbit trifft und den Probenbehälter in Basketballgröße einfängt. Die Proben werden dann automatisch in einem Biocontainment-System versiegelt und in eine Erdeintrittskapsel überführt, die Teil des Earth Return Orbiter ist. Nach der langen Heimreise wird die Eintrittskapsel mit dem Fallschirm zur Erdoberfläche abspringen.

Die komplexe Choreografie dieser Mission, die einen Rover, einen Lander, eine Rakete, einen Orbiter und die Koordination zweier Raumfahrtagenturen umfasst, ist beispiellos. Es ist der Grund für das explodierende Budget und den langen Zeitplan.

Die Probenrückgabe sprengt die Bank

Mars Sample Return hat ein Loch in das NASA-Budget gerissen, was andere Missionen gefährdet, die eine Finanzierung benötigen.

Das NASA-Zentrum hinter der Mission, das Jet Propulsion Laboratory, hat gerade über 500 Mitarbeiter entlassen. Es ist wahrscheinlich, dass das Budget von Mars Sample Return teilweise für die Entlassungen verantwortlich war, sie waren aber auch darauf zurückzuführen, dass das Jet Propulsion Laboratory einen überfüllten Plan mit Planetenmissionen hatte und Budgetkürzungen erleiden musste.

Im vergangenen Jahr äußerten ein Bericht eines unabhängigen Prüfgremiums und ein Bericht des Generalinspektionsamts der NASA große Bedenken hinsichtlich der Durchführbarkeit der Probenrückgabemission. In diesen Berichten wurde das Design der Mission als übermäßig komplex beschrieben und auf Probleme wie Inflation, Lieferkettenprobleme sowie unrealistische Kosten- und Zeitplanschätzungen hingewiesen.

Auch die NASA spürt die Hitze des Kongresses. Für das Haushaltsjahr 2024 kürzt der Haushaltsausschuss des Senats das Budget für Planetenforschung der NASA um über eine halbe Milliarde Dollar. Wenn die NASA die Kosten nicht unter Kontrolle halten kann, könnte die Mission sogar abgesagt werden.

in andere Richtungen denken

Angesichts dieser Herausforderungen hat die NASA innovative Designs aus der Privatindustrie gefordert, mit dem Ziel, die Kosten und die Komplexität der Mission zu senken. Vorschläge müssen bis zum 17. Mai eingereicht werden, was für ein so anspruchsvolles Designvorhaben ein äußerst knapper Zeitplan ist. Und es wird für private Unternehmen schwierig sein, den Plan zu verbessern, den die Experten des Jet Propulsion Laboratory über ein Jahrzehnt lang ausgearbeitet hatten.

Ein wichtiger potenzieller Akteur in dieser Situation ist das kommerzielle Raumfahrtunternehmen SpaceX. Die NASA arbeitet bereits mit SpaceX bei der Rückkehr Amerikas zum Mond zusammen. Für die Artemis-III-Mission wird SpaceX zum ersten Mal seit mehr als 50 Jahren versuchen, Menschen auf dem Mond zu landen.

Allerdings hat die riesige Starship-Rakete, die SpaceX für Artemis einsetzen wird, erst drei Testflüge absolviert und muss noch viel weiter entwickelt werden, bevor die NASA ihr eine menschliche Fracht anvertrauen kann.

Im Prinzip könnte eine Starship-Rakete in einer einzigen zweijährigen Mission und zu weitaus geringeren Kosten eine große Ladung Marsgestein zurückbringen. Aber Starship birgt große Risiken und Unsicherheiten. Es ist nicht klar, ob diese Rakete die Proben zurückbringen könnte, die Perseverance bereits gesammelt hat.

Starship verfügt über eine Startrampe und müsste für eine Rückreise aufgetankt werden. Aber am Jezero-Krater gibt es weder eine Startrampe noch eine Tankstelle. Starship ist für den Transport von Menschen konzipiert, aber wenn Astronauten zum Mars fliegen, um Proben zu sammeln, benötigt SpaceX eine Starship-Rakete, die noch größer ist als die bisher getestete.

Die Entsendung von Astronauten birgt auch zusätzliche Risiken und Kosten, und eine Strategie, Menschen einzusetzen, könnte am Ende komplizierter sein als der aktuelle Plan der NASA.

Angesichts all dieser Belastungen und Einschränkungen hat sich die NASA entschieden, zu prüfen, ob der Privatsektor eine erfolgreiche Lösung finden kann. Die Antwort erfahren wir nächsten Monat.

Chris Impey ist Distinguished University Professor für Astronomie an der University of Arizona. Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.