Gesundheit: In der Bierdose zum Mars

Schon jetzt packen Wissenschaftler die Koffer für die erste Reise zum Mars. Zwar soll die von der Europäischen Raumfahrtbehörde Esa organisierte Reise erst im Jahr 2013 losgehen, aber was der kleine Rover namens Pasteur an Ausrüstung zur Erkundung des Roten Planeten mitnehmen wird, will wohlüberlegt sein. Die meisten Messgeräte, die an Bord des Raumfahrzeugs installiert werden sollen, müssen so spezielle Anforderungen erfüllen, dass sie extra für die Aurora-Mission der Esa entwickelt werden. Das Wichtigste dabei: Gewicht und Platz sparen, denn der Rover wird keinen großen Kofferraum haben.

Ein Gepäckstück – ein optisches Spektrometer – ist schon fertig. Gebaut haben es Forscher vom Institut for Analytical Sciences (Isas) in Berlin-Adlershof. „Das Instrument wird nicht größer als eine Bierdose sein und ungefähr 300 Gramm wiegen“, sagt Stefan Florek, Projektleiter am Isas. Ein so kleines Spektrometer zu bauen, war eine große Herausforderung. „Zuerst dachten wir, das sei absolut unmöglich“, sagt Florek. Denn normalerweise braucht man mindestens 30 Zentimeter, um das komplette Lichtspektrum, das von dem Gerät erfasst werden muss, abzubilden.

Bei der Spektralanalyse, mit der man auch die Zusammensetzung von Gestein ermitteln kann, machen sich Forscher zunutze, was Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff 1860 herausfanden: An dem Farbspektrum einer Probe kann man erkennen, welche Elemente enthalten sind.

Auf dem Mars soll das Gestein zunächst mit einem heißen Laserstrahl beschossen werden, damit ein Lichtblitz entsteht. Dieses Licht kann das Spektrometer nach Wellenlängen sortieren und abbilden. Das Farbmuster gibt dann Aufschluss darüber, woraus das untersuchte Gestein besteht. Warum? Weil sich jedes chemische Element aus Atomen zusammensetzt, die so einzigartig sind, dass auch die Wellenlänge des Lichts, das sie abgeben, einzigartig ist. Deshalb sind die Farben, die die Forscher mit dem Spektrometer sichtbar machen, so unverwechselbar wie ein Fingerabdruck.

Mit einem Trick gelang es den Ingenieuren und Physikern aus Adlershof, das „Stempelkissen“ für den Fingerabdruck so stark zu verkleinern, dass der Rover es mitnehmen kann. „Wir haben das Gesamtspektrum, das sich von Ultraviolett bis Infrarot erstreckt, in 70 Einzelspektren aufgeteilt, die nicht hinter-, sondern nebeneinander auf einem quadratischen Chip angeordnet sind“, erklärt Stefan Florek. „Dadurch kommen wir mit 17 Zentimetern aus, sparen also fast die Hälfte an Platz.“

Das Messgerät von der Größe einer Halbliter-Bierdose wurde von den Berliner Forschern inzwischen an die Kollegen der Universität Münster übergeben. Dort, am Institut für Planetologie, arbeitet Elmar Jessberger, der dieses Projekt für die ExoMars-Mission vorgeschlagen hat und koordiniert.

Doch die Reisevorbereitungen sind noch lange nicht abgeschlossen. Die Firma Hoerner & Sulger in Schwetzingen bei Heidelberg entwickelt gerade eine Minikamera, mit dem der Rover Schnappschüsse von dem Licht machen kann, das von dem Spektrometer in einen Fingerabdruck des Marsgesteins umgewandelt worden ist. Noch ist also Platz im Koffer.

Mehr im Internet:

www.esa.int

Dagny Lüdemann