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Nürnberger Wissenschaftler suchen Leben auf dem Mars

Technische Hochschule entwickelt Heizgeräte für Erkundungsmission - 27.03.2019 16:07 Uhr

Der Erkundungsroboter "Opportunity" hat vor zwei Jahren seine Spuren auf dem Mars hinterlassen. Er legte 45 Kilometer zurück. © Mars Rover Celebrates / Handout (dpa)


Ein Zuhause auf dem Mars. So stellen sich manche Menschen die Zukunft vor. Elon Musk, Gründer der US-Elektroautofirma Tesla, hat bereits angekündigt, ab 2025 den sogenannten Roten Planeten besiedeln zu wollen. Dieses Vorhaben halten Experten aber für unrealistisch.

Zunächst einmal wollen sie nachweisen, ob auf dem Mars aktuell Leben existiert oder früher existiert hat. Das können Forscher testen, indem sie Bodenproben analysieren. Sie prüfen, ob darin organische Bestandteile, also Materialien, die von Pflanzen oder Tieren übrig geblieben sind, enthalten sind. Dafür bohrt ein Roboter in die Mars-Oberfläche.

Erkundungsfahrzeug soll im Juli 2020 starten 

Das soll der sogenannte ExoMars Rover erledigen. Das von der Europäischen Weltraumagentur ESA gebaute Erkundungsfahrzeug soll im Juli 2020 starten und im März 2021 auf dem Mars landen. Der Roboter ist rund 1,4 Meter breit, 1,5 Meter lang und knapp 70 Zentimeter hoch. Er transportiert verschiedene Werkzeuge mit sich wie Kameras, einen Bohrer und neun Messgeräte. Mit an Bord sind auch spezielle Heizelemente, die Wissenschaftler der Technischen Hochschule in Nürnberg zusammen mit dem Keramikhersteller Rauschert aus Südthüringen entwickelt haben.

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Die Heizelemente sind wichtig für die Mission. Nur damit lässt sich Leben auf dem Mars nachweisen. "Der Bohrer bohrt bis zu zwei Meter tief in den Boden und saugt das Material hoch, das dann direkt in den von uns entwickelten Heizöfen landet", erklärt Hannes Kühl, stellvertretender Leiter der Fakultät Werkstofftechnik an der TH Nürnberg. "Unsere Öfen heizen die Proben auf 1000 Grad Celsius auf, so dass das organische Material verdampft." Die Gase wandern dann in ein sogenanntes Massenspektrometer. Das analysiert direkt vor Ort, welche Atome, Moleküle und chemischen Verbindungen in der Probe enthalten sind. Kohlenstoff könnte zum Beispiel ein Hinweis auf Leben sein.

Heizelement hat besondere Rolle 

Der Keramikzylinder ist etwa zwei Zentimeter hoch und wird bis zu 1000 Grad Celsius heiß. © F.: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung


Dafür ist es wichtig, dass die in Nürnberg entwickelten Heizelemente sehr hohe Temperaturen erreichen. "Bei niedrigeren würden die Stoffe, die erforscht werden sollen, nicht verdampfen", sagt Kühl. Deswegen besteht das Bauteil aus Keramik. Es hat eine Größe von etwa zwei Zentimetern und wiegt zwei bis drei Gramm. "In der isolierenden Keramikhülle ist ein Heizdraht eingelegt", erklärt der Werkstoffwissenschaftler. Während und nach seiner Promotion hat Kühl zehn Jahre bei Rauschert gearbeitet, unter anderem als Leiter der Abteilung "Hochtemperatur-Heizelemente" bis er 2015 als Professor nach Nürnberg kam. Auf der Erde kommen solche Heizelemente etwa in Holzpellet-Öfen zum Einsatz.

"An die metallische Komponente in der Keramik wird eine Spannung angelegt und dann beginnt das Heizelement zu glühen." Innerhalb von etwa 20 Sekunden hat es 1000 Grad Celsius erreicht. Für eine Weltraummission gelten andere Anforderungen als auf der Erde: "Unser Bauteil ist sehr leicht und klein, so dass alles im Rover auf wenig Platz unterkommt", erklärt Kühl. Die Heizelemente müssen außerdem sehr robust sein, damit sie den turbulenten Start und die Landung auf dem Mars überstehen.

Mit anderen Heizelementen sei diese Mission nicht möglich, meint der Experte, denn sie seien schwerer, können nicht so schnell aufheizen und würden beim Start zerbrechen. Daher nehme das neue Heizelement eine besondere Rolle ein. Insgesamt sind 30 Stück davon im ExoMars Rover eingebaut. Jede kann eine Bodenprobe erhitzen.

Mission endet im Jahr 2022

Auch Studenten der Fakultät Werkstofftechnik haben mitgearbeitet. Etwa 20 haben in den vergangenen fünf Jahren ihre Bachelor- und Masterarbeiten darüber geschrieben. "Unsere Studenten haben die Möglichkeit, an solchen Projekten direkt mitzuarbeiten", sagt Kühl. "So sammeln sie schon während des Studiums viel praktische Erfahrungen und tragen ihren Teil zu ganz neuen Entwicklungen bei."

Der Beitrag zur ExoMars-Mission könnte ihr spektakulärstes Projekt gewesen sein. "Ich finde es toll, dass wir quasi da hochfliegen, diese Analysen dort machen und vor allem, dass wir als Technische Hochschule Nürnberg für diese Arbeit ausgewählt wurden", sagt Kühl. "Wer kann schon von sich sagen, dass die Bauteile, die man selbst entwickelt hat, zum Mars fliegen?"

Die Ergebnisse der Bodenproben sendet der Mars Rover anschließend zu den Wissenschaftlern der Europäischen Weltraumagentur zurück, die sie dann auf der Erde auswerten.

Die Mission endet im Jahr 2022. Bis dahin soll das Fahrzeug mehrere Kilometer zurückgelegt und Proben aus verschiedenen Tiefen aufgenommen haben. Dann zeigt sich, ob es Leben auf dem Mars gibt oder gegeben hat. Bis Menschen auf dem Roten Planeten leben können, wird wohl noch länger dauern. Es sei denn, Elon Musks geplanter Umzug auf den Mars in sechs Jahren gelingt.

Johanna Köhler

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