MMX-Mission: Rover IDEFIX landet auf Marsmond Phobos

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Der deutsch-französische Rover IDEFIX reist nach Japan und wird dort Ende Januar erwartet. Er ist Teil der Mission Martian Moons eXploration (MMX), die unter der Leitung der japanischen Raumfahrtagentur JAXA beide Marsmonde erkunden wird. Ziel ist es, das Rätsel um die Entstehung von Phobos und Deimos zu entschlüsseln. IDEFIX wird im Rahmen der Mission erstmals auf Phobos landen, um dessen Oberfläche direkt zu erkunden. Die japanische Muttersonde wird Proben von Phobos nehmen und diese zurück zur Erde bringen. Bereits 2022 lieferte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) den teilmontierten Rover und zwei Instrumente. Zuletzt wurde IDEFIX bei der französischen Raumfahrtagentur CNES in Toulouse fertiggestellt. Ab Februar 2024 beginnt in Japan die Integration des Rovers in die MMX-Muttersonde. Der Start der Mission ist nach aktueller Planung für 2026 vorgesehen.

„Wir freuen uns gemeinsam mit unseren französischen Partnern der CNES, dass IDEFIX nun den Weg nach Japan antritt, um in enger Kooperation mit der JAXA an Bord der MMX-Mission zum Marsmond Phobos zu reisen“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla. „Japan und Frankreich sind wichtige strategische Partnerländer für das DLR in fast allen unseren Forschungsbereichen, und die gemeinsame Arbeit von JAXA, CNES und DLR im Rahmen der MMX-Mission ist ein besonderes Beispiel dafür, was wir gemeinsam erreichen können.“

„Wir freuen uns sehr, dass IDEFIX nun nach Japan reist. Dies ist ein weiterer wichtiger Meilenstein in der fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen CNES, JAXA und DLR bei der MMX-Mission. Diese Mission wird zu großen Fortschritten bei der Erforschung unseres Sonnensystems führen, und wir sind stolz darauf, diese Partnerschaft mit Japan und Deutschland aufgebaut zu haben“, sagt Dr. Philippe Baptiste, CEO von CNES.

Nach der Fertigstellung im Juli 2023 absolvierte IDEFIX erfolgreich umfangreiche Tests zur Weltraumqualifikation, unter anderem hinsichtlich seiner Funktionen und Beständigkeit gegenüber den Vibrationen während des Raketenstarts sowie hinsichtlich der extremen Temperaturschwankungen auf Phobos. Nun gilt es, den Transport des Rovers optimal zu meistern. Aus Sicherheitsgründen ist dieser mit fast entladenen Akkus auf Reisen. Die erste Aufgabe des Empfangsteams von DLR und CNES in Japan wird dann das Laden der Akkus sein, um deren Leistungsfähigkeit zu erhalten. Anschließend folgt ein umfangreicher Funktionscheck und schließlich die Übergabe an die JAXA.

Das deutsch-französische IDEFIX-Team ist stolz auf das Erreichte: „Das Besondere an diesem Rover für die MMX-Mission ist seine enorm kompakte Bauart. IDEFIX hat im Wesentlichen alle Elemente eines vollwertigen Wissenschafts-Rovers, kommt mit seiner hochintegrierten Konstruktion aber nur auf ein Gewicht von 25 Kilogramm. Das ist entscheidend, damit er den Aufprall auf Phobos unbeschadet übersteht“, erklärt Prof. Markus Grebenstein, DLR-Projektleiter IDEFIX.

Rover IDEFIX: Von Japan ins All

Mit der Integration des Rovers in das MMX-Mutterschiff beginnt im japanischen Kamakura die finale Vorbereitung auf den Flug zum Mars und seinen beiden Monden. „Ich habe IDEFIX mehrmals persönlich in Europa ‚getroffen‘ und wir als JAXA freuen uns sehr, ihn in Japan begrüßen zu dürfen, dort, wo das MMX-Raumschiff derzeit entwickelt und für den Start vorbreitet wird“, sagt MMX-Projektleiter Dr. Yasuhiro Kawakatsu. „Auch wenn der Start von 2024 auf 2026 verschoben wurde, ändert dies nichts an der Bedeutung der Mission oder an der Wirkung, die sie mit der weltweit ersten Probenrückführung aus dem Marssystem haben wird. Wir werden weiter mit Hochdruck an der Fertigstellung der MMX-Raumsonde arbeiten, um unseren neuen Starttermin 2026 zu erreichen. Und wir werden sicherstellen, dass IDEFIX als Erster die Oberfläche von Phobos erreicht, noch bevor das MMX-Raumschiff für die Probennahme landet.“

Der Missionsablauf: Phobos und Deimos

Nach rund einjähriger Flugzeit wird die MMX-Sonde, bestehend aus Erkundungsmodul, Rückkehrmodul und Probenrückholkapsel, 2027 den Mars erreichen und in seine Umlaufbahn einschwenken. Dann beginnen die acht wissenschaftlichen Instrumente des Explorationsmoduls mit der Kartierung und Charakterisierung der Oberflächen von Phobos und Deimos. Im Laufe der Mission wird der Rover aus einer Höhe von 40 bis 100 Metern über der Oberfläche im freien Fall auf Phobos landen. Einmal gelandet, richtet er sich selbständig auf und ist so einsatzbereit für die rund dreimonatige Missionsphase. „Die größte Herausforderung für IDEFIX ist, dass er viele Operationen – insbesondere das Aufrichten nach der Landung auf Phobos – vollautonom durchführen muss, um zu überleben“, erklärt Stéphane Mary, CNES-Projektleiter IDEFIX. „Er würde nicht überleben bis die Kommandos von der Erde eingetroffen sind.“

Auf der Oberfläche sucht und analysiert er gezielt wissenschaftlich interessante Bereiche des Phobos. Dabei betritt IDEFIX technisches Neuland, denn noch nie ist ein Erkundungsfahrzeug mit Rädern auf einem Himmelskörper gefahren, der nur über weniger als ein Tausendstel der Erdanziehungskraft verfügt. Zum Abschluss der MMX-Mission werden durch die Muttersonde Bodenproben gesammelt und zurück zur Erde geschickt.

Die Marsmonde Phobos und Deimos sind neben dem Mond der Erde die beiden einzigen Trabanten im inneren Sonnensystem. Sie sind viel kleiner als der Erdmond und aufgrund der geringen Gravitationskräfte nicht kugelförmig, sondern von unregelmäßiger Gestalt. Der größte Durchmesser von Phobos beträgt knapp 27 Kilometer, bei Deimos sind es sogar nur 15 Kilometer.

Über die Mission Martian Moons eXploration (MMX)

MMX ist eine Mission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA mit Beiträgen von NASA, ESA, der französischen Raumfahrtagentur CNES und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). CNES und DLR steuern zusammen einen 25 Kilogramm schweren Rover bei. Der deutsch-französische MMX-Rover wird unter gemeinsamer Leitung der beiden Partner entworfen und gebaut.

Das DLR übernimmt dabei insbesondere die Entwicklung des Rover-Fahrwerks samt Carbonstruktur sowie des gesamten Aufricht- und Fortbewegungssystems. Zudem steuert das DLR das Verbindungs- und Separationssystem zur Muttersonde bei und stellt ein Raman-Spektrometer sowie ein Radiometer als wissenschaftliche Experimente. Diese werden die Zusammensetzung, Temperatur und Beschaffenheit der Oberfläche auf Phobos messen.

Die CNES leistet wesentliche Beiträge mit Kamerasystemen zur räumlichen Orientierung und Erkundung auf der Oberfläche sowie zur Untersuchung der mechanischen Bodeneigenschaften. Darüber hinaus entwickelt die CNES das zentrale Servicemodul des Rovers inklusive des Onboard-Computers sowie des Energie- und Kommunikationssystems. Nach dem Start der MMX-Mission wird der Rover von Kontrollzentren der CNES in Toulouse (Frankreich) und des DLR in Köln betrieben.

Seitens des DLR sind unter der Leitung des Instituts für Robotik und Mechatronik zudem die Institute für Systemdynamik und Regelungstechnik, für Systemleichtbau, für Raumfahrtsysteme, für Optische Sensorsysteme, für Planetenforschung, für Softwaretechnologie sowie das Nutzerzentrum für Weltraumexperimente (MUSC) der DLR-Einrichtung Raumflugbetrieb und Astronautentraining beteiligt.

Die Mission MMX steht in der Tradition einer bereits langjährigen erfolgreichen Kooperation der Partner JAXA, CNES und DLR. Sie knüpft an die Vorgängermission Hayabusa2 an, bei der die JAXA eine Raumsonde zum Asteroiden Ryugu schickte mit dem deutsch-französischen Lander MASCOT an Bord. Am 03. Oktober 2018 landete MASCOT auf Ryugu und sendete spektakuläre Bilder einer faszinierenden zerklüfteten Landschaft aus Geröll und Steinen. Hayabusa2 nahm Proben von Ryugu und brachte diese am 06. Dezember 2020 zurück zur Erde.