Eine entscheidende NASA-Mission bei der Suche nach Leben jenseits der Erde, Mars Sample Return, ist in Schwierigkeiten. Sein Budget ist von 5 Milliarden US-Dollar auf über 11 Milliarden US-Dollar gestiegen, und das Rückgabedatum der Probe könnte vom Ende dieses Jahrzehnts auf 2040 verschoben werden.

Die Mission wäre die erste, die versucht, Gesteinsproben vom Mars zurück zur Erde zu bringen, damit Wissenschaftler sie auf Anzeichen früheren Lebens untersuchen können.

NASA-Administrator Bill Nelson sagte in einer Pressekonferenz am 15. April 2024, dass die Mission in ihrer jetzigen Form zu teuer und zu langsam sei. Die NASA hat privaten Unternehmen einen Monat Zeit gegeben, 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 miterlebt. Der Mars ist der nächstgelegene und beste Ort für die Suche nach Leben außerhalb der Erde, und wenn diese ehrgeizige NASA-Mission scheitert, würden Wissenschaftler ihre Chance verlieren, mehr über den Roten Planeten zu erfahren.

Die Bewohnbarkeit des Mars

Die ersten NASA-Missionen, die 1976 die Oberfläche des Mars erreichten, zeigten, dass es sich bei dem Planeten um eine eiskalte Wüste handelte, die ohne eine dichte Atmosphäre, die das Leben vor den ultravioletten Strahlen der Sonne schützte, unbewohnbar war. Studien des letzten Jahrzehnts deuten jedoch darauf hin, dass der Planet vor mehreren Milliarden Jahren viel wärmer und feuchter gewesen sein könnte.

Die Rover Curiosity und Perseverance haben jeweils gezeigt, dass die primitive Umwelt des Planeten mikrobielles Leben begünstigt.

Sie entdeckten die chemischen Bausteine ​​des Lebens und Spuren von Oberflächengewässern in der fernen Vergangenheit. 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 Proben vom Mars wollen

Die NASA suchte 1996 zum ersten Mal nach Leben in einem Marsgestein. Wissenschaftler behaupteten, im Marsmeteoriten ALH84001 mikroskopisch kleine Bakterienfossilien entdeckt zu haben. Dieser Meteorit ist ein Stück Mars, das vor 13.000 Jahren in der Antarktis landete und 1984 geborgen wurde. Wissenschaftler sind sich nicht einig darüber, ob der Meteorit tatsächlich biologische Elemente enthielt, 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 entdeckt. Dabei handelt es sich um kostenlose Proben, die auf die Erde fielen. Obwohl es intuitiv erscheinen mag, sie zu untersuchen, können Wissenschaftler nicht sagen, woher diese Meteoriten auf dem Mars kommen. Darüber hinaus wurden sie durch Einschläge von der Planetenoberfläche geschleudert, 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 Behörde mit einem Preis von 700 Millionen US-Dollar pro Unze rechnen, was diese Proben zum teuersten Material macht, das jemals gesammelt wurde.

Eine spannende und komplexe Mission

Gestein vom Mars zur Erde zu bringen ist die schwierigste Mission, die die NASA jemals unternommen hat, und der erste Schritt hat bereits begonnen.

Perseverance sammelte mehr als zwei Dutzend Gesteins- und Bodenproben und deponierte sie auf dem Boden des Jezero-Kraters, einem Gebiet, das wahrscheinlich einst mit Wasser überflutet war und Leben beherbergt haben könnte. Der Rover füllt die Proben in Behälter von der Größe eines Reagenzglases. Sobald der Rover alle Probenröhrchen gefüllt hat, sammelt er sie ein und bringt sie dorthin, wo der Probenrückgewinnungslander der NASA landen wird. Der Sample Retrieval Lander beinhaltet eine Rakete, um Proben in die Umlaufbahn um den Mars zu befördern.

Die Europäische Weltraumorganisation hat einen Earth Return Orbiter entwickelt, der die Rakete im Orbit treffen und den Probenbehälter in Basketballgröße einfangen soll. Die Proben werden dann automatisch in einem Biocontainment-System versiegelt und in eine Erdeintrittskapsel überführt, die Teil des Earth Return Orbiter ist. Nach dem langen Rückflug 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. Dies ist die Ursache für die Budgetexplosion und die langen Verzögerungen.

Die Probenrückgabe sprengt die Bank

Mars Sample Return hat ein Loch in das Budget der NASA gebrannt und gefährdet andere Missionen, die finanziert werden müssen.

Das NASA-Zentrum hinter der Mission, das Jet Propulsion Laboratory, hat gerade mehr als 500 Mitarbeiter entlassen. Es ist wahrscheinlich, dass das Budget für die Mars-Probenrückgabe einer der Gründe für diese Entlassungen war, sie waren aber auch auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Jet Propulsion Laboratory eine überfüllte Anzahl an Planetenmissionen hatte und Budgetkürzungen erlebte.

Im vergangenen Jahr haben ein Bericht eines unabhängigen Prüfgremiums und ein Bericht des Büros des Generalinspektors der NASA große Bedenken hinsichtlich der Durchführbarkeit der Probenrückführungsmission geäußert. In diesen Berichten wurde das Missionsdesign als übermäßig komplex beschrieben und Probleme wie Inflation, Lieferkettenprobleme sowie unrealistische Kosten- und Zeitschätzungen hervorgehoben.

Auch die NASA spürt den Druck des Kongresses. Für das Geschäftsjahr 2024 hat der Haushaltsausschuss des Senats das Budget für Planetenforschung der NASA um mehr als eine halbe Milliarde Dollar gekürzt. Sollte es der NASA nicht gelingen, die Kosten zu kontrollieren, könnte die Mission sogar abgesagt werden.

Um die Ecke denken

Angesichts dieser Herausforderungen hat die NASA einen Aufruf für innovative Designs aus dem privaten Sektor gestartet, mit dem Ziel, die Kosten und die Komplexität der Mission zu reduzieren. Designstudien werden bis zum 17. Mai erwartet, was eine äußerst knappe Frist für ein solch ehrgeiziges Designvorhaben darstellt. Und es wird für private Unternehmen schwierig sein, den Plan zu verbessern, den die Experten des Jet Propulsion Laboratory mehr als ein Jahrzehnt lang entwickelt haben.

Ein wichtiger potenzieller Akteur in dieser Situation ist das kommerzielle Raumfahrtunternehmen SpaceX. Die NASA arbeitet bereits mit SpaceX für Amerikas Rückkehr 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 menschliche Fracht anvertrauen kann.

Im Prinzip könnte eine Starship-Rakete in einer einzigen zweijährigen Mission und zu viel geringeren Kosten eine große Ladung Marsgestein zurückbringen. Aber Starship birgt große Risiken und Unsicherheiten. Es ist unklar, ob diese Rakete die bereits von Perseverance gesammelten Proben zurückgeben könnte.

Starship nutzt eine Startrampe und müsste für eine Rückfahrt aufgetankt werden. Am Jezero-Krater gibt es jedoch 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 noch größere Starship-Rakete als die bisher getestete.

Auch die Entsendung von Astronauten birgt zusätzliche Risiken und Kosten, und eine Strategie für den Einsatz von Menschen könnte sich als komplizierter erweisen als der aktuelle Plan der NASA.

Angesichts all dieser Belastungen und Zwänge entschied sich die NASA, zu prüfen, ob der Privatsektor eine erfolgreiche Lösung finden könnte. Die Antwort erfahren wir nächsten Monat.

Dieser Artikel wurde aktualisiert, um zu berücksichtigen, dass Designstudien und keine Vorschläge für die Probenrückgabemission am 17. Mai 2024 fällig sind.

Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen vertrauenswürdige Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen. Es wurde geschrieben von: Chris Impey, Universität von Arizona

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Chris Impey erhält Fördermittel von der National Science Foundation und dem Howard Hughes Medical Institute.