Das Mars Science Laboratory

Der Rover „Curiosity“ der NASA-Mission Mars Science Laboratory (MSL) ist am 06. August 2012 im Gale Crater auf dem Mars gelandet und hat seitdem bereits über 20 km auf dem Mars zurückgelegt. Curiosity ist der mit Abstand größte Rover, der bis heute auf dem Mars gelandet ist, und soll als übergeordnetes Forschungsziel die Frage beantworten, ob Leben auf dem Mars möglich ist oder in der Vergangenheit möglich war. Der Rover trägt dazu eine Vielzahl von wissenschaftlichen Instrumenten, die z.B. Bilder aufnehmen oder die chemische Zusammensetzung des Marsbodens untersuchen. Im Gegensatz zu den Vorgängern „Spirit“ (2004-2010) und „Opportunity“ (2004-2018), die durch Solarzellen betrieben wurden, besitzt MSL einen Radioisotopengenerator, der den Rover weit über die ursprünglich geplante Mission von einem Marsjahr (687 Tage) hinaus mit ausreichend Energie versorgen kann.

Unsere Abteilung Extraterrestrische Physik hat in Zusammenarbeit mit dem Southwest Research Institute (Boulder, Colorado, USA) und dem DLR den „Radiation Assessment Detector“ (RAD) für MSL entworfen und gebaut. RAD detektiert die energiereiche Teilchenstrahlung, die auf der Marsoberfläche eintrifft, hauptsächlich Protonen, Ionen und Neutronen, um daraus die Strahlenexposition zu berechnen. Die Bestimmung der Strahlenexposition im Vorfeld etwaiger Marsmissionen ist notwendig, um daraus die nötigen Schlüsse zum Schutz der Astronauten zu ziehen. RAD besteht aus einem Teleskop von Festkörperdetektoren, einem Cäsium-Iodid-Kristall als Kalorimeter, sowie einer Antikoinzidenz und einem Plastik-Szintillator zum Neutronennachweis. Seit Beginn der Mission ist das Instrument fast ununterbrochen aktiv und liefert weiterhin täglich neue Daten.

Die wichtigsten Quellen der Strahlung auf der Marsoberfläche sind die galaktische kosmische Strahlung sowie solare energiereiche Teilchen. Neben dieser primären Strahlung erzeugen die eintreffenden Teilchen durch Wechselwirkung mit der Marsatmosphäre und dem Boden sekundäre Teilchen, die ebenfalls von RAD detektiert werden können. Durch die dünnere Atmosphäre und das fehlende globale Magnetfeld ist der Mars vor der Strahlung deutlich schlechter geschützt als die Erde.

Neben dem Strahlenschutz für zukünftige Marsmissionen sind die Messungen von RAD außerdem relevant für die Untersuchung von anderen Phänomenen in der Heliosphäre. Durch Kombination mit weiteren Messungen an anderen Orten lässt sich zum Beispiel die räumliche Ausbreitung von solaren energiereichen Teilchen oder koronalen Massenauswürfen („Sonnenstürmen“) untersuchen. Zusätzlich werden die RAD-Daten genutzt, um den Transport energiereicher Teilchen durch die Marsatmosphäre und dessen Abhängigkeit von zeitlich abhängigen Eigenschaften (z.B. Atmosphärenzusammensetzung und -druck) besser zu verstehen.

Weitere Informationen zu MSL/RAD finden Sie auf den Projektseiten (englisch).