InSight: NASA-Mission zur Erforschung terrestrischer Planeten
Auch wenn der Mars das Ziel der InSight-Mission ist, so geht es doch im Kern nicht nur um die Erforschung des Roten Planeten. Vielmehr wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Beitrag zur Erforschung terrestrischer Planeten im Allgemeinen leisten. Terrestrisch bedeutet in diesem Fall, dass es sich um Gesteinsplaneten handelt, die aus einem Eisenkern, einem Gesteinsmantel sowie einer chemisch differenzierten Kruste aufgebaut sind. Der Mars ist hierfür ein ideales Missionsziel, da er in seiner Geschichte genau das richtige Maß an Aktivität entwickelt hat: Einerseits ist er groß genug, um Prozesse wie Vulkanismus und Tektonik zu entwickeln, andererseits ist er klein genug, um die Spuren dieser Aktivität über Jahrmilliarden zu erhalten.
Aus diesem Grund hat sich die NASA im Rahmen ihres Discovery-Programms entschieden, InSight für einen Start zum Mars auszuwählen. Schließlich hob InSight am 5. Mai 2018 um 5.05 Uhr Ortszeit an Bord einer Atlas-Trägerrakete von der Vandenberg Air Force Base an der kalifornischen Pazifkküste ab. (**). Nach einer halbjährigen Reise durch das All - hat der InSight Lander am 26. November 2018 auf dem Mars aufgesetzt.

InSight ist die erste Mission, die den Fokus auf die geophysikalische Erkundung des Sonnensystems legt.
Ihre Instrumentierung ist für die Planetenforschung ungewöhnlich: Ein Seismometer sowie eine Wärmeflusssonde. Das Seismometer (**), das vom Institut de Physique de Globe de Paris (IPGP) in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London, der ETH Zürich sowie dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung gebaut wurde, bestimmt die innere Struktur des Planeten sowie die Größe seines Kerns. Die Wärmeflusssonde, die unter Leitung des DLR-Instituts für Planetenforschung in Berlin mit dem DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen und mit dem Institut für Weltraumforschung in Warschau gebaut wurde, soll hingegen die Temperaturverteilung im Inneren des Planeten bestimmen, woraus Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung und Aktivität des Planeten gezogen werden können. Somit werden zum ersten Mal direkte Messungen dieser fundamentalen planetaren Kenngrößen möglich, die bisher nur aus Gravitationsfeldmessungen indirekt abgeleitet werden konnten.

Um den Wärmefluss eines Planeten bestimmen zu können, muss der Temperaturgradient im Untergrund gemessen werden. Die Astronauten von Apollo 17 nutzten 1972 hierfür Schlagbohrer, mit denen Bohrlöcher von bis zu drei Meter Tiefe in den Mond-Grund getrieben wurden. Aufgrund des störenden Einflusses der Marsatmosphäre ist diese Tiefe für InSight nicht ausreichend. Deshalb soll das vom DLR gebaute Heat Flow and Physical Properties Package – kurz HP³ – Temperatursensoren bis in eine Tiefe von fünf Metern bringen – keine leichte Aufgabe. HP³ nutzt hierfür einen sogenannten elektromechanischen „Maulwurf“, der aus einem mechanischen Schlagmechanismus besteht und die Sensoren in Millimeterschritten in den Boden treibt.

		(*) Zur Unterstützung der Wärmeflussmessung besitzt HP³ des Weiteren ein Radiometer, das die Oberflächentemperatur an der Landestelle überwacht. Aus den Daten der Oberflächentemperatur sowie den Temperaturen im Untergrund werden die DLR-Wissenschaftler dann den planetaren Wärmefluss ableiten. Das Radiometer misst die Infrarot Strahlung von zwei Flächen in unterschiedlicher Entfernung vom Lander (Field of View 1 und 2 in der Abbildung links, modfiziert aus https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11214-018-0531-4 ), um auch die Temperaturstörung, die der Lander selbst hervorruft, erkennen zu können. Das Radiometer muss aus technischen Gründen hin und wieder ausgeschaltet werden, daher ist die Zeitachse der oben gezeigten Bodentemperaturgraphen unregelmässig.

InSight ist bereits die zwölfte Mission im Discovery-Programm der NASA, das sich durch kosteneffiziente Projekte mit einem vergleichsweise geringen Budget von rund 500 Millionen US-Dollar auszeichnet. Markenzeichen der Discovery-Missionen ist die starke Fokussierung auf bestimmte wissenschaftliche Fragestellungen. Geleitet ist die Mission von Dr. Bruce Banerdt vom Jet Propulsion Laboratory (JPL), einem der renommiertesten amerikanischen Marsforscher. Neben dem DLR ist auch die französische Weltraumorganisation CNES beteiligt.

InSight-Mission in Bildern (Bild-Quelle: NASA/JPL)

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