Bohren nach Wassereis auf dem Mars: Wie nah sind wir dran?

ein gelb gefärbter vierrädriger Rover mit zwei blauen zylindrischen Tanks steht auf einer rostigen roten Oberfläche. Mit der RedWater-Technologie wird auf dem Mars nach Eis gebohrt.(Bildnachweis: Honeybee Robotics)

Es sieht gut aus für die Tiefengrabung auf dem Mars. Es gibt spürbare Fortschritte bei der Frage, wie man am besten unterirdisches Eis gewinnen kann, um Trinkwasser, Raketentreibstoff und andere nützliche Ressourcen auf dem Roten Planeten zu gewinnen.

Aber es ist kein Kinderspiel, von der Marsoberfläche aus nach unten zu bohren, um die verfügbaren Eisreservoirs zu erreichen.

Dieser Herausforderung stellt sich das Unternehmen Honeybee Robotics, das seinen Ansatz als RedWater-Konzept bezeichnet.

Inhaltsübersicht

Zweckbindung

ein gelber sechseckiger kasten mit grauer einfassung und einem griff an der seite. ein grauer bohrer erstreckt sich vom boden herab. Honeybee Robotics‘ Eisbohrgeräte für den Mars umfassen Coiled Tubing und die „RodWell“-Methode. (Bildnachweis: Honeybee Robotics)

„RedWater hat sich als die richtige Architektur für Tiefbohrungen auf dem Mars erwiesen“, sagte Kris Zacny, Vizepräsident der Explorationstechnologiegruppe bei Honeybee Robotics in Altadena, Kalifornien.

Zacny sagte, dass RedWater einen doppelten Zweck erfüllen kann: Bohren für die wissenschaftliche Erkundung und Wassergewinnung. „Es ist eine Win-Win-Situation. Wir sind in einer Position, in der diese Technologie in die nächsten Marsmissionen einfließen kann“, sagte er gegenüber kosmischeweiten.de.

Die jüngsten Enthüllungen über das Wassereis unter der Oberfläche des Roten Planeten passen gut zu RedWater.

Erhalten Sie den kosmischeweiten.de Newsletter

Die neuesten Nachrichten aus dem Weltraum, die neuesten Updates zu Raketenstarts, Himmelsbeobachtungen und mehr!

Durch die Übermittlung Ihrer Daten erklären Sie sich mit den Allgemeinen Geschäftsbedingungen und der Datenschutzrichtlinie einverstanden und sind mindestens 16 Jahre alt.

Gletschereis

Im Laufe der Jahre haben die von den Marsorbitern gesammelten Daten gezeigt, dass ein Drittel der Marsoberfläche aus oberflächennahem Eis besteht, aber auch aus tiefer liegenden Eisschichten.

Anfang dieses Jahres deuteten beispielsweise Beobachtungen der Sonde Mars Express der Europäischen Weltraumorganisation darauf hin, dass sich an einigen Stellen des Planeten Schichten aus Wassereis mehrere Kilometer unter der Erde erstrecken.

Ein weiterer Beleg für das Mars-Eis ist der in diesem Monat auf der 55. Lunar and Planetary Science Conference veröffentlichte Bericht über einen bisher unbekannten Vulkan.

Die neue Forschung spekuliert, dass unter diesem stark erodierten Merkmal wahrscheinlich noch Gletschereis vorhanden ist, das nahe der Oberfläche in einer relativ warmen äquatorialen Region des Mars erhalten ist.

End-to-End-Tests

in einem verchromten Gehäuse mit blauen Rohren und einem hohen Wassertank an einem Ende. Das RedWater-System wird in der Kältekammer von Honeybee Robotics einem End-to-End-Test unterzogen, um die superkalten Bedingungen auf dem Mars zu simulieren. (Bildnachweis: Honeybee Robotics)

Die Technologen von Honeybee haben vor kurzem die End-to-End-Tests eines RedWater-Systems in der Kältekammer des Unternehmens abgeschlossen, sagte Joey Palmowski, ein Systemingenieur des Unternehmens.

Diese Arbeit wurde im Rahmen eines NASA Next Space Technologies for Exploration Partnerships (NextSTEP-2) Stipendiums durchgeführt, sagte Palmowski gegenüber kosmischeweiten.de.

Das RedWater-System nutzt zwei bewährte terrestrische Technologien, die bereits zur Unterstützung von Polaroperationen in Grönland und der Antarktis eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um aufgerollte Rohre, die von der Oberfläche aus in das darunter liegende Eis eindringen, und das so genannte Rodriguez Well- oder „RodWell“-Konzept.

RodWell ist eine Methode, bei der ein Bohrloch im unterirdischen Eis geschmolzen und das flüssige Wasser an die Oberfläche gepumpt wird.

Um es auf den Punkt zu bringen: Wassereis in Form von trümmerbedeckten Gletschern oder Eisschilden, die vielleicht Hunderte von Metern dick sind, wurde in den mittleren Breitengraden des Mars entdeckt und kartiert. Das ist ein günstiger Ort für einen zukünftigen Außenposten für menschliche Expeditionen.

SWIM-Team

Nathaniel Putzig ist stellvertretender Direktor und leitender Wissenschaftler im Büro des Planetary Science Institute in Lakewood, Colorado.

Als Co-Leiter des Projektteams für die Kartierung von Wassereis unter der Oberfläche (SWIM) auf dem Mars sind Putzig und seine Kollegen damit beschäftigt, die Lage und Tiefe des Eises in mittleren Breitengraden auf dem Mars zu kartieren.

Sie schließen jetzt die dritte Phase der SWIM-Arbeiten ab, die ausdrücklich darauf abzielte, die Zielprioritäten für das zukünftige Konzept der International Mars Ice Mapper (I-MIM) Mission festzulegen.

Eis-Scouting

eine graue Landschaft ist durch ein halbrundes geografisches Phänomen gekennzeichnet. Rund ein Drittel des Mars besteht aus Eis knapp unter der Oberfläche des Planeten. Viele Einschlagskrater in den mittleren Breiten des Roten Planeten sind mit glattem Material gefüllt, das wahrscheinlich von Eis und etwas Schmutz bedeckt ist. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

Der I-MIM ist ein radargestützter Orbiter, der von der NASA in Zusammenarbeit mit der italienischen Raumfahrtbehörde, der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) und der kanadischen Raumfahrtbehörde entwickelt werden soll, um einen Orbiter zur Erkundung des Mars zu entwickeln.

Das Hauptziel von I-MIM ist es, die Ausdehnung und das Volumen von Wassereis in den mittleren und niedrigen Breitengraden des Planeten zu bestimmen.

Putzig sagte, dass er spüre, dass die NASA und die anderen internationalen Partner bestrebt seien, die I-MIM-Mission zu verfolgen.

Allerdings gab es erhebliche Budgetunsicherheiten in Bezug auf das Vorhaben, bemerkte Putzig, sicherlich auf Seiten der NASA und vielleicht auch bei anderen Behörden.

„Das macht es für die internationalen Partner schwierig, ihre Vereinbarungen abzuschließen und aktiv mit der Entwicklung und dem Bau der Missionshardware und -instrumente zu beginnen“, so Putzig.

Gewünscht: laterale und vertikale Daten

Die heutigen Datensätze sind mit Unsicherheiten behaftet, so Putzig, daher sind weitere Forschungen – und insbesondere neue orbitale Radarsondierungsmöglichkeiten – auf dem Mars erforderlich.

Sobald diese Informationen vorliegen, können sie definitiv vergrabenes Eis auf der Ebene der Landeplätze für weite Regionen in den mittleren Breiten des Mars identifizieren und charakterisieren, so Putzig weiter.

„Allerdings könnte man im Prinzip gelandete Missionen in höhere Breitengrade oder an Orte schicken, an denen frische Einschläge Eis freigelegt haben, und sicher sein, dass man mit einem Bohrer auf Eis im Untergrund stößt, ohne vorher diese zusätzlichen Daten zu sammeln“, so Putzig. „Aber selbst an solchen Orten werden die laterale und vertikale Ausdehnung und Konzentration des Eises ohne neue Instrumente nur unzureichend bestimmt werden können.“

Harte Fakten

eine dünne silhouette eines mars landers mit einem schlanken arm, der nach rechts gebogen ist. eine trübe sonne geht hinter einem rostigen horizont unter. Artist’s illustration of NASA’s Phoenix Mars lander mission, which in 2008 scooped up soil and probed for ice in the Martian arctic. (Bildnachweis: NASA)

Es kann schwierig sein, auch nur 1 Meter tief ins Eis zu bohren, erklärt Isaac Smith, außerordentlicher Professor an der York University in Toronto, Ontario. Er ist auch ein leitender Wissenschaftler am Planetary Science Institute mit Sitz in Tucson, Arizona.

Solche Bohrungen auf der Erde erfordern eine Menge thermischer oder elektrischer Energie und eine Menge menschlicher Kraft. „Es ist besonders schwierig, wenn das Eis viel kälter als minus 40 Grad Celsius ist, wie das gesamte Eis auf dem Mars“, sagte Smith.

Das war bei der NASA-Marslandemission Phoenix im Jahr 2008 der Fall, so Smith. Das stationäre Raumfahrzeug mit Beinen landete auf dem Planeten weiter nördlich als jede andere Mission, auf einem Breitengrad, der dem nördlichen Alaska entspricht, schöpfte dann Marsboden und suchte – und fand – Wassereis.

„Der eiszementierte Boden [am Standort des Phoenix-Landers] ist wirklich schwer zu durchwühlen, aber jeder, der im Winter in Kanada lebt, weiß, dass man nicht im Garten graben sollte, wenn der Boden gefroren ist“, so Smith.

Eingefroren in der Zeit

Die sorgfältige Entnahme von Eisproben auf dem Mars würde eine wahre Fundgrube für die Wissenschaft darstellen, so Smith.

„Polareis kann detaillierte Aufzeichnungen über die Klimageschichte liefern; Eis aus mittleren Breitengraden kann eine Ressource für die künftige Erforschung des Weltraums werden und ist die nächste Grenze für die Suche nach Leben auf dem Mars“, riet Smith. „Genauso wie die Entnahme von Gesteinsproben Hinweise auf die frühe Geschichte des Mars liefern kann, wird uns das Eis Hinweise auf die jüngste Geschichte des Mars geben.“

Alles gute Nachrichten, aber das Erreichen von Tiefen von mehreren zehn Metern oder mehr ist eine große Aufgabe, sagte Smith. Dies sei sehr energieintensiv und erfordere viel menschliches Eingreifen, selbst auf der Erde.

„In absehbarer Zukunft wird dies von Robotern auf dem Mars erledigt werden müssen, wahrscheinlich über lange Zeiträume, was zusätzliche Robustheit erfordert, was zusätzliche Kosten verursacht, und eine Energiequelle, die wir noch nicht haben“, sagte Smith. „Langfristig ist es machbar, und Honeybee Robotics ist wahrscheinlich das Unternehmen, das es bauen kann.“