Wie Japan über Phobos erste Bodenproben holt
Wie die japanische Raumfahrtbehörde JAXA mit Sitz in Chōfu bei Tokio mitteilt, soll die Raumsonde „Martian Moons Exploration“ (MMX) am 19. Oktober 2026 um 21:41 Uhr mitteleuropäischer Sommerzeit (20. Oktober, 04:41 Uhr japanischer Ortszeit) vom Raumfahrtzentrum Tanegashima auf der gleichnamigen südjapanischen Insel starten. An Bord einer Trägerrakete vom Typ H3 bricht das aus drei Modulen bestehende Raumfahrzeug zu einer fünfjährigen Reise auf, um erstmals Bodenproben vom Marsmond Phobos zur Erde zu bringen.
Damit könnte Japan im Wettlauf um die ersten zurückgeführten Proben aus dem Marssystem an den USA und China vorbeiziehen. Wie der kanadische Sender CTV News unter Verweis auf die Nachrichtenagentur AFP meldet, hat die US-Regierung ihr eigenes Rückführprogramm Anfang 2026 aus Kostengründen gestrichen, während China den Start seiner Mission Tianwen-3 erst für 2028 anpeilt.
Allerdings steht das Vorhaben unter Vorbehalt, denn ursprünglich sollte die Sonde schon im Herbst 2024 abheben, verpasste dieses nur alle 26 Monate geöffnete Startfenster zum Mars jedoch wegen Verzögerungen nach dem gescheiterten Erstflug des Raketentyps H3 im März 2023. Zwar brachte die neue Trägerrakete in der Zwischenzeit mehrere Satelliten in eine Erdumlaufbahn, doch im Dezember 2025 fiel bei einer dieser anderen Missionen erneut ein Triebwerk vorzeitig aus.
Marsmond Phobos als Abkürzung für Gesteinsproben vom Roten Planeten
Auf der Marsoberfläche sammelt der US-Rover Perseverance zwar schon seit seiner Landung im Februar 2021 Gesteinskerne in Metallröhrchen. Ein Rücktransport von dort erfordert wegen der hohen Schwerkraft des Planeten jedoch eine eigene Aufstiegsrakete, weshalb Japan stattdessen den 27 Kilometer breiten Mond Phobos ansteuert.
Phobos umkreist den Mars dreimal täglich in einer Entfernung von rund 6.000 Kilometern. Durch diese geringe Distanz fängt der Mond regelmäßig sogenanntes Auswurfmaterial ein. Das sind Gesteinstrümmer, die bei Asteroideneinschlägen von der Marsoberfläche ins All geschleudert wurden. Wie The Guardian unter Berufung auf die Nachrichtenagentur Associated Press berichtet, soll dieses Material nach Schätzungen der JAXA etwa 0,1 Prozent der oberen Bodenschicht auf Phobos ausmachen.
Mit den restlichen 99,9 Prozent der Proben wollen die Wissenschaftler:innen klären, ob die beiden Marsmonde Phobos und Deimos eingefangene Asteroiden sind oder sich nach einer früheren Großkollision aus Marstrümmern geformt haben. „Durch die Analyse von Bodenproben können wir nahezu sicher zu einer Schlussfolgerung gelangen“, wird der wissenschaftliche Missionsleiter Kiyoshi Kuramoto von der japanischen Universität Hokkaido in Sapporo im Bericht des Guardian zitiert.
Trotz dieses Ansatzes hat die Methode aus geologischer Sicht eine Kehrseite, da die Sonde insgesamt nur mindestens zehn Gramm des lockeren Oberflächengesteins (Regolith) einsammeln soll. Auf den Mars selbst entfielen damit rechnerisch lediglich rund zehn Milligramm Staub, die sich im Gegensatz zu einer direkten Bohrung auf dem Planeten keiner bestimmten Region zuordnen lassen.
Quasi-Satelliten-Orbit und zwei Verfahren für die Probenentnahme
Nach einer Flugstrecke von 500 bis 600 Millionen Kilometern soll die Raumsonde im August 2027 den Mars erreichen und im September 2027 in einen sogenannten Quasi-Satelliten-Orbit einschwenken. Weil die Anziehungskraft des kleinen Mondes für eine stabile Umlaufbahn kaum ausreicht, umrundet die Sonde dabei weiterhin den Mars, bleibt durch ihre Flugbahn aber dauerhaft in der Nähe von Phobos.
Für die im Jahr 2030 geplanten zwei Landungen setzt die Mission auf zwei unterschiedliche Sammelverfahren, um sowohl Material von der Oberfläche als auch aus zwei Zentimetern Tiefe zu gewinnen. Während ein japanischer Bohrarm Untergrundproben entnimmt, nutzt ein zweites System der US-Raumfahrtbehörde Nasa Druckgas, um Staub aufzuwirbeln und in einen Behälter zu leiten.
Deutscher Rover Idefix und das Risiko der geringen Schwerkraft
Vor der Landung der Hauptsonde setzt das Mutterschiff Anfang 2029 aus etwa 40 Metern Höhe zunächst den 25 Kilogramm schweren Erkundungsrover Idefix im freien Fall ab. Wie die Europäische Weltraumorganisation ESA erläutert, erreicht die Schwerkraft auf Phobos nur ein Zweitausendstel des irdischen Werts, sodass das Gefährt dort effektiv nur noch 15 Gramm auf die Waage bringt.
Diese sogenannten Milligravitationsbedingungen stellen ein erhebliches Missionsrisiko dar, weil Landegeräte beim Aufsetzen unkontrolliert zurück ins All prallen können und bisherige Landeversuche auf Phobos – zuletzt die russische Mission Phobos-Grunt im Jahr 2011 – gescheitert sind. Um auf dem unebenen Gelände nicht liegenzubleiben, erhielt der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR und der französischen Raumfahrtagentur CNES gebaute Rover vier einzeln steuerbare Beine, mit denen er sich nach dem Aufprall selbstständig aufrichten und hundert Tage lang die Bodenfestigkeit prüfen soll.
Zur Untersuchung des Gesteins vor Ort nutzt Idefix unter anderem ein sogenanntes Raman-Spektrometer, das die Oberfläche mit gebündeltem Licht bestrahlt und anhand der reflektierten Wellenlängen die mineralogische Zusammensetzung misst. Das darin verbaute, 50 Gramm schwere Lasermodul wurde vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) im thüringischen Jena entwickelt. Ursprünglich war dieses Bauteil für die europäisch-russische Mission Exomars vorgesehen, gelangte nach dem Abbruch der Kooperation mit Russland im Jahr 2022 jedoch über das spanische Institut für Luft- und Raumfahrttechnik (INTA) in das japanische Projekt.
Verläuft die anschließende Probenentnahme durch die Hauptsonde ohne Zwischenfälle, wirft deren Rückkehrmodul die hitzegeschützte Kapsel nach einem Vorbeiflug am Nachbarmond Deimos im Jahr 2031 über Australien ab. Bis dahin misst ein Strahlenmonitor an Bord der Sonde zudem kontinuierlich die kosmische Strahlung, damit Forscher:innen beurteilen können, ob Phobos künftig als Stützpunkt für Astronaut:innen taugt oder ob die Strahlenbelastung im Marssystem dem entgegensteht.