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$: Kurs 1 { Aufbruch zum Mars: Wir erforschen den roten Planetenscienceacademy.de/archiv/SABW2010/ScienceAcademyBW_2010... · 2011-05-03 · KURS 1 { ASTRONOMIE Kurs 1 { Aufbruch zum$
KURS 1 – ASTRONOMIE

Kurs 1 – Aufbruch zum Mars: Wir erforschenden roten Planeten

EinfuhrungCecilia Scorza, Olaf Fischer,Valentina Rohnacher

Kein anderer Planet im Sonnensystem ist erd-ahnlicher als der Mars. Felsformationen undWassereis auf der nordlichen Polkappe deutendarauf hin, dass dieser Planet einen noch andau-ernden Klimawandel durchmacht und in fernerVergangenheit ein blauer Planet mit Ozeanenund Flussen gewesen ist. Ob diese feuchte Peri-ode lang genug fur die Entwicklung von Lebenwar, oder warum das Wasser heute auf demMars fehlt, das sind Fragen der aktuellen Mars-forschung.

Ein Projekt mit derartig großen Fragen kannnur durch ein interdisziplinar wechselwirkendesTeam von Spezialisten aus den verschiedenstenWissenschaftsbereichen bewaltigt werden. Ent-sprechend wurden im Kurs Spezialistenteamsgebildet. In der Gemeinschaft von je zwei Astro-nomen, Planetologen, Geologen, Robotikern,Astrobiologen und Raumfahrtingenieuren ha-

ben wir die Erforschung des Mars in Angriffgenommen.

Die Astronomen gaben ihr aktuelles Wissenuber Aufbau und Entstehung unseres Sonnen-systems, die

”Heimat“ des Planeten Mars, wei-

ter. Die Planetologen beschrieben den Marsdann naher, wobei die Hinweise auf Wasser aufder Planetenoberflache besonders interessier-ten. Das Erforschen des Marsgesteins, dessenZusammensetzung etwas uber die Bedingun-gen seiner Entstehung aussagt, war die Sacheder Geologen. Die Robotiker hatten die Aufga-be, Maschinen zu entwickeln, die in der Lagesind, die Marsoberflache zum Teil eigenstan-dig zu untersuchen. Die Astrobiologen zeigten,dass einfaches Leben auch heute noch auf demMars existieren konnte. Mit den technischenVorraussetzungen fur einen bemannten Mars-flug und ein Marshabitat befassten sich dieRaumfahrtingenieure. Alle Forscherteams stell-ten ihre Spezialkenntnisse vor und festigtenund vertieften diese durch passende Aktivita-ten.

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Abbildung 1.1: Unsere Forschungsstrategie.

Drei Gruppenarbeitsprojekte offneten Spielrau-me fur mehr Praxis. Die Kursexkursion fuhrteuns schließlich in den Hauptkontrollraum derESA (ESOC Darmstadt), von dem aus die Pla-netenmission Mars Express kontrolliert wurde.

Das Sonnensystem: Heimat desPlaneten Mars – Astronomen

Viktoria Herter, MarenLanzendorfer

Die Arbeit der Astronomen

Die Astronomen erforschen den Aufbau, dieEntstehung und die Entwicklung der Himmels-korper. Die Erkenntnisse beziehen sie dabeigroßtenteils aus der Beobachtung der Strah-lung der Objekte. Korper des Sonnensystems –wie der Mars – konnen zum Teil auch vor Ortdurch Sonden untersucht werden. Die Interpre-tation der Daten beruht auf der Annahme vonder Universalitat der Naturgesetze [1].

Aufbau des Sonnensystems

Unser Sonnensystem umfasst verschiedene Ob-jekte, die die Sonne in ihrem Gravitationsfeldumlaufen. Dies sind der Große nach: Plane-ten, Zwergplaneten ( z. B. Pluto), Asteroiden,Kometen, Meteoroide sowie Staub- und Gas-teilchen. Die acht Planeten (siehe Abb. 2.1),

die Zwergplaneten, die meisten Asteroiden so-wie einige Kometenkerne befinden sich in ei-nem scheibenformigen Gebiet. Eine große Zahlvon Kometenkernen verteilt sich in Form ei-ner machtigen Wolkenschale (Oortsche Wolke)nahezu kugelformig um die Sonne.

Abbildung 2.1: Sonne, Planeten und der Zwergpla-

net Pluto (ganz rechts) im Großenvergleich (Quelle:

NASA / Lunar and Planetary Laboratory).

Die Planeten kann man entsprechend ihremAufbau in zwei Gruppen einteilen, die Gruppeder erdahnlichen und die der jupiterahnlichenPlaneten. Die erdahnlichen Planeten bestehenaus schwereren Elementen (fur die Erde gilt:Sauerstoff: 32 %, Eisen: 29 %, Silizium: 17 %,Magnesium: 16 %, [2]), die fur den Namen

”Ge-

steinsplaneten“ verantwortlich sind. Sie besit-zen alle einen metallischen Kern (vor allemEisen), was zu einer relativ großen mittlerenDichte fuhrt. Ein weiterer Punkt, der maßgeb-lich zu der Gruppeneinteilung beigetragen hat,war die durchweg kleine Masse von Merkur,Venus, Erde und Mars im Vergleich zu den jupi-terahnlichen Planeten (Jupiter, Saturn, Uranusund Neptun), die alle eine sehr große Masseund einen sehr großen Durchmesser besitzen.Die jupiterahnlichen Planeten nennt man auch

”Gasplaneten“, weil sie zu einem Großteil ausleichten Elementen (Wasserstoff und Helium),die wir als Gase kennen, bestehen. Betrachtetman die Bahnlagen der Planeten, so erkenntman, dass die erdahnlichen Planeten im In-nenbereich und die jupiterahnlichen Planetenim außeren Bereich des Planetensystems (Teildes Sonnensystems) anzutreffen sind. Gelegent-lich hort man auch die Gruppenbezeichnungen

”innere Planeten“ und

”außere Planeten“.

Die nachst kleineren Objekte des Sonnensys-tems sind die Zwergplaneten. Auch sie habenes neben den Planeten geschafft, durch ihreausreichende Masse (Eigengravitation) eine na-herungsweise kugelformige Gestalt anzuneh-

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men. Weil sie aber nicht fahig waren, alle ande-ren Korper in ihrer Umlaufbahn einzusammelnoder hinauszukatapultieren, konnen sie nichtals Planeten bezeichnet werden. Dies gilt auchfur Pluto, der noch vor der Neudefinierung desBegriffes

”Planet“ im Jahre 2006 als ein solcher

zahlte.

Die massearmeren Objekte im Sonnensystemgehoren entweder zur Gruppe der Kleinkorpermit den Asteroiden, Kometen und Meteoroidenoder zum interplanetaren Medium, das aus Gas-und Staubteilchen besteht.

In der Gruppe der Kleinkorper sind die Asteroi-den die großten Korper mit Durchmessern vondurchschnittlich weniger als 50 km. Einige we-nige besitzen Durchmesser bis zu 1500 km. Diemeisten Asteroiden bewegen sich auf Umlauf-bahnen im Asteroidengurtel, der sich zwischenden Bahnen von Mars und Jupiter befindetund im Kuiper-Gurtel jenseits der Bahn desPlaneten Neptun.

Kometen, allgemein auch als Schweifsterne be-kannt, bilden sich, wenn sich ihre Kerne (Ko-metenkerne: etwa 1–10 km große

”schmutzige

Schneeballe“) der Sonne nahern. Unter Welt-raumbedingungen sublimiert dann das Eis des

”Schneeballs“. Dies fuhrt zu einer Gashulle undin Verbindung mit dem Sonnenwind zur Ausbil-dung eines der Sonne entgegengesetzten Schwei-fes.

Als Meteoroiden bezeichnet man die kleinstenKorper im Sonnensystem. Geraten diese in dieErdatmosphare, dann konnen wir sie als Stern-schnuppen (Meteore) beobachten. Bei geringerMasse vergluhen diese in der Atmosphare (siewerden zu Staub). Wenn sie etwas großer sind,dann konnen sie bzw. ein Teil von ihnen denErdboden erreichen, wo sie mehr oder wenigergroße Einschlagskrater verursachen (Meteori-te).

Entstehung des Sonnensystems

Fur die Entstehung unseres Sonnensystems gabes viele Theorien. Inzwischen sind wir aberin der Lage, die Entstehung von Sternen undPlanetensystemen in der kosmischen Nachbar-schaft der Sonne zu beobachten und konnen

daher die Entstehung unseres Sonnensystemsim Geiste nachvollziehen.

Sie begann vor rund 9 Mrd. Jahren. Eine ge-waltige Wolke aus Gas und Staub, die durchVorgangersterne erzeugt bzw. mit schweren Ele-menten angereichert wurde, begann sich aufGrund ihrer Eigengravitation zusammenzuzie-hen. Im Zentrum bildete sich eine Verdich-tung, aus der ein junger Stern, unsere Sonne,entstand. Der Großteil der restlichen Materiebildete wegen des enthaltenen Drehimpulses(Schwung in der Rotation) eine Scheibe um diejunge Sonne herum. In dieser Scheibe wuchsenzunachst die Staubteilchen bis hin zu kilome-tergroßen Objekten, den Planetesimalen odersogenannten Planetenbausteinen. Aus diesenbildeten sich infolge ihrer Gravitation die mas-siven Urplanetenkorper (siehe Abb. 2.2).

Abbildung 2.2: Die Planetesimale verbinden sich

innerhalb ihrer Umlaufbahngebiete zu Planeten. Da-

bei werden die Umlaufbahnen mehr und mehr”be-

reinigt“ (Quelle: Pat Rawlings / NASA).

Je großer die Urplaneten waren, desto mehrGas, welches den großten Teil der Scheibenmas-se ausmachte, konnten sie aufsammeln. Wah-rend die erdahnlichen Planeten wegen ihrerrelativ geringen Masse und des einsetzendenSonnenwindes ihre Uratmospharen verloren,besitzen die jupiterahnlichen Planeten, die Ge-steinskerne von mehreren Erdmassen besitzen,diese noch heute.

Mars: ein Steckbrief

Der Mars ist nach der Venus der Planet, der derErde am nachsten kommt. Wegen seiner Farbewird er auch der

”rote Planet“ genannt. Die

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Griechen verbanden diese Farbe mit dem beiKriegen vergossenen Blut und benannten ihnnach ihrem Kriegsgott Ares – bei den Romernhieß er Mars. Die zwei Monde des Mars wurdennach den Sohnen des Kriegsgottes benannt undheißen demnach Phobos und Deimos, ubersetztFurcht und Schrecken. Der Planet Mars ist et-wa 1,5-mal so weit von der Sonne entfernt wiedie Erde. Seine Bahnellipse ist deutlich exzen-trischer als die der Erde (siehe Abb. 2.3). EinMarsjahr dauert 687 Erdentage, da er weitervon der Sonne entfernt liegt. Seine Rotations-dauer (Sol) ist etwa so lang wie die der Erde(Tag). Die Neigung der Rotationsachse ist inetwa gleich. Die der Achsneigung geschuldetenJahreszeiten fallen in ihrer Auspragung durchdie Abstandsvariation des Mars fur die beidenHemispharen unterschiedlich aus.

Abbildung 2.3: Die Umlaufbahnen von Erde und

Mars im Vergleich (Quelle: NASA).

Der Mars ist deutlich kleiner als die Erde. Erbesitzt etwa den halben Radius und ein Zehntelder Masse. Entsprechend kleiner ist die Anzie-hungskraft des Planeten auf seine Atmosphare,die vor allem aus Kohlenstoffdioxid besteht.So existiert auf dem Mars der sehr geringe At-mospharendruck von ca. 6 mbar, auf der Erdebetragt er ca. 1 bar. Im Gegensatz zur Erdebesitzt der Mars keine Plattentektonik (mehr?)und auch kein globales Magnetfeld.

Aktivitaten

Nach unseren Prasentationen suchten wir nachMoglichkeiten, dass sich die anderen Kursteil-nehmer aktiv mit den astronomischen Inhalten

auseinandersetzen. Zum Aufbau des Sonnen-systems baute Viktoria ein maßstabgetreuesModell (ein Maßstab fur die Abstande und einanderer fur die Radien) des Sonnensystems mitBindfaden und Pappscheiben, die die Planetendarstellten. Außerdem stellte sie ein Memoryher, bei dem man Steckbriefe zu Bildern derObjekte zuordnen musste, um seine neu erlang-ten Kenntnisse testen zu konnen. Das Wissenum die Entstehung des Sonnensystems vertief-ten wir durch ein Quiz mit Fragen zum Themaund durch ein Puzzle, welches Maren im Zugeihrer Expertenprasentation im Vorfeld angefer-tigt hatte, um uns ihre Prasentationsinhalteauf aktiver Ebene naher zu bringen.

Abbildung 2.4: Die Kursteilnehmer beim Ausuben

der Aktivitaten (oben: Memory, unten: Puzzle).

Quellen

[1] Brockhaus Enzyklopadie, 19. Auflage, 2. Band, Sei-ten 223–225

[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Häufigkeiten_chemischer_Elemente

[3] Backhaus, Udo; Lindner, Klaus: Astronomie Plus,Cornelsen Verlag, Berlin (2005)

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Mars und Erde im Vergleich –Planetologen

Tim Sohner, Daniel Hauck

Wie Planetologen denken

Die Planetologie ist die Wissenschaft, die sichmit den nichtstellaren Himmelskorpern beschaf-tigt. Ein Planetologe wird bei der Antwort aufdie Frage nach Leben auf dem Mars etwas zuseinen grundlegenden Eigenschaften, zu seinerLandschaft, seiner Atmosphare und zu seinenBodenschatzen aussagen konnen. Dabei wirder immer wieder den Vergleich zur Erde suchen,um die Unterschiede besser zu verstehen.

Abbildung 3.1: Mars und Erde im richtigen Großen-

verhaltnis (Quelle: NASA).

Mars und Erde im Vergleich

Eine wichtige Eigenschaft eines Planeten istseine Masse. Mit ihrer Hilfe lassen sich vieleGegebenheiten auf einem Planeten erklaren.Die Masse des Mars betragt mit 6,41 · 1023 kgrund ein Zehntel der Erde. Dies ist auch derGrund, warum die Gravitationskraft des Marsim Vergleich zur Erde geringer ausfallt. Dienachste wichtige Große ist das Volumen, wel-ches sich mit Hilfe des Marsradius berechnenlasst. Aus den Großen Masse und Volumenkann man die mittlere Dichte bestimmen, wel-che uns wiederum Aufschluss uber das Inneredes Planeten gibt. Mit einer mittleren Dich-te von 3,9 g/cm3 ist diese etwas geringer alsdie der Erde (5,5 g/cm3). Fur einen Marsflug,sei es bemannt oder unbemannt, ist naturlichauch die Entfernung zwischen Sonne und Mars,und auch die Dauer eines Marstages wichtig.Der Mars ist ca. 1,5-mal weiter von der Son-ne entfernt als die Erde und ein Marstag (Sol)

dauert rund 24 h 37 min. Daneben gibt es nocheinige weitere wichtige Faktoren wie Atmospha-rendruck, Vulkanismus und Magnetfeld. DieseWerte sind in der folgenden Tabelle aufgelistet.

Mars Erde

Masse 6,41 · 1023 kg 5,96 · 1024 kg

Aquatorradius 3397 km 6378 km

Fallbeschleunigung 3,69m/s2 9,81m/s2

Magnetfeld nein ja

Plattentektonik nein ja

Vulkanismus ja ja

Atmospharendruck 6mbar 1013mbar

Tabelle 3.1: Wichtige Eigenschaften von Mars und

Erde im Vergleich.

Die MOLA-Karten

Um einen besseren Uberblick uber die Marsto-pographie zu bekommen, braucht man zuver-lassige Hohenkarten. Da aber auf den FotosHohen und Tiefen nur schlecht sichtbar sind,startete die NASA 1996 die MGS (Mars GlobalSurveyor) Sonde. An Bord befand sich u. a. dasMOLA-Gerat (Mars Orbital Laser Altimeter).Dieses Gerat tastete die Oberflache des Marsmit Hilfe eines Lasers Stuck fur Stuck ab, underrechnete aus dessen Signallaufzeit die Ent-fernung (ahnlich, wie bei einem Echolot). Soentstand nach und nach eine prazise Hohen-karte des Mars, die sogenannte MOLA-Karte(siehe Abb. 3.2).

Abbildung 3.2: Die MOLA-Karte mit markanten

Marsregionen. (Quelle: NASA).

Die Mission Mars Express

Viele der Forschungsergebnisse stammen vonMarsmissionen der amerikanischen Raumfahrt-behorde NASA. Aber auch Europa ist an der

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Marsforschung beteiligt, allerdings wurde bis-her nur eine europaische Mission zum Marsgeschickt, eine weitere wird folgen. Bis dahinist jedoch Mars Express die einzige europaischeSonde, die den Mars genauer untersucht hat.

Mars Express wurde am 2. Juni 2003 vomrussischen Weltraumbahnhof Baikonur, demmit 6.717 km2 großten Raketenstartplatz derWelt, gestartet. Eine russische Sojus-Raketebrachte die Sonde erfolgreich zum Mars. Sieerreichte am 25. Dezember ihren Orbit, vondem aus sie bis heute Daten uber den Marssendet, obwohl die Mission eigentlich nur fur1 Marsjahr (687 Erdentage) geplant war.

Abbildung 3.3: Mars Express im Orbit mit dem

Vallis Marineris im Hintergrund (Quelle: ESA).

Mars Express sollte die Marsoberflache kom-plett kartografieren. Außerdem wurden meteo-rologische, geologische und mineralogische Da-ten uber den Mars gesammelt. Der Lander derMission, Beagle 2, wurde nach dem Forschungs-schiff HMS Beagle, auf dem Darwin Forschungs-ergebnisse gesammelt hat, benannt. Er solltesich genauer mit dem Gestein und der Suchenach Leben auseinandersetzen. Das konnte erallerdings nie tun, da er auf seinem Weg zurOberflache verscholl. Spater wurde dann einEinschlagskrater gefunden, von dem man ver-mutet, dass er von Beagle 2 stammt. Dieser warvon Anfang an der Teil der Mission, der am we-nigsten erfolgversprechend war. Er wurde nurmitgenommen, da auf der Sojus noch 100 kgNutzlast ubrig waren. Da er nicht von der ESA,sondern von dem Wissenschaftler Colin T. Pil-linger geplant und gebaut wurde, durfte dieWeltraumbehorde keine Entscheidungen tref-

fen. Weil die geplanten Sponsoren nicht gefun-den und das Projekt teurer als geplant wurde,stand schon im Jahr 2000 zu wenig Geld furden Lander zur Verfugung. Also sollte dieserausgelassen werden, was das Entwicklungsteammithilfe der Presse erfolgreich verhinderte. Dasfehlende Geld, ca. 24 Mio. Euro, bezahlte dieESA. Mit diesen knappen Mitteln musste ander Landetechnik gespart werden, was sich spa-ter als Fehler erweisen sollte.

Abbildung 3.4: Mars Express scannt die Marsober-

flache mit Hilfe der HRSC (Quelle: DLR).

Abgesehen von der Bruchlandung von Beagle 2war Mars Express aber sehr erfolgreich und lie-fert auch heute noch Daten von seinen siebenInstrumenten. Darunter ist die HRSC (High-Resolution Stereoscopic Camera), die die Mars-oberflache in 3D kartografierte. Diese Technikist im Vergleich zur Laserhohenmessung zwarnicht so genau, aber dafur viel schneller, danicht jeder Punkt einzeln abgetastet wird, son-dern eine ganze Zeile bzw. Flache gleichzeitigaufgenommen wird. Die ca. 20 kg schwere Ka-mera hat eine Auflosung von 10 m bis 30 m, d. h.ein Pixel des Bildes erfasst einen Bereich vonmindestens 10 m Kantenlange. Durch den SRC(Super Resolution Channel), einem zusatzlichenquadratischen Sensor, konnen einzelne Gebietemit einer Auflosung von bis zu 2 m fotografiertwerden. Die eigentliche Kamera besteht aus9 CCD-Sensor-Zeilen (CCDs werden auch alsSensoren in Digitalkameras verwendet) mit je5.184 Pixeln. Funf davon sind in unterschiedli-

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chen Winkeln angeordnet, woraus die Forscherdie 3D-Informationen bekommen. Die anderenvier sind mit Farbfiltern ausgestattet, um zu-satzlich Farbinformationen zu bekommen. Mitden Zeilen wird die Oberflache

”abgescannt“

(siehe Abb. 3.4).

Mars Express wird nicht die letzte europai-sche Mars-Mission gewesen sein. ExoMars, eineMission bei der auch die NASA mitbeteiligt ist,soll 2016 starten und dann ab 2018 mit einemRover den Mars auf Spuren nach Leben absu-chen. Vielleicht werden dann auch Lebewesengefunden. Man kann nur auf das gespannt sein,was die Marsforschung in der Zukunft bringenwird.

Aktivitaten

Eine Aktivitat bestand darin, eine Hohenkartedes Mars als Puzzle zusammenzusetzen (sie-he Abb. 3.5). Anschließend besprachen wirnoch die Besonderheiten einzelner Marsregio-nen, z. B. das Tharsishochland (siehe Abb. 3.2).Dieses liegt rund 10 km hoher, als der Rest desMars. Außerdem befinden sich dort drei großeVulkane. In der Nahe dieses Hochlandes liegtzudem der Mons Olympus. Dieser Vulkan istmit etwa 25 km Hohe der hochste Berg im Son-nensystem.

Abbildung 3.5: Wir puzzeln die Hohenkarte des

Mars zusammen.

Des Weiteren haben wir uns mit einer Methodebeschaftigt, die die Forscher zur Altersbestim-mung einer Gegend benutzen. Dabei werdendie Krater auf einer bestimmten Flache gezahlt

und mit einer Aufnahme eines anderen Gebietsmit gleicher Auflosung und Große verglichen.Da bei jungeren Gebieten die Zeitspanne, in derandere Korper einschlagen konnen, relativ kurzist, haben diese auch weniger Krater. Diese Ge-biete findet man uberwiegend im nordlichenTeil des Mars. In den alteren Regionen auf dersudlichen Halbkugel dagegen sind mehr undteilweise ineinander liegende Krater vorhanden.

Quellen

[1] http://www.dlr.de/mars (18.09.2010)

[2] http://www.esa.int/SPECIALS/Mars_Express(18.09.2010)

Gesteine auf der Erde und aufdem Mars – Geologen

Derya Heper, Theresa Reustle

Geologie

Traditionell erforschen Geologen den Aufbauund die Zusammensetzung der Erde. Heutedehnt sich ihre Forschung zudem auch auf an-dere Korper im Sonnensystem aus. Die geolo-gische Forschung erfordert die Betrachtung derFormen der Planetenoberflache, die Erkundungder Strukturen sowie der physikalischen undchemischen Bedingungen im Inneren und diegenaue Klassifikation der Gesteine, die von al-len moglichen Orten (Steinbruche, Bergwerke,Bohrungen, . . . ) gesammelt werden. Geologenarbeiten viel im Gelande oder auch unter Tage.Mit Bohrungen kann Gesteinsmaterial aus biszu 10 km Tiefe an die Oberflache gebracht wer-den. Geologen klassifizieren die Gesteine schonvor Ort, genauere Untersuchungen finden imLabor statt. Die Ergebnisse liefern Informatio-nen daruber, ob ein bestimmtes Gebiet geolo-gisch interessant ist, Bodenschatze enthalt, wiedie Bedingungen waren, unter denen die Erdeentstand und das Alter und den Aufbau derErde (oder eines anderen Himmelskorpers).

Gesteinsarten

Es gibt uber 100 Gesteinsarten. Jede Gesteins-art lasst sich in eine der drei GesteinsgruppenMagmatite, Sedimentite und Metamorphite ein-ordnen, die sich hinsichtlich ihrer Entstehung

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unterscheiden. Diese zeigt sich im Gesteinsgefu-ge, das aus der Textur (raumliche Anordnungder Minerale) und der Struktur (Große, Formund Kristallentwicklung der Minerale) besteht,der Farbe (sie gibt haufig Auskunft uber dieenthaltenen Minerale), der Korngroße und derDichte.

Abbildung 4.1: Magmatisches Gestein auf der Mar-

soberflache (Quelle: NASA/Lyle.org Private).

Magmatische Vulkanite weisen haufig zahlrei-che Hohlraume auf und besitzen nur einzelnegroße Kristalle. Sie bestehen aus einer feinenbis dichten Grundmasse, in der keine Mineraleerkennbar sind. Beispiele hierfur sind Basalt,Lava und Porphyr. Magmatische Plutonite hin-gegen besitzen große, gut entwickelte Mineral-korner und Kristalle. Sie sind sehr kompaktund besitzen eine hohe Festigkeit und Dichte.Granit, Gabbro und Syenit sind Plutonite. Se-dimentgesteine sind meistens geschichtet undenthalten gelegentlich Fossilien. Manchmal sindsie poros (vgl. bei Sandstein) und konnen ausBruchstuckchen aufgebaut sein. Metamorphitewerden auch Umwandlungsgesteine genannt,da sie aus bereits vorhandenen Gesteinen nachstarker Temperatur- oder Druckzunahme ent-stehen. Metamorphe Gesteine sind oft gestreiftoder lagig angeordnet, die Minerale sind gutauskristallisiert und sie sind meistens sehr kom-pakt. Dies zeigt sich gut bei Marmor, Gneisund Schiefer.

Gesteinsbildung

Gesteine unterliegen einem standigen Kreislauf,indem sie zu anderen Gesteinsarten umgewan-delt werden. Wenn aufsteigendes, flussiges Mag-ma (Gesteinsschmelze) abkuhlt, kristallisierendie enthaltenen Minerale aus, und es entstehenmagmatische Gesteine. Bei der Entstehung derKristalle spielt die Geschwindigkeit der Abkuh-lung eine große Rolle. Je schneller das Mag-ma abkuhlt, desto kleiner werden die Kristalle.Kristallisieren magmatische Gesteine in großerTiefe der Erdkruste, entstehen grobkornige Tie-fengesteine, auch Plutonite genannt.

Abbildung 4.2: Hamatitkugelchen, ein so genann-

tes”Blue-berry“ (kugelformiger Einschluss im Bild

rechts), in fein geschichtetem Sedimentgestein, ge-

funden im Landekrater des Rovers Opportunity

(Quelle: NASA).

Wenn die Gesteinsschmelze hingegen an derErdoberflache kristallisiert, entstehen magma-tische Oberflachengesteine, die Vulkanite (Er-gussgesteine). Durch chemische und physikali-sche Verwitterung entstehen aus ihnen verschie-den große Bruchstucke, die von Flussen, Windund Eis transportiert und schließlich abgelagertwerden. Man spricht hier von lockeren Sedi-mentgesteinen. Geraten die zunachst lockerenSedimente unter zunehmenden Druck, entste-hen verfestigte Sedimentgesteine. Den Vorgangvom Lockergestein zum Festgestein nennt manDiagenese. Aus jeder Art von Ausgangsgesteinentstehen unter sehr hohem Druck und/oderbei sehr großer Temperatur (bei der Gesteins-metamorphose) Metamorphite. Kommt es dannzu einer Aufschmelzung der Metamorphite, ent-

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steht Magma, aus der sich wieder Magmatitebilden – der Kreislauf schließt sich.

Marsgestein

Auf dem Mars ist die Vielfalt der Gesteine imVergleich zur Erde viel geringer. Uberwiegendmagmatische Gesteine, die vom Aussehen irdi-schen Basalten ahneln, wurden auf der Marso-berflache gefunden (siehe Abb. 4.1). Außerdemsind auf dem Mars lockere Sedimente, wie z. B.Eisenoxidstaub in Becken und Kratern aufzufin-den. Metamorphite wurden nicht gefunden, vorallem deshalb, weil der Mars keine Plattentek-tonik besitzt. Somit konnen die Tiefengesteinenicht gehoben werden.

Fur Aufregung sorgte der Fund von Hamatitund Goethit (siehe Abb. 4.2). Diese Mineralienentstehen unter Einfluss von flussigem Wasser.Daraus lasst sich schließen, dass es fruher ein-mal flussiges Wasser auf dem Mars gegebenhat.

Abbildung 4.3: Teilnehmer des Astrokurses bei der

Gesteinsbestimmung.

Aktivitaten

Zur Festigung und Anwendung unseres geolo-gischen Grundwissens sind wir aktiv geworden.Eine Aktivitat bestand aus einem Memory-Spiel uber Gesteine. Es galt, zwei zusammenpassende Kartchen zu finden, bei denen z. B.eine Definition einem Stichwort zugeordnet ist,ein Bild zu einem Stichwort passt oder ein un-vollstandiger Satz mit dem zweiten Kartchenvervollstandigt wird. Bei einer anderen Akti-vitat galt es, selbst Gesteine zu bestimmen.

Dazu hat jeder Teilnehmer eine Probe erhaltenund ihr die Gesteinsart, den Gesteinsnamenund eine Besonderheit des jeweiligen Gesteinszuordnen mussen (siehe Abb. 4.3 und 4.4).

Abbildung 4.4: Gesteinsprobe, die es zu klassifizie-

ren galt (siehe auch Abb. 4.3).

Beispiel 1

Der in Abb. 4.3 links untersuchte Stein kannin Abb. 4.4 groß betrachtet werden. Es han-delt sich um einen Metamorphit. Dies erkenntman am Gefuge. Der Stein enthalt keine Porenund keine Fossilien, ist kompakt und gestreift.Die weiße Farbe und die CO2-Bildung nach Be-traufeln mit verdunnter Salzsaure (Sauretest)lassen auf das Mineral Calzit schließen. Rei-ner Calzit bedeutet, dass es sich um Marmorhandelt.

Abbildung 4.5: Gesteinsprobe, die es zu klassifizie-

ren galt (siehe auch Abb. 4.3).

Beispiel 2

Der in Abb. 4.3 untersuchte rechte Stein kannin Abb. 4.5 groß betrachtet werden. Es han-

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delt sich ebenso um einen Metamorphit. DasGefuge ist lagig. Die uberwiegend enthaltenenMineralien sind Feldspat und Quarz (helle kor-nige Schichten) und Eisen-Magnesium-Minera-le (dunkle Schichten). Es ist ein Gneis.

Quellen

[1] Price, Monica; Walsh, Kevin: Gesteine & Minerale,DK-Verlag, Naturfuhrer, Seiten 3–14, Starnberg, 2006

[2] Geographie, Basiswissen Schule, Duden Verlag,S. 104–108

[3] http://www.lehrer-online.de/gesteine.php?show_complete_article=1 (20.9.2010)

[4] Klein, Johannes: Herder Lexikon Geologie und Mi-neralogie, Seiten 18–25, Freiburg, 1990

Roboter auf dem Mars –Robotiker

Patrick Mours, Sonja Haffner

Was ist ein Roboter?

Per Definition sind Roboter stationare odermobile Maschinen, die nach einem bestimm-ten Programm festgelegte Aufgaben erfullen.Der Begriff stammt ursprunglich von dem slawi-schen Wort

”rabota“ ab, was so viel wie

”Arbeit“

bedeutet. In der Astronomie, sowie in der Pla-netologie werden Roboter zur Erkundung undErforschung des Weltalls eingesetzt. Die Grun-de dafur sind vielfaltig. So konnen Roboter inSituationen eingesetzt werden, die fur den Men-schen viel zu gefahrlich oder nicht abschatzbarwaren. Kosmische Strahlung stellt im Regelfallkein Problem fur die selbstandigen Maschinendar, und die moderne Technik operiert auch beigroßen Temperaturschwankungen. Sofern dieStromversorgung gesichert ist, werden Robo-ter niemals mude, und psychologische Proble-me durch Heimweh, Enge, Stress und fehlendeKontaktpersonen sind ihnen ebenfalls volligfremd. Einmal programmiert, sind Roboter inder Lage, eigenstandig vielfaltige Aufgaben zuerfullen. Eine klassische Fernbedienung beno-tigt der Roboter nicht, denn durch vorher imDetail festgelegte Arbeitsablaufe und Reakti-onsschemata kann er relativ eigenstandig aufseine Umgebung reagieren, um z. B. Gesteins-proben zu entnehmen, Fotos zu machen oder

seine Fahrtroute, je nach den Gegebenheiten,neu zu bestimmen.

Spirit und Opportunity

Spirit und Opportunity (Abb. 5.1), auf Deutsch

”Aufbruch“ und

”Gelegenheit“, gehoren zu den

Robotern, die neue Maßstabe setzten. Als ro-botische Marsrover erkunden sie seit mehr alssechs Jahren die Marsoberflache und suchennach Hinweisen fur das Vorhandensein von flus-sigem Wasser, also einer Grundlage von Leben.

Abbildung 5.1: Wesentliche Teile von Spirit (Quelle:

MPI fur Chemie, Daniel Maas).

Das ursprungliche Ziel von 90 Sol (Marsta-ge) wurde weit ubertroffen und ermoglichteeinen deutlich großeren Forschungsradius alszunachst gedacht. Beide Rover wurden vomJPL der NASA geplant, gebaut und betrieben.Spirit startete am 10. Juni 2003, einem Jahr,in dem der Mars vergleichsweise nahe zur Erdestand, so dass viel Treibstoff gespart werdenkonnte. Einige Wochen spater, am 7. Juli, be-gann auch Opportunity seine große Reise. Bei-de Rover konnten rund ein halbes Jahr spatererfolgreich in zwei unterschiedlichen Gebietenauf dem Mars gelandet werden. Spirit begannseine Untersuchungen am Gusev Krater, aufder anderen Seite des Mars rollte Opportunitybei der Landung in den Eagle Krater. Diesererwies sich letztendlich als wahre Goldgrube angeologischen Informationen, da eine Gesteins-formation frei von Bodengeroll vor dem Robo-

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ter lag. Ausgestattet mit zwei Spektrometern,einem neu entwickelten Mobilitatssystem na-mens Rocker Boogie, einem Schleifgerat zumAbschleifen verwitterter Oberflachen, einem Mi-kroskop und verschiedenen Antennen sende-ten die Rover seither unzahlige Daten uberdie geologische Beschaffenheit und Bilder derMarsoberflache zur Erde. 3D-Aufnahmen derPanoramakameras (Abb. 5.2) ermoglichen ei-ne bessere Vorstellung der Umgebung, konnenbei der Volumenbestimmung von Gegenstan-den helfen und waren unter anderem fur dieSoftware notwendig, mit der die beiden Roverangesteuert wurden.

Abbildung 5.2: Kameramast von Spirit (Ausschnitts-

vergroßerung aus Abb. 5.1).

Nur aufgrund einer durch ein defektes Rad ver-ursachten Schleifspur fand Spirit Siliziumdioxidim Boden und außerdem Goethit im Gestein,beides wiederum Hinweise auf flussiges Was-ser. Nachdem auch noch Sedimentstrukturen,die auf ein Fließgeschehen hindeuten, gefundenwurden, gilt es als nahezu sicher, dass einmalflussiges Wasser auf dem Mars zu finden war.

Die Phonix-Mission

Die polnahen Regionen des Mars wurden durchSpirit und Opportunity nicht untersucht. Des-wegen wurde die stationare Planetensonde

”Phonix“ mit der Aufgabe, Wassereis in großenBreiten nachzuweisen, zum Mars geschickt. AusKostengrunden wurden Instrumente des 1999zerschellten Mars Polar Lander zur Konstruk-tion verwendet. Daher kam auch der Nameder Mission: Phonix, der Vogel, der aus seinerAsche auferstanden ist.

Abbildung 5.3: Kunstlerische Darstellung von Pho-

nix (Quelle: NASA/JPL-Calech/University of Ari-

zona).

Phonix landete am 25. Mai 2008 ohne Proble-me bei 68◦ Nord und 234◦ Ost (an dieser Stellewurde Wassereis vermutet). Der Roboter hattevier optische Systeme dabei, eine Panoramaka-mera, eine Roboterarmkamera und zwei Mikro-skope. Um die Zusammensetzung des Bodenszu erfassen, wurde das

”Wet Chemistry Labo-

ratory“ eingesetzt, das Bodenproben erst mitWasser versetzte. Daneben wurde der

”Thermal

and Evolved Gas Analizer“ (TEGA) eingebaut,in dem Bodenproben auf bis zu 1000 ◦C erhitztwerden konnen. Durch die freigesetzten Gasmo-lekule konnten Ruckschlusse auf die Zusammen-setzung des Bodens gezogen werden. Mit demGreifarm (siehe Abb. 5.3) konnte auch auf diemechanische Konsistenz des Bodens geschlos-sen werden. Das daran befestigte Instrument

”Thermal and Electrical Conductivity Probe“

(TECP) konnte die elektrische Leitfahigkeit desBodens bestimmen. Eine Wetterstation sollteaußerdem noch Daten uber das Wetter auf demMars liefern. Die Mission gab viele neue Einbli-cke in die Bodenzusammensetzung des Mars.Vollig uberraschend war die Entdeckung vonungewohnlich großen Mengen Perchlorat. Die-se Entdeckung wirft jedoch weitere Fragen auf:Kann es nun uberhaupt noch Lebewesen geben,da Perchlorat giftig ist? Lag das von fruherenSonden entdeckte Chlor auch als Perchloratvor? Diese Fragen mussen von spateren Missio-nen noch geklart werden.

Interessant waren auch die Daten von TEGA.Bei 800 ◦C konnte TEGA CO2 freisetzten, wasauf einen Kalziumkarbonatanteil im Boden vondrei bis funf Gewichtsprozent schließen lasst.

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Da kein Schwefeldioxid freigesetzt wurde, istfolglich kein Magnesiumsulfat im Boden ent-halten (Magnesiumsulfat wurde sich unterhalbvon 1000 ◦C zersetzen). Man vermutet, dassder Marsboden Kalziumsulfate enthalt, denndiese zersetzen sich erst bei 1400 ◦C und gebenSchwefeldioxid frei. Die vier Probenadeln desTECP bestimmten die elektrische Leitfahig-keit uber den Widerstand. Da der Widerstanduberall groß war, konnte an diesen Stellen keinWasser im Marsboden enthalten sein (Wassersenkt den Widerstand). Das Eis musste alsotiefer liegen. Eine vom Roboterarm ausgegra-bene Probe verschwand nach ein paar Tagen,wie in Abb. 5.4 zu sehen ist, so dass vermutlichEis gefunden wurde.

Abbildung 5.4: In der Grabschaufelspur von Phonix

wurden vermutlich Eisklumpen freigelegt (im lin-

ken Bild links unten), die nach 4 Marstagen durch

Sublimation verschwanden (Quelle: NASA/JPL-

Caltech/University of Arizona/Texas A&M Uni-

versity).

Aktivitat mit der Vakuumpumpe

Was passierte aber mit dem Eis? Dazu mussdas Phasendiagramm (Abb. 5.5) von Wasserzu Hilfe genommen werden. Da der Druck aufdem Mars 6 mbar betragt, kocht Wasser aufdem Mars schon bei etwa 0 ◦C. Zum aktivenVerstehen dieser Tatsache brachten wir Wasserunter einer Vakuumglocke bei Raumtempera-tur zum Kochen (Abb. 5.5). Folglich schmilztdas Wassereis auf Mars nicht, sondern subli-miert direkt. Aus dem Phasendiagramm wirdauch ersichtlich, dass es flussiges Wasser aufdem Mars nur in sehr großer Tiefe, wo derDruck hoher ist, geben kann.

Abbildung 5.5: Wasser kocht im oben gezeigten

Versuch bei 20 ◦C, wenn der Druck niedrig wird

(blauer Pfeil im Phasendiagramm). Auf dem Mars

sublimiert das Wassereis (roter Pfeil), bei hohem

Druck wird es flussig (gruner Pfeil).

Quellen

[1] Scorza, Cecilia; Fischer, Olaf: Spurensuche auf demMars, didaktisches Material in Sterne und Weltraum07/2009; (Sonderheft

”Sieben Blicke in den Himmel“)

[2] Goetz, Walter: Phoenix – Der Vogel, Sterne undWeltraum 08/2009, S. 40

[3] http://www.nasa.gov

Leben auf dem Mars –Astrobiologen

Matthias Sinnwell, ThorstenHuber

Astrobiologie

Die Astrobiologie ist noch ein sehr junger Wis-senschaftszweig, bei dem sich die Forscher mitder Evolution, der Verbreitung, und damit auch

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der Biodiversitat (Artenvielfalt) beschaftigen.Astrobiologen mussen interdisziplinar arbeiten,da ihr Thema so umfassend und komplex ist,dass man verschiedene Experten braucht. Sobeschaftigt sich die Astrobiologie mit der Bil-dung der Sterne und ihrer Planetensysteme,der geologischen und geochemischen Entwick-lung der Planeten und ihrer Atmospharen undder Suche nach Exoplaneten und deren Erfor-schung.

Untersuchungsmethoden

Mit Hilfe von astronomischen Beobachtungsme-thoden, wie z. B. der Spektralanalyse, wird nachbiologischen Signaturen von Leben gesucht. Inunserem Sonnensystem ist es noch moglich, zuden Planeten zu fliegen und diese direkt zuuntersuchen, und wenn es geht auch mit einerUntersuchung von Proben. Auch mit der Suchenach außerirdischer Technologie beschaftigensich einige Wissenschaftler. So wird mit demSeti-Projekt versucht Radiowellen oder Licht-signale von fremden Zivilisationen zu finden.Doch 90 % aller Untersuchungen von Astrobio-logen finden auf der Erde statt. Dort versuchensie herauszufinden, welche Lebewesen unter ex-tremen Bedienungen uberleben konnen, umdaraus besser einschatzen zu konnen, wo es aufeinem Himmelskorper Leben geben konnte. Da-zu werden auf der Erde die Wirkung extremerLebensraume auf Lebewesen untersucht. DieExtremophilen sind Organismen, die sich extre-men Umweltbedienungen angepasst haben. Sieleben in der Tiefsee in hydrothermalen Quellen,in Steinen, in Salzseen, unter dem Permafrostin der Arktis bzw. Antarktis in kleinen Was-serblaschen. Es gibt sogar auch Lebewesen, dieradioaktive Strahlung als Energiequelle nutzen.Sie konnen hohe und niedrige Temperaturensowie hohe Drucke uberleben und ohne Lichtund Nahrstoffe auskommen.

Uberlebenskunstler Bartierchen

Um herauszufinden, ob Leben unter den ex-tremen Marsbedienungen uberhaupt moglichist, hat man ein mikroskopisch kleines Lebewe-sen ins All geschickt, das Bartierchen, das alsUberlebenskunstler gilt.

Bartierchen, oder Englisch Tardigrade, sind ca.0,5 mm große Tierchen und leben bei uns aufder Erde praktisch uberall, in Moosen, Ozeanen,Flussen, in Gletschern und sehr wahrscheinlichauch direkt vor unserer Haustur.

Abbildung 6.1: Bartierchen stark vergroßert: hier

ca. 0,2 mm lang (Quelle: Deutsches Museum).

Bartierchen gehoren zu den vielzelligen Tieren.Sie haben 4 Rumpfsegmente und 8 Stummel-fuße, Stummelfuße, weil es gelenklose Ausstul-pungen sind. Punktformige, blau oder schwarzgefarbte Augen bilden mit einem Mund dasGesicht (siehe Abb. 6.1).

Erstaunlich ist, dass so ein Bartierchen we-der ein Herz, einen Blutkreislauf, geschweigedenn eine Lunge besitzt. Eindrucksvoll ist, dasssie den schweren Umweltbedingungen des Allsstandgehalten haben.

10 Tage lang umkreisten sie in einer Hohe von270 km die Erde. Sie waren dabei extremer Kal-te, dem Vakuum, kosmischer Strahlung, Nah-rungs- und Wassermangel ausgesetzt! Trotz-dem haben sie es dank einer raffinierten Pro-zedur uberlebt und konnten sich auf der Erdewieder fortpflanzen.

Was haben sie gemacht? Dank verschiedenerResistenzstadien konnen sie allen Umweltbe-dingungen trotzen. Das bekannteste davon istdie sogenannte Kryptobiose. Es ist charakteri-siert durch eine nahezu totale Drosselung desStoffwechsels. Der Sauerstoffverbrauch fallt aufnull und sie verwandeln sich in sogenannteTonnchen (siehe Abb. 6.2).

So konnen sie Temperaturen von knapp−280 ◦C uberstehen, auch Wasser oder Sau-erstoff ist nicht mehr lebensnotwendig. Wenn

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dann wieder genugend Wasser und Sauerstoffvorhanden sind, konnen sich die Bartierchenwieder in ihre Normalform zuruckbilden undweiter leben, als ware nichts passiert.

Abbildung 6.2: Draufsicht auf ein Bartierchen-Tonn-

chen (Trockenform): hier 0,15 mm lang und 0,04

mm hoch (Quelle: Bartierchenjournal, Nr. 51).

Auf Bartierchensuche

Um uns diese unglaubliche Uberlebenskunstbesser vorstellen zu konnen, haben wir selbstBartierchen gesucht (siehe Abb. 6.3). Wir ha-ben Moos gesammelt und dieses auf Bartier-chen hin untersucht. Nach gewissen Anlauf-schwierigkeiten haben wir auch einige Bartier-chen gefunden – diese kleinen Geschopfe schau-en unter dem Mikroskop wirklich wie kleineBaren aus.

Zwei von den Bartierchen haben wir tiefgefro-ren, zwei mussten ihre Standhaftigkeit unterder Vakuumpumpe beweisen, zwei wiederumwurden von einer UV-Lampe ca. 2 Stunden be-strahlt und zwei ließen wir zur Kontrolle unterlebensfreundlichen Umstanden. Die Versucheklappten zwar nicht ganz wie geplant, dennochwar es sehr interessant zu sehen, wie so einBartierchen mit solchen lebensfeindlichen Um-standen umgeht. Bartierchen sind

”klein aber

oho“ konnte man jetzt zuruckblickend sagen.Auf jeden Fall hat es aber einen riesigen Spaßgemacht, so ein Bartierchen zu untersuchenund sich daruber zu informieren.

Abbildung 6.3: Auf Bartierchensuche.

Grundlagen des Lebens

Die Frage, die man sich im Zusammenhang mitLeben stellen muss, ist, was dafur notwendigist. Fur Leben sind drei Dinge wichtig. Diesesind eine Energiequelle, flussiges Wasser als Lo-sungsmittel sowie zum Transport von Stoffenund eine Chemie auf Kohlenstoffbasis, da Koh-lenstoff die Fahigkeit zur Bildung komplexerMolekule besitzt und das Element mit der groß-ten Vielfalt an chemischen Verbindungen ist.Damit es auf einem Himmelskorper flussigesWasser geben kann, darf er nicht zu nah oderzu weit von seinem Stern entfernt sein. DiesenAbstandsbereich, in dem flussiges Wasser mog-lich ist, nennt man die habitable Zone (sieheAbb. 6.4).

Abbildung 6.4: Habitable Zonen bei Sternen ver-

schiedener Massen (Quelle: FrancescoA).

Wie sieht es auf dem Mars mit unseren Voraus-setzungen fur Leben aus? Da alle Planeten aussehr ahnlichem Gas- und Staubmaterial ent-standen sind, mussen sie auch alle die gleichen

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Bestandteile, die Elemente, beherbergen.

Der Mars liegt nahe an der habitablen Zone(siehe Abb. 6.1), aber bei seiner derzeitigenDurchschnittstemperatur von −65 ◦C wird manauf seiner Oberflache kein flussiges Wasser fin-den. Doch aus Funden von Mineralien, welchezu ihrer Entstehung flussiges Wasser benotigen,weiß man, dass es auf dem Mars einmal flus-siges Wasser gegeben haben muss. Inzwischenwurde durch Messungen herausgefunden, dasses unter der Oberflache des Mars Wasser gibt.Die Vermutungen gehen dahin, dass es tief un-ter der Oberflache sogar flussiges Wasser gebenkonnte. Doch was konnten Lebewesen als Ener-giequelle benutzen? Konnten Lebewesen aufdem Mars wie unsere Pflanzen die Sonne alsEnergiequelle benutzen? Leider nein, denn derMars besitzt keine schutzende Ozonschicht undauch kein globales Magnetfeld. So sind sie demSonnenwind und der UV-Strahlung schutzlosausgeliefert. Das ist auch der Grund, warumman davon ausgeht, dass es auf der Oberflachekein Leben gibt. Unter der Erde waren die Lebe-wesen vor dem Sonnenwind und den UV-Strah-len sicher, doch konnen sie dort die Sonne alsEnergiequelle nicht nutzen. Dort konnten sichLebewesen von der Umwandlung anorganischerVerbindungen ernahren. Leben auf dem Marswird nur unterirdisch vermutet. Dort konntenMikroorganismen in okologischen Nischen le-ben. Eine andere Vermutung ist, dass es in derNahe der großen Vulkane einmal hydrotherma-le Quellen gab, bzw. immer noch gibt. Dortwurde es dann flussiges Wasser geben, und dieTemperaturen waren lebensfreundlicher. Auchkonnte es wie auf der Erde unter den riesigenEismassen an den Polkappen flussiges Wasser,vielleicht auch nur kleine Wasserblaschen geben,in denen Leben moglich ware. Aber damit mandie Chance hat, exterrestrisches Leben zu fin-den, muss verhindert werden, dass Lebewesenvon der Erde auf andere Planeten eingeschlepptwerden. Um dies zu gewahrleisten, gibt es seit1967 einen internationalen Vertrag, der Missio-nen genau vorschreibt, wie rein bis steril siesein mussen. Auch wenn es kein Leben aufdem Mars mehr gibt, so konnten immer nochUberreste (Fossilien) von Lebewesen, die inder lebensfreundlicheren Fruhphase des Marsentstanden sind, gefunden werden.

Quellen

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Exobiologie(20.09.2010)

[2] Horneck, Gerda: Leben auf dem Mars, Sterne undWeltraum 10/2008

[3] www.innovations-report.de (20.09.2010)

[4] www.wikipedia.org/wiki/Bärtierchen(20.09.2010)

Zukunftsmusik –Raumfahrtingenieure

Joscha Erbis, Markus Baur

Was machen Raumfahrtingenieure

Raum- und Luftfahrtingenieure bauen und ent-wickeln Luft- und Raumfahrzeuge aller Art undGroße. Auch der Betrieb von Raumsonden oderSatelliten gehort zu ihrem Arbeitsfeld. Wich-tig ist ein gutes Fachwissen in den BereichenPhysik, Mechanik und Werkstoffkunde sowieKenntnisse in der Aerodynamik, im Triebwerks-bau und in der Elektronik.

Der bemannte Marsflug

Der unbemannte Marsflug ist schon lange mog-lich, und es werden in diesem Bereich zahlreicheForschungen durchgefuhrt. Doch der bemannteFlug zum Mars ist momentan noch eher un-popular. Im Ergebnis fruherer Studien zumbemannten Marsflug war dieser zu teuer undtechnisch noch nicht machbar. Der US-ame-rikanische Raumfahrtingenieur und Grunderder Mars Society (Organisation, die sich furden bemannten Marsflug einsetzt) Robert Zu-brin hat sich zum Ziel gesetzt, den bemanntenMarsflug wieder bekannter und interessanterzu machen. Er entwickelte das Mars DirectSzenario (Abb. 7.1), mit dem es moglich ist,den Mars zeitnah und relativ kostengunstig zuerreichen.

Der Schlusselgedanke dieses Szenarios ist es,den Treibstoff fur den Ruckflug durch die An-wendung eines einfachen chemischen Prozessesauf der Marsoberflache zu produzieren. Ledig-lich 6 Tonnen Wasserstoff von der Erde reichenaus, um die benotigten 96 Tonnen Treibstoff

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mit Hilfe des Kohlenstoffdioxids aus der Mars-atmosphare zu produzieren.

Abbildung 7.1: Missionsplan von Mars direct (Quel-

le: Mars Society, J. Lagarde, Robert Murrey).

Ein weiterer entscheidender Punkt des Szenari-os ist die Aufteilung der Mission in 3 Starts, dieje 2 Jahre auseinander liegen. Mit dem erstenStart wird die Chemiefabrik zur Treibstoffer-zeugung, eingebaut in das Raumschiff fur dieRuckkehr, auf den Mars gebracht. Dieses soge-nannte ERV (Earth Return Vehicle) wird aufeiner Transferbahn zum Mars fliegen, die denBahnen fruherer unbemannter Missionen rechtahnlich ist. Sie ist so gewahlt, dass das Raum-schiff einigermaßen schnell (ca. 7 Monate) undtreibstoffsparend zum Mars gelangt.

Abbildung 7.2: Transferbahnen Erde-Mars und

Mars-Erde (Quelle: online-astronomie.de).

Diese Transferbahn ist der so genannten Hoh-mannbahn nachempfunden. Entwickelt wurde

sie von dem deutschen Ingenieur Walter Hoh-mann und ist die energetisch gunstigste Bahnum zwischen den beiden Umlaufbahnen zweierPlaneten zu wechseln. Sie bildet eine Ellip-se, die sich an beide Umlaufbahnen schmiegt.Beim Erreichen des Zielplaneten steht dieserin Konjunktion zur Position des Startplane-ten beim Start der Raumfahre. Konjunktionbezeichnet den weitesten Abstand zweier Plane-ten, also wenn sie in einer Linie mit der Sonnein ihrer Mitte stehen.

Nach der erfolgreichen Produktion des Treib-stoffes und gelungenem Test der Systeme aufdem Mars startet 2 Jahre spater das Raumschiffmit den Astronauten, das HAB (von Habitat),welches ihnen auf dem Mars als Wohn- und For-schungsstation dienen wird. Dessen Flugbahnist kurzer, sodass die Astronauten den Marsschneller erreichen werden, was aber deutlichmehr Treibstoff kostet. Ist der Mars erreicht,steht den Astronauten genugend Sauerstoff furdie knapp 1,5 Jahre Aufenthalt zur Verfugung,da auch dieser von der Chemiefabrik produ-ziert werden kann. Doch dazu, wie auch zuden weiteren Uberlebensproblemen spater. Istder Marsaufenthalt beendet, kehrt das ERVmit den 4 Astronauten wieder zur Erde zuruck.Nach einer sorgfaltigen Prufung durch die NA-SA und einigen Modifikationen zur Erhohungder Sicherheit der Astronauten wurde das Pro-jekt fur durchfuhrbar erklart und der Preis aufca. 50 Milliarden US-Dollar geschatzt.

Uberleben auf dem Mars

Eine Aufgabe der Raumfahrtingenieure bestehtauch darin, die Technologie zu entwickeln, umdas Uberleben auf dem Mars zu ermoglichen.Hierzu stellen sich verschiedene Fragen:

a) Wie gewinnt man Energie?

b) Wie kann man Energie speichern?

c) Woher kommt der Atemsauerstoff?

d) Wie erzeugt man Wasser und Nahrung (mankann nicht genug mitnehmen)?

e) Wie schutzt man die Astronauten vor derStrahlung aus dem Weltraum?

f) Wie entwickelt sich die Psyche, ohne Kon-takt zu anderen Menschen?

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Abbildung 7.3: So konnte eine Marsstation ausse-

hen. Die großen Objekte sind hinten das HAB und

das ERV und weiter vorn das Gewachshaus. Die

Station liegt geschutzt in einer Senke, wurde wahr-

scheinlich uber einer Wassersader errichtet und hat

vmtl. einen Kernreaktor als Energiequelle. (Quelle:

marssociety.org).

Zur Energiegewinnung wird wahrscheinlich dieKernkraft einen großen Beitrag leisten, da So-larzellen auf dem Mars wegen seiner großerenEntfernung zur Sonne nur ca. die halbe elek-trische Leistung haben wie auf der Erde. Dochwas passiert, wenn der Strom bzw. der Gene-rator einmal ausfallt? Genau dann wird eineeffiziente Speicherung von elektrischer Energielebenswichtig, da ohne Strom weder die Hei-zung noch die Luftung oder die Kommunika-tion funktionieren werden. Dies ist ein großes,noch nicht gelostes Problem. Einige Technologi-en sind schon erforscht, wie z. B. die Brennstoff-zelle, die aber nur eine Effizienz von ca. 60 %hat. Hierzu haben wir im Kurs verschiedeneExperimente an Brennstoffzellen (z. B. die Mes-sung der gelieferten Spannung) und mit einemFahrzeug, dessen Elektromotor auch von einerBrennstoffzelle die Energie erhalt, durchgefuhrt(siehe Abb. 7.4). Eine Speichertechnologie, dieheute sehr vielversprechend scheint, ist die Re-dox-Flow-Batterie (siehe Kurs Theo-Prax).

Um Sauerstoff zu erzeugen, gibt es drei ver-schiedene Moglichkeiten. Die erste ware, Was-ser durch Elektrolyse zu spalten, um reinenSauerstoff und reinen Wasserstoff zu erhalten.Wasser, auch Trinkwasser, erhielte man auf demMars durch Schmelzen und Filtern des dortvorhandenen Wassers in 10–10000 m Tiefe. Die

Abbildung 7.4: Ein mit einer Brennstoffzelle und

Solarzellen versehenes Fahrzeug wird vorbereitet.

zweite Moglichkeit der Sauerstoffgewinnung ba-siert auf einem komplizierten chemischen Pro-zess, bei dem in der Atmosphare vorhandenesCO2 mit mitgebrachtem oder dort erzeugtemWasserstoff zu Methan und Sauerstoff reagiert.Allerdings werden bei dieser Reaktion fur 22,4Liter Sauerstoff ca. 900 kJ Energie benotigt.So viel Energie benotigt man, um einen 1000W-Tauchsieder 15 min lang zu betreiben. Diedritte Variante der Sauerstoffgewinnung be-ruht auf der Fotosynthese von Pflanzen, die dieAstronauten mitnehmen mussen, um genugendNahrung fur eine so lange Mission zu erzeugen.Diese Pflanzen wurden in einem Gewachshaus(siehe Abb. 7.3) auf dem Mars wachsen.

Sehr kontrovers diskutiert wird der Schutz vorder Strahlung, der ein Astronaut außerhalbdes Erdmagnetfelds bzw. der Erdatmosphareausgesetzt ist. Dieses Problem ist bisher nurteilweise losbar. Um einen moglichst großenSchutz zu gewahrleisten, ist es notig, starkeMagnetfelder um die Station (oder das Raum-schiff) zu erzeugen, oder die Station weit unterder Marsoberflache zu bauen. Alle diese Maß-nahmen konnen die Starke der Strahlung nurverringern, nicht komplett ausschalten. Nunzu einem der großten Probleme der bemann-ten Raumfahrt, der Frage, was passiert, wennein Mensch nahezu zwei Jahre keinen direktenKontakt zu seinen Angehorigen hat und tageintagaus mit den selben Menschen auf engstemRaum zusammen leben muss. Eine Antwortsollen Isolationsversuche geben. Einer dieser

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Versuche ist das Mars 500-Projekt (siehe Abb.7.5), in dem sechs Astronauten fur 520 Tageeingesperrt werden, um Daten uber das Ver-halten der Probanden wahrend dieser Zeit zusammeln [1].

Abbildung 7.5: Mannschaft und Habitat nach dem

Ende der 1. Phase der Isolationsstudie Mars500 am

14. 7. 2009 in Moskau (Quelle: ESA).

Quellen

[1] http://www.esa.int/SPECIALS/Mars500(26.09.2010)

[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzelle (28.08.2010)

[3] http://www.raumfahrer.net/astronomie/planetmars/marsdirect.shtml (05.09.2010)

[4] http://www.zumstein.org/default.asp?id=173(02.10.2010)

Marsforschung im Team

Mars-Planetologen brauchen Modelle

Viktoria Herter, Tim Sohner

Planetologen wollen u. a. verstehen, wie sich dieOberflache eines Planeten formt. Dazu konnenReliefmodelle hilfreich sein. Entsprechend hat-te ein Team aus dem Astronomiekurs den Auf-trag, ein Modell des Marsvulkans Mons Olym-pus anzufertigen. Ein erstes Ziel dieses maß-stabsgetreuen Nachbaus war es, die unglaubli-chen Ausmaße des großten Vulkans im Sonnen-system zu begreifen und ihn mit der ebenfallszu modellierenden Hauptinsel von Hawaii mitden beiden Vulkanen Mauna Kea und MaunaLoa zu vergleichen. Beim Bau dieser Modellegingen wir wie folgt vor:

Zuerst ubertrugen wir mit Hilfe einer Nadeloder mittels Projektion von einer Folie derHohenlinienkarte die Umrisse jeder Hohenli-nie auf dunne Styropoplatten (siehe Abb. 8.1).Wir wahlten den Maßstab so, dass eine Plattesamt Klebstoffschicht (ca. 4 mm) bei einer 5-fachen Uberhohung des Maßstabs in vertika-ler Richtung jeweils immer 1000 Hohenmeternentspricht.

Abbildung 8.1: Ubertragung der Hohenlinien.

Die ausgeschnittenen einzelnen Platten habenwir dann auf einem Grundbrett in der richtigenReihenfolge und Lage mit einem Styroporkle-ber aufeinander geklebt (Abb. 8.2).

Abbildung 8.2: Modell von Olympus Mons.

Um die Modelle zu glatten, verwendeten wirGipsbinden, mit denen wir die Oberflachenuberzogen. Kleine Unebenheiten konnten nachdem ersten Trocknen mit Modelliergips ausge-glichen werden (siehe Abb. 8.3).

Schließlich bemalten wir zusammen mit Ceci-lia die Modelle kunstvoll mit den passendenFarben (Abb. 8.3).

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Abbildung 8.3: Oben: Glattung der Unebenheiten

der Gipsbinden mittels Modelliergips, unten: unsere

fertigen Vulkanmodelle.

Auf den Spuren von Mars Express

Maren Lanzendorfer

Mars Express ist eine noch aktive Raumsondeim Umlauf um den Mars (ein Orbiter). An Bordvon Mars Express befindet sich eine 3D-Kame-ra. Die Bilder dieser Kamera verschaffen denForschern einen raumlichen Eindruck von derMarsoberflache. 3D-Bilder unterstutzen unserraumliches Vorstellungsvermogen und ermog-lichen schnell eine Ubersicht uber das Reliefeiner Oberflache. Fur genauere Angaben beno-tigt man aufwendigere Laserhohenmessungen.Aus 3D-Bildern von Mars Express wurde z. B.ersichtlich, dass der Mars eine ausgesprochenbewegte Klimageschichte hinter sich hat. Dar-auf deuten tiefe Taler auf der Marsoberflachehin, die vor drei bis vier Milliarden Jahren Flus-se beherbergt haben konnten.

In der Gruppenaktivitat haben wir eigene 3D-Bilder von verschiedenen Objekten hergestellt(siehe Abb. 8.4). Dazu nahmen wir jeweils zweiBilder von einem Objekt auf, wobei wir die

Abbildung 8.4: Oben: Vom linken zum rechten Bild

wurde der Fotoapparat um 7 cm nach links verscho-

ben. Unten: Das fertige 3D-Bild nach der Bearbei-

tung mit dem Programm GIMP.

Position des Fotoapparates nach dem erstenBild um einen Augenabstand (ca. 7 cm) waage-recht verschoben haben. Fur das Fotografierenist es gunstig, ein Stativ zu verwenden. Außer-dem darf sich das fotografierte Objekt nichtbewegen.

Die beiden aufgenommenen Bilder bearbeite-ten wir mit dem BildbearbeitungsprogrammGIMP (GNU Image Manipulation Program).Zunachst konvertierten wir beide Bilder in einGraustufenbild, um danach ein Bild in Grunund das andere in Magenta (Komplementarfar-be zu Grun) umzuwandeln. Beide Bilder wur-den nun ubereinander gelegt, dass sie gleichzei-tig sichtbar sind. Nach einigen leichten Lagekor-rekturen (solange, bis keine magentafarbenenoder grunen Rander mehr auftraten und diedritte Dimension gut erkennbar wurde) warendie Bilder schließlich fertig.

Um das erzeugte 3D-Bild betrachten zu kon-nen, benotigt man eine 3D-Brille. Diese ermog-licht es den Augen, jeweils nur einen Teil desfarbig

”kodierten“ Bildes zu sehen, indem sie

fur jedes Auge nur das Licht einer Farbe bzw.

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Abbildung 8.5: Astrokurs beim Betrachten von 3D-

Bildern.

ihrer Komplementarfarbe hindurch lasst. Miteiner 3D-Brille sieht das rechte Auge durchden grunen Farbfilter nur das Bild, das ausder rechten Kamera-Perspektive aufgenommenwurde, und das linke Auge sieht durch den mar-gentafarbenen Farbfilter entsprechend nur dasBild aus der linken Kamera-Perspektive. Nurwenn diese beiden Bilder im Gehirn zusammen-gefugt werden, sehen wir ein 3D-Bild. (sieheauch: www.3d-brillen.de)

Ein Roboter fur den Mars

Patrick Mours

Nachdem wir wahrend des Kurses einiges uberdie Missionen der Marsrover Spirit und Oppor-tunity erfahren hatten, ging es im Gruppen-projekt darum, ein moglichst getreues Modellder Rover nachzubauen, welches auch einigeder Funktionen nachempfinden sollte. Dafurstanden uns das Lego Mindstorms NXT-Set2.0 und ein entsprechender Erweiterungskastenzur Verfugung.

Um aus den typischen Lego-Technik-Teilen,einigen Sensoren, drei Antriebs-Motoren undeinem programmierbaren

”intelligenten“ Bau-

stein ein den Rovern ahnliches Modell zu entwi-ckeln, war neben Teamgeist und Einfallsreich-tum der vier

”Robotiker“ auch schon einige

Vorbereitungsarbeit im Vorfeld der Akademienotig. So entstanden ein erster Nachbau sowiedie Solarmodul-Modelle bereits in Heimarbeitvor der Akademie. Dieses Modell wurde dannwahrend der Gruppenarbeitsphasen mit demAkademie-Mindstorms-Set nachgebaut und da-bei gemeinsam optimiert.

Allerdings ist auch ein naturgetreuer Nachbau(Abb. 8.6) noch lange kein Rover, der selbstan-dig steuerbar ist und bestimmte vorher fest-gelegte Ablaufe durchfuhren kann. Hier kamdie im Lego-Mindstorms-Set enthaltene grafi-sche Software (mit selbigem Namen, wie derRoboter) ins Spiel, mit deren Hilfe wir ein klei-nes Programm entwickelten, das dem Rovererlaubte, Hindernisse zu erkennen, um dieseanschließend zu umfahren.

Abbildung 8.6: In der”Roverwerkstatt“.

Das Auge des Rovers ist in unserem Fall deram

”Kameramast“ befestigte Ultraschallsen-

sor. Dieser kann Hindernisse (ab einer Gegen-standsgroße von ca. 30 cm) wahrnehmen undsendet dann ein Signal mit der Entfernung desHindernisses an den programmierten Baustein(”Brick“). Daraufhin erfolgt der Ausweichbefehl

an die beiden Lenkungsantriebe an den Vorder-und Hinterradern des Rovers. Die Stellung derRader ermoglicht dabei einen moglichst klei-nen Wendekreis. Das den echten Rovern eigeneMobilitatssystem (Rocker Boogie), in dem je-des Rad einzeln angesteuert wird, konnte man-

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gels ausreichender Antriebssysteme leider nichtnachempfunden werden, und auch der Roboter-arm musste auf einen eigenen Antrieb verzich-ten. Das Ausweichmanover erfullt der Roverinzwischen vollig selbstandig.

Abbildung 8.7: Unser robotischer Rover.

Durch die Fertigung eines eigenen Rovers wur-de uns bewusst, welche enormen FahigkeitenSpirit und Opportunity auf kleinstem Raumvereinen und welch unschatzbaren Wert sie furdie Erkundung des Mars haben.

Exkursion in den”Tower“ fur

europaische WeltraumflugeMarkus Baur

Der zehnte Akademietag brachte einen Hohe-punkt fur den diesjahrigen Astronomiekurs.Wir fuhren zur ESA nach Darmstadt. Um 9:39Uhr starteten wir in Adelsheim Nord mit derS-Bahn, und kamen um ca. 13:00 Uhr in Darm-stadt auf dem Gelande des European Space

Operations Centre ESOC (Europaisches Raum-flugkontrollzentrum) an. Am Eingang musstenwir unsere Passe abgeben und bekamen eineChipkarte. Dann fuhrte uns ein ESOC-Mitar-beiter, Herr Dr. Landgraf, in den Hauptkon-trollraum, von wo aus die meisten kritischenManover der Raumflugmissionen gesteuert wer-den. Er berichtete einiges uber die Arbeit indiesem Raum und die zuweilen große Anspan-nung der dort Beschaftigten. Danach gab eruns einen Einblick in seine Tatigkeit als Missi-onsanalytiker. In dieser Funktion muss er dieoptimalen Routen der Raumflugobjekte berech-nen. Dann erzahlte er die Geschichte der ESA,die am 30. Mai 1975 aus der ELDO (EuropeanLauncher Development Organisation) und derESRO (European Space Research Organisati-on) entstand.

Abbildung 9.1: Vor dem Haupteingang der ESOC.

Im zweiten Teil unseres ESOC-Besuchs beka-men wir eine Fuhrung uber das Gelande. Dabeibeobachteten wir Wissenschaftler in Kontroll-raumen von aktuellen und zukunftigen Missio-nen der ESA. So kamen wir am Missionskon-trollraum fur die Rosetta-Sonde vorbei, vonder wir auch das vollig identische (etwa so großwie ein Kleinwagen) und funktionsfahige Inge-nieurmodell betrachten konnten. Rosetta wirdvoraussichtlich im November 2014 einen Landerauf dem Kometkern 67P/Tschurjumow-Gerasi-menko absetzen und ihn dann auf seiner Bahnum die Sonne begleiten.

Wir konnten auch einen Blick in den Kontroll-raum der Missionen Herschel und Planck wer-fen. Herschel beobachtet den Weltraum im in-fraroten Bereich und ermoglicht so z. B. Einbli-

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Abbildung 9.2: Auf dem Gelande der ESOC vor

einem Modell der Ariane-Tragerrakete.

cke in dichtere kosmische Staubwolken. Einewichtige Fuhrungsetappe war das Modell einerAriane-5 Rakete. Vor diesem leistungsstarken

”Transportpferd“ fur die verschiedenen Satel-liten, wie z. B. Herschel und Planck, entstandnaturlich auch ein Gruppenfoto (Abb. 9.2). Ab-schließend wurde uns ein Film uber aktuelleund schon beendete Satellitenmissionen unddie Beteiligung der ESA an der ISS gezeigt. Un-ser Ausflug zur ESOC brachte uns den Sternenein Stuck naher.

Wir schauen zuruck

Sonja Haffner, Theresa Reustle

Die Akademie bot uns in vielen Bereichen fan-tastische Erfahrungen. Da wir in der Sommer-akademie auf viele Gleichgesinnte trafen, ent-stand im Kurs eine gelockerte und freundschaft-liche Atmosphare, die uns die Moglichkeit bot,neue Freundschaften zu schließen. Es war toll,zu erleben, wie sich in nur zwei Wochen einZusammengehorigkeitsgefuhl und eine richtigeGemeinschaft bildete, da schon nach kurzer Zeitein jeder seinen Platz in der Gruppe gefundenhatte und die Kursteilnehmer sich gegensei-tig erganzten. Der herangewachsene Teamgeist

und Zusammenhalt waren die Voraussetzungenfur das erfolgreiche interdisziplinare Arbeitenim Kurs Astronomie.

Zusammen die unendlichen Dimensionen desAlls zu entdecken, ließ unsere Begeisterung furden Mars und den Sternenhimmel stetig wach-sen. Uns erschlossen sich durch die Akademieeinmalige Moglichkeiten, den Sternenhimmelgenauer zu erforschen. Die Einfuhrung in diegriechische Mythologie der Sterne war ein sehrbesonderes Ereignis fur uns. Der Wunsch, ande-re Menschen mit der Flamme der Begeisterunganzustecken, wuchs in uns und wir sahen eskunftig als unsere Aufgabe an, die griechischenErzahlungen weiterzugeben.

Abbildung 10.1: Beobachtungsabend auf dem Sport-

platz.

Die gemeinsamen Prasentationen bei der Rota-tion und dem Abschluss der Akademie gabenuns die Moglichkeit, das neu Gelernte und Er-forschte zu vertiefen und anderen zu vermitteln.Konstruktive Kritik der Kursteilnehmer gabuns weitere Moglichkeiten, uns zu verbessernund zu steigern. Zu sehen, was in zwei Wochenmachbar ist, war fur uns eine schone Belohnungfur das gemeinsame Arbeiten und Durchhalte-vermogen. Wir werden diese wunderbare Zeitin Adelsheim niemals vergessen, und sind sehrdankbar fur diese Chance!

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Die Marsexperten stellen sich vor

Die Astronomen

Fasziniert vom Thema Mars, brachte Marenden Kurs durch ihren Wissensdurst voran. ImAstronomie-Kurs fand sie den Partner furs Le-ben: Spirit war ja auch sooo suß . . . . Wenn siegerade nicht im Kurs war, fanden wir Marenauf der Theaterbuhne, wo sie in der Theater-KuA ihr Talent furs Schauspielern unter Beweisstellte.

Die gewissenhafte Viktoria ließ mit ihrem war-men Lacheln jeden Morgen die Sonne aufge-hen. Besonders war sie vom Sternbild Delfinbegeistert, das sie jeden Abend muhelos amSternenhimmel fand.

Abbildung 10.2: Astronominnen

Die Planetologen

Tim ist unser wandelndes Lexikon, der mit sei-nem unglaublichen Allgemeinwissen viel zu un-serer Marsforschung beitragen konnte. Vor al-lem sein Lieblingssatz

”We choose to go to

the moon“ wird uns noch lange in Erinnerungbleiben!

Daniel war der Hilfsbereite und Gelassene desKurses, und sein Humor brachte uns oft zumLachen. Bei den Gruppenaktivitaten war ervoll in seinem Element und konnte geniale 3D-Bilder herstellen. Zusammen mit Patrick setzteer die Tradition fort, dass sich mindestens eineGruppe bei der Nachtwanderung verirrt.

Die Geologen

Theresa begeisterte uns nicht nur mit ihremschonen Lacheln, sondern auch mit ihrem musi-

Abbildung 10.3: Die Planetologen.

kalischen Talent beim Konzert- und Abschluss-abend. Schon vor der Akademie hatte sie sichmit Derya auf einer Geologie-Exkursion in ihrThema eingearbeitet und gab ihr Wissen mitFreude an uns weiter.

Derya war durch ihre gewissenhafte und hilfsbe-reite Art ein wichtiger Bestandteil des Kurses.Neben ihrem umfangreichen Wissen uber Ge-steine glanzte sie auch bei der Orientierung amSternenhimmel.

Abbildung 10.4: Die Geologinnen.

Die Robotiker

Sonja heiterte durch ihre kontaktfreudige undfrohliche Art die Stimmung im Kurs auf. Ihrsportliches Talent zeigte sie nicht nur beimgemeinsamen Tischtennisspielen, sondern trugauch beim Sportfest erheblich zu unserem Kurs-sieg bei.

Patrick hatte den vollen Uberblick beim LE-

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GO-Mindstorm und begeisterte uns mit seinenhervorragenden Programmierkenntnissen. Nurbei der Nachtwanderung machte sein Orientie-rungssinn ein kleines Nickerchen.

Abbildung 10.5: Die Robotiker.

Die Astrobiologen

Matthias war eher eine ruhigere Person, dochsobald es ums Prasentieren des Gelernten ging,glanzte er mit seiner Fahigkeit, komplizierteSachverhalte, anschaulich und verstandlich zuerklaren. Das brachte ihm den Spitznamen

”Fremdworterbuch“ ein.

Abbildung 10.6: Die Astrobiologen.

Thorsten, auch der Powerpoint-Master genannt,entwarf zusammen mit Joscha eine geniale Ab-schlussprasentation. Er zeigte sich als großerBartierchenfinder und sammelte beim Sport-fest als Gummistiefelweitwurfchampion vielePunkte fur unseren Kurs. Sein cooler Dialekt

war nicht nur in unserem Kurs sehr beliebt.

Die Raumfahrtingenieure

Joscha brachte uns nicht nur mit seinen Slack-Line-Kunsten zum Staunen, auch im Kurs konn-te er mit seinem Computerwissen glanzen. Erwird wahrscheinlich der erste Mensch auf demMars sein, da er schon fur 2037 seine Marsmis-sion geplant hat.

Als Buhnentechniker und DJ integrierte Mar-kus sich in viele Bereiche der Akademie. Mit sei-nem unglaublichen Taschenrechnergehirn ver-bluffte er uns immer wieder aufs Neue.

Abbildung 10.7: Die Raumfahrtingenieure.

Kursleiter

Olaf schaffte es, uns die schwer vorstellbarenDimensionen des Alls mithilfe des Flaschenglo-bus zu erklaren. Als Astronom mit Leib undSeele war sein obligatorischer Laserpointer wieimmer mit von der Partie.

Die gutmutige und herzliche Cecilia konnteuns mit ihrem unglaublichen Wissen uber denSternenhimmel und die griechische Mythologieimmer wieder aufs Neue begeistern. Selbst amletzten Tag hatte sie noch eine Uberraschungfur uns parat – Kakao nach venezolanischerArt.

Valentina, die gute Seele unseres Kurses, warimmer zur Stelle, wenn Not am Mann war. Mitihrer freundlichen Art, ihrem Fachwissen undGeschick trug sie zu einem erfolgreichen Ar-beiten im Kurs bei. War unser Energievorrat

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aufgebraucht, versorgte sie uns fursorglich mitleckeren Sußigkeiten.

Abbildung 10.8: Die Kursleiter.

Zeig mir die Sterne (KuA)

Joscha Erbis, Daniel Hauck

Die Vorarbeit

Eine Nachtwanderung durchzufuhren, ist schonsehr schwierig und mit viel Vorbereitung ver-bunden. Doch eine Nachtwanderung mit Fuh-rung durch die Sternenwelt ist noch umfang-reicher und man braucht ein großes Wissen,das man sich erst einmal aneignen muss. Derwichtigste und komplizierteste Teil der Nacht-wanderung ist das Zeigen der Sternbilder undSterne. Um uns am sommerlichen Sternenhim-mel zurechtzufinden, bastelten wir uns schonam Vorbereitungswochenende eine drehbareSternenkarte, auf der wir die markanten Figu-ren markierten.

Mit dieser kann die Position eines Sterns fureinen beliebigen Zeitpunkt des Jahres bestimmtwerden, und der Stern ist am Himmel somitleichter zu finden. Auch die Namen von Sternenund Sternbildern, die am Himmel zu sehen sindoder die Auf- und Untergangszeiten einzelnerSterne konnen abgelesen werden. So konntenwir die scheinbare Bewegung des Himmelszeltesund der Sterne nachvollziehen und begreifen,warum manche Sterne die ganze Nacht, undandere nur fur wenige Stunden zu sehen sind.

Hinter jedem Sternbild steckt eine Geschichte,die den Zusammenhang zwischen den Sternbil-dern und der griechischen Mythologie erklart.Einige, von Cecilia selbst verfasste und illus-trierte Texte bekamen wir auch schon am Vor-bereitungswochenende ausgeteilt und konntenuns somit auch zu Hause mit den Sternbildernund deren Geschichten befassen. Naheres zuden Geschichten erfahren Sie spater.

Weiß man die Form eines Sternbildes, und kannes auf der Sternkarte auffinden, hat man es nochlange nicht am wirklichen Himmel entdeckt. Esist einige Ubung notig, um dies zu bewerkstelli-gen. Und Moglichkeiten, das Auffinden zu ubenboten sich glucklicherweise fast jeden Abend.Meist verdeckten nur wenige Wolken den Him-mel, sodass der Großteil der Sterne sichtbarwar.

Dann konnten wir uns auf dem Sportplatz di-rekt vor unserem Wohngebaude die Sterne vonOlaf mit einem starken Laser zeigen lassen,selbst versuchen, sie zu erkennen und markanteObjekte mit einem Teleskop oder den Ferngla-sern genauer beobachten. Er zeigte uns dieEinteilung des Sternenhimmels in Fruhjahrs-,Sommer-, Herbst- und Winterhimmel und inden zirkumpolaren Bereich, in dem die Sterneliegen, die nie untergehen, und somit immersichtbar sind. Dieser Bereich erstreckt sich kreis-formig um den Polarstern, somit ist der KleineWagen ein zirkumpolares Sternbild.

Sommersternbilder, die im Sommerhimmelbe-reich liegen, sind beispielsweise die Leier oderder Schwan. Waren wir nun also wissenstech-nisch fur die Nachtwanderung bereit, musstenwir noch den Weg und den Aussichtsplatz ken-nen lernen, damit wir ihn auch in der Dunkel-heit finden konnten.

Bis zum Aussichtspunkt, einem Feld auf einerHugelkuppe mit freier Sicht auf den gesamtenHimmel mussten wir ca. 20 Minuten laufen.

Die Wanderung

Am ersten moglichen Termin fur die Nachtwan-derung bedeckten Wolken den Himmel, sodassdie Wanderung verschoben werden musste. Andiesem Abend war der Himmel dann unbedeckt,

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Der Astrokurs erkundet die Wanderungsstrecke bei

Tage. Das Foto entstand am Zielort – dem Beob-

achtungsplatz.

womit der Wanderung nichts mehr im Wegestand.

Da wir so viele Teilnehmer an der Akademiewaren, konnten diese zwischen 6 Gruppen wah-len, die jeweils im Abstand von einer halbenStunde starteten. Die erste Gruppe, die vonMarkus und Tim gefuhrt wurde machte sichschon um 21.00 Uhr auf den Weg, und die letz-te Gruppe lief erst kurz vor 23.00 Uhr los. Dieerste Schwierigkeit war nun, den Weg, den manbei Tageslicht kannte, auch in der Dunkelheitzu finden.

Eine der Gruppen bog an einer Kreuzung falschab und fand sich dann direkt vor einer unbe-kannten Straße wieder. Doch es bestand immerdie Moglichkeit, einen der Leiter anzurufen, derdie Gruppe dann telefonisch wieder auf denrichtigen Pfad lotste.

War man dann am Feld angelangt, konnte mansich auf einer großen Plane niederlassen unddie Sterne in einer gemutlichen Position beob-achten. Die beiden Sternfuhrer zeigten danndie einzelnen Sternbilder, nannten die Namender hellsten Sterne und erzahlten die passendeGeschichte. Es war aber teilweise sehr schwie-rig, die Lage der Sterne so zu erklaren, dass alleanderen diesen Stern auch fanden und nichteinen ganz anderen Stern fokussierten. Daherwaren kleine Sternbilder wie der Pfeil und derDelfin ohne Laserpointer schwer zu zeigen.

Doch die meisten Sternbilder wurden dann ge-funden und erkannt, und so konnte nun auch

ein Bezug auf die Geschichte, die anschließenderzahlt wurde, hergestellt werden. An diesemAbend waren Leier, Adler und Schwan, dieSchlange, der Schlangentrager, die beiden Ba-ren, Herkules, Kassiopeia und Cepheus sehr gutzu sehen. Anschließend bestand dann noch dieMoglichlkeit, Jupiter und seine Monde durchein Teleskop zu betrachten, oder die Androme-dagalaxie durch das Fernrohr zu begutachten.

Dann konnte der Ruckweg angetreten werden,denn nun hatten wir uns unseren Schlaf redlichverdient.

Sternbildgeschichten

Eine der bei der Nachtwanderung erzahltenMythen versucht die Herkunft der SternbilderGroßer und Kleiner Bar sowie des Barenhuterszu erlautern.

Die Sternbilder Barenhuter und Jagdhunde. (Quelle:

C. Scorza)

Beim Großen Baren handelt es sich eigentlichum eine Barin, da Hera aus Eifersuch Kallistoin jene verwandelte, nachdem diese einen Sohnvon Zeus bekommen hatte. Spater, als die Ba-rin auch noch einen Barensohn hatte, traf sie

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ihren menschlichen Sohn Arkas, den Barenhu-ter, im Wald, der seine Mutter jedoch nichterkannte und die vermeintliche Barin totenwollte. Gerade, als er mit der Keule ausholte,verhinderte Zeus aus Mitleid das Ungluck undbrachte alle drei an den Himmel. So kann mandie Barin mit ihrem kleinen Barenjungen undden Barenhuter bis heute am Himmel sehen.

Eine andere Geschichte beschaftigt sich mitdem Schwan und der Leier, deren hellste Ster-ne Teil des Sommerdreiecks sind. Außerdemspielt noch ein kleineres Sternbild, der Delphin,eine wichtige Rolle. Die Sage handelt von demberuhmten Sanger Arion. Er konnte mit sei-nem wunderschonen Gesang die Richtung einesBaches lenken und wilde Tiere zahmen. Aufdem Heimweg nach einer langen Reise, auf derer durch seinen Gesang viele wertvolle Schatzebekommen hatte, wurde er auf seinem eigenenSchiff uberfallen. Der Anfuhrer der Seeleutewollte ihn umbringen, aber Arion bat darum,noch ein letztes Lied singen zu durfen. Dies wur-de ihm unter großer Zustimmung erlaubt. SeinGesang klang wie der eines sterbenden Schwansund lenkte die Seeleute so sehr ab, dass Arionunbemerkt ins Wasser springen konnte. Dortertrank er aber nicht, sondern wurde von ei-nem Delphin gerettet, der durch seinen Gesangangelockt wurde. Zum Gedenken an diese Ge-schichte wurden die Leier Arions, der Schwanund der Delphin als Sternbilder an den Som-merhimmel erhoben.

Der Akademievortrag:

”Leben auf dem Mars“

von Frau Prof. Dr. GerdaHorneck

Matthias Sinnwell, ThorstenHuber

Montag, 30. 8. 2010. Die ganze Akademie istgespannt und freut sich auf den Themen-Abend

”Astrobiologin“! Dazu hat die AkademieleitungFrau Prof. Dr. Gerda Horneck eingeladen. Sieist von Beruf Astrobiologin und hat uns mitihrem Vortrag uber den Mars einen Einblick inihre aktuellen Forschungsarbeiten gegeben.

Frau Horneck ist eine weltbekannte Spezialisten

auf ihrem Fachgebiet, der Astrobiologie. Siearbeitet beim DLR, dem Deutschen Zentrumfur Luft- und Raumfahrt, in Koln. Sie leitetdort ein Labor und erforscht Mikroorganismenunter Weltraumbedingungen u. a. auf der ISS.Ihre amerikanischen Forscher-Kollegen warenvon ihr so fasziniert, dass sie ihre Arbeit damitwurdigten, einer neuen Bazillenart den Namen

”Bacillus horneckiae“ zu geben.

Die Astrobiologin, Frau Prof. Dr. Horneck, beim

Besuch des Astronomiekurses.

Ihre aktuelle Zeit und Konzentration widmetFrau Horneck der Frage, ob auf dem Mars Le-ben moglich ist, bzw. ob es dort Leben gibt odergab. Mit einem interessanten und sehr infor-mativen Vortrag ließ sie uns an ihrem Wissenteilhaben.

”Die hochste Prioritat liegt bei der Suche nachflussigem Wasser auf dem Mars, denn Wassergehort zu den 3 Voraussetzungen fur Leben.“(Zitat Horneck). Diese sind eine Energiequelle,eine Chemie auf Kohlenstoffbasis und eben flus-siges Wasser. Ohne diese 3 wichtigen Dinge istkein Leben moglich. Als Energiequellen konn-ten anorganische Verbindungen dienen, auchdie Chemie ist vorhanden. Man weiß auch, dasses auf dem Mars Wassereis gibt. Ob es aberauch flussiges Wasser auf dem Mars gibt, istimmer noch ungeklart.

Sie machte mit uns einen kleinen Ausflug in dieVergangenheit und zeigte uns, dass sich Marsund Erde fruher sehr ahnlich waren. Doch wah-rend sich auf der Erde vor rund 3,5 MilliardenJahren die ersten Lebewesen entwickelten, ver-

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lor der Mars immer mehr von seinem Wasserund wurde von einem blauen zum heutigen,wusten Roten Planeten.

Frau Horneck hat schon bei vielen Marsmissio-nen mitgearbeitet. Sie berichtete uber vergan-gene und zukunftige Missionen. Der Vortragwar durch und durch interessant und gefullt mitspannenden Informationen. Er hat uns neugie-rig gemacht, und jeder hat die Faszination furden Mars aufgenommen, die von Frau Horneckausging. Sie erweckte in jedem von uns einenkleinen Astrobiologen.

Am Ende des Vortrags gab es dann noch Zeitfur Fragen. Erstaunt von dem bereits erworbe-nen Wissen beantwortete Frau Horneck alleswas gefragt wurde. Vor allem interessierte unsihr zuletzt angesprochenes Thema, eine mog-liche Marssiedlung und ein Terraforming desRoten Planeten.

Mit viel neuem Wissen und einer Neugierdein Sachen Mars konnten wir beruhigt schlafengehen. Doch eine Frage lasst uns nicht los: Obes wohl Leben auf dem Mars gibt?

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kurs 1 { aufbruch zum mars: wir erforschen den roten...

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