ARCHIMEDES

Archimedes ist eine Ballonsonde, die zur Erforschung der Marsatmosphäre eingesetzt werden soll. Es handelt sich um einen mit Helium gefüllten, kugelförmigen Überdruckballon mit etwa zehn Metern Durchmesser, den die Mars Society Deutschland für den von der AMSAT-Deutschland geplanten Mars-Satelliten AMSAT P5A als Nutzlast konzipiert hat.

Das Besondere an Archimedes ist, dass zur Untersuchung der Hochatmosphäre der Ballon bereits im Weltraum aufgeblasen wird, und beim folgenden Eintritt in die Marsatmosphäre als Hyperschall-Bremskörper wirkt, um anschließend die Atmosphäre auf einer niedrigeren Umlaufbahn wieder zu verlassen. Nach mehreren solcher Atmosphären-Durchflüge wird er in der Atmosphäre verbleiben und langsam zum Boden sinken. Dabei werden Messinstrumente kontinuierlich über den gesamten Verlauf des Abstiegs Messdaten der Atmosphäre aufnehmen.

Die Sonde ist nach dem altgriechischen Naturwissenschaftler Archimedes von Syrakus benannt, der unter anderem das Schwimmprinzip entdeckt und die Gesetze der Hydro- und Aerostatik erkannt hat. Gleichzeitig stellt der Name die Abkürzung für eine zusammenfassende Beschreibung der Mission und ihrer Instrumente dar: Aerial Robot, Carrying High resolution Imaging, a Magnetometer Experiment and Direct Environment Sensors.

Neben der Mars Society Deutschland e.V., der AMSAT Deutschland e.V. und verschiedenen Instituten ist besonders die Universität der Bundeswehr München an diesem neuartigen Raumsonden-Projekt beteiligt. Die Projektleitung liegt beim dortigen Institut für Raumfahrttechnik, außerdem sind die Institute für Leichtbau, Thermodynamik, Werkstoffkunde und für Photogrammetrie und Kartographie beteiligt. Maßgebliche Unterstützung erfährt das Projekt von der Firma IABG in Ottobrunn, die ihr Raumfahrttestzentrum für Versuche im Rahmen von Archimedes kostenlos zur Verfügung stellt, der Firma Lohmann Tapes Neuwied, welche eigens zur Herstellung des Ballons ein hochtemperaturbeständiges Klebeband entwickelt hat, sowie durch Sachspenden und Dienstleistungen zahlreicher weiterer Unternehmen. Als Projekt der Mars Society Deutschland e.V. ist es auch für eine möglichst breite Beteiligung von Studenten und Einzelpersonen angelegt.

Die bisherigen Untersuchungen zu Archimedes belegen die grundsätzliche Realisierbarkeit dieses Konzepts. Es erscheint wissenschaftlich so interessant, dass bereits untersucht wird, ob es auch im Rahmen einer Venus-Mission (Archimedes-V) eingesetzt werden könnte.

Der Start des AMSAT-P5-A ist derzeit für 2018 vorgesehen, die Archimedes-Mission in der Marsatmosphäre wird dann voraussichtlich Ende 2019 oder Anfang 2020 stattfinden.

Forschungsballone werden auf der Erde seit langer Zeit in den verschiedensten wissenschaftlichen Bereichen eingesetzt. Aber auch auf anderen Planeten erscheint ihre Verwendung sinnvoll und möglich. Da ein Ballon während eines längeren Zeitraums alle Bereiche der Atmosphäre durchfahren kann, ermöglicht er dort direkte Messungen von Druck, Dichte und Atmosphärenströmungen von der Ionosphäre bis zum Boden, sowie Bilder aus Perspektiven, die aus der Umlaufbahn oder von einer gelandeten Sonde aus nicht möglich sind. Durch die Verfolgung der Bahn, die der Ballon, nur vom Wind und den Temperaturverhältnissen gesteuert, nimmt, sind zusätzliche Rückschlüsse und wissenschaftliche Erkenntnisse möglich.

Während auf der Venus bereits im Jahr 1985 im Rahmen der sowjetischen VEGA-Missionen französische Ballons erfolgreich zum Einsatz kamen, scheiterten bisher alle Konzepte für einen Mars-Ballon an der wesentlich dünneren Atmosphäre des Planeten, die dem Ballonkörper nur sehr geringen Auftrieb bietet. Diese Atmosphäre erfordert einen relativ großen Ballon mit möglichst geringem Eigengewicht, um eine geeignete Nutzlast tragen zu können. Bei einer solchen Konstruktion sind wegen der dünnen Ballonhaut bei großer Fläche vor allem das Ballonmaterial sowie der Aufblasvorgang, der unter Weltraumbedingungen und ohne jedes menschliche Eingreifen erfolgen muss, eine technische Herausforderung. Verschiedene Untersuchungen und Experimente in der frühen Phase des Projekts hatten klar ergeben, dass das Aufblasen des Ballons sowohl während des Landeanflugs durch die Atmosphäre als auch von einem Landemodul auf der Marsoberfläche aus mit den vorhandenen Mitteln kaum realisierbar ist, und ferner nicht die Möglichkeit bietet, Messdaten in größeren Höhen aufzunehmen.

Daher wurde für Archimedes ein völlig neuartiges Konzept gewählt. Hierbei wird der Ballon bereits im Weltraum aufgeblasen und dient beim Eintritt in die Atmosphäre selbst als Widerstandskörper.