Phobos Grunt

Phobos Grunt ("Grunt" ist russisch für "Boden") ist eine Mission des russischen Raumforschungsinstituts IKI, einem Analogon zum Jet Propulson Laboratory der Amerikaner. Es soll in den Jahren 2010-2013 den Marsmond Phobos erforschen und ein Raumschiff auf ihm absetzen. Dieses soll Bodenproben von der Oberfläche des Marsmondes entnehmen und mit einem Rückkehrschiff die gesammelten Proben zurück zur Erde transportieren.

Phobos Grunt sollte nach dem Start im Oktober 2009 im Juli oder August 2010 eine Umlaufbahn um den Mars erreichen. Dieser Starttermin ließ sich nicht halten und aufgrund von Planetengeometrien verschob sich der Start um zwei Jahre auf 2011.

Das Raumschiff wird den Mars neun Monate umkreisen und dabei seinen Orbit mit dem des Mondes Phobos synchronisieren, um schließlich auf ihm zu landen. Phobos-Grunt führt ein Analysenlabor mit, sowie diverse Bohrer, Schaufeln und andere Instrumente, um sowohl Bodenproben nehmen, als auch diese direkt an Bord zu analysieren zu können. Dabei ist das Problem die geringe Schwerkraft auf der Oberfläche des nur 14 km durchmessenden Marsmondes. Das Raumschiff wiegt gelandet nur etwa 0.5 kg und bei sämtlichen Bohrungen und Schaufelbewegungen muß darauf geachtet werden, nicht gleich wieder abzuheben. Daher kann der Bohrer nur einige Zentimeter in den Phobosboden bohren und die Schaufel ebenfalls nur geringen Druck bei den Erdbewegungen ausführen. Ein Instrumentenarm kann Felsbrocken bis zu etwa 1 cm Durchmesser aufheben und in das Analysenlabor befördern. Dieses verdampft die Proben und mißt deren Zusammensetzung durch spektrale Analyse des bei der Pyrolyse entstehenden Gases.

Phobos Grunt führt huckepack ein kleines Rückkehrraumschiff mit, das für die Rückkehr zur Erde nur etwa 30 km/h schnell sein muß, um die Schwerkraft von Phobos überwinden zu können. Um bei dessen Start den Lander nicht zu gefährden, der weiter auf Phobos aktiv bleibt, wird das Rückkehrschiff mit einem Federmechanismus zunächst ohne Triebwerksaktivitäten vom Boden des Mondes Phobos hochkatapultiert. In weiterer Entfernung über der Oberfläche wird sein Triebwerk gestartet, um in einen Rückkehrorbit zur Erde zu gelangen.
Phobos Grunt ist ebenfalls Trägerraumschiff für den 115 kg schweren chinesischen Orbiter  Yinghuo-1 ("YH") , der nach Absetzen in einem marsianischen Orbit die Marsatmosphäre studieren soll. Der Startschub der mächtigen Zenit-Startrakete, zusätzlich ausgestattet mit einer Fregat-Oberstufe, ermöglicht die Mitnahme von 20  Experimenten aus den verschiedensten Ländern, so z.B. ein Bodenprobenlabor aus China. Das weitaus exotischste Experiment ist dabei das "Life"-Experiment der amerikanischen Planetary Society: es führt eine Probe mit 31 verschiedenen Mikroorganismen und Mikroben bei dem auf 3 Jahre angelegten Raumflug mit, um die Auswirkungen des Raumfluges auf diese untersuchen zu können. IKI hat am 22. Januar 2009 noch einmal explizit bestätigt, dass dieses biologische Experiment Teil der Ausstattung von Phobos Grunt sein wird. Das gesamte Trägerraumschiff hat einschließlich des Treibstoffs eine Masse von 11 t (!!), davon 2.1 t für das eigentliche Landeraumschiff.

Anfang 2009 wurde die Instrumentenausstattung von Phobus Grunt abgestrippt, auch wegen mangelnder Kapazitäten in den am Projekt beteiligten Ländern. Die festgelegte Instrumentenausstattung zu diesem Zeitpunkt umfasste

Eine Zusammenfassung der Instrumentenausstattung ist hier als .pdf-Dokument erhältlich. Phobos-Grunt sollte ebenfalls eine sog. MetNet-Sonde mitnehmen, um mit ihr eine neue Landetechnik auf dem Mars für meteorologische Stationen auszuprobieren. Ob diese finnische Sonde rechtzeitig fertig werden wird, ist allerdings fraglich.
 

Phobos-Grunt sollte im Oktober 2009 starten und den Mars Mitte 2010 erreichen. Ein treibstoffsparender Starttermin wäre der 14. Oktober 2009 (siehe Untersuchung aus dem Jahre 2002) und der entsprechende Ankunftstermin am Mars der 2. September 2010 gewesen.  Die Ankunft des Rückkehrraumschiffes war für 2012 geplant und das gesamte Projekt sollte bis 2013 dauern. Aufgrund technischer und monetärer Probleme verschob sich der Start jedoch um zwei Jahre auf 2011. Der geplante Ablauf der Mission ist wie folgt:
 

Ein 10:30 Minuten langes Video auf YouTube (in russischer Sprache) zeigt sehr anschaulich den Ablauf der Mission. In ihm ist allerdings nichts von Yinghuo-1 zu sehen:

 

 

Die gesamte Raumschiffkombination ist ein außergewöhnliches Schwergewicht, typisch russisch eben. Die Bestandteile sind folgende:
 

Hier eine bildliche Darstellung der gesamten Mission:
 

 

Der Landeplatz auf Phobos liegt schon fest. Ihn hat das europäische Raumschiff Mars Express bereits eingehend abgelichtet. Es stehen 2 Landeplätze zur Auswahl:
 

Eine sehr schöne Animation der Phobos-Rotation ist hier beim DLR verfügbar.
 

In einem Bericht des russischen Fernsehens vom Januar 2009 wurde das Raumschiff der Öffentlichkeit vorgestellt. Hier bestätigte der Direktor von NPO Lavotschkina, Georgy Poleshyuk, noch einmal explizit, das Phobos-Grunt im Oktober 2009 starten würde. Das nebenstehende Bild zeigt das Raumschiff in der Endmontagehalle noch ohne den chinesischen Yinghuo-1-Orbiter der in der Mitte des Rahmens Platz findet. Im unteren Bereich sind die Triebwerke des Trägerraumschiffes zu sehen, am oberen Ende ist der Phobos-Lander montiert.

NPO Lavotschkina (Newsmeldung siehe hier) bestätigte am 17. März 2009 die Fertigstellung des chinesischen Huckepackorbiters Yinghuo-1, der zu diesem Zeitpunkt in die Endmontagehalle überstellt wurde. Es begannen danach die Tests der Elektronik in der Kombination beider Raumschiffe Phobos-Grunt und Yinghuo-1.

Am 7. April 2009 tauchten die ersten Gerüchte auf, dass das Raumschiff nicht fertig werden würde. Besonders bei der Flugsoftware gäbe es noch erhebliche Rückstände, sodass ein Start im Oktober 2009 unmöglich sein würde. Sollten sich diese Gerüchte bestätigen, dann könnte Phobos-Grunt genau wie auch das Mars Science Laboratory aufgrund von bahnmechanischen Gegebenheiten der Planetenkonstellationen erst im Herbst 2011 starten.

Am 27. Mai 2009 veröffentlichte Novosti Kosmonavtiki eine Meldung, nach der der chinesische Huckepack-Orbiter Yinghuo-1 am 17. Juni 2009 nach Moskau geliefert werde. Der Starttermin im Oktober 2009 sei voll im Plan.

Am 21. September 2009 gab die russische Weltraumbehörde Roskosmos bekannt, dass wegen nicht abgeschlossener Tests der gesamten Raumschiffsstruktur der Start nicht im Oktober 2009 erfolgen könne. Aufgrund der bahngeometrischen Vorgänge ist demnach der Start genau wie beim amerikanischen Mars Science Laboratory ("Curiosity") auf das Jahr 2011 verschoben. Damit wird zum ersten Mal nach 1994 ein mögliches Mars-Startfenster von den auf der Erde vertretenen Raumfahrtorganisationen nicht genutzt. Die Verschiebung ist vermutlich positiv zu sehen, da nun genauestens getestet werden kann und durch Eile bedingte Fehler vermieden werden können. Gerade bei der russischen Raumfahrt war in der Vergangenheit häufig aufgrund von fehlender Testzeit das Scheitern einer Mission geradezu vorprogrammiert. Dieses mal wird es dann hoffentlich besser kommen.

Die Gründe für die Verschiebung können hier nachgelesen werden. Möglicherweise ergab sich durch den verspäteten Start in 2011 ein Problem mit dem Startgewicht bei der geplanten kostengünstigeren Zenit-Startrakete.

Am 24. Oktober 2009 wurde bekannt gegeben, dass der Direktor von NPO Lavotschkina und Generaldesigner der Phobos-Grunt Mission, Georgy Poleshyuk, zum 31. Januar 2010 von seinem Amt ausschied. Seinen Posten übernahm Viktor Vladimirovich Khartov. Im März 2010 verkündete der stellvertretende Direktor von Roskosmos, Anatoly Shilov, dass der Instrumentenarm von Phobos-Grunt durch einen "Manipulator" ersetzt werden würde. Der bisherige Instrumentenarm sei in der geringen Schwerkraft auf Phobos ungeeignet, seine Mission erfüllen zu können und dies sei mit einer der Hauptgründe für die Verschiebung der Mission auf das Jahr 2011 gewesen. Genauere Details darüber, ab wann dieses Problem erkannt, und warum bis kurz vor dem Starttermin am Flug von Phobos-Grunt festgehalten worden war, wurden nicht mitgeteilt.

In einer Veröffentlichung am 9. März 2010 (siehe das russ. Original) wird von Roskosmos mitgeteilt, dass es sich bei dem nun geplanen "Manipulator" um eine Art Abbauhammer handelt, der Stücke des Bodenmaterials abschlagen und in das Analysenlabor befördern soll. Es sei das zentrale Instrument der ganzen Mission, welche ohne die geplante Probenrückführung auf die Erde sinnlos sei.