al-Amal

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al-Amal
NSSDC ID 2020-047A
Missions­ziel Erforschung von Klima und Atmosphäre des Mars
Auftrag­geber Raumfahrtbehörde der Emirate
Träger­rakete H-IIA
Aufbau
Startmasse 1350 kg
Instrumente

Infrarot- und UV-Spektrometer, hochauflösende Kamera

Verlauf der Mission
Startdatum 19. Juli 2020, 21:58 UTC
Startrampe Tanegashima Space Center
 
19. Juli 2020 Start
 
Februar 2021 Eintritt in den Marsorbit
 
Mitte 2021 Beginn der Primärmission
 
Mitte 2023 Ende der Primärmission
 
Mitte 2025 Ende einer möglichen erweiterten Mission

Al-Amal (arabisch الأمل, DMG al-Amal ‚die Hoffnung‘, im Englischen oft auch als Hope bezeichnet) ist eine Raumsonde der Vereinigten Arabischen Emirate, die ab Februar 2021 den Mars umkreisen und ab Mitte 2021 die Marsatmosphäre und -klima untersuchen soll.[1] Sie wurde am 19. Juli 2020 mit einer H-IIA-Trägerrakete vom japanischen Tanegashima Space Center gestartet.[2]

Konzept[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Projekt wurde am 16. Juli 2014 initiiert[1] und von Vizepräsident Muhammad bin Raschid al-Maktum, dem Emir von Dubai, der Öffentlichkeit vorgestellt.[3] Am 14. April 2015 forderte Muhammad bin Raschid al-Maktum zunächst die Araber aller Länder dazu auf, Vorschläge für einen Namen der Sonde zu machen. Einen Tag später hatte sich „Zayid“ als beliebtester Name herauskristallisiert, nach Zayid bin Sultan an-Nahyan (1918–2004), Emir von Abu Dhabi und erster Präsident der Vereinigten Arabischen Emirate.[4] Am Ende entschied sich Muhammad bin Raschid al-Maktum – die Marsmission ist de facto ein Unternehmen des Emirats Dubai – dann aber für den Namen „al-Amal“. Er wählte diesen Namen nach eigener Aussage, weil er eine Botschaft des Optimismus an Millionen von jungen Arabern aussende. Die Ergebnisse der Mission sollten der weltweiten Wissenschaftsgemeinde frei zur Verfügung gestellt werden.[5]

Zur Realisierung des Projektes von der Planung bis zum Start stand über einen sechsjährigen Zeitraum ein Budget von 200 Millionen US-Dollar zur Verfügung,[6] das von den Vereinigten Arabischen Emiraten aufgebracht wurde. Auch die Leitung des Projekts liegt vollständig in emiratischen Händen,[7] während die Sonde selbst unter der Leitung von Pete Withnell am Labor für Hochatmosphären- und Weltraumwetterforschung (Laboratory for Atmospheric and Space Physics) der University of Colorado Boulder gebaut wurde, das 2008–2013 bereits die Mars-Atmosphärenforschungssonde MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) gebaut hatte.[8] Im August 2014 war der offizielle Start des Projekts am LASP. Dort wurden zunächst verschiedene Konzepte für eine Marsmission diskutiert, bis man sich schließlich auf einen Wettersatelliten einigte, der, anders als MAVEN mit seiner um 75° geneigten Umlaufbahn, den Mars in einer äquatorialen Bahn umkreisen und so eine Wetterbeobachtung über den Tagesverlauf ermöglichen sollte.[9] Ursprünglich sollte für die Sonde eine sechseckiger Satellitenbusses der südkoreanischen Satrec Initiative GmbH verwendet werden, wie er auch bei den vom Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum finanzierten Erdbeobachtungssatelliten der DubaiSat-Serie zum Einsatz kam.[10] Im September 2015 wurde an den ersten konkreten Entwürfen gearbeitet.[11]

Hierbei kamen rund 150 Techniker und Ingenieure vom Labor für Hochatmosphären- und Weltraumwetterforschung sowie 100 von zwei weiteren Partnern,[12] nämlich dem Labor für Weltraumwissenschaften (Space Sciences Laboratory) der University of California, Berkeley, das bereits bei MAVEN beteiligt war, und dem Institut für Erd- und Weltraumforschung (School of Earth and Space Exploration) der Arizona State University.[13][14] Einige dutzend Wissenschaftler und Ingenieure vom Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum nahmen in Boulder, Colorado an Entwicklung und Bau der Sonde teil, der Rest der 200 an dem Projekt beteiligten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des MBRSC war in Dubai in unterstützender Funktion tätig.[15]

Beim Bus der Sonde entschied man sich später für ein würfelförmiges Modell, wie es seinerzeit von Lockheed Martin für MAVEN gebaut worden war, mit einer Kantenlänge von etwa 2 m und, wenn die beiden zweiteiligen Solarmodule ausgeklappt sind, einer maximalen Breite von 7,9 m. Zusammen mit der Parabolantenne von 1,85 m Durchmesser ist die Sonde 3 m hoch. Die Solarmodule liefern eine Leistung von 600 W für den Betrieb der Nutzlasten sowie zum Laden der Akkumulatoren für die Zeit, wenn sich die Sonde auf ihrer äquatorialen Bahn hinter dem Mars befindet. Das Startgewicht der betankten Sonde beträgt 1350 kg,[16] sie ist also deutlich leichter als MAVEN mit seinen 2454 kg.

Wissenschaftliche Aufgabe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wissenschaftliche Leiterin der Mission ist die Informatikerin und Staatsministerin für Naturwissenschaften, Sarah bint Yousif al-Amiri,[17] die bereits für die Software der 2009 und 2013 gestarteten Erdbeobachtungssatelliten DubaiSat 1 und DubaiSat 2 zuständig war.[18] Die Mission soll über die Jahreszeiten hinweg Atmosphäre und Klima des Mars untersuchen. Die Untersuchung soll vollständiger und ganzheitlicher sein als bei allen früheren Marssonden. Unter anderem erwartet man Informationen zum Zusammenspiel verschiedener Atmosphärenschichten und verschiedener Klimafaktoren wie Temperatur, Wind, Staub und Wolken. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen unter anderem beim Verständnis der Erdatmosphäre und der Vorhersage von deren zukünftiger Entwicklung helfen. Darüber hinaus sollen sie auch zum Verständnis von Exoplaneten beitragen.[19] Insbesondere erhofft man sich durch Untersuchung atmosphärischer Wasserstoff- und Sauerstoffanteile Antworten auf die Frage, warum der Mars seine obere Atmosphärenschicht verliert.[20] Um diese Ziele zu erreichen, trägt die Sonde folgende Instrumente als Nutzlasten:

Emirates Exploration Imager (EXI)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beim EXI handelt es sich einen monochromen CMOS-Sensor mit separaten Linsengängen für Ultraviolettstrahlung und sichtbares Licht. Konkret nutzt das System die Wellenlängen 245–275 nm (UV-C) und 305–335 nm (UV-A) im ultravioletten Bereich sowie 625–645 nm (rot), 506–586 nm (grün) und 405–469 nm (blau) im sichtbaren Bereich. Der 12-Megapixel-12-Bit-Sensor mit einem Bildverhältnis von 4:3 ist in der Lage, 180 Bilder pro Sekunde aufzunehmen und kann so 4K-Filmaufnahmen liefern.[21]

Ziel des EXI ist die Untersuchung der unteren Schichten der Atmosphäre, insbesondere auf deren Wasser- und Ozongehalt. Außerdem liefert der EXI hochauflösende Bilder der Marsoberfläche. Er wurde in einer Kollaboration des Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) und des Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrums entwickelt.[21]

Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer (EMUS)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das EMUS ist ein UV-Spektrometer mit einer Auflösung von 1,3 nm und 1,8 nm im Bereich von 100–170 nm und einer räumlichen Auflösung von 0,36°. Die Auflösung wurde bewusst so gewählt, dass Kohlenmonoxid in der Gegenwart von Sauerstoff nachweisbar bleibt. Ziel dieser Sonde ist dann auch die Messung des Kohlenmonoxid- und Sauerstoffgehalts in der Thermosphäre (in 100–200 km Höhe) sowie deren subsaisonale Änderungen. Weiter soll mit dem EMUS der Wasserstoff- und Sauerstoffgehalt in der Exosphäre (über 200 km Höhe) kartografiert und deren zeitliche Veränderung untersucht werden.[21]

Auch das EMUS wurde in einer Kollaboration des Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) und des Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrums entwickelt.[21]

Emirates Mars Infrared Spectrometer (EMIRS)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das EMIRS ist ein interferometrisch-thermisches Infrarotspektrometer mit der Funktion, die globale Temperaturverteilung sowie den Gehalt von Wassereis, Wasserdampf und Staub in den unteren Schichten der Atmosphäre zu messen.[13][20][21] Über einen Spiegel ist das Gerät in der Lage, die Atmosphäre abzuscannen. In Kombination mit den Daten des EMUS und des EXI sollen mit diesen Daten die Energieflüsse, die planetarische Zirkulation sowie die täglichen und subsaisonalen Änderungen untersucht werden.[21]

Das EMIRS wurde unter der Leitung von Philip Christensen vom Institut für Erd- und Weltraumforschung der Arizona State University und Christopher Edwards von der Fakultät für Astronomie und Planetologie der Northern Arizona University zusammen mit dem Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum entwickelt.[22]

Bodensegment[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum verfügt nur über eine Parabolantenne mit 11,3 m Durchmesser, die zwar zum Betrieb der Erdbeobachtungssatelliten ausreicht,[23] für Tiefraummissionen jedoch nicht geeignet ist. Daher greift man bei al-Amal für Telemetrie, Bahnverfolgung und Steuerung auf das amerikanische Deep Space Network (DSN) mit seinen leistungsstarken, auf drei Standorte rund um den Globus verteilten Antennen zurück.[24] Dessen Daten gehen direkt an den Kontrollraum im Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum in Dubai[25][26] sowie an die Mission Support Facility im Labor für Hochatmosphären- und Weltraumwetterforschung in Colorado. Die Firma KinetX Aerospace in Tempe, Arizona, dem Sitz der Arizona State University, berechnet aus den Bahnverfolgungsdaten des DSN die notwendigen Bahnkorrekturmanöver, um die von der Firma Advanced Space in Boulder, Colorado vorausberechnete Flugbahn einzuhalten.[27] Die Steuersignale hierfür werden dann wieder über über das DSN an die Sonde gefunkt.

Wenn die Sonde im Februar 2021 in den Marsorbit eingeschwenkt ist und ihre eigentliche Mission begonnen hat, werden die über das DSN empfangenen Daten in einem Datenverarbeitungszentrum, das sich im Muhammad-bin-Raschid-Raumfahrtzentrum befindet, gespeichert und zu drei Produktstufen aufbereitet: Quicklook, Level 1, Level 2. Die verarbeiteten Daten, nicht jedoch die originalen Rohdaten der Sonde, werden nach einer gewissen Zeit der wissenschaftlichen Gemeinde zur Verfügung gestellt.[28]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Launch date announced for UAE Mars mission. Gulf News, 21. Januar 2019, abgerufen am 28. Juli 2020.
  2. Sibylle Anderl: Mehr als nur ein Foto. In: faz.net. 19. Juli 2020, abgerufen am 28. Juli 2020.
  3. Ishaan Tharoor: U.A.E. plans Arab world’s first mission to Mars. In: washingtonpost.com. 17. Juli 2014, abgerufen am 31. Juli 2020 (englisch).
  4. UAE Mars Mission at a glance. In: gulfnews.com. 6. Mai 2015, abgerufen am 31. Juli 2020 (englisch).
  5. UAE unveils mission plan ‘Hope’ for first Arab space probe to Mars. In: KhaleejTimes.com. 8. Mai 2015, abgerufen am 28. Juli 2020.
  6. Stephen Clark: United Arab Emirates successfully sends its first mission toward Mars. In: SpaceflightNow.com. 19. Juli 2020, abgerufen am 28. Juli 2020 (amerikanisches Englisch).
  7. MBRSC: Emirates Mars Mission. In: youtube.com. 6. Mai 2015, abgerufen am 28. Juli 2020 (englisch). 04:45.
  8. MAVEN. In: lasp.colorado.edu. Abgerufen am 5. August 2020 (englisch). Die MAVEN-Mission kostete mit 485 Millionen Dollar mehr als das doppelte von al-Amal.
  9. Kareem Shaheen: First Mars mission from UAE aims to inspire a new generation of space scientists. In: nationalgeographic.com. 20. Juli 2020, abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  10. Mike McGrath: United Arab Emirates to partner with CU-Boulder on 2021 Mars mission. In: lasp.colorado.edu. 7. Mai 2015, abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  11. David Brain: Emirates Mars Mission. In: lasp.colorado.edu. 1. Oktober 2015, abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  12. Heather Reed: Emirates Mars Mission launching this month in partnership with LASP at CU Boulder. In: lasp.colorado.edu. 14. Juli 2020, abgerufen am 28. Juli 2020 (englisch).
  13. a b Chris Gebhardt, Tyler Gray: United Arab Emirates begins historic first interplanetary mission. In: nasaspaceflight.com. 19. Juli 2020, abgerufen am 28. Juli 2020 (englisch).
  14. Omran Anwar Alsayed Mohd Ali Sharaf et al.: Emirates Mars Mission (EMM) 2020. In: iafastro.directory. 3. Mai 2017, abgerufen am 3. August 2020 (englisch).
  15. Daniel Strain: Emirates Mars Mission to begin journey to the red planet. In: colorado.edu. 15. Juli 2020, abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  16. Mission Highlights. In: emiratesmarsmission.ae. Abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  17. Kenneth Chang: From Dubai to Mars, With Stops in Colorado and Japan. The New York Times, 15. Februar 2020, abgerufen am 28. Juli 2020.
  18. Sarah Al Amiri. In: aesua.org. Abgerufen am 28. Juli 2020.
  19. UAE unveils details of UAE Mars Mission. In: GulfNews.com. 6. Mai 2015, abgerufen am 28. Juli 2020.
  20. a b Emirates Mars Mission. Hope Probe. Website der Marsmission, abgerufen am 28. Juli 2020.
  21. a b c d e f UAE Space Agency: Instruments. In: EmiratesMarsMission.ae. Abgerufen am 28. Juli 2020 (englisch).
  22. Doug Messier: Emirates Mars Mission to Launch with ASU-designed Instrument. In: parabolicarc.com. 19. Juli 2020, abgerufen am 5. August 2020 (englisch).
  23. DubaiSat-1. In: directory.eoportal.org. Abgerufen am 6. August 2020 (englisch).
  24. Deep Space Network Now. In: eyes.jpl.nasa.gov. Abgerufen am 6. August 2020 (englisch). Al-Amal ist hier als „EMM“ (für „Emirates Mars Mission“) bezeichnet.
  25. UAE Mars Mission: inside the Dubai control centre tracking the Hope probe. In: thenational.ae. 28. Juli 2020, abgerufen am 6. August 2020 (englisch).
  26. Command and Control Center. In: my.matterport.com. Abgerufen am 5. August 2020 (englisch). Virtueller Rundgang durch den Kontrollraum.
  27. Mohammad al-Balooshi: Emirates Mars Mission Ground Segment - Overview and Current Status. In: spaceops.iafastro.directory. 14. November 2019, abgerufen am 6. August 2020 (englisch).
  28. The Emirates Mars Mission Ground Segment. In: emiratesmarsmission.ae. Abgerufen am 6. August 2020 (englisch).