NASA-Auszeichnung für MPS-Ingenieur

Als Mitglied des InSight Instrument Site Selection Teams hat Dr. Marco Bierwirth den Einsatzort des Seismometers SEIS auf der Marsoberfläche ausgewählt.

7. Januar 2021

Die amerikanische Weltraumbehörde NASA hat die 49-köpfige Expertengruppe, die in den Tagen nach der Landung der Marssonde InSight den Standort für die mitgeführten wissenschaftlichen Instrumente ausgewählt hat, mit dem NASA Group Achievement Award ausgezeichnet. Zu den Geehrten gehört Dr.-Ing. Marco Bierwirth vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Unter seiner Leitung hatte das MPS zuvor Hardwarekomponenten für InSights Seismometer SEIS entwickelt und gebaut. Die Landung und Inbetriebnahme von InSight erlebte Bierwirth in den USA am Kontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. Als Mitglied der Insight Instrument Site Selection Group prüfte er dort, wo in unmittelbarer Nähe zur Landesonde SEIS optimale Arbeitsbedingungen vorfinden würde. SEIS zeichnet seit knapp zwei Jahren die Beben auf dem Mars auf. Es ist das erste Seismometer, das aussagekräftige seismische Daten vom roten Planeten liefert.

Dr. Marco Bierwirth demonstriert das Nivelliersystem des Seismometers SEIS am Marsmodell im Foyer des MPS. Die Größenverhältnisse zwischen Nivelliersystem und Mars sind dabei natürlich stark verzerrt.

Am 26. November 2018 landete die NASA-Sonde Insight auf dem Mars mit dem Ziel, geophysikalische Eigenschaften unseres Nachbarplaneten wie den inneren Aufbau und den Wärmefluss aus dem Innern zu bestimmen. Zwei der wissenschaftlichen Instrumente, die mit an Bord zum roten Planeten reisten, benötigen für ihre Messungen direkten Kontakt zur Marsoberfläche: das Seismometer SEIS, das unter Leitung der französischen Weltraumagentur CNES zur Verfügung gestellt wurde, und die Wärmeflusssonde HP3 des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. InSight‘s Greifarm setzte sie wenige Tage nach der Landung in den Marssand; über Kabel bleiben sie mit der Landeeinheit verbunden.

Vorangegangen war ein ausgeklügelter Auswahlprozess. „Damit die Instrumente optimal funktionieren können, ist der genaue Aufstellort entscheidend“, erklärt Bierwirth. Diesen zu bestimmen, war vom vierten bis zum vierzehnten Tag der Mission (gerechnet in Marstagen) Aufgabe der InSight Instrument Site Selection Group. Die Gruppe bestehend aus Vertretern der Instrumententeams, NASA-Ingenieure und Mars-Geologen hatte schon zuvor einen Katalog von 25 Bedingungen erstellt, welche der „Arbeitsplatz“ erfüllen sollte. Diese galt es nun anhand der ersten Bilder, die InSight‘s Kameras von ihrer unmittelbaren Umgebung lieferten, zu überprüfen.

„Als InSight direkt nach der Landung die ersten Aufnahmen sendete, wurde klar, dass die Sonde in einer flachen, sandigen Senke gelandet war. Das war eine große Erleichterung“, erinnert sich Bierwirth. „Nur wenige Meter entfernt sieht man am Rand der Senke viel mehr Gesteinsbrocken. Eine solche Umgebung hätte das Platzieren der Instrumente deutlich erschwert“, fügt er hinzu.

Neben der Verteilung von Geröll und kleinen Steinchen spielten bei der Auswahl der geeignetsten Stelle auch Oberflächenneigung und -beschaffenheit sowie mehrere technische Kriterien eine Rolle. So hatte der MPS-Ingenieur unter anderem die Schutzhaube von SEIS im Blick. Diese sollte nach dem Ausbringen von SEIS über das empfindliche Instrument gestülpt werden, um es vor Wind, extremen Temperaturen und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. „Optimalerweise müssen SEIS und das Schutzschild auf derselben Höhe stehen. Dies lässt sich nicht auf allen Topographien erreichen“, so Bierwirth.

Dass sich die arbeitsintensiven zehn (Mars)tage ausgezahlt haben, hat SEIS längst bewiesen. Seit Februar 2019 misst das Instrument rund um die Uhr alle Beben, die unseren Nachbarplaneten erschüttern und ist so zur ersten „Erdbebenwarte“ auf dem Mars geworden.

Dr. Marco Bierwirth hat an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg Elektrotechnik und Werkstofftechnik studiert. Seit 2008 arbeitet er am MPS, wo er sich seitdem mit der Entwicklung von Hardware für ein Mars-Seismometer beschäftigt. Der Beitrag des MPS zur InSight-Mission ist der Nivelliermechanismus von SEIS. Er sorgt dafür, dass sich das Instrument nach dem Ausbringen auf der Marsoberfläche selbsttätig exakt waagerecht ausrichtet. Dies ist eine entscheidende Voraussetzung für hochpräzise seismische Messungen.

Mit dem Group Achievement Award zeichnet die NASA jährlich Teams aus, die in herausragender Weise zum Erreichen der Ziele der NASA beigetragen haben.

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