Oben: Künftige Mars-Rovermissionen, wie das "Mars-Wissenschaftslaboratorium (Mars Science Laboratory - MSL)" der NASA, dessen Start für 2011 vorgesehen ist, könnten damit beginnen, Proben für einen späteren Transport zur Erde zu sammeln. (Abbildung: NASA/JPL/Corby Waste)

Solch eine Mission, bei der Gesteinsproben vom Mars zur Erde gebracht werden sollen - eine so genannte Mars-Probenrückkehrmission (Mars Sample Return Mission - MSRM) - könnte ein enormes wissenschaftliches Bravourstück bedeuten, um die Möglichkeit des Roten Planeten zu verstehen, Leben zu beherbergen. Deshalb hat die NASA bereits in den späten 1990-er Jahren die ersten Phasen einer MSR-Mission eingeläutet. Programmatische Überlegungen, die auch technische Bedenken und Bedenken zum Budget beinhalten, machten die Planungen der Mission schon früh zunichte. Die Raumfahrtbehörde der USA betrieb jedoch weiterhin eine Studie darüber, welche Art einer Einrichtung - eine so genannte sample return facility (SRF) - für solch eine Mission nötig sein würde.

Nun hat die Mars-Arbeitsgruppe der NASA die Ergebnisse dieser Studie vorgelegt. Drei Architekturfirmen haben Pläne geschmiedet, wie Menschen und Roboter extraterrestrische Proben in speziellen Einrichtungen handhaben könnten.

"Wir könnten schon heute eine Einrichtung bauen, die die maßgeblichen Anforderungen zum Schutze der Umwelt erfüllen würde und wir könnten ebenfalls schon heute eine Einrichtung bauen, die den wissenschaftlichen Erfordernissen zum Schutz der Proben vor Kontamination gerecht würde", sagte Deborah Bass, eine Wissenschaftlerin des Mars-Explorationsprogramms der NASA. "Unsere technologischen Herausforderungen entstehen durch die Notwendigkeit, beides gleichzeitig zu tun!"

Bass hat an der Analyse zu den Entwürfen der Einrichtung mit Karen Buxbaum, der Leiterin des Arbeitsbereichs Planetenschutz des Mars-Programms der NASA, und anderen NASA-Kollegen und NASA-Planern zusammengearbeitet. Deren Bewertung der drei eingereichten Entwürfe wurde ausführlich in der Oktober-Ausgabe der Zeitschrift "Astrobiology" (Astrobiologie) dargestellt.

Nicht das Gleiche, wie damals die Proben vom Mond

Oben: Bis jetzt wurden noch nie Gesteinsproben vom Roten Planeten zur Erde transportiert. (Abbildung: NASA, ESA, die Hubble Heritage-Gruppe (STScI/AURA), J. Bell (Cornell Universität), und M. Wolff (Institut für Weltraumwissenschaft, Boulder)

Bass und Buxbaum weisen jedoch auf mehrere Unterschiede hin, die zwischen diesem Fall und einer künftigen MSR-Mission bestehen. Im Gegensatz zu den mehreren kg an regolithischem Mondgestein, würde eine Mars-Mission gerade einmal etwas mehr als 0,5 kg an Proben mitbringen. Deshalb darf jeder zukünftige Test, der an der Einrichtung durchgeführt wird, nur so wenig wie möglich des wertvollen Mars-Probenmaterials verwenden.

Weil es keine Astronauten gibt, die vom Mars zurückkommen, und die Quarantäne benötigen, würde eine Einrichtung für Marsproben auch viel weniger Platz als das Lunar Receiving Laboratory brauchen.

Anforderungen, die mit wissenschaftlichem Verständnis in Verbindung stehen, haben sich seit der ersten Mondlandung ebenfalls verändert. Die NASA hatte ursprünglich versucht, in den Mondregolith-Proben Pflanzenwachstumsexperimente durchzuführen, aber heute würde sich wegen der fehlenden Lebensfähigkeit der Pflanzen kein Wissenschaftler mehr mit ähnlichen Experimenten bei marsianischem Erdreich befassen. Und diese Annahme geht davon aus, dass genug Erde in der Mars-Probe vorhanden wäre, um solche Tests durchzuführen.

Was die Mars-Proben angeht, sind Forscher zuerst auch davon ausgegangen, dass für Biogefährdungs-Experimente auch Tierversuche notwendig werden würden. Fortschritte im Bereich der biologischen Analysen haben jedoch die Möglichkeit geschaffen, dass Wissenschaftler kleinere Tests durchführen können, bei denen keine Tiere erforderlich sind.

Schließlich wollen Wissenschaftler und politische Entscheidungsträger mehr dafür tun, die Erde vor dem möglichen Entweichen von Mars-Mikroben oder anderer Kontaminationen aus dem Labor zu schützen.

"Wir wissen heute mehr über die bemerkenswerten Fähigkeiten des Überlebens (und manchmal des sich gut Entwickelns) von irdischen Mikroben in herausfordernden Umweltbedingungen", erwähnten Bass und Buxbaum besonders. "Heute sind viel mehr Richtlinien und Schutzmaßnahmen in Kraft, die beachtet werden müssen, um ein erfolgreiches MSR-Programm zu gewährleisten.

In Bezug auf Menschen und Roboter in Wettbewerb stehende Visionen

Die NASA hat drei Architekturentwicklungsgruppen eingestellt, um eine Einrichtung zu entwerfen, die einer Eindämmungsfähigkeit gleichkommt, wie sie in Laboren der Biosicherheitsstufe 4 existiert.

Ein Einrichtungsentwurf der Firma Industrial Design and Construction (IDC) zeichnete sich durch eine überwiegend menschliche Belegschaft aus.

Ein anderer Entwurf der Firma Lord, Aeck, Sargent (LAS) war auf der entgegengesetzten Herangehensweise aufgebaut, indem er eine Einrichtung hervorbrachte, die voll und ganz automatisiert ist. Diese Herangehensweise gründet sich auf der Idee, dass Roboter helfen würden, menschliche Fehler auszuschließen.

Ein dritter Entwurf der Firma Flad & Associates (FLAD) bevorzugte den Mittelweg. Dieser Entwurf sieht vor, dass Menschen von Robotern unterstützt werden.

Verfechter der Roboter-Variante sehen Menschen als das "schwache Glied" in der Kette an und behaupten, dass menschliche Bediener ebenfalls ein großes Risiko für die mögliche Kontamination der Mars-Proben darstellen.

Andere Wissenschaftler entgegnen jedoch, dass menschliche Bediener dem Ganzen eine spezielle interaktive und lernfähige Note geben würden - was den derzeitigen Robotern fehle.

Mehrere der Einrichtungsentwürfe sehen auch doppelwandige Biosicherheitszellen vor. Diese funktionieren mit Luftdruck, um jegliche Kontaminationslecks innerhalb des doppelwandigen Systems eingedämmt zu halten. Darauf, dass künftige Technologien dabei helfen mögen, jegliche gefährlichen Materialien vom Mars innerhalb der Zellen zu halten. Und auch darauf, dass sie ebenfalls dabei helfen mögen, ungewolltes Material der Erde, das wissenschaftliche Tests kontaminieren könnte, draußen zu halten.

Man kommt dem MSR-Ziel näher

Basierend auf den drei Entwurfsvorschlägen sagten NASA-Planer und NASA-Forscher, dass eine Einrichtung für Marsproben (SRF) wahrscheinlich 20 bis 30 dauerhaft Bedienstete benötigen und umgerechnet ca. € 83 Millionen kosten würde, knapp € 5 Millionen an jährlichen Betriebskosten noch nicht inbegriffen.

Die NASA hat wieder leise damit begonnen, eine mögliche zukünftige MSR-Mission zu erörtern. Ein solches Unterfangen wäre jedoch keine Einzelmission. Die US-Raumfahrtbehörde will eine Probenmission erarbeiten, die in mehrere Missionsphasen unterteilt ist.