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Leben auf dem Mars? Laser Zentrum Hannover an Spurensuche beteiligt

28.09.2010
Das Laser Zentrums Hannover e.V. (LZH) entwickelt für die EXOMARS-MISSION einen weltraumtauglichen Laser, von dessen Anwendung man sich Belege für jedwede Lebensform auf dem roten Planeten erhofft.
Europa wappnet sich für seinen ersten unbemannten Besuch auf der Marsoberfläche. Mit „an Bord“ sind auch Forscher des Laser Zentrums Hannover e.V. (LZH). Die Gruppe Space Technologies entwickelt für die so genannte EXOMARS-MISSION einen weltraumtauglichen Laser, von dessen Anwendung man sich Belege für jedwede Lebensform auf dem roten Planeten erhofft.

Im Jahr 2018 wird der erste europäische Mars-Rover zu einer gemeinsamen Mission der Weltraumbehörden NASA (USA) und ESA (Europa) starten. Der 250 kg schwere Rover soll mit maximal 100m pro Stunde über die Marsoberfläche fahren, die Oberfläche inspizieren und aus bis zu 2m Tiefe Boden- und Gesteinsproben entnehmen. Hauptziele der so genannten EXOMARS-Mission sind, nach früherem oder gegenwärtigem Leben auf dem erdähnlichen Planeten zu suchen und eine bemannte Marslandung vorzubereiten.
Eines der zentralen analytischen Instrumente des EXOMARS-Rovers ist MOMA. MOMA steht für ‚Mars Organic Molecule Analyser‘ und soll bei der komplizierten Spurensuche helfen, indem es vor Ort organische Materie identifiziert und analysiert. Findet man organische Moleküle wie etwa Kohlenwasserstoffe, so könnten diese Hinweise auf mögliche Formen von Leben geben.

Zu den Kernkomponenten von MOMA zählt ein weltraumqualifiziertes Laserdesorptions-Massenspektrometer (LD-MS), das einen diodengepumpten Festkörperlaser im UV-Spektralbereich beinhaltet. Durch Laserdesorption werden nicht verdampfbare Moleküle in die Gasphase gebracht und dabei schwach ionisiert, so dass sie im Massenspektrometer nachgewiesen werden können. Dafür wird ein kompakter, gepulst betriebener Laser mit einer Emissionswellenlänge von 266 nm und einer Laserpulsenergie von mehr als 250 µJ benötigt. Ein derartiges weltraumgeeignetes Lasersystem steht jedoch bisher weltweit nicht zur Verfügung.

Für die Realisierung dieser entscheidenden Technologie erhält die Gruppe Space Technologies/Abt. Laserentwicklung am Laser Zentrum Hannover jetzt Mittel aus dem nationalen Förderprogramm „Erforschung des Weltraums“. Im aktuellen Vorhaben soll ein bereits existierendes Prototypen-Lasersytem bis 2014 zum einsatzreifen Flugmodell vollendet werden.

Gut 3 Millionen Euro werden dem LZH ab sofort zur Weiterentwicklung und Qualifizierung des Lasers für das LD-MS bereitgestellt, dass unter Führung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) verwirklicht wird.

Kernaufgabe des LZH ist dabei die Realisierung des eigentlichen Festkörperlaserkopfes. Die technischen Anforderungen für einen Weltraumeinsatz sind sehr hoch. Dazu erläutert Dr. Jörg Neumann, Projektleiter am LZH: „Als besonders anspruchsvoll stellen sich die großen Temperaturunterschiede im Tag-Nacht-Wechsel auf dem Mars dar. Dazu kommen mechanische Erschütterungen auf dem Weg zum Mars sowie kosmische ionisierende Strahlung. Die Herausforderung besteht darin, den Laser stabil genug für diese Belastungen zu bauen und dabei gleichzeitig leicht, klein und kompakt.“

Die Forscher der Abteilung Laserentwicklung setzen dabei auf einen passiv gütegeschalteten Nd:YAG Oszillator, der mittels optischer Faser longitudinal gepumpt wird. Das infrarote Licht des Oszillators wird mit Hilfe nichtlinearer Kristalle in ultraviolette Strahlung umgewandelt. Eine thermale Regelung soll die Funktion auch bei wechselnder Umgebungstemperatur sicherstellen.

Dr. O. Roders, Projektleiter für das MOMA-Instrument am MPS, dem Kooperationspartner aus dem niedersächsischen Katlenburg-Lindau, sieht in der Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum eine hervorragende Kombination von Know-how: „In Hannover arbeiten die absoluten Spezialisten für die benötigte UV-Lasertechnologie. Wir liefern mit unseren Erfahrungen in Bezug auf die Anforderungen extremster Weltraumbedingungen die passende Laserelektronik.“
Bis zu einem weltraumtauglichen Flugmodell liegen zwar noch einige Jahre intensiver Entwicklung vor der Gruppe, aber erste Tests mit dem Prototypen zeigen vielversprechende Ergebnisse: Ionisierende Bestrahlungen, Vibrationen und einem Thermal-Vakuum-Test konnte der Laserkopf bereits erfolgreich trotzen.

Gefördert wird das Projekt von der Raumfahrt-Agentur des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages unter dem Förderkennzeichen 50 QX 1002.

Kontakt:
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
Tel.: +49 511 2788-151
Fax: +49 511 2788-100
E-Mail: m.botts@lzh.de
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des Niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.

Alle LZH-Pressemitteilungen finden Sie auf www.lzh.de unter "Publikationen" (mit Text-Download als WORD-Datei und wo möglich mit Bildern).

Michael Botts | idw
Weitere Informationen:
http://www.lzh.de

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