Antarktisgletscher: Raumfahrtprojekt entnimmt unberührte Wasserprobe

Foto: FH Aachen, Marco Feldmann

In diesem Zusammenhang ist der kleine Saturnmond Enceladus von besonderem Interesse, der aus Spalten an seinem Südpol Wassereispartikel in den Weltraum schleudert. Durch die NASA-Sonde Cassini konnten darin einfache organische Verbindungen nachgewiesen werden. Eine Landung zur genaueren Untersuchung der Wasservorkommen wäre ein entscheidender Schritt zur Beantwortung der Frage nach dortigem Leben. Gleichzeitig stellt das aber aufgrund der Abgelegenheit und der extremen Bedingungen eine große technische Herausforderung für zukünftige Raumfahrtmissionen dar.

Eine wesentliche Schlüsselkomponente für eine solche Mission ist eine frei durch das Eis steuer- und navigierbare Einschmelzsonde, die vor sich in das Eis „sehen“ kann und ihre Position darin genau kennt. Mit dem durch das Raumfahrtmanagement des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) initiierten und geförderten Verbundvorhaben „EnEx – Enceladus Explorer“ wurde in den vergangenen drei Jahren ein wichtiger Schritt zur Entwicklung einer solchen Sonde getan. In EnEx arbeiten Ingenieure und Wissenschaftler sechs deutscher Hochschulen (FH Aachen, RWTH Aachen, TU Braunschweig, Universität Bremen, Universität der Bundeswehr München, Bergische Universität Wuppertal) eng zusammen, um Schlüsseltechnologien für das navigierbare Schmelzen im Eis zu entwickeln und sie in einem dem Enceladus-Szenario möglichst ähnlichen Feldversuch auf der Erde zu erproben. Zu den entwickelten Technologien zählen unter anderem ein autonomes (bzw. im ersten Entwicklungsschritt noch halbautonomes) und robustes Navigations- und Detektionssystem sowie ein Dekontaminierungs- und Probenentnahmesystem. Diese wurden speziell für den Einbau in eine an der FH Aachen entwickelte Einschmelzsonde, genannt EnEx-IceMole (EnEx-Eismaulwurf), konzipiert. Prof. Dr. Bernd Dachwald, Professor für Raumfahrttechnik an der FH Aachen, der mit seinem Team seit Jahren an gesteuerten Einschmelzsonden forscht, übernahm die Führung des EnEx-Verbundes.

Im November und Dezember 2014 wurde gemeinsam mit amerikanischen Wissenschaftlern ein fünfwöchiger Feldversuch in der Antarktis durchgeführt. Deren Projekt MIDGE (Minimally Invasive Direct Glacial Exploration) wird parallel von der US-amerikanischen National Science Foundation gefördert. Ziel der Zusammenarbeit zwischen EnEx- und MIDGE-Forschern war es, mit einem minimal-invasiven Verfahren erstmalig eine unkontaminierte subglaziale Wasserprobe, also eine nicht mit mitgebrachten Mikroorganismen verunreinigte sich unter dem Eis befindliche Wasserprobe, aus den Blood Falls (Blutfällen) in der Antarktis zu entnehmen. Dies ist dem internationalen Team nun während der letzten Tage Ihres Aufenthalts in der Antarktis gelungen. In einer Tiefe von 16 Metern unter der Eisoberfläche konnten sie subglaziales Wasser finden und mit dem IceMole kontaminationsfrei eine Probe entnehmen. Die amerikanischen Kollegen analysieren nun die Wasserprobe, die vermutlich über eine Million Jahre von der Außenwelt abgeschlossen war, hinsichtlich enthaltener Mikroorganismen. Im Raum steht die Frage, wie Leben in solch extremen Bedingungen überhaupt möglich ist.

An der FH Aachen haben in den vergangenen drei Jahren sieben Ingenieure und Wissenschaftler am Fachbereich Luft- und Raumfahrttechnik sowie zwei Ingenieure und Wissenschaftler am Institut für Bioengineering geforscht, um die ambitionierten Projektziele zu erreichen. Aufgabe des raumfahrttechnischen Teams unter der Leitung von Prof. Dachwald war die Entwicklung der navigierbaren Schmelzsonde als Träger und Schnittstelle für die im Verbund entwickelten Navigationstechnologien. Dabei konnte das Ingenieurteam um Marco Feldmann zwar auf Erfahrungen aus den früheren studentischen IceMole-Projekten zurückgreifen, es musste aber eine neue modulare Bauweise entwickeln, die es erlaubte, die einzelnen Untersysteme unabhängig an den verschiedenen Standorten der Verbundpartner zu entwickeln und erst kurz vor dem Feldeinsatz einzubauen und zu testen.