Wie kommen die Daten vom Mars zur Erde?

Nur wenige Minuten nachdem der Mars-Rover Perseverance auf dem Mars gelandet ist, hat bereits das erste Foto unseren Planeten erreicht. Außerdem war auf dem You-Tube-Kanal der NASA ein Video zu sehen, welches die Landungen eines Rovers zeigte. Bis diese Daten die Erde erreichen dauert es 11 Minuten und 22 Sekunden. Für diese Zeitspanne ist der Abstand zwischen den beiden Planeten entscheidend. Im Vakuum kann sich das Signal mit Lichtgeschwindigkeit verbreiten. Das sind ca. 300.000 Kilometer pro Sekunde. Daraus errechnet sich die Zeit. Bei der Landung betrug der Abstand zwischen dem Roten Planeten und der Erde 204 Millionen Kilometer.

Die kürzeste Distanz zwischen Mars und Erde beträgt bestenfalls 56 Millionen Kilometer. Im ungünstigsten Fall liegen die beiden Planeten 401 Millionen Kilometer voneinander entfernt. Während das Signal im besten Fall also ca. 3 Minuten unterwegs ist, braucht es für die weitest mögliche Entfernung bereits 22 Minuten. Für die Datenübertragung werden jene Mars-Satelliten eingesetzt, welche sich im Orbit des Roten Planeten befinden. Es wurde dafür ein eigenes Kommunikationsnetzwerk aufgebaut – das Mars Relay Network. Zuerst werden also die Daten vom Rover an einen der Satelliten gesendet, etwa der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), Mars Atmospheric and Volatile Evolution (Maven) oder der ESA-Orbiter Mars Express und Trace Gas Orbiter. Jenes Foto, welches den Mars-Rover Perseverance bei der Landung zeigt, wurde beispielsweise von der MRO aufgenommen.

Alle diese im Mars-Orbit befindlichen Satelliten nutzen wiederum das Deep Space Network (DSN) der NASA, damit die Daten zur Erde übertragen werden können. Eine dazugehörige Website gibt eine Übersicht dazu, welche Antenne gerade, mit welchem Raumobjekt „kommuniziert“. Als Kommunikationszentrale der NASA ist das Jet Propulsion Laboratory (JPL), in Kalifornien im Einsatz.

In diesem Netzwerk werden zahlreiche Parabolantennen auf der Erde betrieben. Die dazugehörigen Bodenstationen mit den riesigen Satellitenschüsseln befinden sich in Goldstone (Kalifornien), Madrid (Spanien) und Canberra (Australien). Die Antennen sind auf der Erde, in einem Abstand von je 120 Längengraden verteilt. Auf diese Art und Weise kann die Erdrotation ausgeglichen werden. Forscher auf der ganzen Welt wird somit die Möglichkeit geboten, mit den Raumstationen zu kommunizieren. Wenn eine Raumstation hinter dem Horizont verschwindet, kann man zur Nächsten wechseln. Während der Landung von Perseverance, nutze man die Antenne von Madrid. Diese war zu diesem Zeitpunkt gerade dem Mars zugewandt. Zur Unterstützung war die Antenne in Kalifornien aktiv.

Ein paar Signale kann Perseverance sogar ohne Hilfe der Orbiter zur Erde funken. Dank seiner starken Antennen wird ein Funksignal im X-Frequenzband übertragen, welches für den Forschungsfunk reserviert ist. Dazu zählen z.B. die kleinen Datenmengen, welche Perseverance während der Landung auf dem Mars versandte.