Der innere Marsmond Phobos zieht schon seit längerem das Interesse der Planetenforscher auf sich. Nun soll die europäische Spähsonde Mars Express dazu beitragen, dem kleinen Trabanten einen Teil seiner Geheimnisse zu entreißen. Seit Mitte Februar 2010 befindet sich die Sonde in einer Serie von zwölf dichten Vorbeiflügen an Phobos und der Vorbeiflug vom 3. März ist die bislang dichteste Annäherung an diesen Himmelskörper.

Um 21:55:40 Uhr MEZ wird sich Mars Express der Oberfläche von Phobos bis auf 67 Kilometer Entfernung nähern. Dieser dichte Vorbeiflug an dem nur maximal 27 Kilometer langen, kartoffelförmigen Mond dient der exakten Bestimmung seiner Masse und seiner mittleren Dichte. Um dies zu ermöglichen, sind alle Messinstrumente an Bord von Mars Express auf Standby geschaltet und die Sonde sendet im Zeitraum um die dichteste Annäherung nur eine saubere Trägerwelle ohne aufmodulierte Daten.

Die Bodenstationen der ESA zeichnen dabei kleinste Veränderungen der Trägerwelle durch den Dopplereffekt auf, woraus sich Informationen über die Masse von Phobos ableiten lassen. Während der dichtesten Annäherung wird die extrem schwache Schwerkraft von Phobos die Sonde geringfügig aus ihrer Bahn ablenken. Dabei wird Mars Express beim Anflug auf Phobos etwas beschleunigt und beim Entfernen wieder abgebremst.

Diese Effekte laufen allerdings nur auf wenige Millimeter pro Sekunde hinaus. Dennoch verändern sie durch den Dopplereffekt geringfügig die exakt bekannte Frequenz der von Mars Express abgestrahlten Trägerwelle. Wird die Sonde durch Phobos in Richtung zur Erde etwas beschleunigt, so erhöht sich die Frequenz geringfügig. Entfernt sie sich von Phobos nach der dichten Passage, so verringert sich die Frequenz geringfügig. Diese Veränderungen lassen sich mit präzise abgestimmten Empfängern in den Bodenstationen der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA aufzeichnen und auswerten.

Da die dichteste Annäherung an Phobos der Massenbestimmung gewidmet ist, wird es diesmal leider keine Fotos geben. Dies wird aber bei der nächsten Annäherung am 7. März 2010 nachgeholt. Dann nimmt die hochauflösende Stereokamera HRSC an Bord von Mars Express aus einer Entfernung von 107 Kilometern Bilder der Phobosoberfläche auf, die Details bis herab zu einer Größe von 50 Zentimetern zeigen sollen. Auf der offiziellen Mars-Express-Blogseite können Mars- und Phobosfans annähernd live mitverfolgen, wie sich Mars Express an Phobos heranpirscht. ESA-Mitarbeiter im Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt stellen dazu ständig Updates in den Blog.

Diese dichten Phobos-Vorbeiflüge werden aber nicht nur aus reiner wissenschaftlicher Neugier durchgeführt, sondern dienen auch einem praktischen Zweck. Im Jahr 2011 soll sich die russische Raumsonde Phobos-Grunt auf den Weg zu Phobos machen, sich ihm dicht annähern und schließlich auf ihm landen. Der Höhepunkt der Aktivitäten ist die Entnahme von Bodenproben, die mit einer speziellen Rückkehrkapsel für die Analyse direkt zur Erde geschickt werden. Siehe dazu auch den Beitrag "Perspektiven der Raumfahrt" im Aprilheft 2010 von SuW, ab dem 23. März 2010 am Kiosk.

Für die Vorbereitung dieser äußerst anspruchsvollen Mission benötigen die russischen Planer möglichst exakte physikalische Daten über Phobos, darunter auch seine Masse. Sie wird derzeit mit 1,072 x 10¹³ Tonnen angegeben, was etwa einem Milliardstel der Erdmasse entspricht. Die Bilddaten von Mars Express sollen dabei helfen, einen optimalen Landeplatz auf Phobos auszuwählen, dessen Oberflächenstrukturen möglichst exakt bekannt sein sollen.

Phobos-Grunt ist nicht der erste Versuch der russischen Weltraumforschung, den Marsmond aus der Nähe zu erkunden. Schon im Jahr 1988 startete die damalige Sowjetunion die beiden Sonden Phobos-1 und -2, die unter anderem Landesonden auf dem Trabanten absetzen sollten. Phobos-1 ging durch einen Programmfehler schon beim Flug zum Mars verloren, während Phobos-2 in eine Umlaufbahn um den Roten Planeten einschwenkte. Leider fiel dann die Sonde beim finalen Anflug auf Phobos durch Fehler in der Steuerung aus und der Funkkontakt ließ sich nicht mehr wiederherstellen.

Tilmann Althaus