Chinas Tianwen-3-Mission soll 2031 erstmals Marsboden zur Erde bringen

Das Rennen um die Antwort auf die älteste Frage der Menschheit

China stellt die Weichen für etwas, das noch keiner Nation gelungen ist: physische Proben vom Mars zur Erde zurückzubringen. Die für 2028 geplante Tianwen-3-Mission soll bis 2031 mindestens 500 Gramm Marsmaterial zur Erde bringen. Damit könnte China in der Erforschung des Weltraums einen historischen Meilenstein setzen und zugleich eine der grundlegendsten Fragen der Wissenschaft beantworten. Liu Jizhong, Chefkonstrukteur der Mission, gab bei den jährlichen politischen Tagungen Chinas im März bekannt, dass das Projekt bei wichtigen Technologien Durchbrüche erzielt habe und noch in diesem Jahr in die Entwicklung der Flugmodelle eintreten werde. Damit könnte China andere internationale Vorhaben zum Roten Planeten und zurück überholen – mit Folgen, die weit über nationales Prestige hinausreichen.

Die Mission ist das Ergebnis jahrelanger Planung und baut auf Chinas bisherigen Erfolgen auf dem Mars auf. 2021 landete der Rover Zhurong im Rahmen der Tianwen-1-Mission auf dem Mars. Damit war China erst das zweite Land, das einen Rover auf der Marsoberfläche betrieb. Die Mission fand Hinweise auf Wassereis, das unter der Oberfläche mit Boden und Kies vermischt ist. Dieser Fund verstärkte das wissenschaftliche Interesse daran, physische Proben zur detaillierten Analyse in Laboren zur Erde zurückzubringen. Anders als robotische Erkundungsfahrzeuge, die miniaturisierte Instrumente Millionen Kilometer weit von der Erde mitführen müssen, würden zurückgebrachte Proben es Forschenden ermöglichen, die gesamte Leistungsfähigkeit irdischer Labore zu nutzen, um nach mikroskopischen Fossilien, organischen Verbindungen und chemischen Signaturen zu suchen, die darauf hindeuten könnten, dass es auf unserem Nachbarplaneten einst Leben gab.

Auf dem Spiel steht mehr als wissenschaftliche Neugier. Bei einem Erfolg wäre Tianwen-3 das erste Vorhaben der Menschheit, das Material von einem anderen Planeten zurückbringt, auf dem möglicherweise Leben existieren kann. Damit würde China eine führende Rolle in der Planetenerkundung einnehmen und neue Möglichkeiten für die internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit schaffen. Liu Jizhong bezeichnete das Vorhaben bei seiner Presseankündigung als ein äußerst anspruchsvolles und wegweisendes großes Raumfahrtprojekt.

Die Tianwen-3-Mission ist ein äußerst anspruchsvolles, innovatives und wegweisendes großes Raumfahrtprojekt. Sie soll erstmals in der Geschichte der Menschheit Marsproben zur Erde zurückbringen und damit die integrierte, hochwertige Entwicklung von Weltraumwissenschaft, Raumfahrttechnik und Weltraumanwendungen maßgeblich voranbringen.

Die Technik hinter einer beispiellosen Mission

Anders als frühere Marsmissionen, die mit einem einzigen Start auskamen, setzt Tianwen-3 auf eine komplexe Architektur mit zwei Starts. Dafür müssen mehrere Raumfahrzeuge präzise aufeinander abgestimmt werden. Zwei Trägerraketen des Typs Langer Marsch 5 sollen während des optimalen Startfensters zum Mars Ende 2028 abheben und jeweils separate Missionskomponenten transportieren. Eine Rakete bringt einen Orbiter samt Rückkehrkapsel für die Erde zum Mars, die andere eine Landefähre mit Aufstiegsstufe und Servicemodul. Dieser Ansatz mit zwei Starts trägt dem enormen Energiebedarf Rechnung, der entsteht, wenn Lande- und Rückkehrsysteme gleichzeitig zum Mars gebracht werden. Zugleich kann jede Komponente genügend Treibstoff für ihre spezifischen Aufgaben mitführen.

Die Missionsabfolge erstreckt sich über mehr als drei Jahre und umfasst 13 klar abgegrenzte Phasen. Nach sieben bis acht Monaten interplanetarer Reise soll die Landefähre an einem sorgfältig ausgewählten Ort zwischen dem 17. und 30. nördlichen Breitengrad aufsetzen. Dort gilt es, technische Anforderungen und wissenschaftliches Potenzial gegeneinander abzuwägen. Das Raumfahrzeug muss mindestens drei Kilometer unterhalb der globalen mittleren Höhe des Mars landen, damit die Atmosphäre beim Eintritt genügend Dichte für die Abbremsung bietet. An der Oberfläche soll die Landefähre etwa ein Jahr lang arbeiten und mit verschiedenen Methoden Proben sammeln: durch Schürfen an der Oberfläche, Tiefenbohrungen und die Unterstützung einer Drohne, die Material an bis zu mehreren hundert Metern entfernten Orten sammelt.

Der Aufstieg vom Mars zählt zu den größten technischen Herausforderungen der Raumfahrtgeschichte. Nach dem Sammeln und Versiegeln der Proben muss die Aufstiegsstufe von der Marsoberfläche aus starten und dabei die Landefähre als Startplattform nutzen. Sie soll erstmals von der Oberfläche des Planeten aus einen Marsorbit erreichen. Dort muss sie sich mit dem wartenden Orbiter treffen und an ihn andocken, um die wertvolle Fracht zu übergeben, bevor die Rückkehrkapsel ihre Reise zur Erde antritt. Ein solches Rendezvous im Marsorbit wurde noch nie versucht. Es erfordert eine präzise Navigation in einer Umgebung, in der die Missionskontrolle wegen Kommunikationsverzögerungen von bis zu 20 Minuten keine Echtzeitsteuerung übernehmen kann.

Auf der Suche nach Spuren uralten Lebens

Das wichtigste wissenschaftliche Ziel von Tianwen-3 ist die Suche nach Biosignaturen, also nach physikalischen oder chemischen Hinweisen darauf, dass es einst Leben auf dem Mars gab. Frühere Missionen haben zwar organische Moleküle und ehemalige Seeböden nachgewiesen, doch Proben in hochentwickelten Laboren auf der Erde zu untersuchen, bietet die beste Chance auf einen eindeutigen Beleg für früheres mikrobielles Leben. Um diese Chancen zu erhöhen, haben die Missionsplaner eine ehrgeizige Probenstrategie entwickelt. Sie sieht Bohrungen bis zu zwei Meter unter die Marsoberfläche vor – tiefer als bei jeder bisherigen Marsmission und deutlich tiefer als die oberflächennahen Probenentnahmen anderer Programme.

Diese Tiefe ist für den Erfolg bei der Suche nach Leben entscheidend. Der Mars hat kein globales Magnetfeld und nur eine dünne Atmosphäre. Deshalb ist seine Oberfläche ständig kosmischer Strahlung ausgesetzt und wird von stark oxidierenden Chemikalien angegriffen, die organisches Material mit der Zeit zerstören. Indem die Mission unter diese lebensfeindliche Oberflächenschicht bohrt, hofft sie, Sedimente zu erreichen, die seit Milliarden Jahren vor Strahlung geschützt sind. Dort könnten organische Verbindungen oder sogar mikroskopische Fossilien aus einer Zeit erhalten geblieben sein, als es auf dem Mars flüssiges Wasser und eine dichtere Atmosphäre gab. Das Bohrsystem muss Hindernisse wie Felsgestein erkennen und umgehen und zugleich die Unversehrtheit der Proben in der rauen Marsumgebung bewahren.

Die Auswahl des Landeplatzes richtet sich nach dem Schwerpunkt auf die Suche nach Leben. Forschende haben aus zunächst mehr als 80 Kandidaten 86 mögliche Standorte identifiziert und die Auswahl anschließend auf 19 besonders geeignete Orte in Amazonis Planitia, Utopia Planitia und Chryse Planitia eingegrenzt. Diese Regionen weisen alte Küstenlinien, Deltasedimente, Tonminerale und Canyonsysteme auf, die in wasserreichen Umgebungen entstanden sind – Orten, an denen Leben entstanden und erhalten geblieben sein könnte. Bis Ende 2026 will das Team drei endgültige Kandidaten auswählen, die wissenschaftliches Potenzial und technische Sicherheit optimal vereinen. Vorrang haben Standorte mit hydratisierten Mineralen, die auf frühere Wasseraktivität hindeuten. Zugleich müssen sie strenge Anforderungen erfüllen: Die Hänge dürfen weniger als 8 Grad Neigung aufweisen, und der Anteil an Felsbrocken muss unter 10 Prozent liegen, um eine sichere Landung zu gewährleisten.

Peking öffnet die Mission für internationale Partner

Als Zeichen des Vertrauens in die technische Einsatzbereitschaft der Mission gab die Nationale Raumfahrtbehörde Chinas am 11. März 2025 bekannt, dass Tianwen-3 für internationale Zusammenarbeit offensteht. Die Ausschreibung bietet internationalen Partnern 15 Kilogramm Nutzlastkapazität auf dem Erd-Rückkehrorbiter und weitere 5 Kilogramm auf dem Marsorbiter für wissenschaftliche Instrumente. Die Einladung bedeutet eine deutliche Öffnung für eine gemeinsame wissenschaftliche Verantwortung bei einer Mission, die zu den bedeutendsten der Raumfahrtgeschichte werden könnte. Vorschläge müssen bis zum 30. Juni 2025 eingereicht werden; die endgültige Auswahl ist für Oktober desselben Jahres vorgesehen.

Interessierte internationale Teams können Vorschläge für mitgeführte Nutzlasten einreichen, die Unterstützung durch das Raumfahrzeug von Tianwen-3 benötigen, oder für eigenständige wissenschaftliche Instrumente, die zu den übergeordneten Forschungszielen der Mission passen. Ausgewählte Partner müssen ihre Flughardware bis 2027 liefern, damit sie vor dem Startfenster 2028 in das Raumfahrzeug integriert werden kann. Die vorgeschlagenen Untersuchungen müssen die Suche nach Leben, die Erforschung der Marsgeologie oder die Untersuchung atmosphärischer Prozesse ergänzen. Auch Innovationen, die den wissenschaftlichen Wert der Mission erweitern, sind willkommen. Dieser Rahmen macht Tianwen-3 zu einer globalen Plattform, die gemeinsamen wissenschaftlichen Interessen der Menschheit dient, statt ausschließlich ein nationales Projekt zu sein.

Hou Zengqian, wissenschaftlicher Leiter der Mission und Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, hob den kooperativen Ansatz kürzlich in einem Artikel in Nature Astronomy hervor. China habe in der Phase der Zielsetzung internationale Konferenzen veranstaltet und plane, Forschenden weltweit Zugang zu den zurückgebrachten Proben zu gewähren, sobald die Vorschriften zum Schutz vor biologischer Kontamination erfüllt seien, erklärte er. Hou hoffe, dass die Mission der internationalen Gemeinschaft eine beispiellose Gelegenheit biete, den Mars besser zu verstehen. Das könne Partnerschaften mit europäischen und asiatischen Ländern sowie weiteren Raumfahrtnationen fördern, die an der historischen Rückführung von Marsmaterial mitwirken wollen.

Planetarer Schutz und technische Sicherheitsmaßnahmen

Die Aussicht, Material von einem anderen Planeten zurückzubringen, wirft grundlegende Sicherheitsfragen auf, mit denen sich die Missionsplaner äußerst sorgfältig befassen müssen. Die vom Ausschuss für Weltraumforschung festgelegten Schutzmaßnahmen für Himmelskörper schreiben strenge Vorkehrungen vor, um sowohl eine Kontamination des Mars durch Organismen von der Erde als auch eine mögliche Kontamination der Erde durch Marsleben zu verhindern. China hat sich verpflichtet, diese internationalen Standards einzuhalten. Die wissenschaftliche Aussagekraft der Mission hängt davon ab, dass biologische Entdeckungen tatsächlich vom Mars stammen und nicht durch Verunreinigungen von der Erde verursacht wurden. Die strikte Kontrolle von Verunreinigungen ist eine zentrale Herausforderung, die in jeder Missionsphase bewältigt werden muss.

Um diese Risiken zu beherrschen, errichtet China am Rand von Hefei, nahe dem Institut für Physikalische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, ein spezialisiertes Mars-Probenlabor. Die Einrichtung wird über Reinräume und Sicherheitsbereiche für biologische Proben verfügen. Dort werden die zurückgebrachten Proben umfassend untersucht, sterilisiert und auf biologische Risiken geprüft, bevor sie der breiteren Wissenschaftsgemeinschaft zugänglich gemacht werden. Bis sorgfältige Analysen bestätigen, dass sie keine aktiven biologischen Erreger enthalten, die Ökosysteme auf der Erde gefährden könnten, bleiben die Proben von der irdischen Umwelt isoliert. Erst nach der Sicherheitsfreigabe werden sie zur detaillierten Analyse an ausgewählte Labore weltweit verteilt.

Das Ingenieurteam hat bereits Durchbrüche bei den Schlüsseltechnologien der Mission erzielt. Dazu zählen die Probenentnahme und -versiegelung an der Marsoberfläche, der Aufstieg vom Mars, das Rendezvous im Orbit und die Mechanismen zur Probenübergabe. Für die Mission muss ein spezielles Bodensammelsystem entwickelt werden, das Proben entnimmt und sicher versiegelt, damit das Material unversehrt auf der Erde ankommt. Liu Jizhong erklärte, die Rückführung von Marsproben sei seit dem Apollo-Programm die technisch anspruchsvollste Mission der Weltraumforschung; eine solche Rückführung sei bislang noch nie gelungen. Die Herausforderung liegt nicht nur in den mechanischen Systemen, sondern auch in der biologischen Abschirmung und den Verfahren zur lückenlosen Dokumentation, die die Unversehrtheit der Proben vom Marsboden über den Wiedereintritt in die Atmosphäre bis zur Laboranalyse gewährleisten müssen.

Der globale Wandel in der Weltraumforschung

Während China auf den für 2028 geplanten Start hinarbeitet, ist das konkurrierende Mars Sample Return (MSR)-Programm der NASA mit erheblichen Unsicherheiten konfrontiert. Ein Anfang 2025 verabschiedeter Haushaltsentwurf des Repräsentantenhauses brachte die derzeitige Architektur von MSR faktisch zu Fall und lenkte 110 Millionen US-Dollar in künftige Mars-Technologiestudien statt in die Mission zur Probenrückführung. Der Senat hat zwar Gesetzesentwürfe zur Genehmigung eines neuen MSR-Vorhabens beraten, doch den USA fehlt derzeit ein klarer Weg, Marsproben noch vor den 2030er-Jahren zur Erde zu bringen. Dadurch entsteht für China die Chance, diesen Meilenstein zuerst zu erreichen und sich die damit verbundenen wissenschaftlichen und diplomatischen Vorteile zu sichern.

Die Verschiebung der Zeitpläne hat strategische Folgen, die über wissenschaftliches Prestige hinausgehen. Das Land, das als erstes Marsproben zurückbringt, wird zunächst über deren Verteilung an die weltweite Forschungsgemeinschaft bestimmen und damit möglicherweise die Richtung der astrobiologischen Forschung über Jahrzehnte prägen. Marsproben könnten zeigen, ob sich auf zwei Planeten unseres Sonnensystems unabhängig voneinander Leben entwickelt hat. Eine solche Entdeckung würde unser Verständnis der Biologie grundlegend verändern und darauf hindeuten, dass Leben im Universum weit verbreitet sein könnte. Sollte China erfolgreich sein, während andere Programme mit Verzögerungen zu kämpfen haben, könnten internationale Partnerschaften und Möglichkeiten zur Mitnahme von Nutzlasten zunehmend Peking zugutekommen.

Chinas Fortschritte sind Teil eines größeren Ausbaus seiner Fähigkeiten in der Erforschung des Weltraums. Die 2025 gestartete Mission Tianwen-2 ist derzeit auf dem Weg zum erdnahen Asteroiden Kamo'oalewa. Sie hat bereits rund 700 Millionen Kilometer zurückgelegt und soll ihr Ziel noch in diesem Jahr erreichen, dort Proben nehmen und bis Ende 2027 zur Erde zurückkehren. Für etwa 2030 ist der Start von Tianwen-4 geplant. Die Mission soll das Jupitersystem erforschen und später den Eismond Kallisto umkreisen. Der schrittweise Ausbau der Weltraumforschung – vom Mond über den Mars bis ins äußere Sonnensystem – zeigt Chinas systematisches Vorgehen in der Weltraumwissenschaft und sein langfristiges Engagement für die Erforschung des Alls.

Vom Prototyp zum Roten Planeten

Die Entwicklung der Flugmodelle hat begonnen; 2026 sollen Prototypen in den Bau der Flughardware übergehen. Damit wechselt das Tianwen-3-Team von Entwurfsstudien zur physischen Montage. Die 13 Missionsphasen umfassen den Start von der Erde, den Transfer zum Mars, den Eintritt in die Atmosphäre sowie den Abstieg und die Landung, die Probenentnahme an der Oberfläche, den Aufstieg, das Rendezvous im Marsorbit, die Rückkehr zur Erde und den Wiedereintritt in die Atmosphäre. Jede Phase muss über Hunderte Millionen Kilometer hinweg präzise ausgeführt werden. Vom Start bis zur Rückkehr der Proben im Jahr 2031 wird der gesamte Ablauf mehr als drei Jahre dauern. An Bord des Raumfahrzeugs befinden sich fortschrittliche wissenschaftliche Nutzlasten, die die astrobiologischen Forschungsziele unterstützen sollen.

Die für die Mission ausgewählten Instrumente spiegeln die Suche nach Leben wider. Die Landefähre wird ein Bodenradar zur Untersuchung unterirdischer Schichten und einen Raman- und Fluoreszenzanalysator zur Erkennung organischer Stoffe und Minerale mitführen, ähnlich den Instrumenten des NASA-Rovers Perseverance. Die Orbiter werden mithilfe spezieller Magnetometer und Detektoren für energiereiche Teilchen das Entweichen von Atmosphäre und die Magnetfelder untersuchen. Bildgebungssysteme werden die Zusammensetzung der Oberfläche im mittleren Infrarotbereich und in mehreren Spektralbändern kartieren. Diese Instrumente sollen die neun vom wissenschaftlichen Team festgelegten Forschungsschwerpunkte unterstützen. Sie umfassen lebensrelevante Elemente, Umweltbedingungen und die geologische Geschichte – von Oberflächenmerkmalen bis hin zu Vorgängen im Marsinneren.

Während die Entwicklung weitergeht, lädt die Mission weiterhin Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus China und anderen Ländern zur Mitwirkung ein. Die Führung bezeichnet das Vorhaben als Beleg für Chinas Kreativität und internationalen Einfluss. Ob Tianwen-3 eindeutige Hinweise auf uraltes Leben auf dem Mars findet oder Proben zurückbringt, die von einer lebenslosen, aber geologisch faszinierenden Welt erzählen: Die Mission verspricht Antworten auf Fragen, mit denen sich Forschende seit Generationen beschäftigen. Sie ist der nächste Schritt der Menschheit über die Erde hinaus – getragen von der Überzeugung, dass unser Planet zwar die Wiege der Menschheit ist, wir aber nicht für immer in der Wiege bleiben können.

Die wichtigsten Fakten

• Tianwen-3 soll 2028 mit zwei Raketen des Typs Langer Marsch 5 starten; die Rückkehr der Proben zur Erde ist für 2031 geplant
• Die Mission soll mindestens 500 Gramm Marsboden und Gestein sammeln, sowohl an der Oberfläche als auch durch Bohrungen bis in zwei Meter Tiefe
• Das wichtigste wissenschaftliche Ziel ist die Suche nach Biosignaturen und Belegen für früheres oder gegenwärtiges Leben auf dem Mars
• Die Missionsarchitektur umfasst zwei separate Raumfahrzeuge, die sich im Marsorbit treffen sollen – ein bisher einmaliges Vorhaben
• China öffnete die Mission im März 2025 für internationale Partner und bietet ausländischen wissenschaftlichen Instrumenten insgesamt 20 Kilogramm Nutzlastkapazität
• Technische Anforderungen begrenzen die möglichen Landeplätze auf den Bereich zwischen dem 17. und 30. nördlichen Breitengrad und auf mindestens drei Kilometer unter der mittleren Mars-Höhe
• Eine spezialisierte Einrichtung in Hefei wird die zurückgebrachten Proben unter strengen Schutzvorkehrungen untersuchen, um eine Kontamination der Erde zu verhindern
• 2026 beginnt der Bau der Flughardware. Vorausgegangen ist die erfolgreiche Entwicklung wichtiger Technologien, darunter der Aufstieg vom Mars und das Rendezvous im Orbit