NASA sagt Rückführung von Marsproben ab, während China sie bis 2031 zur Erde bringen will

Ein vielversprechender Marsstein wartet auf die Rückreise

Ein Gesteinsstück namens Sapphire Canyon liegt versiegelt im NASA-Rover Perseverance auf dem Mars. Es enthält chemische Hinweise, die Wissenschaftler auf mögliche Belege für uraltes Leben untersuchen wollen. Die Mission, die es zur Erde bringen sollte, wurde abgesagt, nachdem die Kostenschätzungen für NASAs ursprünglichen Plan zur Rückführung von Marsproben auf bis zu 11 Milliarden US-Dollar gestiegen waren und sich der voraussichtliche Rückkehrtermin auf 2040 verschoben hatte.

China verfolgt einen anderen Ansatz. Die Mission Tianwen-3 soll nach Angaben des chinesischen Regierungsdokuments zur Tianwen-3-Mission, das im Juli 2025 veröffentlicht wurde, etwa 2028 starten und um 2031 mindestens 500 Gramm Marsmaterial zur Erde bringen. Damit wäre China das erste Land, das Proben auf dem Mars sammelt und zur Erde zurückbringt.

Vor der Absage hatte die NASA rund 2,5 Milliarden US-Dollar für ihr Rückführungsprogramm ausgegeben. Perseverance hat bereits Proben in 33 Röhrchen verstaut, die der Rover während seiner jahrelangen Erkundung des Jezero-Kraters ausgewählt hat. Dort speisten Flüsse vor mehr als drei Milliarden Jahren einen See.

Es geht um mehr als die Frage, welches Land zuerst ankommt. China würde eigenes Material an einem anderen Ort sammeln. Sapphire Canyon, aus einem gefleckten Gestein neben einem uralten Flussbett gebohrt, bliebe auf dem Mars, solange keine andere Mission es zurückbringt.

NASA-Administrator Jared Isaacman sagte, die Behörde wolle die Proben letztlich zur Erde bringen, entweder mit Robotern oder mit Astronauten. Einen Zeitplan oder eine Ersatzmission gibt es noch nicht. China arbeitet derweil auf den Bau des Raumschiffs hin, das für den Flug vorgesehen ist.

Warum Sapphire Canyon für Wissenschaftler interessant ist

Perseverance sammelte Sapphire Canyon im Juli 2024 aus einem pfeilspitzenförmigen Gestein namens Cheyava Falls nahe Neretva Vallis. Das Tal wurde von Flüssen geformt, die in den uralten See im Jezero-Krater mündeten. Der Rover bohrte einen zylindrischen Splitter etwa in der Größe eines Stücks Kreide heraus und versiegelte ihn in einem Röhrchen.

Cheyava Falls erregte Aufmerksamkeit wegen kleiner Flecken, die an Leopardenmuster erinnern. Auf der Erde können ähnliche Strukturen entstehen, wenn Mikroben organisches Material verzehren, das im Sediment begraben ist. Ihre Aktivität verändert die Chemie nahegelegener Eisenminerale und hinterlässt helle Flecken oder Höfe.

Adrian Broz, Postdoktorand an der Purdue University und Mitglied des Wissenschaftsteams von Perseverance, wirkte an einer im September 2025 veröffentlichten Studie über das Gestein mit. Er erläuterte, warum der Fund besonders auffiel:

Ich denke, dies ist das erste Mal, dass wir etwas gefunden haben, das als ‚potenzielle Biosignatur‘ gilt.

Eine Biosignatur ist ein physikalisches oder chemisches Merkmal, das durch Leben entstanden sein könnte. Wissenschaftler, die Sapphire Canyon untersuchen, müssen feststellen, ob Mikroben die Flecken erzeugt haben oder ob gewöhnliche chemische Reaktionen dafür verantwortlich sind. Auch die umgebenden Schlammsteine weisen zahlreiche ähnliche Merkmale auf und bieten den Forschern damit einen größeren geologischen Zusammenhang, den sie untersuchen können.

Wasser prägte diese Landschaft lange bevor Perseverance im Februar 2021 eintraf. Die früheren Flüsse und der See machen Jezero zu einem vielversprechenden Ort für die Suche nach Gesteinen, in denen Spuren von Organismen erhalten sein könnten, die vor Milliarden Jahren lebten.

Warum Labore auf der Erde wichtig sind

Perseverance verfügt über Instrumente zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung und Struktur von Gestein. Die wissenschaftliche Ausrüstung des Rovers wurde jedoch auch darauf ausgelegt, Proben für spätere Untersuchungen auf der Erde auszuwählen. Ein Rover muss mit begrenzter Energie, wenig Platz und einer beschränkten Ausrüstung auskommen. Labore können auf winzige Stücke derselben Probe eine weitaus größere Bandbreite an Verfahren anwenden.

Briony Horgan, Professorin für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften an der Purdue University und Mitglied des Perseverance-Teams, erläuterte, warum eine direkte Untersuchung nötig ist:

Wir können diese Untersuchungen fortsetzen und solche Hinweise finden, aber Gewissheit werden wir erst haben, wenn wir die Proben zurückbekommen.

Der Marsmeteorit Allan Hills 84001 zeigt, wie anspruchsvoll diese Arbeit sein kann. Er wurde 1984 in der Antarktis entdeckt und zunächst so gedeutet, als enthalte er mögliche Überreste uralten Lebens. Spätere Untersuchungen ergaben, dass geologische Prozesse Strukturen hervorbringen können, die biologischen Spuren ähneln.

Wissenschaftler, die Sapphire Canyon untersuchen, bräuchten daher mehrere Arten von Belegen, die dieselbe Erklärung stützen. Sie könnten Mineralstrukturen, organische Moleküle und den Zusammenhang zwischen chemischen Veränderungen und der Geschichte des Gesteins untersuchen. Eine Probe auf der Erde würde es außerdem verschiedenen Laboren ermöglichen, Tests zu wiederholen und Ergebnisse miteinander zu vergleichen.

Wie der Rückholplan zu teuer wurde

Das gemeinsam mit der Europäischen Weltraumorganisation entwickelte NASA-Programm zur Rückführung von Marsproben erforderte eine Kette von Raumfahrzeugen und Operationen. Ein Lander sollte eine kleine Aufstiegsrakete zum Mars bringen. Perseverance sollte seine Proben zum Lander transportieren, wo sie in einen Behälter für den Start in den Orbit verladen worden wären.

Ein über dem Mars wartendes europäisches Raumschiff sollte den Behälter auffangen, zur Erde bringen und eine Kapsel absetzen, die sicher landen kann. Sowohl der Start von Material vom Mars als auch dessen Auffangen im Orbit wären Premieren in der Raumfahrt gewesen.

Die technische Herausforderung besteht darin, genug Ausrüstung und Treibstoff zu transportieren und das Raumschiff zugleich leicht genug für Start und Landung zu halten. NASAs Konzept für die Rückführung verteilte diese Aufgaben auf mehrere Raumfahrzeuge. Dadurch entstanden auch mehrere Punkte, an denen Verzögerungen oder technische Probleme die gesamte Mission hätten beeinträchtigen können.

Günstige Startfenster zwischen Erde und Mars bieten sich etwa alle 26 Monate. Wird eines verpasst, kann das den Zeitplan um rund zwei Jahre verlängern. Fristen bei der Entwicklung der Raumfahrzeuge sind deshalb besonders folgenreich.

Die ursprünglichen Pläne sahen geschätzte Kosten von bis zu 11 Milliarden US-Dollar vor. Ein überarbeiteter Ansatz wurde 2024 auf rund 7 Milliarden US-Dollar geschätzt. Dennoch blieben Zweifel an der Finanzierbarkeit und daran, ob die niedrigere Kostenschätzung einzuhalten wäre. Im Haushaltsantrag der NASA für das Finanzjahr 2026 wurde die Beendigung des Programms zur Rückführung von Marsproben vorgeschlagen; der Kongress stimmte der Absage im Januar zu.

Die Rückführung von Marsproben war 2011 als höchste Priorität der NASA in der Planetenforschung eingestuft worden. Mit der Absage entsteht eine Lücke zwischen der erfolgreichen Sammlung wissenschaftlich wertvoller Gesteine und den Möglichkeiten, sie direkt zu untersuchen.

Die Termine, die den Wettbewerb geprägt haben

Die NASA-Pläne wurden mehrfach geändert, als das Rückführungskonzept immer komplexer wurde. China hat Sammlung und Rückführung in einer einzigen Missionskampagne zusammengefasst und kann dabei auf Erfahrungen mit seiner Marslandung und den Mondprobenmissionen zurückgreifen.

Die wichtigsten Entwicklungen zeigen, wie die beiden Vorhaben zu ihrer heutigen Lage gekommen sind:

• Februar 2021: Perseverance landete im Jezero-Krater, um uralte Umgebungen zu untersuchen und Proben zu sammeln.
• Mai 2021: Chinas Mission Tianwen-1 landete auf dem Mars und setzte den Rover Zhurong aus.
• 2022: Die NASA überarbeitete ihr Rückführungskonzept. Perseverance sollte die Proben zum Lander bringen, als Ersatz waren Bergungshubschrauber vorgesehen. Die erwartete Rückkehr verschob sich auf 2033.
• 2024: China brachte mit Chang'e 6 Proben von der Rückseite des Mondes zur Erde. Die NASA überprüfte ihr Mars-Rückführungsprogramm erneut, und Perseverance sammelte im Juli Sapphire Canyon.
• Juli 2025: Die chinesische Regierung skizzierte einen Start von Tianwen-3 um 2028 und eine Rückführung der Proben um 2031.
• Januar: Der Kongress stimmte nach dem Vorschlag, das Programm im Finanzjahr 2026 zu beenden, der Absage des NASA-Programms zur Rückführung von Marsproben zu.
• März 2026: Liu Jizhong, Chefkonstrukteur von Tianwen-3, sagte, das Projekt werde 2026 mit der Entwicklung der Flughardware beginnen.
• Ende 2026: Das Wissenschaftsteam Chinas plant, die möglichen Landeplätze auf drei Finalisten einzugrenzen.

Chinas im März angekündigter Übergang zur Hardwareentwicklung ist ein Schritt über die Prototypenphase hinaus. Der offizielle Zeitplan sieht weiterhin einen Start um 2028 und eine Rückkehr um 2031 vor; ein gemeldeter Starttermin 2031 widerspricht diesem Zeitplan.

Wie Tianwen-3 Proben sammeln und zurückbringen soll

Zwei Raketen vom Typ Langer Marsch 5 sollen Ende 2028 vom Raumfahrtzentrum Wenchang auf der chinesischen Insel Hainan starten. Eine soll den Lander und die Ausrüstung für den Aufstieg transportieren. Die andere soll einen Orbiter und das System für den Rücktransport der Proben zur Erde befördern.

Nach Angaben der chinesischen Regierung würde die Reise zum Mars sieben bis acht Monate dauern, gefolgt von etwa einem Jahr Einsatz vor Ort. Die eigentliche Sammelphase an der Oberfläche soll rund 70 Tage dauern und in diesen längeren Missionszeitraum eingebettet sein.

Tianwen-3 soll drei Sammelmethoden einsetzen: Material von der Oberfläche aufnehmen, bis zu 2 Meter tief bohren und eine Drohne zusätzliches Material sammeln lassen. Einen Rover wird die Mission nicht mitführen. Hou Zengqian, wissenschaftlicher Leiter der Mission und Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, sagt, die Drohne könne Orte in mehreren Hundert Metern Entfernung vom Landeplatz erreichen.

Mit dem Bohrsystem ließe sich Material aus dem Untergrund gewinnen, während die Drohne den Sammelbereich über die unmittelbare Umgebung des Landers hinaus erweitern würde. Zusammengenommen sollen die Methoden eine vielfältigere Probensammlung ermöglichen, als es mit einer Schaufel neben dem Raumfahrzeug allein möglich wäre.

Nach der Sammlung soll ein Aufstiegsfahrzeug einen versiegelten Behälter mit mindestens 500 Gramm Material in den Marsorbit bringen. Der wartende Orbiter soll ihn aufnehmen und die Rückreise antreten. Chinas Mondmissionen bieten wertvolle Erfahrungen, doch sowohl der Aufstieg vom Mars als auch das Rendezvous im Orbit erfordern neue Fähigkeiten.

Die sichere Landung schränkt Chinas Suchgebiet ein

Das Wissenschaftsteam von Tianwen-3 hat die anfängliche Auswahl von mehr als 80 möglichen Landeplätzen auf 19 eingegrenzt, wie aus Hous offizieller Darstellung vom Juli 2025 hervorgeht. Bis Ende 2026 sollen drei Finalisten feststehen. Die Wissenschaftler bevorzugen Orte, deren Bedingungen Leben ermöglicht und seine Spuren bewahrt haben könnten.

Auch die Ingenieure setzen strenge Grenzen. Der Landeplatz muss zwischen 17 und 30 Grad nördlicher Breite liegen. Laut Missionsbeschreibungen muss das Gelände mindestens 3 Kilometer unter der durchschnittlichen Höhe des Mars liegen, damit das Raumschiff während des Abstiegs mehr Atmosphäre durchqueren und abbremsen kann.

Die voraussichtliche Landeellipse, also das Gebiet, in dem das Raumfahrzeug aufsetzen könnte, ist etwa 50 mal 20 Kilometer groß. Im Vergleich zur Reichweite der Drohne ist das ein großes Zielgebiet. Die Mission braucht daher eine Region, in der nützliches Material über ein größeres Gebiet hinweg zugänglich ist und nicht nur an einem kleinen Felsvorsprung.

Perseverance hat einen anderen Ansatz verfolgt: Der Rover ist durch Jezero gefahren und hat Gesteine mit sorgfältig dokumentiertem geologischem Zusammenhang ausgewählt. Die Wissenschaftler wissen, woher jede Probe stammt und wie sie mit benachbarten Schichten und Spuren früheren Wassers zusammenhängt. Tianwen-3 würde eine stärker auf ein Gebiet begrenzte Auswahl an Material sammeln, ohne jahrelange Erkundung mit einem Rover.

Jezero gehört nicht zu den von China ausgewählten Kandidaten. Eine erfolgreiche Rückführung durch Tianwen-3 würde einen neuen Einblick in den Mars ermöglichen, während Sapphire Canyon weiterhin auf eine eigene Rückführungsmission warten müsste. Die beiden Probensammlungen würden unterschiedliche Fragen zu verschiedenen Teilen des Planeten beantworten.

Was Wissenschaftler untersuchen und wie die Proben geschützt werden sollen

Zu den wissenschaftlichen Zielen von Tianwen-3 gehören die Suche nach möglichen Lebensspuren, die Untersuchung von Veränderungen der Lebensfreundlichkeit des Mars und die Erforschung seiner geologischen Geschichte. Dabei wird die Frage nach Leben mit dem Wasser, der Atmosphäre und den Gesteinen des Planeten verknüpft.

Li Yiliang, Astrobiologieprofessor an der Universität Hongkong, der an der Ausarbeitung der Mission beteiligt war, beschreibt mehrere mögliche Untersuchungsansätze. Forscher würden nach Molekülen suchen, die mit biologischen Funktionen verbunden sind, nach mikroskopischen Fossilspuren und nach Veränderungen der Isotopenverhältnisse.

Isotope sind Varianten desselben chemischen Elements mit unterschiedlicher Masse. Bei Lebensprozessen kann eine Variante gegenüber einer anderen bevorzugt werden. Auf der Erde wird bei der Photosynthese tendenziell leichter Kohlenstoff genutzt. Dadurch verändern sich die messbaren Anteile der Kohlenstoffisotope. Forscher würden jedes Muster auf dem Mars zusammen mit den Mineralen und der übrigen chemischen Zusammensetzung der Probe untersuchen.

China plant zudem ein gesichertes Labor mit besonders sauberen Arbeitsbereichen und Einrichtungen für biologische Sicherheit. Hou zufolge soll die gesamte Probenkette von der Sammlung und Versiegelung über den Transport bis zur Aufbereitung und Bewertung biologischer Risiken abgedeckt werden. Dabei sollen die Richtlinien zum Schutz von Planeten des Ausschusses für Weltraumforschung eingehalten werden.

Der Schutz von Planeten verfolgt zwei Ziele: Erdorganismen davon abzuhalten, den Mars zu verunreinigen, und Material, das von einem anderen Himmelskörper zurückgebracht wird, sicher einzuschließen. Sorgfältiger Umgang mit den Proben hilft Wissenschaftlern außerdem festzustellen, ob chemische Spuren vom Mars stammen oder während der Sammlung und Analyse in die Probe gelangt sind.

Hou sagt, Wissenschaftler aus aller Welt könnten das zurückgebrachte Material unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften untersuchen. Der Zugang zu mehreren Laboren könnte die Bandbreite der Tests vergrößern und es Forschern ermöglichen, die Ergebnisse der anderen zu überprüfen.

Was für die NASA und Europa noch möglich ist

Die NASA erklärt, sie prüfe einfachere und kostengünstigere Möglichkeiten zur Rückführung, auch mit Beiträgen aus der Wirtschaft und von internationalen Partnern. Lockheed Martin hat eine Mission mit einem Festpreis von weniger als 3 Milliarden US-Dollar vorgeschlagen, die bis 2037 30 Perseverance-Proben zur Erde bringen soll. Dabei soll das Unternehmen auf Erfahrungen mit dem Marslander InSight und der Asteroiden-Probenmission OSIRIS-REx aufbauen.

Nach der angegebenen Preisobergrenze würde der Vorschlag des Unternehmens weniger als drei Elftel der ursprünglichen Höchstschätzung von 11 Milliarden US-Dollar kosten. Der vorgeschlagene Rückkehrtermin läge sechs Jahre nach Chinas Ziel für 2031. Die NASA hat den Vorschlag nicht angenommen.

Der vom Kongress verabschiedete Kompromisshaushalt sieht 110 Millionen US-Dollar für künftige Marsmissionen vor. Diese Arbeiten könnten bessere Landetechnologien und weitere Fähigkeiten unterstützen, die für die spätere Erforschung des Planeten, einschließlich eines künftigen Rückführungsversuchs, nützlich wären.

Die Europäische Weltraumorganisation prüft, ob ihr Earth Return Orbiter, dessen Entwicklung weiter fortgeschritten ist als die des Rückführungslanders, für die Erforschung des Mars aus dem Orbit umgerüstet werden könnte. Japan arbeitet ebenfalls an Proben vom Marsmond Phobos, der Material enthalten könnte, das bei Asteroideneinschlägen vom Mars weggeschleudert wurde.

Perseverance und Curiosity werden ihre Untersuchungen mit den Instrumenten an Bord fortsetzen. Die versiegelten Proben von Perseverance können für eine spätere Mission aufbewahrt werden, und der Rover hat noch einige ungenutzte Röhrchen für weitere Funde.

Victoria Hamilton, Vorsitzende der Analysegruppe des NASA-Programms zur Marsforschung, beschrieb die Auswirkungen der Absage auf die Wissenschaftsgemeinschaft:

Das ist zutiefst enttäuschend.

Die NASA hat die anspruchsvolle Aufgabe, vielversprechende Gesteine zu finden und zu sammeln, bereits bewältigt. China verfügt nun über den klarer umrissenen Weg, neue Proben zur Erde zurückzubringen. Für Wissenschaftler bleibt das zentrale Ziel, Material zu gewinnen, das Aufschluss über die Geschichte des Mars und die Frage geben kann, ob zu irgendeinem Zeitpunkt Leben zu dieser Geschichte gehörte.

Die wichtigsten Punkte

• Das NASA-Programm zur Rückführung von Marsproben wurde nach Kostensteigerungen und Verzögerungen abgesagt. Die von Perseverance gesammelten Proben bleiben auf dem Mars.
• Sapphire Canyon enthält Flecken, deren möglicher biologischer Ursprung untersucht werden soll.
• China strebt offiziell einen Start von Tianwen-3 um 2028 und die Rückführung von mindestens 500 Gramm Material um 2031 an.
• Tianwen-3 soll Material von der Oberfläche aufnehmen, bis zu 2 Meter tief bohren und mit einer Drohne Proben sammeln. Einen Rover wird die Mission nicht mitführen.
• China will bis Ende 2026 drei mögliche Landeplätze auswählen. Jezero gehört nicht zu den bekannten Kandidaten.
• Lockheed Martins Vorschlag für eine Rückführungsmission wurde nicht angenommen; die NASA hat keinen neuen Zeitplan bekannt gegeben.