Merkwürdige Krater und Dünenfelder auf dem Mars
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Autor: Ralph-Mirko Richter / 15. Oktober 2010, 23:16 Uhr

Marsrover Opportunity ist auch weiterhin auf Ostkurs

Der von der NASA betriebene Marsrover Opportunity befindet sich nach wie vor auf dem Weg zu dem jetzt noch über acht Kilometer entfernten Endeavour-Krater. Im Verlauf der letzten Wochen konnte dabei unter anderem ein weiterer Meteorit auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten untersucht werden. In den letzten Tagen wurde eine Weiterfahrt jedoch durch einen vollen Flashspeicher verhindert. Außerdem bereitet ein sich anbahnender Staubsturm Sorgen.

Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, Universität Mainz, Unmanned Spaceflight
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Seit dem letzten ausführlicheren Statusbericht über die Mission des Marsrovers Opportunity konnte sich dieser von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene "Robotergeologe" auch weiterhin erfolgreich in die Richtung auf sein nächstes Ziel, den jetzt noch über acht Kilometer entfernten Endeavour-Krater, bewegen. Zwischen dem 5. und 18. August, den Sols 2322 bis 2335 der Opportunity-Mission, legte der Rover dabei im Rahmen von insgesamt 10 Einzelfahrten weitere über 700 Meter in die östliche Richtung zurück. Bei diesen Fahrten konnte die im letzten Statusbericht ausführlicher beschriebene neue Strategie der "Autonavigations"-Fahrten erfolgreich umgesetzt werden. "Diese neue Strategie scheint gut zu funktionieren", so Bill Nelson vom Jet Propulsion Laboratory (JPL), von wo aus die Mars Exploration Rover-Mission geleitet wird. "Die Räder des Rovers zeigen keine Auffälligkeiten und wir konnten die tägliche Fahrleistung um 15 Prozent erhöhen."

NASA, JPL-Caltech, University of Arizona, Eduardo Tesheiner (UMSF-Forum)

Bild vergrößernOpportunitys bisheriger Weg vom Victoria-Krater bis zum 1. Oktober 2010, dem Sol 2377 der Mission. Bei den folgenden Fahrten bewegte sich der Rover am oberen Rand des in dieser Aufnahme hell erscheinenden offen zutage liegenden Grundgesteins in die ost-nordöstliche Richtung. Diese Gesteinsflächen können von Opportunity besser befahren werden als die in dem Bild dunkler erscheinenden Sandflächen.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona, Eduardo Tesheiner (UMSF-Forum))

Am 19. August nahm Opportunity durch eine kurze Fahrt über lediglich sieben Meter eine Position ein, welche eine Formation von offen zutage liegenden Grundgesteins in die Reichweite des Roboterarms (engl. Instrument Deployment Device, kurz IDD) und der daran befestigten Instrumente brachte. Diese als "Cambridge Bay" benannte Formation erweckte aufgrund der angefertigten Fotoaufnahmen das Interesse der an der Mission beteiligten Geologen. "Das Wissenschaftlerteam kam zu dem Schluss, dass sich dort zwei unterschiedliche geologische Gesteinsformationen befinden, welche eine Art Grenzlinie bilden", so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL. Die erkennbaren optischen Unterschiede der Oberfläche, so die Vermutung, könnte in einer unterschiedlichen mineralogischen Zusammensetzung der verschiedenen Gesteine begründet liegen. Bis zum 26. August wurden darauf hin mehrere Stellen des Gesteins ausführlich untersucht. Dabei kamen sowohl das an dem IDD befestigte Mikroskop als auch das APXS-Spektrometer mehrfach zum Einsatz.

NASA, JPL-Caltech

Bild vergrößernDie Einzelaufnahmen für dieses Panorama von Cambridge Bay wurde am 18. August 2010 durch die Navigationskamera von Opportunity angefertigt.
(Bild: NASA, JPL-Caltech)

Am 27. August sollte dann schließlich mit dem zweiten am IDD befindlichen Spektrometer, dem Mößbauer-Spektrometer, eine als "Cervera Shoal" bezeichnete Stelle des Bodens über einen Zeitraum von mehreren Tagen untersucht werden. Dieses Instrument macht sich den sogenannten Mößbauer-Effekt zunutze, um bei der Analyse von Gesteins- und Bodenproben eisenhaltige Mineralien nachzuweisen und dabei zum Beispiel auch Aussagen über eine zu einem früheren Zeitpunkt erfolgte Interaktion der Oberfläche mit Wasser zu ermöglichen. Das Gerät sendet dabei mittels einer radioaktiven Quelle, in diesem Fall handelt es sich um Kobalt-57, Gammastrahlen aus, welche auf das zu untersuchende Material treffen und von diesem reflektiert werden. Die Differenz zwischen dem ursprünglich ausgesandten und dem anschließend wieder empfangenen Spektrum gibt Auskunft über die genaue Zusammensetzung der eisenhaltigen Mineralien auf dem Mars, welche übrigens auch für die rötliche Färbung der Oberfläche des Mars verantwortlich sind. Das "MIMOS II" genannte Mößbauer-Spektrometer der Rover-Mission wurde unter der Leitung von Dr. Göstar Klingelhöfer am Institut für Anorganische und Analytische Chemie an der Johannes Gutenberg Universität in Mainz entwickelt und gebaut.

Leider zeigte sich jedoch, dass bei dieser Messung ein Fehler des Gerätes auftrat. Die Detektoren des Mößbauer-Spektrometers waren zwar aktiv, jedoch hat sich eine Tauchspule des Instrumentes nicht wie vorgesehen bewegt.

NASA, JPL-Caltech, Cornell University, Max Planck Institut für Chemie

Bild vergrößernNeben einem Mikroskop und einem Gesteinsbohrer sind an den Instrumentenarmen der beiden Rover Spirit und Opportunity jeweils zwei Spektrometer montiert, welche die Zusammensetzung der zu untersuchenden Bodenproben bestimmen können.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Cornell University, Max-Planck-Institut für Chemie)
Opportunity setzte die Fahrt nach dem Abschluss der Mößbauer-Messungen am 31. August mit einer Tagesetappe über 89 Meter fort. Am 1. und 2. September wurden weitere 40 beziehungsweise 80 Meter bewältigt. Am 6. September konnte der Rover schließlich erstmals seit langer Zeit wieder eine Distanz von über 100 Metern pro Missionstag zurücklegen. Möglich wurde diese Fahrt über 111 Meter in die südöstliche Richtung durch den günstigen Geländeverlauf und die hervorragenden Beleuchtungsverhältnisse, durch welche sich die Qualität der für die Fahrt notwendigen Aufnahmen der Kameras deutlich verbesserte. Bei drei weiteren Fahrten am 8., 11. und 14. September konnten insgesamt weitere 265 Meter überbrückt werden.

Außerdem wurden am 8., 11. und 16. September verschiedene Tests durchgeführt, um den am 27. August aufgetretenen Fehler des Mößbauer-Spektrometers näher zu analysieren. Die Untersuchung am 11.September erfolgte bei kalten Umgebungstemperaturen. Im Verlauf des 30-minütigen Testlaufs trat der zuvor beobachtete Fehler sowohl zum Beginn als auch zum Ende der Messungen auf. Der drei Tage zuvor durchgeführte Test, welcher bei wärmeren Temperaturen durchgeführt wurde, zeigte dagegen keine Anomalien. Auch der Test am 16. September, welcher diesmal im mittleren Temperaturbereich erfolgte, zeigte keine weiteren Auffälligkeiten des Spektrometers.

Das Instrument, so die daraus resultierende vorläufige Einschätzung der Wissenschaftler, arbeitet momentan während der relativ warmen Mars-Tage normal, kann aber während der Abendstunden und in der Nacht bei den dann herrschenden tieferen Temperaturen nicht erfolgreich eingesetzt werden. Das Wissenschaftlerteam der Mars Exploration Rover-Mission will das Mößbauer-Spektrometer allerdings auf jeden Fall nutzen, um die Hydratgesteine und Tonminerale zu untersuchen, auf welche Opportunity am Rand des Endeavour-Kraters stoßen wird.

NASA, JPL-Caltech, Cornell University

Bild vergrößernEine Aufnahme des Meteoriten "Oileán Ruaidh". Das Bild wurde am 16. September 2010 von der Panoramakamera des Rovers aus einer Entfernung von 31 Metern aufgenommen. Der Meteorit durchmisst etwa 45 Zentimeter.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Cornell University)
Ebenfalls am 16. September, dem Sol 2363 der Mission, führte Opportunity außerdem noch eine Fahrt über eine Distanz von 81 Metern durch. Aufnahmen, welche nach der Beendigung der Fahrt routinemäßig von den Panorama- und Navigationskameras der Rovers angefertigt wurden, zeigten in einer Distanz von etwa 31 Metern einen dunklen Felsbrocken, der eine auffallende Ähnlichkeit mit mehreren der Meteoriten aufwies, welche der Rover im Jahr 2009 untersucht hatte. "Die dunkle Farbe, die Gestalt, die Art und Weise, wie er auf der Oberfläche lag... All dies ließ uns ganz automatisch an einen Eisenmeteoriten denken", so Matt Golombek vom JPL.

Seit seiner Landung auf dem Mars am 25. Januar 2004 hatte Opportunity im Bereich seines Operationsgebietes auf dem Meridiani Planum bis zu diesem Zeitpunkt insgesamt vier Eisenmeteoriten entdeckt. Durch deren Untersuchung konnten sowohl Daten über die frühere Marsatmosphäre als auch über die Meteoriten gesammelt werden. Da sich der neu entdeckte vermeintliche Meteorit zudem fast genau auf der vorgesehenen Route des Rovers befand entschlossen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, das inzwischen auf den Namen "Oileán Ruaidh", dies ist der gälische Name für eine nordwestlich von Irland gelegene Insel, getaufte Objekt näher zu untersuchen.

NASA, JPL-Caltech, Cornell University

Bild vergrößernDiese Farbaufnahme des Meteoriten wurde am 24. September 2010 ebenfalls mit der Panoramakamera des Rovers angefertigt.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Cornell University)
Die fehlende Distanz bis zu "Oileán Ruaidh" legte der Rover nach ausführlichen fotografischen Dokumentationen der Umgebung vier Tage später am 20. September mit einer Fahrt über 36 Meter zurück. Am 21. September begann Opportunity eine teilweise Umrundung des Objektes, welche von weiteren intensiven Fotoaufnahmen der Navigations- und Panoramakameras begleitet wurde. Mit Hilfe der aufgenommenen Bilder sollten Ziele auf der Oberfläche des Meteoriten festgelegt werden, welche man in den folgenden Tagen näher mit den Instrumenten des Rovers untersuchen wollte. Diese Untersuchungen, bei denen erneut das Mikroskop und das APXS-Spektrometer zum Einsatz kamen, zeigten, dass es sich bei "Oileán Ruaidh" tatsächlich um einen weiteren Nickel-Eisen-Meteoriten handelt.

Nach der Beendigung der Analysen setzte Opportunity seine Fahrt am 28. September, dem Sol 2374, fort. Bis zum 3. Oktober konnten im Verlauf von vier Fahrten weitere 350 Meter in die östliche Richtung zurück gelegt werden. Ab dem 5. Oktober, dem Sol 2381 der Mission schwenke Opportunity dann in die nordöstliche Richtung, um einen etwas schwierigeren Geländeabschnitt zu umfahren. Opportunitys bisher letzte Fahrt fand schließlich am 6. Oktober 2010 statt und führte über eine Distanz von 94 Metern in die ost-nordöstliche Richtung.

Bedingt durch die neue Autonavigations-Fahrweise sammelte der Rover im Verlauf der letzten Wochen bedeutend mehr Daten als bisher üblich. Diese Daten, hauptsächlich diverse Aufnahmen der Kameras, aber auch zusätzliche allgemeine Telemetriedaten über den Fahrtverlauf und den Zustand des Rovers, werden zunächst im Flashspeicher des Bordcomputers abgelegt, bevor sie an das Kontrollzentrum in Pasadena übermittelt werden. Nach der Fahrt am 6. Oktober war der Speicher so weit gefüllt, dass dieser erst einmal geleert werden musste. Die Übertragung dieser Daten wurde in der vergangenen Woche durch einen zeitweiligenen Ausfall von einer der Antennen des Deep Space Network der NASA behindert.

NASA, JPL-Caltech, Cornell University

Bild vergrößernEine Falschfarbenaufnahme des Meteoriten vom 24. September 2010.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Cornell University)
Um die Übermittlung der Daten nach einer bestimmten Prioritätenliste durchzuführen beziehungsweise unnötige Daten vor ihrer Übertragung zu löschen, sollte eine spezielle Daten-Management-Sequenz an Opportunity übermittelt werden, welche die Priorität der Daten neu festlegt. Der Ausfall der DSN-Antenne verhinderte die Übermittlung dieser Sequenz an den Rover, so dass den für die Steuerung von Opportunity zuständigen Roverdrivern des JPL zunächst keine Aufnahmen der zukünftigen Fahrtrichtung zur Verfügung standen. Diese hoch aufgelösten Bilder der Navigations- und Panoramakameras sind jedoch zwingend notwendig, um den zukünftigen Kurs von Opportunity festzulegen. Mittlerweile haben diese Aufnahmen das JPL allerdings erreicht.

Der Rover wird sich bei der Fortsetzung der Fahrt während der nächsten Etappen auch weiterhin auf der gegenwärtig befahrenen "Traverse" aus offen zutage liegenden Grundgestein bewegen und im Verlauf der nächsten etwa 1.000 Meter einen Kurs in die ost-nordöstliche Richtung einschlagen, was ja eigentlich nicht die direkte Richtung zum Endeavour-Krater beziehungsweise zu dem nächsten Zwischenziel, dem Krater Santa Maria, darstellt. Man nimmt diesen Umweg trotzdem in Kauf, um den Rover möglichst lange über einen relativ festen und damit auch sicheren Untergrund steuern zu können. Erst nach dem Erreichen des Endes dieser Traverse soll ein Kurswechsel nach Ost-Südost erfolgen, wobei man dann wieder ziemlich genau in Richtung auf den Krater Santa Maria zusteuern wird. Die dann noch zurückzulegende Strecke von weiteren etwa zwei Kilometern bis zu diesem Krater wird wieder über eine offene Sandfläche führen.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss bei den weiteren Fahrten auch immer der Energiehaushalt von Opportunity im Auge behalten werden. Da der Rover ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird, ist für dessen Energiesituation ausschließlich das Wetter auf dem Mars verantwortlich. Dieses hat sich auf unserem Nachbarplaneten auch in den vergangenen Wochen typisch für einen Sommer auf der nördlichen Mars-Hemisphäre gestaltet. Die Entwicklung der letzten Tage gibt dabei allerdings leichten Anlass zur Sorge.

NASA, JPL-Caltech, Malin Space Science Systems

Bild vergrößernEine Karte mit den wichtigsten Oberflächenformationen auf dem Mars.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, Malin Space Science Systems)
Ein regionaler Staubsturm, welcher sich ab dem 30. September 2010 vom Arcadia Planitia bis zum Acidalia Planitia erstreckte und somit weite Teile der nördlichen Tiefebene des Mars erfasst hat, hielt auch in der vergangenen Woche weiter an. Allerdings war hierbei ab dem 8. Oktober ein leichter Auflösungsprozess des Sturms erkennbar. Zusätzlich waren im Randbereich der nördlichen Polarkappe mehrere kleinere Staubstürme aktiv. Im Bereich der südlichen Planetenhemisphäre waren dagegen Staub und Wolken aus Wassereiskristallen weit verbreitet. Besonders auffällig waren dabei zu Beginn der letzten Woche erkennbare Staubkonzentrationen über dem Terra Cimmeria. Wolken aus Wassereis wurden zudem in den letzten Tagen in der Umgebung von allen größeren Vulkanen und im gesamten Äquatorbereich beobachtet.

Dünne Wolkenbänder erstreckten sich dabei auch über den Operationsgebieten der beiden Rover, dem Meridiani Planum und dem Gusev-Krater, welche sich allerdings nicht sonderlich negativ auf die Situation von Opportunity auswirken. Ernstere Sorgen bereitet den für die Mission verantwortlichen Mitarbeitern des JPL dagegen ein Staubsturm, welcher sich erst in den letzten Tagen entwickelte und sich gegenwärtig in Richtung auf den Standort von Opportunity bewegt, den Rover bis zum jetzigen Zeitpunkt aber noch nicht erreicht hat. Laut Scott Maxwell, dem Leiter des Roverdriver-Teams, wird man speziell dieses Sturmgebiet im Auge behalten und dessen weitere Entwicklung sehr genau verfolgen.

Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen gibt die folgende Auflistung. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Eiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des Rovers.

  • 03.08.2010: 0,529 kWh/Tag , Tau-Wert 0,415 , Lichtdurchlässigkeit 74,40 Prozent
  • 11.08.2010: 0,528 kWh/Tag , Tau-Wert 0,460 , Lichtdurchlässigkeit 75,00 Prozent
  • 17.08.2010: 0,581 kWh/Tag , Tau-Wert 0,484 , Lichtdurchlässigkeit 74,90 Prozent
  • 24.08.2010: 0,562 kWh/Tag , Tau-Wert 0,334 , Lichtdurchlässigkeit 72,85 Prozent
  • 01.09.2010: 0,579 kWh/Tag , Tau-Wert 0,461 , Lichtdurchlässigkeit 72,90 Prozent
  • 08.09.2010: 0,572 kWh/Tag , Tau-Wert 0,371 , Lichtdurchlässigkeit 73,20 Prozent
  • 14.09.2010: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,568 , Lichtdurchlässigkeit 74,00 Prozent
  • 22.09.2010: 0,570 kWh/Tag , Tau-Wert 0,607 , Lichtdurchlässigkeit 72,40 Prozent
  • 29.09.2010: 0,607 kWh/Tag , Tau-Wert 0,520 , Lichtdurchlässigkeit 70,95 Prozent
  • 06.10.2010: 0,610 kWh/Tag , Tau-Wert 0,538 , Lichtdurchlässigkeit 71,60 Prozent
  • 12.10.2010: 0,607 kWh/Tag , Tau-Wert 0,518 , Lichtdurchlässigkeit 69,10 Prozent
Mit seiner bisher letzten Fahrt am 6. Oktober 2010, dem Sol 2382 der Mission, konnte Opportunity insgesamt 23.991,43 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurücklegen. Bis zum Erreichen des Randes des Endeavour-Kraters muss der Robotergeologe jedoch noch weitere über acht Kilometer überwinden. In diesen Stunden sind die Roverdriver des JPL damit beschäftigt, die Kommandosequenzen für die nächste Fahrt des Rovers zu erstellen. Im Verlauf dieser Fahrt wird Opportunity die Marke von 24 auf dem Mars zurück gelegten Kilometern überschreiten. Sofern der sich anbahnende Staubsturm dies zulässt, wird Opportunity diese Fahrt in den nächsten Tagen antreten.

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