Erfahren Sie mehr über den Verlauf der Mars Exploration Rover-Mission im Jahr 2003.
Autor: Michael Stein.
Hier können Sie die archivierten Mission-Updates von Prof. Steven Squyres, dem Projektleiter für die wissenschaftlichen Instrumente der beiden Mars Exploration Rover, lesen. Diese persönlich gefärbten Berichte über den Fortgang der Arbeiten an den beiden amerikanischen Mars-Rovern und des Missionsverlaufs gewähren einen lebendigen und interessanten Einblick in die Arbeitsabläufe eines wissenschaftlich-technischen Projektes an der Grenze des heute Machbaren.
1. Quartal 2003
März 2003
Archiv
Die Woche vom 24. bis 30. März
Die Athena-Nutzlast für den Mars Exploration Rover 2 (MER-2) ist fertig.
Bei einem Projekt wie diesem muss man darauf vorbereitet sein, sich irgendwann von seinen Geräten und Instrumenten zu verabschieden, und dieser Zeitpunkt ist nun gekommen. Wir haben die letzten Daten bekommen, die wir jemals auf diesem Planeten von den Instrumenten des MER-2 erhalten werden. Wir haben in dieser Woche alles für den Start verstaut. Der Kameramast ist am Rover-Deck festgemacht, und der Instrumentenarm ist an der Vorderseite des Rovers zusammengeklappt verstaut. Unsere Instrumente sind ausgeschaltet und werden das eine ganze Weile lang bleiben. Wenn wir das nächste Mal mit ihnen sprechen wird der Rover im Weltall sein, auf seinem Weg zum Mars. Und wenn wir das nächste Mal den Instrumentenarm oder den Kameramast bewegen oder irgendwelche Aufnahmen machen, dann werden wir unten auf der Marsoberfläche sein.
Soweit zum MER-2. Der MER-1 ist immer noch schwer beschäftigt, fährt herum und befindet sich in den letzten Testphasen, bevor wir auch ihn für den Start verstauen. Aber in etwa einer Woche wird alles, wofür wir die letzten sieben Jahre gearbeitet haben, für den Start in den Weltraum fertig sein.
Noch neun Wochen bis zum Start…
Die Woche vom 17. bis 23. März
Wir haben gerade zwei der härtesten Wochen hinter uns, die wir in den letzten Jahren gehabt haben.
Das Problem Nummer eins hatten wir mit unserem Mössbauer Spektrometer. Jedes Mössbauer-Instrument ist wie vier Instrumente in einem… vier separate Sensoren, die jeweils Daten liefern. Als wir sie nach Florida brachten sah der Mössbauer des Mars Exploration Rover 1 (MER-1) gut aus, aber einer der vier Sensoren des MER-2 Mössbauer war vollkommen tot. Wir haben fast eine Woche mit der Fehlersuche verbracht, und schließlich haben wir das Problem zu einem winzigen elektronischen Bauteil zurückverfolgt (einem so genannten Widerstand), das versagt hatte. Wir bekamen heraus warum es versagt hatte und wir überzeugten uns, dass dieses Problem keinen der anderen Sensoren beeinträchtigen würde. Roberta Cerda flog vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Kalifornien herüber, setzte das defekte Bauteil unter ein Mikroskop und reparierte es. Sie ist eine wirkliche Lötkolben-Künstlerin, und nun ist das Instrument für den Einsatz bereit.
Das Problem Nummer zwei trat mit dem APXS-Instrument auf und sah noch schlimmer aus. Nach sechs Stunden in einem Test beim JPL hauchte das APXS des MER-1 einfach sein Leben aus. Oder es sah wenigstens so aus als ob es das getan hätte. Es hörte auf einmal zu arbeiten auf, und als wir einige schnelle Messungen vornahmen war klar, dass irgendwo im Instrument ein Kurzschluss aufgetreten war. So etwas kann für Flight Hardware fatal sein, und die meisten von uns waren überzeugt, dass wir mit einem unserer Ersatzinstrumente würden fliegen müssen. Aber Ralf Gellert (vom Max Planck-Institut für Chemie in Mainz) gab nicht auf. Er nahm das Instrument auseinander und fand das Problem. Ein winziger Aluminiumsplitter, der vielleicht von einer kleinen Schraube stammte, hatte sich im Instrument verfangen und den Kurzschluss verursacht. Um solche Fehler zu finden machen wir die Tests. Das Instrument war nicht beschädigt, und nachdem wir den Splitter herausgenommen hatten arbeitete alles wieder einwandfrei. Sie können darauf wetten dass wir das Innere des Instruments absolut sorgfältig untersuchten um sicherzugehen, dass nicht noch mehr davon darin vorhanden ist! Somit ist auch das APXS-Instrument einsatzbereit.
Wenn solche Probleme ein oder zwei Jahre vor dem Start auftauchen kann man damit gut umgehen. Aber wenn so etwas jetzt passiert, wo beide Raumsonden in Cape Canaveral sind, ist das eine andere Geschichte. Wir sind in dieser Woche noch einmal davon gekommen.
Noch zehn Wochen…
Die Woche vom 10. bis 16. März
Diese Woche markierte einen der wichtigsten Meilensteine, seit wir diese Sache vor über sieben Jahren starteten. Der zweite Mars Exploration Rover (MER) und seine Athena-Nutzlast trafen in Florida ein.
Seit dem Sommer 1999 haben wir wöchentlich neue Updates auf unsere Website gestellt. Wir haben während dieser Zeitspanne eine Menge Hochs und Tiefs gehabt, einschließlich einiger Zeiten als es aussah, als ob wir unsere Nutzlast vielleicht nie zur Startrampe bekommen würden. Und jetzt, nach Jahren der Anstrengung von Hunderten von Wissenschaftlern und Ingenieuren, ist alles in Cape Canaveral. Es ist ein unglaubliches Gefühl. Dieses Bild – aufgenommen von Goestar Klingelhoefer (von der Mössbauer Spektrometer-Arbeitsgruppe bei der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz) – zeigt die letzten der LKWs, wie sie durch das Tor des Kennedy Space Centers rollen… während ich am Handy bin und diese Neuigkeiten den Jungs daheim übermittle.
Wir sind nun weniger als elf Wochen von unserem ersten Start entfernt.
Die Woche vom 3. bis 9. März
Ab und an hat man eine Glückssträhne. Wir haben diese Woche eine gehabt, obwohl wir sie immer noch nicht richtig verstehen. Unser Rock Abrasion Tool (RAT – Gesteinsabrieb-Werkzeug) benutzt diamantenbesetzte Schmirgelköpfe, die sich an den Mars-Gesteinen abnutzen sollen. Obwohl Diamant das härteste bekannte Material ist nutzt es sich schließlich ab, und wir hatten uns Sorgen darum gemacht, wie lange die RAT-Schmirgelköpfe auf dem Mars wohl halten würden. Wir haben sie im Labor oft getestet, und es sah so aus als würde das RAT bei weichem Marsgestein gute Dienste leisten. Bei hartem Gestein aber schien es so, als ob es nur eine Handvoll Schleifvorgänge überstehen würde, bevor es sich abnutzt.
Die große Frage war aber natürlich, wie die Dinge unter den Bedingungen der sehr kalten, trockenen und dünnen Marsatmosphäre funktionieren würden. Wir haben kürzlich ein RAT in eine Testkammer getan, es zum ersten Mal echten marsianischen Bedingungen ausgesetzt und eine erfreuliche Überraschung erlebt. Die Geschwindigkeit, mit der sich unsere diamantengespickten Zähne abnutzten, reduzierte sich! Wir sind immer noch dabei herauszufinden warum dies so ist, aber es stellt sich heraus das sich die Zähne eines RATs nicht so schnell abnutzen, wenn man es seinen natürlichen (marsianischen) Umgebungsbedingungen aussetzt. Wir sollten also in der Lage sein uns auf dem Mars in so viele Felsen zu schmirgeln wie wir wollen, egal wie hart sie auch sein mögen.
Februar 2003
Die Woche vom 24. Februar bis 2. März
Der thermische Vakuumtest des Mars Exploration Rover 1 (MER-1) ist so gut wie beendet. Es war eine echtes Erlebnis. Letzten Dezember, als wir den MER-2 in eine thermische Vakuumkammer gepackt und unter marsianischen Bedingungen getestet haben, war es ein Kampf. Wir haben alle Daten bekommen, die wir brauchten, aber eine ganze Reihe ging auch schief. Das schlimmste davon war das “Flecken”-Problem in der rechten Panorama-Kamera (PanCam), das wir schließlich während eines Tests mit MER-2 letzte Woche erledigen konnten.
Der thermische Vakuumtest für MER-1 in dieser Woche verlief jedoch glatter. Alles ist in den letzten Monaten besser geworden: Hardware, Software und die Menschen. Es gab bei diesem Rover keine Flecken in der PanCam. Wir haben tonnenweise Mini-TES-Daten, und sie haben gezeigt das dieses Instrument mindestens so gut wie das an Bord von MER-2 ist, oder vielleicht sogar einen Tick besser. Und wir haben bei marsianischen Temperaturen den ersten vollständigen Test des Mössbauer-Spektrometers mit den Änderungen durchgeführt, die nach dem vor einigen Monaten aufgetretenen Problem an dem Gerät vorgenommen worden sind. Die Mössbauer-Daten sehen hervorragend aus, das liegt nun also auch hinter uns.
Wie in dem letzten Test waren der Instrumententräger – auch als der “Arm” des Rovers bekannt – und der von ihm getragene Microscopic Imager (eine Kombination aus Kamera und Mikroskop) zwei echte Highlights. Hier ist eine aus fünf Aufnahmen dieser Kamera bestehende Sequenz zu sehen, aufgenommen während sich der Arm langsam bewegt, um das Ziel zu fokussieren. Wirklich cool, was? Nun stellen Sie sich vor wie es im nächsten Januar sein wird, wenn diese Kamera Nahaufnahmen von Marsgestein macht.
Die Woche vom 17. bis 23. Februar
Es ist wieder soweit: Thermische Vakuumstests, dieses Mal für den Mars Exploration Rover 1 (MER-1). Bevor die beiden Rover zum Mars fliegen müssen wir sie unter Marsbedingungen auf Herz und Nieren überprüfen. Das bedeutet Transportieren der Rover in eine große “Thermische Vakuumkammer”, Abpumpen der Luft, Herunterkühlen der Kammerwände und schließlich das Füllen der Kammer mit einer geringen Mengen extrem kalten Gases, um die Marsatmosphäre zu simulieren. Dann veranlassen wir den Rover dazu jedes Kunststück zu vollführen, das er kennt, inklusive der Operation aller wissenschaftlichen Instrumente.
Wir haben das mit dem MER-2 im letzten Dezember gemacht, und es war eine sehr auszehrende Erfahrung. Thermische Vakuumtests laufen bis zu ihrem Ende rund um die Uhr, und beim MER-2 dauerten sie ungefähr zehn Tage und Nächte. Während ich dies schreibe wird MER-1 gerade in die Kammer gebracht, und diese Aktion sollte die gesamte nächste Woche andauern. Die erste große Hürde wird sein sicherzustellen, dass das “Flecken”-Problem der Panoramakamera (PanCam), das uns beim MER-2 erwischte, wirklich erledigt ist. Und danach werden wir rund um die Uhr weitermachen bis alle Tests absolviert sind.
Die Woche vom 10. bis 16. Februar
Diese Woche haben wir das schlimmste verbliebene Problem beseitigt, was zwischen uns und dem Start lag.
Das Problem sah eine Weile lang ziemlich unangenehm aus. Im letzten Dezember haben wir den Mars Exploration Rover 2 (MER-2) in eine große thermale Vakuumkammer gepackt und ihn den kalten marsianischen Temperaturen ausgesetzt. Fast alles arbeitete korrekt, nur eine Sache lief sehr, sehr schief. Sobald der Rover richtig kalt war wurden die Bilder von einer unserer beiden Panoramakameras (PanCams) schlecht. Tatsächlich waren sie sogar mehr als schlecht, sie waren schrecklich. Stellen Sie sich ein so derartig verrauschtes TV-Bild vor, dass man kaum noch sagen kann, was man gerade sieht. Genau so sahen einige der Aufnahmen aus. Es passierte nur in einer der beiden Kameras, und es verschwand, sobald wir die Geräte etwas erwärmten. Aber es war wirklich erschreckend, denn wir wußten nicht, was falsch lief.
Wir suchten den Fehler sehr lange. Der Durchbruch kam vor ein paar Wochen, als Leo Bister beim Jet Propulsion Laboratory (JPL) sämtliche Kabel genau untersuchte, die zu den Kameras an der Spitze des Rover-Mastes laufen. Irgendetwas kam ihm nicht richtig vor, und als er sich tiefer hineingrub entdeckte er, das wir die Kabel falsch konstruiert hatten. Diese Kabel bestehen aus einem ganzen Bündel von Drähten, die immer paarweise exakt miteinander verdrillt werden. Das Problem war, das die falschen Drähte miteinander verdrillt worden waren, so dass die Signale von der Kamera durch Signale in anderen Drähten beeinflußt wurden. So etwas wird schlimmer, wenn die Kabel kälter werden, und solche Sachen können eine Aufnahme wirklich beeinträchtigen.
Das musste es sein, aber man kann erst sicher sein, wenn man etwas getestet hat. Wir bauten einige neue Kabel, ersetzten die alten, und am Ende der letzten Woche packten wir den gesamten Rover wieder zurück in die Kammer, kühlten sie herunter und hielten die Luft an. Es klappte. Jede Aufnahme war klar und fehlerfrei, auch bei den kältesten Temperaturen. Das war eine große Erleichterung – und ein schönes Stück Detektivarbeit von Leo.
Die Woche vom 3. bis 9. Februar
In dieser Woche haben wir einen weiteren großen Meilenstein hinter uns gebracht – unsere allerletzten Vibrationstests. Vibrationstests zählen zu den schrecklichsten Dingen, die man dem Fluggerät antut. Der Test ist eine Tortur: Man befestigt sein Instrument auf einer Maschine, die es genauso stark oder sogar noch stärker durchschüttelt, wie es die Rakete beim Start machen wird. Manchmal überlebt das Instrument den Test, und manchmal nicht.
Das waren die letzten Vibrationstests für unsere APXS-Spektrometer. Wir hätten diese Tests natürlich schon vor einigen Monaten machen sollen, aber manchmal laufen die Dinge nicht so wie man das gerne hätte. Vor einigen Monaten entdeckten wir einen wirklich üblen Fehler, den wir im Alphapartikel-Detektor des APXS gemacht hatten. Dieser “Alpha-Modus”, wie wir ihn nennen, ist zur Entdeckung wichtiger Elemente wie Kohlenstoff absolut notwendig, und so, wie wir ihn zuerst gebaut hatten, hätte es auf dem Mars schlicht nicht funktioniert. Wenigstens haben wir das Problem noch rechtzeitig gefunden! Aber es bedeutete das wir losgehen und neue, verbesserte Alpha-Detektoren besorgen und sie in das Instrument einbauen mussten, und dann die gesamten Tests Monate später durchführen mussten als wir das ursprünglich wollten.
Wenn wir die Tests in dieser Woche nicht erfolgreich überstanden hätten wären wir gezwungen gewesen, unsere APXS-Ersatzspektrometer fliegen zu lassen. Die Ersatzinstrumente sind größtenteils okay, aber ihre Alpha-Detektoren würden aufgrund unseres Designfehlers nicht richtig arbeiten. Wir waren also enorm besorgt, als wir die APXS-Spektrometer mit dem nun korrekt arbeitenden Alpha-Modus zu den abschließenden Vibrationstests nach Berlin schickten. Doch beide haben sie wunderbar passiert, und bald werden sie für den Einbau in die Rover bereit sein – das ist eine enorme Erleichterung.
Die Woche vom 27. Januar bis 2. Februar
Das Raumfahrtprogramm ist wie eine große Familie, und unsere Familie hat in dieser Woche einen fürchterlichen Verlust erlitten. Wir werden nächste Woche mit den Mars-Nachrichten fortfahren. Für den Augenblick sind unsere Gedanken und Gebete bei den Angehörigen der Astronauten, die ihr Leben beim Columbia-Unglück verloren.
Januar 2003
Die Woche vom 20. bis 26. Januar
Die Zeit wird knapp, und wir erledigen Probleme so schnell wir können. Gerade haben wir wieder eins erledigt.
Es war ein seltsames Problem. Während eines Tests im vergangenen Dezember passierte etwas Sonderbares mit unserem APXS-Instrument. Während eines zweistündigen Tests führte das Instrument irgendwie einen Reset durch – das heißt, es schaltete sich aus und wieder ein – siebzehn Mal. So etwas ist nicht in Ordnung, und wenn es auf dem Mars passieren würde, würden wir Daten verlieren, genauso wie Sie Daten in Ihrem Computer verlieren können wenn er ausgeschaltet wird, bevor sie etwas gespeichert haben. Wir konnten uns nicht erklären was falsch lief, und es sah aus als wäre es ein echtes Problem.
Nach viel Schnüffelei wurde die Antwort klar. Während der selben zwei Stunden, als wir das APXS getestet haben, prüften die Rover-Ingenieure das Stromversorgungssystem des Rovers. Das bedeutet das sie mit Sachen wie den Akkus, der dazugehörigen Steuerelektronik und so weiter arbeiteten. Und wir erfuhren, dass sie während dieser Zeit siebzehn verschiedene Kommandos an das Stromversorgungssystem gesendet hatten. Das war der Hinweis zur Lösung des Rätsels. Als wir uns tiefer hineingruben entdeckten wir, dass es einen hinterhältigen Fehler im Rover-Design gibt: Jedes Mal wenn jemand einen Befehl an das Stromversorgungssystem sendet schaltet dies unbeabsichtigt das APXS und den Mössbauer-Spektrometer aus und wieder ein! Das ist ein derartig dussliger Fehler, dass wir ihn zuerst gar nicht glauben konnten, aber er stellte sich als das Problem heraus. Wir werden es durch eine Änderung der Software beheben, und wenn wir nächsten Monat den selben Test mit dem AXPS des anderen Rovers durchführen erwarten wir, dass es sich normal verhält.
Die Woche vom 13. bis 19. Januar
Es hat in letzter Zeit derartig viele Neuigkeiten gegeben das wir nicht dazu gekommen sind zu veröffentlichen, was wahrscheinlich das coolste Daten-Produkt vom Mars Exploration Rover 2 (MER-2)-Test im letzten Dezember ist. Hier ist es. Das Bild ist von der Navigation Camera (NavCam) des Rovers aufgenommen. Die NavCams sind Schwarz-Weiß-Kameras mit einem größeren Blickfeld als die Panorama Camera (PanCam). Auf dem Mars nutzen wir die NavCams meistens um herauszufinden, wohin wir die Rover fahren sollen. In diesem Foto können Sie ein spezielles Ziel sehen, das von Dick Morris für diesen Test gebaut worden ist, einem unserer Team-Mitglieder vom Johnson Space Center in Houston. Es ist ein ganzes Bündel von dünnen Scheiben drauf, jede von einer anderen Gesteinssorte abgeschnitten.
Die coolste Sache ist rechts zu sehen. Das ist eine Bild desselben Ziels, aber zusammengesetzt aus Daten unseres Mini-TES-Instruments. Mini-TES kann registrieren woraus jedes Gestein besteht, und die “Fehlfarben” in den Pixeln des Bildes zeigen die Unterschiede in der Zusammensetzung der Gesteine des Ziels.
Aber in den Mini-TES-Daten gibt es mehr, als man in einer einfachen Aufnahme sehen kann. Für jeden Punkt in diesem Bild gibt es mehr als nur eine Fehlfarbe… wir haben ein vollständiges Infrarot-Spektrum das uns im Detail mitteilt, woraus der Stein sich zusammensetzt. Diese Grafik zeigt ein Spektrum für jeden Stein des Ziels. Für einen geübten “Spektroskopisten” sind all die Schnörkel und Kurven eindeutige Fingerabdrücke einer bestimmten Gesteinssorte. Wir haben das als einen Blindtest durchgeführt was bedeutet, dass die tatsächliche Zusammensetzung der Gesteine auf dem Ziel nur Dick bekannt ist, der sie uns nicht verrät. Aber mit solch’ guten Daten wird die Zusammensetzung dem Rest des Teams nicht lange verborgen bleiben.
Die Woche vom 6. bis 12. Januar
In dieser Phase des Projekts geht es darum, die kleinen Details zu erarbeiten um sicherzustellen, dass wir die Rover zum Cape transportieren können, wenn die Zeit kommt. Und es gibt eine Menge Details! Eins, um das wir uns in dieser Woche gekümmert haben, betrifft unser Magnet-Experiment. Um das Magnet-Experiment auf dem Mars durchzuführen werden wir die Panorama Camera (PanCam) dazu nutzen, um alle paar Tage einen Blick auf die auf dem Rover montierten Magnete zu werfen. Wenn wir dann genug Mars-Staub auf den Magneten sehen werden wir ihn mit dem AXPS und dem Mössbauer-Spektrometer untersuchen um festzustellen, woraus sich das magnetische Material in dem Staub zusammensetzt.
Es ist einfach, aber um das Experiment durchzuführen müssen wir wissen in welche Richtung wir die Kameras richten müssen, so dass die Magnete im Blickfeld sind. Es wäre einfach zu warten bis die Rover auf dem Mars sind und es dann herauszufinden, aber Zeit wird dann noch kostbarer sein als es jetzt schon der Fall ist. Also schwenkten wir die Kameras dahin wo wir dachten, dass die Magnete sein sollten, und nahmen ein paar Bilder auf. Im ersten verfehlten wir sie! Im zweiten schafften wir es, beide in den Blick zu bekommen (es sind die beiden runden Gebilde auf der rechten Seite des Fotos). Sie sind nicht mittig, aber für den Moment ist es gut genug. Wir können Sie weiter in die Mitte des Bildes bringen, wenn wir auf dem Mars sind.
Und wenn Sie nach der Landung in einem Jahr Bilder sehen, auf denen die Magnete nicht mittig abgebildet sind, dann wissen Sie das wir keine Zeit haben, um schöne Aufnahmen zu machen, und das wir uns dazu entschlossen haben das zu machen, was wir in dieser Woche gelernt haben!
Die Woche vom 30. Dezember bis 5. Januar
Seit Wochen haben wir ein häßliches Problem in Zusammenhang mit unserem Mössbauer-Spektrometer gejagt. Nun scheint endlich Licht am Ende des Tunnels zu sein.
Das Problem ist nicht das Instrument… es funktionierte gut, als wir es einzeln getestet haben. Aber das Mössbauer-Spektrometer besteht aus zwei Teilen. Ein Teil ist der Sensorkopf, der draußen am Ende des “Rover-Arms” ist, und der andere Teil ist die Elektronik, tief im Inneren der Rovers. Die beiden Teile sind durch ein langes und kompliziertes Kabel miteinander verbunden, und dieses Kabel ist das Problem.
Man könnte nun einfach das Kabel durch ein anderes ersetzen, das besser funktioniert, aber es stellte sich heraus, dass es nicht so einfach ist. Eine Hälfte des Kabels – der Teil im Inneren des Rovers – ist einfach zu ersetzen, und wir haben das bereits erledigt. Es hilft, aber es löst das Problem nicht. Die andere Hälfte des Kabels, die den Rover-Arms hinauf führt, ist sehr, sehr schwierig auszutauschen. Wir müssten dafür gewissermaßen den gesamten Arm auseinanderbauen, und niemand möchte das mit einem Teil der “Flight Hardware” machen, das zusammengebaut und getestet worden ist und wunderbar arbeitet.
Was macht man also? Eine Gruppe sehr talentierter Elektroingenieure – sowohl in Deutschland wie auch beim Jet Propulsion Laboratory (JPL) – haben mehrere Monate an dem Problem gearbeitet. Die Lösung ist die Hinzufügung einer kleinen elektronischen Platine an der Außenseite des Sensorkopfes. Diese Platine verstärkt das den Instrumentenarm entlanglaufende Signal soweit, dass es von dem Kabel weitergeleitet werden kann. Wir haben sie in dieser Woche mit einem unserer beiden Instrumente getestet, und es funktioniert. Wir müssen noch überprüfen, ob es auch zusammen mit dem anderen Instrument arbeitet, und wir müssen auch sicherstellen, dass es bei den (niedrigen) marsianischen Temperaturen funktioniert. Aber die Lösung für eines unserer hartnäckigsten Probleme scheint nun in Sicht zu sein.
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