30.01.2009 / Autor: Ralph-Mirko Richter Raumfahrt > 2003 Mars Rover

5 Jahre Opportunity (2)

In den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelten Wissenschaftler der amerikanischen Weltraumbehörde NASA den Plan, eine Robotermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten, dem Mars, zu entsenden und unser Wissen über dessen geologische Vergangenheit zu erweitern.

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Nach neun Wochen intensiver und erfolgreicher Untersuchungen verließ Opportunity schließlich den Eagle-Krater und nahm die Fahrt zum etwa 750 Meter östlich gelegenen und etwa 120 Meter durchmessenden "Endurance-Krater" auf. Auf der Fahrt dorthin entdeckte der Rover am 15. April 2004 einen auffällig geformten Stein vulkanischen Ursprungs. Analysen mit den zwei in Deutschland entwickelten und gebauten Instrumenten des Rovers, dem Alpha-Röntgen-Spektrometer APXS des Max-Planck-Institutes für Chemie und dem Mössbauer-Spektrometer der Universität Mainz, ergaben, dass es sich dabei um einen Vertreter der "Shergottite" handelt. Bei diesen, bisher etwa 20 Vertreter zählenden Gruppe von auf der Erde gefundenen Meteoriten, wurde bis zu diesem Zeitpunkt angenommen, dass sie vom Mars stammten. Durch ein früheres Impaktereignis auf dem Mars sollte Grundgestein ins Weltall geschleudert worden sein, welches dann später durch das Gravitationsfeld der Erde eingefangen wurde und als Meteoriten die Erdoberfläche erreichte. Da man jedoch auf dem Mars bislang kein Gestein mit einer ähnlichen Zusammensetzung finden konnte, gab es keinen endgültigen Beweis für diese Theorie. Dieser war mit dem jetzigen Fund erbracht. Die Mineralienzusammensetzung von "Bounce Rock", so wurde der Felsen benannt, entspricht nicht der Zusammensetzung der anderen Gesteine in der Umgebung, aber Infrarotaufnahmen des Orbiters Mars Odyssey legen die Vermutung nahe, dass Bounce Rock aus dem Auswurfmaterial eines ca. 50 Kilometer entfernten und 25 Kilometer durchmessenden Impaktkraters besteht.

Am 1. Mai 2004 oder Sol 95 der Mission erreichte Opportunity den Endurance-Krater. "Sol" ist die Bezeichnung für einen kompletten Marstag und umfasst somit eine Zeitspanne von 24 Stunden, 37 Minuten und 22 Sekunden. Mit diesem Maß wird bei Forschungen auf dem Mars in der Regel die Missionsdauer beschrieben. Nach mehreren Tagen Erkundung am Kraterrand begab sich der Rover am 8. Juni 2004 sehr vorsichtig in den mit 25 bis 30 Grad für seine fahrtechnischen Möglichkeiten gefährlich steil abfallenden Krater. Auch im Inneren des Kraters fanden sich eindeutige Anzeichen für einstiges Wasser. Beispielsweise nahm der Chloridgehalt des Oberflächengesteins auf dem Weg zum Kratergrund sehr schnell zu. Dies legte die Interpretation nahe, es könnte sich um die Salzablagerungen eines ausgetrockneten Sees handeln. Der Rover setzte seine Forschungen innerhalb des Kraters bis Ende November fort, um dann Richtung Süden weiter zu fahren. Dort befanden sich in einem geologisch äußerst interessant erscheinenden Gelände eine Reihe von Kratern, welche man jetzt der Reihe nach untersuchen wollte.

NASA / JPL / Cornell University

Bild vergrößernDer Eisenmeteorit „Heat Shield Rock”, der erste auf einem fremden Himmelskörper gefundene Meteorit, besteht hauptsächlich aus Eisen und Nickel.
(Bild: NASA / JPL / Cornell University)
Auf seinem Weg zum ersten dieser neuen Ziele, dem "Vostok-Krater", gelangte Opportunity 250 Meter vom Endurance-Krater entfernt nach mittlerweile 2.100 auf dem Mars zurückgelegten Metern zu seinem Hitzeschild und verbrachte drei Wochen damit, dieses gründlich zu inspizieren. Dabei bot sich erstmals in der Geschichte der Raumfahrt die Gelegenheit, ein Hitzeschild nach der Landung auf einem fremden Planeten detailliert auf Materialschäden und Abnutzungserscheinungen zu untersuchen. Besonders wertvolle Erkenntnisse lieferte dabei der Einsatz des in den Instrumentenarm des Rovers eingebauten Mikroskops, welches eigentlich für detaillierte Studien des Marsgesteines vorgesehen war. Unterbrochen wurde diese Arbeit lediglich durch die Entdeckung eines etwa fußballgroßen Eisenmeteoriten am 6. Januar 2005 (Sol 339), übrigens der erste Meteorit, welcher jemals auf einem anderen Himmelskörper entdeckt wurde.

Aufgrund der günstigen Bodenbeschaffenheit legte der Rover nach der Weiterfahrt in Richtung „Erebus-Krater“ jeden Tag bis zu 220 Meter zurück, bevor man zwecks neuer Gesteinsuntersuchungen und zum Aufladen der Batterien eine kurze Pause einlegte. Dabei wurde auch ein neu entwickeltes Softwareprogramm eingesetzt, welches es Opportunity ermöglichte, seinen Weg vorbei an Hindernissen selbstständig festzulegen und zurückzulegen. Am 17. April 2005 blockierte der für die Steuerung des rechten Vorderrades zuständige Servomotor bei einer Radstellung von 8 Grad nach links. Seitdem ist die Lenkung dieses Rades ausgefallen, was jedoch keine größeren Konsequenzen nach sich zog. Das Rad selbst dreht frei und die Steuerung des Rovers kann über die restlichen Räder ausgeglichen werden. Das so durchquerte Gebiet stellte sich für die Forscher allerdings als relativ langweilig heraus, da es nur geringe Mengen freiliegenden Untergrundgesteins aufwies. Interessant waren lediglich mehrere kleine, jedoch stark verwitterte und größtenteils unter Sand begrabene Krater, deren untersuchte Randgesteine jedoch ebenfalls weitere Rückschlüsse auf die geologische Vergangenheit ermöglichten.

NASA / JPL

Opportunitys linkes Vorderrad hat sich im ungewöhnlich lockeren Untergrund der Purgatory-Dünen festgefahren.
(Bild: NASA / JPL )
Allerdings befinden sich zwischen diesen Gesteinsformationen und Kratermulden auch ausgedehnte Verwehungen von losem Marsboden, welche anfangs aber keine Gefahr für den Rover darstellten. Am 26. April 2005 jedoch (Sol 446) blieb der Rover beim Versuch, eine weitere dieser Dünen zu überqueren, unvermittelt stecken. Opportunity sollte an diesem Tag eine Distanz von 90 Metern zurücklegen. Die am Ende des Tages übermittelten Daten und Bilder zeigten jedoch, dass sich der Rover nach 40 zurückgelegten Metern im ungewöhnlich feinen Sand einer etwa 35 Zentimeter hohen Düne festgefahren hatte. Er versank mit allen sechs Rädern bis zu den Achsen im Treibsand der später "Purgatory-Düne" benannten Erhebung und konnte sich nicht mehr aus diesem befreien. Die Ingenieure und Wissenschaftler des JPL bildeten daraufhin auf einem Testgelände das Terrain nach, mischten Sand mit vergleichbaren Eigenschaften zusammen und analysierten mit einem Testrover, der zwecks Simulation der niedrigeren Schwerkraft auf dem Mars auf ein Drittel seines Normalgewichtes erleichtert wurde, die neue Situation. Auf diese Weise gelang es schließlich, eine Strategie zu entwickeln, um Opportunity langsam aus diesem gefährlichen Gebiet herauszumanövrieren, wobei man anfangs 11 Tage benötigte, um ihn ganze 27 Zentimeter rückwärts zu bewegen. Dabei drehten sich seine Räder so oft, dass man auf normalem Gelände 48 Meter hätte zurücklegen müssen. Trotzdem gelang es, nach fünf Wochen wieder auf sicheren Untergrund zu gelangen. Um solche gefährlichen Situationen in Zukunft zu vermeiden, wurden daraufhin sowohl die Schlupfparameter der Räder als auch die Geschwindigkeit des Rovers herabgesetzt. Beide hatte man bewusst relativ hoch gewählt, um Opportunity ein zügiges Vorankommen zu ermöglichen. Dr. Steve Squyres von der Cornell-Universität, der wissenschaftliche Missionsleiter, sagte hierzu : "Wir benötigen einige zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen in dieser Art von Terrain. Und diese Maßnahmen werden mit Sicherheit die Geschwindigkeit herabsetzen, mit der wir vorwärts kommen." Opportunitys Streckenrekord von 219 an einem Tag zurückgelegten Metern wurde am 18. März 2005 aufgestellt.

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