24.09.2003 / Autor: Michael Stein Raumfahrt > 2003 Mars Rover

Reisezeit - (keine) ruhige Zeit

Die Zeit vom Start bis zur Ankunft der beiden Mars Exploration Rover ist alles andere als eine Phase der Ruhe, wie dieser Bericht zeigt.

Raumfahrer.net veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung der Autorin Pamela R. Smith hier die deutsche Übersetzung ihres auf der Athena Mars Exploration Rover-Homepage veröffentlichten Artikels.
 


Kommandos werden von "Mission Control" in Echtzeit an einen Test-Rover geschickt, um die ersten Sols auf dem Mars zu simulieren.
(Foto: NASA/JPL)
Als Spirit und Opportunity die Erde verließen erreichten sie die "Cruise"-Phase (= Reise-Phase) der Mission. Für sieben Monate werden diese Raumsonden durch die interplanetare Leere auf einer Flugbahn Richtung Mars segeln. Man könnte denken das dies eine Zeit ist, in der Ingenieure und Wissenschaftler sich zurücklehnen und entspannen, ihren Urlaub nehmen oder ein gutes Buch lesen können. Aber nein. Die Mars Exploration Rover (MER)-Mission läuft hochtourig weiter und konzentriert sich nicht nur auf den Zustand und die Navigation der Raumsonden. Hier auf der Erde ist die Cruise-Phase der Mission eine intensive Zeit des Trainings für die Leute, die die Rover auf dem Mars kontrollieren werden.
 
Wie Athleten, die sich auf einen wichtigen Wettkampf vorbereiten, hat das MER-Team einen Trainingsplan. Wissenschaftler und Ingenieure werden sich in verschiedenen Tests vertiefen in denen die Situationen simuliert werden, die Ihnen während der Operationen nach der Landung begegnen werden. Diese Tests dauern nicht Stunden. Dies sind Tests, die Tage und manchmal Wochen dauern. Die Rover sind komplexe Maschinen. Es braucht Übung, Übung und noch mehr Übung um zu lernen wie sie gesteuert werden. Software muss erlernt werden und Übungsszenarien müssen durchgespielt werden. Wissenschaftler müssen lernen wie man gemeinsam Entscheidungen trifft, da es auf dem Mars nur eine begrenzte Zeit für die Durchführung individueller Experimente gibt.
 


Ein 1:1-Modell der Mars-Rover in der Übungshalle beim JPL.
(Foto: NASA/JPL)
Der erste große Test für das Wissenschaftsteam war der Science Process Test. Das gesamte Team ist die Prozeduren durchgegangen die sie anwenden werden, um auf dem Mars wissenschaftliche Arbeiten durchzuführen. Dies schloss eine Simulation der Uplink- und Downlink-Prozesse ein. Als "Uplink" wird das Senden von Anweisungen an die Rover von der Erde aus bezeichnet. "Downlink" ist der Empfang der Daten von den Rovern. Eine Probe des Science Process gibt dem Team die Chance, potentielle Probleme zu korrigieren und problematische Punkte zu beseitigen, bevor Sie mit der realen Situation auf dem Roten Planeten konfrontiert werden.
 
Nach dem Science Process folgt ein siebenmonatiger Plan vollgepackt mit SORTs - Surface Operations Readiness Tests. Die Wissenschaftler und Ingenieure nutzen eine Computerphalanx beim Jet Propulsion Lab (JPL), um Kommandos zu einem Rover im Maßstab 1:1 zu senden, der sich in einer großen Halle mit einer nachgebildeten Marslandschaft befindet. Dabei sehen sie den Rover nicht. Die Kommandos werden "blind" verschickt, gerade so wie es sein wird wenn die Rover auf dem Mars sind. Computersoftware erzeugt eine simulierte 3 D-Ansicht der Rover und ihrer marsianischen Landeplätze. Erst nach dem Ende des Tests wird dem MER-Team erlaubt, das Rover-Modell und seine Reaktion auf ihre Kommandos zu sehen.
 
Eine Gruppe von Anweisungen, die den Rovern sagt wohin sie fahren sollen und welche Aufgaben sie erledigen sollen, wird "Sequenz" genannt. Während der siebenmonatigen Reise entwickeln und programmieren Wissenschaftler und Ingenieure Sequenzen, die in einem SORT getestet werden. Es gibt nominelle Sequenzen, die Routineaufgaben abdecken, und es gibt Kontingenz-Sequenzen die als Reserve dienen, falls die Rover nicht in der Lage sein sollten, ihre eigentlichen Aufgaben zu erfüllen.
 


Die Bewegungen des Rovers und seines Roboterarms werden durch Computersoftware und Bilder, die von den Rover-Kameras geschossen werden, simuliert.
(Foto: NASA/JPL)
Jeder SORT konzentriert sich auf einen anderen Aspekt der Operationen nach der Landung. Ein "Aufprall bis Verlassen"-SORT deckt die kritische Zeit von der ersten Bodenberührung bis zum Zeitpunkt ab, wenn die Rover ihre Lander verlassen. Es gibt dort viel zu tun. Nach der langen Reise und dem Aufprall der Landung muss der Zustand der Rover und ihrer wissenschaftlichen Nutzlast überprüft werden. Die ersten MER-Aufnahmen des Mars werden gemacht und zur Erde gesendet. PanCam und Mini-TES nehmen ihre ersten Panoramen auf (360 Grad-Übersichten des Terrains). Auf Basis dieser Bilder wählen Wissenschaftler interessante Ziele für weitere Untersuchungen sowie eine Fahrtrichtung für die Rover aus. Das Verlassen der Lander ist ein riskantes Manöver, das sehr vorsichtig durchgeführt werden muss. Dann, wenn die Rover auf festem marsianischen Untergrund stehen (oder, in diesem Fall, auf simuliertem marsianischen Untergrund in der Übungshalle), werden Aufnahmen gemacht, um das sichere Verlassen der Lander zu belegen.
 
Andere SORTs beinhalten beispielsweise "Oberflächen-Annäherungen", bei denen das Team lernt, wie es einen als Ziel ausgewählten Gesteinsbrocken ansteuert und den Arm des Rovers nach seinem Ausfahren positioniert, und "Anomalie"-SORTs, die eine Woche voller schwieriger Situationen bieten.
 
Eine andere Aktivität auf der Erde während der Cruise-Phase ist vergleichbar mit einem SORT, jedoch kein Blindtest. Ein 1:1-Modell der Rover wird zu einem Mars-ähnlichen Gelände hier auf der Erde transportiert, dann wird eine Reihe von Kommandos gesendet. MER-Wissenschaftler und Ingenieure beobachten, wie der Rover auf die Kommandos reagiert. Je mehr über die Art und Weise, wie die Rover und ihre wissenschaftlichen Instrumente arbeiten, gelernt wird, umso einfacher wird es sein, Befehlssequenzen für die Rover zu erstellen.
 
Während Spirit und Opportunity auf den Mars zurasen lernen mehr als dreihundert Wissenschaftler und Ingenieure hier auf der Erde, wie sie gemeinsam die Kunst der Steuerung zweier sehr komplexer Roboter beherrschen können, um Wissenschaft auf einem anderen Planeten zu betreiben.
 
(Hinweis: Auf der Athena-Homepage sind zwei SORT-Videos verfügbar, die einen interessanten Einblick in die Rover-Aktivitäten während eines solchen Tests bieten.)
 
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