Spirit – Erste Testreihe ist beendet

In der Testanlage des JPL wurde Mitte letzter Woche die erste Testreihe zur Entwicklung einer Befreiungsstrategie für den festgefahrenen Marsrover Spirit beendet. Nach einer Neugestaltung des Testfeldes sollen die Tests noch im Laufe dieser Woche fortgesetzt werden.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

Seit mittlerweile Anfang Mai 2009 befindet sich der Marsrover Spirit in einer äußerst prekären Situation (Raumfahrer.net berichtete). Auf dem Weg zu seinen nächsten Forschungszielen, einer als “von Braun” benannten Kuppe und einem vermeintlichen Vulkankrater namens “Goddard” hat der Rover sich mit fünf von seinen sechs Rädern bis zu den Achsen im an dieser Stelle extrem losen Sand des sogenannten “West Valley” festgefahren und steht jetzt am westlichen Rand eines flachen Plateaus, der sogenannten “Home Plate”. Seit mittlerweile vier Wochen laufen in einer Testanlage des für die Kontrolle der Mission verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) Tests, um eine Strategie zur Befreiung des gefangenen Rovers zu entwickeln.

Nachdem in der Testanlage mehrere Tausend Kilogramm einer der Zusammensetzung der Marsoberfläche vergleichbaren Bodenmischung in ein Testfeld integriert wurden, beförderte man einen Testrover in die erschaffene Umgebung. Bei diesem Testrover, dem sogenannten SSTB-1, handelt es sich um ein nahezu baugleiches Modell des auf dem Mars aktiven Original-Rovers. Besondere Sorgfalt legte man bei der Erschaffung der Testumgebung auf eine möglichst detailgetreue Nachbildung der Oberfläche. Dies gilt sowohl in Bezug auf die extrem feinpulvrige Zusammensetzung des Sandes als auch auf die Beschaffenheit der Oberfläche an sich. So wurde zum Beispiel auch die Positionierung des Rovers auf einem um etwa 12 Grad geneigten Abhang rekonstruiert. Ebenfalls nicht vergessen wurde die Platzierung eines “störenden” Steins unter dem Testrover. Ein solcher befindet sich auch auf dem Mars direkt unter Spirit und könnte die weitere Fahrt behindern. Ziel dieser Aktion ist es, durch verschiedene Fahrtests eine bestmögliche Strategie zu entwickeln, um den Original-Rover auf dem Mars aus seiner momentanen schwierigen Lage zu befreien.

Während der letzten Wochen konzentrierten sich die mit der Durchführung der sogenannten “Free Spirit”-Kampagne beauftragten Wissenschaftler, Ingenieure und Rover-Fahrer hauptsächlich auf das Durchführen von relativ unkomplizierten und naheliegenden Fahrmanövern. Zuerst wurde der Testrover dazu mit sehr geringer Geschwindigkeit geradeaus nach vorne bewegt. Bei dieser Testfahrt hätte der Rover auf einem “normalen” Untergrund und ohne durchdrehende Räder mehrere Meter nach vorne fahren sollen. Stattdessen wies der Testrover jedoch lediglich eine minimale Vorwärtsbewegung und zusätzlich eine leichte seitliche Abdrift in Richtung “Hang abwärts” auf. Deutlich erkennbar war dabei, dass sich die Räder noch weiter in den Sand eingegraben haben. Das zweite Testmanöver führte daraufhin in die entgegengesetzte Richtung.

Beim folgenden Test drehte man alle vier lenkbaren Räder um 60 Grad, dem maximal möglichen Einschlagwinkel, nach rechts und versuchte in Richtung Hang aufwärts zu manövrieren. Dieser Test wurde anschließend mit um lediglich 20 Grad eingeschlagenen Rädern wiederholt. Die zwei darauf folgenden Manöver beinhalteten die gleiche Vorgehensweise, allerdings führte die Fahrt diesmal Hang abwärts. Bei den nächsten Fahrtests wurden verschiedene bogenförmige Bewegungen ausprobiert. Diese Versuche gipfelten in der Bemühung, sich erst im Uhrzeigersinn und, bei einem weiteren Versuch, entgegen diesem auf der Stelle zu drehen. Anschließend wiederholte man die Fahrversuche mit den seitlich eingeschlagenen Rädern, drehte diese diesmal aber in die linke Richtung. Auch Fahrmanöver, bei denen die Antriebsaktuatoren einzelner Räder deaktiviert waren, wurden im Verlauf dieser Testserie durchexerziert.

Am 23. Juli 2009 waren dann letztendlich alle zuvor geplanten Manöver der ersten Testreihe abgeschlossen und es fand zwecks einer Bewertung der gewonnenen Daten und der Diskussion der weiteren Vorgehensweise ein Team-Meeting statt. Aus den absolvierten Testfahrten ging hervor, dass einige der durchgeführten Manöver tatsächlich zu einer Bewegung des Testrovers in die zuvor gewünschte Richtung geführt haben. Allerdings fiel der dabei erzielte Geländegewinn durchweg doch eher bescheiden aus.

Um im Testfeld eine Distanz von nur einem Zentimeter zu überbrücken, mussten sich die Räder des Testrovers oft genug drehen, um auf einem normalen Untergrund bis zu mehrere Dutzend Meter zurückzulegen. Dies war allerdings ein Ergebnis, welches von vornherein zu erwarten war. Im Jahr 2005 hatte sich der Zwillingsrover von Spirit, Opportunity, ebenfalls in einer Sanddüne festgefahren. Damals benötigte man ganze 11 Tage, um den Rover um lediglich 27 Zentimeter zurückzusetzten. In dieser Zeit haben sich die Räder Opportunitys oft genug gedreht, um unter normalen Umständen eine Distanz von 48 Metern zu bewältigen.

Momentan ist das Team des JPL damit beschäftigt, das Rover-Testfeld für eine zweite Versuchsreihe zu präparieren. Diesmal soll noch mehr Wert auf eine möglichst exakte Kopie der Bodenverhältnisse gelegt werden. Der Untergrund, auf dem Spirit sich auf dem Mars befindet, zeigt unterschiedliche Eigenschaften. Die der “Home Plate” zugewandten Räder der rechten Roverseite sind weniger tief in den Sand eingegraben als die Räder der linken Roverseite. Dies ist ein Indiz dafür, dass der Boden auf der bergab gelegenen Seite über eine lockerere Konsistenz und somit weniger Tragfähigkeit verfügt. Um dies im Testfeld des JPL auszugleichen, will man während der demnächst startenden Testserie den Untergrund unter den Rädern der rechten Roverseite stärker komprimieren und so eine noch größere Annäherung an die von Spirit übermittelten Parameter erreichen. Damit, so erhofft man sich, wird eine noch bessere Simulation der realen Lage von Spirit erreicht.

Sobald die Präparation abgeschlossen ist, sollen die Tests noch im Laufe dieser Woche fortgesetzt werden. Während dieser zweiten Testphase wird man dazu übergehen, mehrere der zuletzt ausgetesteten Manöver miteinander zu kombinieren. Aus den Ergebnissen dieser zweiten Testreihe soll dann eine endgültige Strategie entwickelt werden, um Spirit wieder auf einen sicheren Untergrund zu bewegen. Sollten diese Tests keine unverhofften neuen Erkenntnisse vermitteln, dann, so Ashley Stroupe vom Rover-Fahrer-Team des JPL, sollten Spirit noch Mitte August entsprechende Fahrbefehle übermittelt werden, um mit der Befreiung aus seiner momentanen misslichen Situation zu beginnen.

Aufgrund mehrerer in den letzten Wochen erfolgten “Cleaning Events”, starke Windböen reinigten hierbei die für die Stromversorgung benötigten Solarpaneele von zwischenzeitlich angesammelten Staubablagerungen, stehen Spirit momentan pro Tag etwa 935 Wattstunden Energie zur Verfügung (0,935 kWh). Vergleichbar gute Werte wurden bisher nur in der Anfangszeit der Spirit-Mission erreicht. John Callas, der Projekt-Manager für die beiden Marsrover, äußerte sich in diesem Zusammenhang bereits vor mehreren Wochen folgendermaßen: “Diese verbesserte Energiesituation gibt uns mehr Zeit. Diese Zeit werden wir nutzen, um die nächsten Schritte sehr sorgfältig zu planen.” Alle an der Rover-Mission direkt Beteiligten äußern sich optimistisch, dass es gelingen wird, Spirit wieder aus dieser Sandfalle zu befreien. Allerdings wird man hierbei keine unnötigen Risiken eingehen und sich nicht unter einen unnötigen Zeitdruck setzen.

Ungeachtet dessen für welches Fahrmanöver man sich letztendlich entscheidet, wird die endgültige Befreiung Spirits sich sehr wahrscheinlich über einen Zeitraum von mehren Wochen hinziehen, so John Callas. Bis zum 6. Mai 2009, dem Tag seiner letzten Fahrt, legte Spirit insgesamt 7.729,93 Meter auf der Oberfläche des Mars zurück. Hoffen wir, dass der Rover seine Fahrt schon bald wieder aufnehmen und noch viele weitere Bereiche der Marsoberfläche erkunden kann.

Raumcon:

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Internetseite des JPL

• Free Spirit (engl.)