Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Malin Space Science Systems, The Planetary Society, UMSF-Forum.

Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity bereits am 9. August 2011 den Rand des etwa 22 Kilometer durchmessenden und bis zu 300 Meter tiefen Endeavour-Kraters. Seitdem ist der Rover damit beschäftigt, am westlichen Rand dieses rund 3,8 Milliarden Jahre alten Impaktkraters diverse Gesteinsformationen zu untersuchen. Durch die Ermittlung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung dieser Gesteine ergeben sich für die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neue Einblicke in die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte dieser Region unseres Nachbarplaneten.

Seit Mitte August 2014 bewegt sich Opportunity am Rand einer mit dem Namen „Cape Tribulation“ belegten Geländeformation, welche einen mehrere Kilometer langen Teilbereich des stark erodierten Randes des Endeavour-Kraters bildet. Am 7. Januar 2015, dem Sol 3894 der Mission, erreichte der Rover schließlich den Gipfel des Cape Tribulation (Raumfahrer.net berichtete) und verbrachte die nächsten Tage damit, aus dieser erhöhten Position heraus diverse Aufnahmen der Umgebung anzufertigen. Ab dem 15. Januar setzte Opportunity seine Fahrt schließlich in die südliche Richtung fort. Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelte es sich um ein in rund 500 Metern Entfernung gelegenes und mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des Cape Tribulation befindet.

Diese Strecke wurde letztendlich im Rahmen von 13 Etappen zurückgelegt. An den Endpunkten der einzelnen Fahrten wurden jeweils mehrtägige Stopps für die Anfertigung von weiteren Aufnahmen der Planetenoberfläche und für die Untersuchung einzelner Boden- und Gesteinsformationen eingelegt. Auf dem Weg zu diesem Tal überschritt der Rover am 8. Februar, dem Sol 3926 der Mission, im Rahmen einer Fahrt über 31,2 Meter auch die Marke von insgesamt 42 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. Am 14. März wurde schließlich mit der Gesteinsformation „Jean Baptiste Charbonneau“ ein Bereich erreicht, welcher sich unmittelbar am nordwestlichen Rand des Marathon Valley befindet.

Die folgenden drei Tage wurden mit eingehenden Analysen dieser Formation sowie mit der Anfertigung weiterer Panoramaaufnahmen verbracht. Erste Auswertungen der dabei gewonnenen Daten zeigen, dass die hier untersuchten Gesteine einen ungewöhnlich hohen Anteil an Aluminium aufweisen, während Magnesium und Eisen in lediglich eher geringeren Mengen vertreten sind. Anschließend steuerte Opportunity ein weiteres, etwa 30 Meter südlich gelegenes Ziel namens „Sergeant Charles Floyd“ an, welches zwischen dem 3. und dem 9. März ebenfalls intensiv mit den verschiedenen Kamerasystemen sowie einem Alphapartikel-Röntgenspektrometer (kurz „APXS“) untersucht wurde.

Das APXS verfügt an seinem Kopfende über ein Ringstück, welches eine Isotopenquelle – es handelt sich hierbei um das radioaktiv strahlende Isotop Curium-244 – beinhaltet. Bei den Messungen wird dieses Kopfstück unmittelbar über dem zu untersuchenden Objekt platziert. Die Isotopenquelle sendet bei der anschließenden Messung eine Alphastrahlung in Form von Heliumkernen aus, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Sobald die Heliumkerne in dem zu untersuchenden Objekt auf andere Atomkerne treffen, werden diese dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise gestreut und abgelenkt.

Misst man dabei den Winkel der erfolgten Ablenkung und die dabei auftretende Energie, so erhält man genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne und kann so auch die dafür verantwortlichen Elemente bestimmen. Aus der sich so ergebenden Zusammensetzung der verschiedenen Elemente kann wiederum auf das zugrunde liegende Mineral und daraus auf die chemische und mineralogische Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Mit dieser Methode lassen sich speziell leichte Elemente wie Natrium, Magnesium und Schwefel identifizieren und ihre Mengenanteile in der untersuchten Gesteinsprobe bestimmen. Das APX-Spektrometer von Opportunity wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt.

Anschließende Analysen hatten bis zum 16. März einen unmittelbar benachbarten Felsen namens „Sergeant Nathaniel Pryor“ zum Ziel bevor sich der Marsrover am 17. März im Rahmen einer weiteren Fahrt um 28 Meter in die westliche Richtung und somit vom Marathon Valley weg bewegte. Hier befindet sich in einer Entfernung von nur wenigen Metern von der mit dieser Fahrt erreichten Position ein etwa 50 Meter langes und flaches Tal, welches zunächst fotografisch dokumentiert werden sollte, bevor Opportunity in den nächsten Tagen den am westlichen Ende des Marathon Valley gelegenen und etwa 30 Meter durchmessenden Krater „Spirit of St. Louis“ erkunden wird.

Um diesen Krater zu erreichen erfolgte am heutigen Tag, dem Sol 3966 der Mission, eine weitere Fahrt über diesmal 54 Meter in die südliche Richtung. Derartige Impaktkrater, so Ray Arvidson von der Washington University in St. Louis/USA – der stellvertretende wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission – sind natürliche Zugänge in den Untergrund und ermöglichen einen Einblick in die Zusammensetzung der obersten Schichten der Planetenoberfläche.
Im Anschluss an die Untersuchungen im Bereich dieses alten und somit bereits stark erodierten Kraters soll dann die intensive Erkundung des Marathon Valley beginnen. Hierbei handelt es sich um ein zwar ebenfalls eher flaches, dafür aber auch sehr breites Tal, in dessen Inneren in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) der NASA erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert wurden, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen in dieser Region erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die frühe klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Der Flash-Speicher
In den vergangenen Monaten traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf. Diese Probleme waren letztendlich so gravierend, dass der Rover seit dem Dezember 2014 auf diesen nichtflüchtigen Speicher verzichten musste (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings gehen die für die technische Durchführung der Mission zuständigen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien davon aus, dass der Flash-Speicher in Kürze wieder genutzt werden kann, denn offenbar – so zeigten entsprechende Analysen bereits im Oktober 2014 – sind die aufgetretenen Probleme auf eine einzige der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers zurückzuführen, welche für die zwischenzeitliche Ablage von Daten genutzt werden.

Mit einem speziellen Software-Update soll diese anscheinend durch eine altersbedingte Abnutzung fehlerhafte Speicherbank Nummer 7 des Flashspeichers vom Rest des Speichers isoliert und anschließend dauerhaft nicht mehr genutzt werden. Die sich dadurch hoffentlich wieder ergebende Stabilität des Flash-Speichers würde die damit verbundene Reduzierung der Gesamtkapazität des Speichers um rund 14 Prozent auf dann nur noch 192 Megabyte mehr als nur ausgleichen. Während der letzten drei Monate wurde die speziell hierfür entwickelte Softwareversion R9.4 ausführlichen Tests unterzogen und sollte eigentlich bereit am 20. Februar zu Opportunity überspielt werden. Schlechtes Wetter sowie ein technisches Problem bei der hierfür vorgesehenen DSN-Anlage bei Canberra/Australien und die damit verbundenen Kommunikationsengpässe haben dies jedoch zunächst verhindert.

Die Übertragung erfolgte somit erst am 24. Februar. Am folgenden Tag wurde der Rover zunächst neu gebootet und anschließend einem ersten Funktionstest unterzogen. Dabei zeigte sich, dass die neu überspielte Software-Version anscheinend fehlerfrei läuft. Die Tests wurden in den folgenden Wochen – parallel zum ’normalen‘ Betrieb des Rovers – fortgesetzt. Sofern dabei nicht doch noch bisher unentdeckte Schwachstellen erkannt werden ist beabsichtigt, in den nächsten Tagen eine Neuformatierung des Flashspeichers durchzuführen, womit die Isolation der Speicherbank 7 abgeschlossen werden soll.

Wetter und Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers – und dieser kann trotz einiger weiterer altersbedingter Abnutzungserscheinungen immer noch als gut bezeichnet werden – muss bei der Opportunity-Mission jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf das Sonnenlicht angewiesen.

Für den Betrieb des Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Opportunity pro Marstag ein Minimum von etwa 160 Wattstunden Energie. Zusätzlich zur Verfügung stehende Energie kann für wissenschaftliche Arbeiten oder für die Durchführung von Fahrten genutzt werden. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten drei Monate.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. 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 des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 11.03.2015: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,658 , Lichtdurchlässigkeit 72,50 Prozent
• 03.03.2015: 0,545 kWh/Tag , Tau-Wert 0,708 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 26.02.2015: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,734 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 18.02.2015: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,816 , Lichtdurchlässigkeit 69,50 Prozent
• 09.02.2015: 0,479 kWh/Tag , Tau-Wert 0,824 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 03.02.2015: 0,484 kWh/Tag , Tau-Wert 0,949 , Lichtdurchlässigkeit 63,20 Prozent
• 27.01.2015: 0,534 kWh/Tag , Tau-Wert 0,891 , Lichtdurchlässigkeit 63,60 Prozent
• 21.01.2015: 0,440 kWh/Tag , Tau-Wert 1,037 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 13.01.2015: 0,395 kWh/Tag , Tau-Wert 1,056 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 06.01.2015: 0,438 kWh/Tag , Tau-Wert 1,041 , Lichtdurchlässigkeit 63,10 Prozent
• 17.12.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,189 , Lichtdurchlässigkeit 64,60 Prozent

Die Marsoberfläche ist weitflächig von großen Mengen an Staub bedeckt, welcher durch auftretende Stürme regelmäßig in die Atmosphäre befördert wird, sich dort zunächst verteilt und letztendlich wieder auf der Planetenoberfläche ablagert. Dabei bleibt es nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckt. Dieser Effekt einer kontinuierlich zunehmenden „Staubbedeckung“ der Paneele führt dazu, dass der Rover im Laufe der Zeit immer weniger Energie generieren kann.

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen durch die Bildung diverser regional begrenzter Staubstürme bedingten stetig erfolgenden Anstieg des Tau-Wertes, welcher sein Maximum erst Ende Oktober erreichte. In den folgenden Monaten haben Anzahl und Stärke der Stürme zwar abgenommen – gleichzeitig haben sich jedoch auch größere Mengen an Staub wieder auf der Marsoberfläche und somit auch auf den Solarpaneelen des Rovers abgelagert.
Teilweise aufgehoben wird dieses Manko allerdings immer wieder durch sogenannte „Dust Cleaning Events“. Die auf dem Mars wehenden Winde „fegen“ dabei von Zeit zu Zeit über die Solarpaneele des Rovers und „reinigen“ diese teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Am 16. Februar 2015, dem Sol 3934 der Mission, hatte Opportunity das erneute Glück, von einer Windböe getroffen zu werden. Dadurch bedingt erhöhte sich die tägliche Energieausbeute des Rovers im Vergleich zur Vorwoche um etwa 12 Prozent. Ein weiteres, diesmal allerdings schwächer ausfallendes Dust Cleaning Event erfolgte Anfang März.

Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch – trotz erneuter Sturmaktivitäten entlang des „Acidalia Storm Track“ – die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.

Der Acidalia Storm Track hat seinen Ursprung in der Tiefebene Acidalia Planitia auf der nördlichen Marshemisphäre. Diese Region ist eine der typischen ‚Geburtsstätten‘ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in die südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen anschließend das Xanthe Terra und überqueren dann den östlichen Bereich der am Marsäquator gelegenen Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zu dem Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre. Bedingt durch die jahreszeitlich bedingten klimatischen Veränderungen auf dem Mars treten solche dem Acidalia Storm Track folgenden Stürme etwa alle zwei Jahre speziell während der Zeit des auf der südlichen Hemisphäre beginnenden Frühlings auf.

In dem Zeitraum zwischen dem 9. und dem 15. März 2015 registrierte die MARCIE-Kamera – ein weiteres der insgesamt sieben Instrumente an Bord des NASA-Marsorbiters MRO, welches speziell für die Beobachtung des globalen Wetters auf unserem Nachbarplaneten ausgelegt ist – im Bereich der nördlichen Marshemisphäre eine deutlich zunehmende Aktivität von diversen Staubsturmgebieten. Speziell ein größeres Sturmgebiet, welches sich im Grenzbereich der Regionen Acidalia Planitia, Chryse Planitia und Tempe Terra entwickelte, zog dabei in die südliche Richtung und überquerte – dem besagten Acidalia Storm Track folgend – zunächst die Hochebenen Lunae Planum und Xanthe Terra, bevor es sich ab dem 11. März über den Valles Marineris langsam auflöste.
Weitere lokal begrenzte Sturmgebiete wurden in dem Beobachtungszeitraum zudem über der nördlichen Hemisphäre des Mars über dem Tempe Terra, dem Amazonis Planitia und nordwestlich von Arabia Terra registriert. Des weiteren wurde über der Südhemisphäre im Bereich des Terra Cimmeria ein moderates Sturmgebiet beobachtet, welches sich im Verlauf von mehreren Tagen in die Nähe der südlichen Polarkappe des Mars bewegte. Über dem Meridiani Planum – dem Operationsgebiet von Opportunity – und über dem Gale-Krater – hier agiert der Rover Curiosity – war der Himmel dagegen relativ staubarm und über Entfernungen von mehreren hundert Kilometern frei von Sturmaktivitäten.

Ist Opportunity ein Rover, dessen Zeit abgelaufen ist?
Eine deutlich größere Gefahr für die weitere Fortsetzung der – nicht nur ausschließlich aus wissenschaftlicher Sicht, sondern auch in Bezug auf das Interesse der Öffentlichkeit überaus erfolgreichen Mission des Marsrovers Opportunity – als lösbare technische Probleme oder ’schlechtes Wetter‘ findet sich dagegen derzeit anscheinend – wieder einmal – auf dessen Heimatplaneten.

Wie jedes Jahr üblich wird derzeit in den USA über das NASA-Budget für das anstehende Fiskaljahr 2016 verhandelt. In einer diesbezüglichen Anhörung in einem Unterausschuss des US-Senats stellte der NASA-Administrator Charles Bolden am 12. März 2015 die von ihm angedachte Finanzplanung vor. Trotz einer bewilligten Aufstockung der Finanzmittel des Gesamtbudgets der NASA um 2,9 Prozent ist dabei von Charles Bolden keine Bewilligung weitere Finanzmittel für die Opportunity-Mission vorgesehen. Auch die Mission des seit dem 23. Juni 2009 in einer Mondumlaufbahn befindlichen Mondorbiters Lunar Reconnaissance Orbiter soll laut dieser Präsentation eingestellt werden.

Diese Planung steht in einem deutlichen Widerspruch zu einer erst im Sommer 2014 durchgeführten NASA-Studie – der Planetary Science Senior Review, in deren Verlauf alle zwei Jahre die verschiedenen planetaren Missionen der NASA bezüglich ihres wissenschaftlichen Nutzens in Relation zu dem damit verbundenen finanziellen Aufwand eingestuft werden. Beide Missionen wurden dabei im Jahr 2014 als „Exzellent“ beziehungsweise „Sehr gut“ bewertet.

Auf diesen Widerspruch von dem republikanischen US-Senator Cory Gardner angesprochen antwortete Charles Bolden: „Wir können nicht weiterhin Instrumente nutzen und Missionen fortsetzen, deren Zeit abgelaufen ist. Unter diesen Voraussetzungen kann ich keine weitere Missionen wie zum Beispiel die 2016 zu startende Marsmission InSight umsetzen… Ich muss Entscheidungen treffen.“

Charles Bolden befindet sich hier in einem sich deutlich abzeichnenden Konflikt mit der Abteilung für Planetare Forschung der NASA, deren Mitarbeiter eine Weiterfinanzierung der Mission des Marsrovers Opportunity ausdrücklich befürworten. Und auch aus den Reihen der unmittelbar in die Mission involvierten Wissenschaftler und der Mitarbeiter des JPL sind vermehrt kritische Stimmen zu vernehmen, welche auch deutlich auf einer erst kürzlich auf einer in der vergangenen Woche im US-Bundesstaat Texas durchgeführten Fachkonferenz geäußert wurden.

Erst die kommenden Monate werden zeigen, ob die für den Weiterbetrieb von Opportunity benötigten Finanzmittel aufgetrieben werden können. Diese belaufen sich übrigens aktuell auf eine für die Umsetzung einer interplanetaren Mission eher geringe Summe von 16 Millionen US-Dollar pro Jahr. Einen weiterführenden Bericht hierzu – verfasst von Casey Dreier – finden Sie in englischer Sprache auf der Internetseite der Planetary Society.

Bis zum heutigen Tag – dem gerade beginnenden Sol 3967 seiner Mission – hat der Rover Opportunity rund 42.172 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 201.717 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt. Bereits in Kürze wird der Rover die noch fehlenden Meter zurücklegen, welche jetzt noch für die Bewältigung der symbolträchtigen Marathondistanz von 42.195 Metern fehlen.

• Opportunity erreicht den Gipfel des Cape Tribulation (10. Januar 2015)
• Opportunity: Weiterfahrt auch ohne Flash-Speicher (20. Dezember 2014)
• Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs (16. November 2014)
• Opportunity: Speicherformatierung war erfolgreich (21. September 2014)
• Opportunity: Formatierung des Flash-Speichers nötig (30. August 2014)
• Marsrover Opportunity stellt neuen Streckenrekord auf (30. Juli 2014)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society, UMSF-Forum.

Bei der Untersuchung des westlichen Randes des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity bereits am 13. August 2014, dem Sol 3751 seiner Mission, den nordöstlichen Rand der „Wdowiak Ridge“. Hierbei handelt es sich um einen kleinen Berggrat, welcher sich am westlichen Rand eines mit dem Namen „Cape Tribulation“ belegten Höhenzuges befindet. Bereits vor dem Erreichen dieses Höhenzuges traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf.

Dieses Problem macht sich dadurch bemerkbar, dass Daten nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden können und der Bordcomputer dadurch bedingt einen ‚Reboot‘ ausführt. Als Reaktion auf den dadurch ausgelösten Computer-Reset stoppt der Rover automatisch alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzt sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrt und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartet. Die für die Mission verantwortlichen Ingenieure entschlossen sich daher dazu, eine Neuformatierung des Speichers durchzuführen.

Hierbei testete ein speziell zu diesem Zweck entwickelter und an den Rover übermittelter Algorithmus die einzelnen Speicherbausteine des Flash-Speichers und identifizierte und markierte die fehlerhaften Speicherbereiche. Diese wurden daraufhin nicht mehr für die weitere Ablage von Daten genutzt. Ursprünglich betrug die Größe des Flash-Speichers 227.985.408 Bytes. Durch die ‚Entfernung‘ der fehlerhaften Bereich reduzierte sich diese Speichergröße um 1.728.000 Bytes beziehungsweise um 0,758 Prozent.

Leider stellte sich in den folgenden Tagen heraus, dass diese erfolgreich verlaufene Neuformatierung doch nicht den gewünschten Erfolg hatte. Auch an den folgenden Missionstagen kam es mehrfach zu Neustarts des Hauptcomputers von Opportunity. Die an der Mission beteiligten Ingenieure sind auch weiterhin damit beschäftigt, dieses Problem zu analysieren und eine Lösung zu finden.
Die Untersuchung des Ulysses-Kraters
Die auftretenden Probleme mit dem Speicher konnten den Rover jedoch nicht daran hindern, sich Ende September zu dem nur wenige Dutzend Meter von dem vorherigen Standort entfernt gelegenen Ulysses-Krater zu bewegen. Hierbei handelt es sich um einen etwa 30 Meter durchmessenden Impaktkrater, welcher sich im südwestlichen Bereich der Wdowiak Ridge befindet. Die folgenden sechs Wochen verbrachte Opportunity damit, das am südlichen Rand des Kraters gelegene Gelände intensiv mit seinen Instrumenten zu untersuchen. Neben den verschiedenen Kamerasystemen kam dabei auch mehrfach ein Alphapartikel-Röntgenspektrometer (kurz „APXS“) zum Einsatz, um die mineralogische Zusammensetzung von mehreren Gesteinsbrocken zu bestimmen.

Das APXS verfügt an seinem Kopfende über ein Ringstück, welches eine Isotopenquelle – es handelt sich hierbei um das radioaktiv strahlende Isotop Curium-244 – beinhaltet. Bei den Messungen wird dieses Kopfstück direkt auf dem zu untersuchenden Objekt aufgesetzt. Die Isotopenquelle sendet bei der anschließenden Messung eine Alphastrahlung in Form von Heliumkernen aus, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Sobald die Heliumkerne in dem zu untersuchenden Objekt auf andere Atomkerne treffen, werden diese dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise gestreut und abgelenkt.

Misst man dabei den Winkel der erfolgten Ablenkung und die dabei auftretende Energie, so erhält man genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne und kann so auch die dafür verantwortlichen Elemente bestimmen. Aus der sich so ergebenden Zusammensetzung der verschiedenen Elemente kann wiederum auf das zugrunde liegende Mineral und daraus auf die Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Mit dieser Methode lassen sich speziell leichte Elemente wie Natrium, Magnesium und Schwefel identifizieren und ihre Mengenanteile in der untersuchten Gesteinsprobe bestimmen. Das APX-Spektrometer von Opportunity wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt.

Der Komet C/2013 A1 (Siding Spring)
Unterbrochen wurde die Untersuchung des Ulysses-Kraters durch die Passage des Kometen C/2013 A1 (Siding Spring), welcher unseren äußeren Nachbarplaneten in den Abendstunden des 19. Oktober 2014 in einer Entfernung von lediglich 139.500 Kilometern passierte (Raumfahrer.net berichtete). Wie auch die derzeit aktiven Marsorbiter und der Marsrover Curiosity wurde auch Opportunity dazu eingesetzt, um diese einmalige Gelegenheit zu nutzen und eine nahe Passage eines Kometen an einem Planeten aus nächster Nähe zu beobachten.

Der Erfolg dieser Beobachtungskampagne ist umso erstaunlicher, wenn man bedenkt, dass die hierfür eingesetzte Panoramakamera des Rovers nicht für derartige astronomische Beobachtungen ausgelegt ist. Zudem waren die optischen Beobachtungsbedingungen zu diesem Zeitpunkt alles andere als optimal, da die Atmosphäre des Mars bereits seit mehreren Wochen in einem zunehmenden Maß von größeren Mengen an Staub durchsetzt ist. Dies wiederum wirkt sich allerdings nicht nur negativ auf die Qualität der von dem Rover anzufertigenden Fotoaufnahmen aus sondern hat auch direkte Auswirkungen auf dessen Energiestatus.

Staubstürme und Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers muss bei der Opportunity-Mission auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonne angewiesen. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. 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 des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 06.11.2014: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 1,359 , Lichtdurchlässigkeit 71,10 Prozent
• 28.10.2014: 0,441 kWh/Tag , Tau-Wert 1,845 , Lichtdurchlässigkeit 70,00 Prozent
• 20.10.2014: 0,434 kWh/Tag , Tau-Wert 1,750 , Lichtdurchlässigkeit 69,70 Prozent
• 14.10.2014: 0,605 kWh/Tag , Tau-Wert 1,190 , Lichtdurchlässigkeit 76,30 Prozent
• 07.10.2014: 0,640 kWh/Tag , Tau-Wert 1,037 , Lichtdurchlässigkeit 76,30 Prozent
• 30.09.2014: 0,630 kWh/Tag , Tau-Wert 0,943 , Lichtdurchlässigkeit 73,50 Prozent
• 23.09.2014: 0,639 kWh/Tag , Tau-Wert 0,889 , Lichtdurchlässigkeit 74,00 Prozent
• 16.09.2014: 0,693 kWh/Tag , Tau-Wert 0,905 , Lichtdurchlässigkeit 76,80 Prozent
• 10.09.2014: 0,694 kWh/Tag , Tau-Wert 0,879 , Lichtdurchlässigkeit 75,40 Prozent

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen stetig erfolgenden Anstieg der Tau-Werte. Am 25. Oktober 2014 – dem Missionstag Sol 3822 – wurde dabei ein Höchstwert von 2,14 erreicht.
Der Grund für die erhöhten Tau-Werte findet sich in der Umlaufbahn, auf der unser Nachbarplanet die Sonne umkreist und in den sich dadurch ergebenden Jahreszeiten. Auf seiner sehr exzentrischen Umlaufbahn um die Sonne – der Wert der Exzentrizität der Marsbahn beträgt 0,0935 und weist nach der Umlaufbahn des Planeten Merkur die größte aus dem Sonnensystem bekannte Abweichung einer Planetenbahn von der idealen Kreisbahn auf – durchlebt der Mars eine regelmäßig erfolgende Veränderung in der Dichte und Zusammensetzung seiner Atmosphäre.

Sobald auf einer der beiden Hemisphären des Mars der Winter einsetzt, friert das über dem betroffenen Pol in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid, welches mit einem Anteil von 95,32 Prozent den Hauptbestandteil der Marsatmosphäre bildet, aufgrund der damit verbundenen absinkenden Lufttemperaturen im großen Umfang aus der Atmosphäre aus und schlägt sich in Form von Trockeneisablagerungen auf der Oberfläche nieder.

Im Rahmen dieses Prozesses, welcher regelmäßig zu einer deutlichen Veränderung der Luftdruckwerte in der Marsatmosphäre führt, bildet sich über der jeweiligen Polarregion ein ausgedehntes atmosphärisches Tiefdruckgebiet, welches die Luft des Planeten regelrecht in die Richtung des betroffenen Pols ‚ansaugt‘. Mit dem einsetzenden Frühling erhöht sich die Lufttemperatur wieder und das zuvor im festen Zustand auf der Polarkappe abgelagerte Kohlendioxid geht erneut in den gasförmigen Zustand über, was eine erneut erfolgende Verdichtung der Atmosphäre über dem jeweiligen Pol zur Folge hat. Dadurch bildet sich jetzt über dem betroffenen Pol ein Hochdruckgebiet, welches die Luftmassen wieder in Richtung des Marsäquators schiebt. Hierdurch werden in den oberen Atmosphärenschichten des Mars unter bestimmten Bedingungen Windgeschwindigkeiten von bis zu 650 Kilometern pro Stunde erreicht.

Diese auch im unmittelbaren Bereich über der Planetenoberfläche aktiven Winde führen in Verbindung mit weiteren Faktoren wie zum Beispiel einer partiellen Erwärmung der Oberfläche dazu, dass ursprünglich auf der Marsoberfläche befindlicher Staub ‚aufgewirbelt‘ und in die Atmosphäre befördert wird. Etwa alle zwei Jahre – dieser Zeitraum entspricht in etwa einem Marsjahr – entsteht dabei eine Großwetterlage, in der sich die unabhängig von den vorherrschenden Jahreszeiten regelmäßig auf dem Mars bildenden Staubstürme von lediglich regional begrenzt auftretenden Phänomenen zu globalen Staubstürmen ausweiten können, welche dann unter Umständen den gesamten Planeten mit einer dichten Staubschicht einhüllen können. Zuletzt konnte dieses Phänomen im Jahr 2007 beobachtet werden und stellte dabei eine ernsthafte Bedrohung für Opportunity dar.

Bereits vor etwa drei Monaten hat mit dem Einsetzen des Frühlings auf der südlichen Hemisphäre des Mars erneut eine Periode begonnen, welche die Bildung solcher Staubstürme begünstigt. Seitdem bildeten sich über der nördlichen Tiefebene des Mars mehrere größere Staubstürme und zogen von dort aus in die etwas weiter südlich gelegenen Regionen Chryse Planitia, Isidis Planitia und Elysium Planitia. Diese Verlagerungen der jeweiligen Sturmfronten und die dabei eingehaltenen ‚Routen‘ der Sturmfronten sind so signifikant, dass sie von den Marsforschern mittlerweile mit Namen belegt wurden. Die am stärksten ausgeprägten Stürme können dabei in der Regel im Bereich des „Acidalia Storm Track“ beobachtet werden.

Der Acidalia Storm Track hat seinen Ursprung in der Tiefebene Acidalia Planitia auf der nördlichen Marshemisphäre. Diese Region ist eine der typischen ‚Geburtsstätten‘ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in die südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen anschließend das Xanthe Terra und überqueren dann den östlichen Bereich der am Marsäquator gelegenen Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zum Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre.

Diese Entwicklung der jeweiligen Sturmgebiete wird durch die MARCIE-Kamera – einem der Instrumente des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) – dokumentiert und anschließend in Form von wöchentlichen „Mars-Wetterberichten“ den Marsforschern zugänglich gemacht. Bereits Mitte Oktober zeigte sich in den MARCIE-Daten, dass sich von dem Acidalia Storm Track ‚abzweigende‘ Sturmfronten in die in der Umgebung gelegenen Regionen erstreckten. In der Woche vom 20. bis zum 26. Oktober 2014 erreichten die vom Acidalia Planitia ausgehenden Stürme dabei auch das zentrale Noachis Terra. Zeitgleich formierten sich in der Umgebung des auf der Südhemisphäre gelegenen Einschlagbeckens Hellas Planitia weitere Staubstürme, welche Sand und Staub ebenfalls in Richtung Noachis Terra beförderten.
Ende Oktober bildete sich so eine ausgedehnte Staubfront, welche sich vom Hellas Planitia bis zum Argyre Planitia erstreckte. Dieser Effekt wurde durch diverse Stürme verstärkt, welche sich zur gleichen Zeit am Rand der südlichen Polarkappe des Mars bildeten und die sich auf ihrem Weg nach Norden mit den Sturmfronten des Acidalia Storm Track ‚vermischten‘. Diese speziellen atmosphärischen Bedingungen hatten zur Folge, dass die im Bereich des Marsäquators operierenden Rover Opportunity und Curiosity in diesen Tagen ungewöhnlich hohe Tau-Werte registrierten. Curiositys Operationsgebiet – der Gale-Krater – hatte dabei keinen direkten Kontakt mit einer dieser Sturmfronten. Der dortige Himmel wies während des entsprechenden Zeitraumes lediglich einen deutlich erhöhten Anteil an Staub auf, was aber Dank des als Energiequelle verwendeten Radioisotopengenerators keine weiteren Auswirkungen hatte.

Auch Opportunity hatte insofern ‚Glück‘, denn auch unmittelbar über dem Endeavour-Krater, welcher sich östlich der Zugbahn des Acidalia Storm Track befindet, war kein Sturm ‚direkt‘ aktiv. Trotzdem war der Staubanteil über dem Endeavour-Krater während der letzten Wochen deutlich erhöht, was sich durch die täglich ermittelten Tau-Werte und ein Absinken der zur Verfügung stehenden Energie bemerkbar machte.

Die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichern Roverdriver am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien sind dieser Beeinträchtigung dadurch entgegen getreten, indem der Rover nach dem jeweiligen Ende der im Rahmen der Erkundung des Ulysses-Kraters erfolgten Fahrten ganz gezielt Positionen einnahm, bei denen die Solarpaneele bewusst in Richtung Sonne ausgerichtet waren. Dadurch konnte der durch den hohen Tau-Wert bedingte ‚Energieabfall‘ soweit begrenzt werden, dass auch in diesen ’staubigen Zeiten‘ genügend Energie für weitere Forschungen und kurze Fahrten zur Verfügung stand.

Mittlerweile scheint das Schlimmste allerdings überstanden zu sein. Die Wetterberichte der letzten zwei Wochen zeigen eine deutliche Abnahme in der Anzahl, Dauer und Stärke der gegenwärtig aktiven Staubstürme. Allerdings befindet sich immer noch relativ viel Staub in der Atmosphäre und ‚dimmt‘ dadurch das einfallende Sonnenlicht.

Weiterfahrt nach Süden
Trotz dieses Problems steht dem Rover immer noch mehr als genug Energie zur Verfügung, um seine Untersuchungen fortzusetzen. Aus diesem Grund entschlossen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler dazu, Opportunity nach der Beendigung der Untersuchungen am Ulysses-Krater wieder in Bewegung zu setzen und die Reise in die südliche Richtung fortzusetzen. Opportunity hat den Ulysses-Krater am 4. November verlassen und seitdem im Rahmen von sechs Fahrten eine Gesamtdistanz von etwa 360 Metern zurückgelegt.

Bei dem gegenwärtig angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelt es sich um ein mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des westlichen Endeavour-Kraterrandes befindet. Hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Rover das Marathon Valley bereits in wenigen Wochen erreichen wird. Die nächste Fahrt soll dabei bereits am heutigen Tag, dem Sol 3844 der Opportunity-Mission, erfolgen und dürfte gegen 20:00 MEZ beginnen.
Bisher hat der Rover Opportunity rund 41.240 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 198.122 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Institute of High Energy Physics/Chinese Academy of Sciences.

Am 14. Dezember 2013 landete die chinesische Raumsonde Chang`e 3 im nördlichen Bereich des Mare Imbrium auf dem Mond. Noch am selben Tag rollte der von der Sonde mitgeführte, rund 120 Kilogramm schwere Rover Yutu (zu deutsch „Jadehase“) über eine Rampe auf die Mondoberfläche (Raumfahrer.net berichtete). Nach der Aktivierung der wissenschaftlichen Instrumente liefert der Rover seitdem Daten von der Mondoberfläche.

Bei einem der dabei zum Einsatz kommenden Instrumenten handelt es sich um ein Röntgen-Spektrometer, das so genannte „Active Particle-induced X-ray Spectrometer“ (kurz „APXS“), mit dessen Hilfe die prozentuale chemische Zusammensetzung von Gesteinen und Mond-Regolith ermittelt werden soll. Das APXS macht sich dabei das Prinzip der Röntgenfluoresenzspektroskopie und der Partikel-induzierten Röntgenemission (PIXE) zunutze.

Das Instrument besteht aus einer im Inneren des Rovers befindlichen Elektronik-Einheit und einem an einen Instrumentenarm montierten Sensorkopf, welcher eine Isotopenquelle beherbergt. Im Vorfeld einer durchzuführenden Messung wird dieser Sensorkopf unmittelbar über den zu untersuchenden Bereich der Mondoberfläche dirigiert. Die Isotopenquelle sendet anschließend aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern zur Oberfläche eine Alphastrahlung aus.

Sobald die Partikel dieser Stahlung in der zu untersuchenden Bodenformation auf andere Atomkerne treffen, wird die Alphastrahlung dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise reflektiert und gestreut. Die reflektierte Strahlung wird anschließend von einem im Inneren des Kopfstückes befindlichen Detektor aufgefangen und vermessen. Durch die Ermittlung des Winkels der erfolgten Ablenkung und der dabei auftretenden Energie ergeben sich genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne, woraus sich wiederum auch die dafür verantwortlichen chemischen Elemente bestimmen lassen.

Erstmals aktiviert wurde das APXS von Yutu bereits am 23. Dezember. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde allerdings lediglich die Funktionalität des Instruments an einer mitgeführten Kalibrierungsprobe überprüft. Zwei Tage später und somit unmittelbar vor dem Beginn einer durch die 14 Tage andauernden „Mondnacht“ bedingten Ruhephase (Raumfahrer.net berichtete) führte das Instrument schließlich die erste direkte Messung auf der Mondoberfläche durch. Erste Auswertungen der dabei gewonnenen Spektren des APXS zeigen, dass sich die dabei untersuchte Probe in erster Linie aus den acht hauptsächlich gesteinsbildenden chemischen Elementen Magnesium, Aluminium, Silicium, Kalium, Calcium, Titan, Chrom und Eisen zusammensetzt. Des weiteren konnten bei dieser Messung Strontium, Yttrium und Zirkonium nachgewiesen werden.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, UMSF-Forum. Vertont von Peter Rittinger.

In Bezug auf den Mars hat sich das Interesse der Öffentlichkeit während der letzten Tage fast ausschließlich auf den neuesten Marsrover der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, den Rover Curiosity, gerichtet. Trotz der berechtigten Freunde über dessen erfolgreiche Landung und die ersten aus dem Gale-Krater übermittelten Bilder (Raumfahrer.net berichtete), sollte dabei allerdings nicht vergessen werden, dass sich mit dem Rover Opportunity bereits seit dem Januar 2004 ein weiterer Rover auf dem Mars befindet. Im Vorfeld der erwarteten Curiosity-Landung waren Opportunitys Aktivitäten auf dem Mars während der letzten Wochen allerdings stark eingeschränkt. Dies wird sich jedoch bereits in wenigen Stunden ändern.

Auch nach dem 1. Juli 2012, dem Sol 3.000 der Opportunity-Mission (Raumfahrer.net berichtete), wurde zunächst weiterhin die Gesteinsformation „Grasberg 1“ eingehend untersucht. Neben der Anfertigung diverser Abbildungen durch das Mikroskop des Rovers wurde dabei auch mehrfach das APXS-Spektrometer dazu verwendet, um die Zusammensetzung des Gesteins zu ermitteln. Erste Ergebnisse dieser Untersuchung deuten darauf hin, dass Grassberg deutlich weniger Schwefel enthält als das umgebende Gelände. Diese Untersuchungen dauerten bis zum 9. Juli an.

Am darauffolgenden Tag, dem Sol 3.008 der Mission, bewegte sich Opportunity zunächst um etwa 32 Meter in die östliche Richtung. Nach der Anfertigung diverser Aufnahmen der Umgebung des Rovers durch die Navigations- und Panoramakameras wurde die Fahrt zwei Tage später fortgesetzt. Das Ziel dieser Fahrt war der rund 55 Meter südlich des damaligen Standortes befindliche, nur wenige Meter durchmessende Impaktkrater „Sao Gabriel“.

Nach einer Pause von neun Tagen, welche unter anderem durch einen zwischenzeitlichen „Safe Mode“ des für die Datenübermittlung zwischen dem Rover und seinem Kontrollzentrum benötigten Marsorbiters Mars Odyssey bedingt war, erreichte Opportunity schließlich am 22. Juli 2012, dem Sol 3.019 der Mission, nach einer weiteren Fahrt über rund 42 Meter einen auffälligen Einschnitt im Gelände. Diese als „Whim Creek“ bezeichnete Geländeformation ist bereits auf den Orbitaufnahmen der an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befindlichen HiRISE-Kamera deutlich zu erkennen.

Über die Entstehungsgeschichte dieses Einschnittes herrscht bisher unter den an der Mission beteiligten Geologen noch keine Klarheit. Allerdings ergibt sich hier eine gute Gelegenheit, um verschiedene Gesteinsschichten in einer geologischen Übergangszone zu untersuchen. Neben den Gesteinen der Meridiani-Ebene welche bereits während der letzten Jahre intensiv von dem Rover studiert wurden, können hier Gesteinsschichten analysiert werden, welche erst bei der Entstehung des etwa 3,7 bis 4,1 Milliarden Jahre alten Endeavour-Kraters freigelegt wurden. Die Randzone des Endeavour-Kraters bietet dabei – wie alle Impaktkrater – ein auf natürliche Weise entstandenes „Beobachtungsfenster“ in den Untergrund des Mars.

Zwei Tage später verließ der Rover am Sol 3.021 den Rand des Whim Creek und begab sich im Rahmen einer Fahrt über 10,52 Meter in das Innere dieses kleinen und für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler überaus interessanten „Tals“. Um den Grund des Whim Creek zu erreichen, musste Opportunity jedoch zuerst ein Gelände passieren, welches über ein Gefälle von bis zu 23 Grad verfügte. Der Rover konnte auch diesen Bereich der Marsoberfläche erfolgreich überbrücken.

Die folgenden Tage wurden mit weiteren ausführlichen Fotoaufnahmen der Umgebung verbracht. Zudem wurden mehrere ausgewählte Gesteins- und Oberflächenformationen angesteuert und durch das Mikroskop und das APXS-Spektrometer untersucht. Aufgrund der jetzt immer näher rückenden Landung des Marsrover Curiosity und der damit verbundenen Auslastungen des Deep Space Network der NASA konnte Opportunity zwischen dem 3. und dem 10. August keine weiteren Fahrten mehr unternehmen. Die in diesem Zeitraum zur Verfügung stehenden Kommunikationskapazitäten wurden fast ausschließlich für die Landung des neuen Marsrovers und die in den folgenden Tagen notwendigen Systemchecks und Softwareupdates benötigt. Opportunity konnte deshalb lediglich die wichtigsten Telemetriewerte, aber keine umfangreicheren wissenschaftlichen Daten zur Erde übermitteln.

Diese „Zwangspause“ wurde allerdings trotzdem für weitere wissenschaftliche Untersuchungen genutzt. Noch vor dem Beginn der „heißen Phase“ der Curiosity-Landung positionierte sich Opportunity vor einer als „Rushall1“ bezeichneten Gesteinsformation. Diese Formation aus offen zutage tretenden Grundgestein wurde anschließend nach einem vorgegebenen Arbeitsplan über mehrere Tage hinweg mit dem Mikroskop und dem APXS untersucht. Zeitgleich fertigten die Kameras des Rovers ein hoch aufgelöstes Panoramabild der Umgebung an. Die dabei gewonnenen Bilder und Daten wurden zunächst im Bordcomputer des Rovers abgelegt und sollen erst jetzt Stück für Stück an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übertragen werden.

Der Rover befindet sich nach wie vor in einem guten Zustand und wird seine Fahrt sehr wahrscheinlich noch am heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission fortsetzen. Der Plan sieht vor, dass sich Opportunity in dem kommenden Tagen und Wochen am östlichen Rand des Cape York in die südliche Richtung bewegen soll. Das dabei angepeilte Fern-Ziel ist ein weiterer Teilbereich des westlichen Kraterrandes des Endeavour-Kraters – das noch mehrere Kilometer entfernt liegende „Cape Tribulation“. Hier konnte eines der Instrumente an Bord des Marsorbiters MRO, das „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“ (CRISM), Schichtsilikate und Tonminerale identifizieren. Diese Mineralien bilden sich nur unter feuchten und warmen Umweltbedingungen, welche außerdem ph-neutrales Wasser voraussetzen.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss dabei jedoch immer auch ein Auge auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Wochen traten speziell auf der südlichen Hemisphäre des Mars mehrfach kleinere, lokal begrenzte Sturmgebiete auf, welche dabei größere Mengen an Staub in die Atmosphäre befördert haben. Zwei dieser Sturmgebiete waren in der unmittelbaren Umgebung von Opportunity aktiv, was sich allerdings nur unwesentlich auf den Energiehaushalt auswirkte.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. 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 ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 07.08.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,715 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 24.07.2012: 0,547 kWh/Tag , Tau-Wert 0,642 , Lichtdurchlässigkeit 72,00 Prozent
• 12.07.2012: 0,523 kWh/Tag , Tau-Wert 0,571 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 10.07.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,443 , Lichtdurchlässigkeit 71,60 Prozent
• 03.07.2012: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,346 , Lichtdurchlässigkeit 70,50 Prozent
• 27.06.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,330 , Lichtdurchlässigkeit 69,80 Prozent
• 20.06.2012: 0,526 kWh/Tag , Tau-Wert 0,229 , Lichtdurchlässigkeit 68,40 Prozent

Der in den letzten Wochen erfolgte Anstieg des Staubanteils in der Marsatmosphäre über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet des Rovers Opportunity, führte lediglich zu einer minimalen Abnahme der täglich zur Verfügung stehenden Energiemenge. Dank der gegenwärtig am Rand des Endeavour-Kraters vorherrschenden oberflächennahen Windströmungen konnte sich zudem kein weiterer Staub auf den Solarpaneelen des Rovers ablagern.

Zwischen dem 21. Dezember 2011 und dem 8. Mai 2012 war Opportunity im Rahmen seiner Winterpause damit beschäftigt, ein hochaufgelöstes Panorama seiner Umgebung anzufertigen (Raumfahrer.net berichtete). Dieses „Greeley Panorama“, welches sich aus insgesamt 817 Einzelaufnahmen der Panoramakamera zusammensetzt, wurde bereits am 5. Juli 2012 der Öffentlichkeit präsentiert und ist in seiner vollen Auflösung (124 MB) auf dieser Internetseite des JPL in einer Falschfarben-Version abrufbar.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission, hat Opportunity insgesamt 34.639,45 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 170.000 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Der 899 Kilogramm schwere Marsrover Curiosity ist für die Erfüllung seiner wissenschaftlichen Aufgabenstellungen mit zehn Instrumenten ausgestattet, welche über ein Gesamtgewicht von rund 80 Kilogramm verfügen. Seine beiden Vorgänger, die baugleichen Marsrover Spirit und Opportunity, verfügten dagegen über jeweils lediglich fünf Instrumente mit einem Gesamtgewicht von jeweils 6,8 Kilogramm. Die Instrumente Curiositys, welche sich in ihren Aufgabenbereichen teilweise gegenseitig ergänzen beziehungsweise kombiniert eingesetzt werden, lassen sich in vier Gruppen unterteilen.

Kamerasysteme:

• Die „Mast Camera“ (kurz MastCam) ist die Hauptkamera des Rovers und bildet praktisch dessen Augen. Mit den beiden Optiken der MastCam können mittels verschiedener Filtersysteme Farbbilder der Marsoberfläche erstellt werden. Aus den angefertigten Aufnahmen lassen sich unter anderem Falschfarbenaufnahmen erstellen, welche es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ermöglichen werden, Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung des Bodens hervorzuheben. Anhand der durch die MastCam angefertigten Aufnahmen werden die Wissenschaftler die näher zu untersuchenden Oberflächenstrukturen bestimmen.
• Der „Mars Hand Lens Imager“ (MAHLI) ist das am Roverarm befestigte Mikroskop des Rovers. Mit ihm sollen Detailaufnahmen des Bodens und der Gesteinsformationen auf der Marsoberfläche angefertigt werden, bevor diese von anderen Instrumenten näher analysiert werden.
• Der „Mars Descent Imager“ (MARDI) ist an der Unterseite Curiositys befestigt und wird dessen Landung auf dem Mars ab einer Höhe von weniger als 3,7 Kilometern bis zum Aufsetzen auf der Planetenoberfläche bildlich dokumentieren. Während der Mission werden die MARDI-Aufnahmen des weiteren dazu genutzt, um die im Rahmen einer Fahrt direkt überquerten Oberflächenstrukturen abzubilden und so zu untersuchen.

Spektrometer:

• Das „Alpha Particle X-Ray Spectrometer“ (APXS) kann im Rahmen seiner Messungen die chemische und mineralogische Zusammensetzung der untersuchten Objekte ermitteln. Besonders empfindlich ist das APXS dabei für den Nachweis salzformender Elemente wie zum Beispiel Schwefel, Chlor oder Brom.
• Das „Chemistry & Camera“-Instrument (ChemCam) besteht aus einem Laser, einem Spektrometer und einem speziellen Teleskop und kann die Zusammensetzung von Gesteinen aus einer Entfernung von bis zu sieben Metern im Detail ermitteln. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche des zu untersuchenden Objektes mit einem leistungsstarken Laserstrahl verdampft. Die Teleskopkamera fängt das Licht der so freigesetzten Gase und Plasmen ein, welche anschließend von dem Spektrometer der ChemCam analysiert werden. Mit der ChemCam ist es somit möglich, unterschiedliche Gesteinsarten relativ schnell zu identifizieren und erst anschließend den gesamten Rover für weitere Untersuchungen zu diesen Gesteinen zu steuern.
• Bei dem „Chemistry & Mineralogy X-RayDiffraction/ X-Ray Fluorescence Instrument“ (CheMin) handelt es sich um ein Analyselabor für die Untersuchung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der Marsoberfläche. Zuvor gesammelte und in spezielle Probenkammern beförderte Bodenproben werden dazu mit einer Röntgenquelle bestrahlt und anschließend mit einem speziellen CCD-Sensor analysiert. Die so gewonnenen Daten können Aufschlüsse über eine zuvor erfolgte Interaktion der Proben mit Wasser und eventuell vorhandene biologische Signaturen liefern.
• Das „Sample Analysis at Mars“ (SAM) ist mit einem Gesamtgewicht von rund 38 Kilogramm das schwerste und zugleich auch leistungsfähigste Instrument Curiositys. Mittels dreier kombinierter Sensorensysteme soll das Gerät ermitteln, inwieweit der Mars einstmals als Habitat für primitive Lebensformen geeignet war oder ob dies eventuell auch heute noch der Fall sein könnte. Einhergehend mit dieser Zielsetzung liegt die Hauptaufgabe von SAM in der Identifizierung und Analyse von organischen Verbindungen. Außerdem dient das Instrument dem Nachweis von leichteren Elementen auf der Marsoberfläche und der Ermittlung der Isotopenverhältnisse in der Planetenatmosphäre.

Strahlungsmessgeräte:

• Der „Radiation Assessment Detector“ (RAD) ist ein Strahlendetektor, welcher die in der Planetenatmosphäre und auf der Oberfläche des Mars auftretende Strahlung ermitteln soll. Aufgrund der auf dem Mars auftretenden Strahlenwerte gilt es als unwahrscheinlich, dass eventuell vorhandene Lebensformen direkt auf der Planetenoberfläche existieren können. Die Strahlung dürfte auch zu einer Zersetzung eventueller biologischer Signaturen führen. RAD soll deshalb auch feststellen, ab welcher Tiefe unter der Oberfläche organische Komponenten dauerhaft existieren könnten. Als einziges der zehn Instrumente Curiositys lieferte RAD bereits während des Fluges zum Mars wissenschaftliche Daten. Aus diesen Datensätzen lässt sich die Strahlenbelastung ableiten, der ein zukünftiger Astronaut auf dem Weg zum Mars ausgesetzt sein wird.
• Das „Dynamic Albedo of Neutrons“-Instrument (DAN) ist ein Neutronendetektor. DAN soll die Verteilung von im Marsboden befindlichen wasserstoffhaltigen Verbindungen bis zu einer Tiefe von etwa einem Meter ermitteln.

Wetterstation:

• Bei der „Rover Environmental Monitoring Station“ (REMS) handelt es sich um eine Wetterstation, welche während der gesamten Missionsdauer von mindestens einem Marsjahr in regelmäßigen Abständen diverse meteorologische Daten wie die vorherrschenden Windgeschwindigkeiten und -richtungen, Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit ermitteln wird. Auf diese Weise erhalten die an der Mission beteiligten Atmosphärenforscher einen tieferen Einblick in das über ein Marsjahr ablaufende Wettergeschehen im Bereich des Operationsgebietes des Rovers. In Kombination mit den Daten von weiteren Marsorbitern, Rovern und Landern kann so auch das Verständnis des allgemeinen marsianischen Wettergeschehens und der Entwicklung der Marsatmosphäre immens verbessert werden.

Mit diesen Instrumenten sind die Curiosity zur Verfügung stehenden Möglichkeiten für wissenschaftliche Analysen allerdings keineswegs ausgeschöpft.

Weitere Hilfskameras:

Zusätzlich zu diesen 10 wissenschaftlichen Instrumenten ist Curiosity noch mit verschiedenen Kameras ausgestattet, welche eigentlich primär für die Navigation des Rovers vorgesehen sind. Vier Navigationskameras, welche unmittelbar neben den Optiken der MastCam am Kameramast montiert sind, und weitere vier Gefahrenerkennungskameras – zwei am Vorderteil und zwei am Hinterteil der „Warm Electronics Box“ (WEB), der zentralen Grundstruktur des Rovers – liefern den für die Steuerung Curiositys verantwortlichen Roverdrivern des Jet Propulsion Laboratory (JPL) Aufnahmen der unmittelbaren Umgebung des Rovers. Diese Schwarz-Weiß-Bilder können aufgrund der Kameraanordnung zu stereoskopischen Aufnahmen kombiniert werden, welche einen räumlichen Eindruck der Umgebung vermitteln. Auch diese Bilder werden von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern für die Auswahl ihrer näher zu untersuchenden Ziele verwendet.

Hilfsinstrumente am Roboterarm:

Am Ende des 1,9 Meter langen, an der Vorderseite des Rovers befestigten Roboterarms (Fachbezeichnung „Sample Acquisition, Processing, and Handling“, kurz „SA/SPaH“) befindet sich ein fast 60 Zentimeter durchmessender und rund 33 Kilogramm schwerer, drehbarer Aufsatz. Neben dem APXS-Spektrometer und der MAHLI-Kamera sind an diesem Aufsatz drei weitere Geräte montiert, welche der indirekten Untersuchung der Marsoberfläche und der Entnahme von Bodenproben dienen.

• Das „Dust Removal Tool“ (DRT) ist eine Bürste, mit dem die zu untersuchenden Gesteinsformationen von der obersten Staubschicht befreit werden können. Eine solche Staubschicht, welche unter Umständen seit Jahrmillionen den auftretenden Umweltbedingungen – einschließlich der einfallenden Strahlung – ausgesetzt war, könnte zum Beispiel die Messergebnisse des APXS-Spektrometers verfälschen.
• Bei dem „Powder Acquisition Drill System“ (PADS) handelt es sich um einen Bohrer. Dieser kann 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Planetenoberfläche oder in Gesteine bohren.
• Bei dem „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“ (CHIMRA) handelt es sich dagegen um eine Konstruktion, welche mittels einer kleinen Schaufel Bodenproben entnehmen und in verschiedenen, mit Sieben versehene Auffangbehälter verteilen kann. Diese Proben, welche zuvor zum Beispiel mittels des Bohrers an die Oberfläche befördert wurden, werden anschließend an die im Inneren der WEB befindlichen Instrumente SAM und CheMin weitergeleitet.

Atmosphärenuntersuchung beim Abstieg durch die Marsatmosphäre:

• Bei dem „Mars Science Laboratory Entry Descent and Landing Instrument“ (MEDLI) handelt es sich um ein in dem Hitzeschild der Abstiegsstufe integriertes Sensorpaket. Insgesamt 14 Sensoren werden während des mehrminütigen Abstieges durch die Marsatmosphäre die in unterschiedlichen Höhen durch die Reibungshitze erzeugte Temperatur und die dort auftretenden Druckverhältnisse registrieren und aufzeichnen. Neben der Verfeinerung der aktuellen Atmosphärenmodelle der Marsatmosphäre werden diese Daten auch in die Planungen für weitere Missionen auf der Marsatmosphäre einfließen. Die Daten werden unter anderem dazu dienen, um die bei zukünftigen Marslandungen verwendeten Hitzeschilde und Landefallschirme noch effizienter zu gestalten.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Funktionsweise

Bei dem „Alpha Particle X-ray Spectrometer“ (zu deutsch „Alphapartikel-Röntgenspektrometer“, kurz „APXS“) handelt es sich um ein Spektrometer, mit dessen Hilfe die prozentuale chemische Zusammensetzung von Marsgesteinen und Marsböden ermittelt werden kann. Das APXS macht sich dabei das Prinzip der Röntgenfluoresenzspektroskopie und der Partikel-indizierten Röntgenemission (PIXE) zunutze. Das Instrument besteht aus einer im Inneren der „Warm Electronics Box“ des Rovers befindlichen Elektronik-Einheit und einem am Ende des Instrumentenarms von Curiosity montierten Sensorkopf, welcher eine Isotopenquelle – es handelt sich hierbei um eine Menge von ungefähr 800 Mikrogramm des über eine Halbwertszeit von 18,1 Jahren verfügenden radioaktiv strahlenden Isotops Curium-244 – beherbergt.

Im Vorfeld einer durchzuführenden Messung wird dieser an seinem Ende 1,7 Zentimeter durchmessende Sensorkopf direkt auf dem zu untersuchenden Objekt aufgesetzt. Durch diese Bodenberührung wird ein Kontaktring in das Innere des Sensorkopfes gedrückt, welcher dabei über eine interne Mechanik zwei Türen öffnet. Diese Türen, welche während der Zeiten, in denen keine Messungen erfolgen, geschlossen sind, sollen verhindern, dass der in der Marsatmosphäre enthaltene Staub unkontrolliert in den Sensorkopf eindringen kann.

Die Isotopenquelle sendet nach dem Öffnen der beiden Türen bei der anschließenden Messung eine Alphastrahlung in Form von Heliumkernen aus, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Sobald die Heliumkerne in der zu untersuchenden Bodenformation auf andere Atomkerne treffen, wird die Alphastrahlung dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise reflektiert und gestreut. Die reflektierte Strahlung wird anschließend von einem im Inneren des Kopfstückes befindlichen Röntgenstrahlen-Detektor aufgefangen und vermessen. Durch die Ermittlung des Winkels der erfolgten Ablenkung und der dabei auftretenden Energie ergeben sich genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne, woraus sich wiederum auch die dafür verantwortlichen chemischen Elemente bestimmen lassen.

Aus der sich so ergebenden Zusammensetzung der verschiedenen Moleküle kann wiederum auf das zugrunde liegende Mineral und daraus auf die chemische Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Des weiteren geben die Messungen beispielsweise Auskunft über stattgefundene Verwitterungsprozesse oder frühere Aktivitäten von Wasser auf der Marsoberfläche. Mit dieser Methode lassen sich speziell leichte Elemente wie Natrium, Magnesium, Aluminium und Schwefel identifizieren und ihre Mengenanteile in der untersuchten Gesteinsprobe bestimmen. Aber auch schwerere Elemente wie zum Beispiel Eisen, Nickel oder Zink lassen sich auf diese Weise detektieren.

Der Einsatz eines APX-Spektrometers im Rahmen einer Marsrovermission ist bei der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA fast schon Tradition. Auch die drei Vorgängermissionen Curiositys, der im Rahmen der Pathfinder-Mission im Jahr 1997 aktive Marsrover Sojourner und die beiden im Januar 2004 auf dem Mars gelandeten Rover Spirit und Opportunity, waren mit jeweils einem dieser Spektrometer ausgerüstet.

Oberflächenuntersuchungen

Allerdings handelt es sich bei dem im Rahmen der Curiosity-Mission verwendeten APXS um eine technische Weiterentwicklung des Spektrometers. „Das APXS von Curiosity wurde für diese Mission modifiziert“, so Prof. Dr. Ralf Gellert von der University of Guelph in Ontario/Kanada, der für dieses Instrument verantwortliche Wissenschaftler. „Im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission [gemeint sind hiermit die beiden Marsrover Spirit und Opportunity] benötigten wir fünf bis zehn Stunden, um die gleichen Informationen zu erhalten, welche wir jetzt in lediglich zwei bis drei Stunden sammeln werden. Wir hoffen, dass wir so deutlich mehr Messungen durchführen können.“

Eine daraus resultierende signifikante Verbesserung im Vergleich zu den vorher verwendeten APX-Spektrometern besteht in einer gegebenenfalls erfolgenden Kühlung des für die Messungen benötigten Röntgenstrahlen-Detektors. Das als Strahlungsquelle verwendete Curium-244 gibt aufgrund seiner Radioaktivität eine relativ große Wärmemenge von etwa drei Watt pro Gramm an seine Umgebung ab. Um die Messergebnisse nicht zu verfälschen darf der lediglich 10 Quadratmillimeter große Sensor jedoch keiner zu hohen Umgebungstemperatur ausgesetzt sein. Die im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission verwendeten APX-Spektrometer – diese verfügten über baugleiche Röntgenstrahlen-Detektoren wie Curiosity – konnten ihre Messungen deshalb lediglich während der kalten Marsnächte oder in den frühen Vormittagsstunden durchführen. Das APXS der Curiosity-Mission kann dagegen dank eines speziellen Kühlsystems – es handelt sich hierbei um ein Peltier-Element – gegebenenfalls auch während des Marstages aktiv sein, wobei der Röntgenstrahlen-Detektor auf eine Temperatur von minus 35 Grad Celsius gekühlt wird. Auch diese Weiterentwicklung wird dazu führen, dass Curiosity deutlich mehr Messungen durchführen wird als seine Vorgänger.

Eine lediglich zehnminütige Messung wird bereits einen ersten, groben Überblick über die Zusammensetzung der untersuchten Probe liefern. Elemente wie Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Kalzium, Eisen oder Schwefel können dabei ab einem Mengenanteil von etwa 0,5 Prozent eindeutig nachgewiesen werden. Im Rahmen einer dreistündigen Messung wird es dagegen möglich sein, die Zusammensetzung der untersuchten Materialprobe detailliert zu entschlüsseln. Dabei kann zum Beispiel das Element Nickel ab einem Mengenanteil von etwa 100 ppm nachgewiesen werden. Die Nachweisgrenze von Brom liegt dagegen in diesem Zeitrahmen bei sogar lediglich etwa 20 ppm.

Das wissenschaftliche Hauptziel des APXS besteht darin, den geologischen Kontext des Geländes zu bestimmen, auf dem sich Curiosity bewegt. Durch die ermittelten Spektren wird es möglich sein, die Prozesse zu charakterisieren, welche zur Bildung der Gesteine und Böden geführt haben und das Ausmaß der Erosion zu bestimmen, welcher diese in der Vergangenheit ausgesetzt waren. Die hohe Präzision und die geringen Nachweisgrenzen des Spektrometers speziell für verschiedene salzbildende Elemente wie Schwefel, Brom oder Chlor erlauben dabei die Identifikation lokaler Anomalien in der Zusammensetzung der Oberfläche und die Auswahl spezieller Proben, welche anschließend durch weitere analytische Instrumente des Rovers (zum Beispiel durch CheMin) näher untersucht werden können.

Die Untersuchung der Marsatmosphäre und des Wettergeschehens

Zusätzlich zu der Untersuchung der Böden und Gesteine auf der Marsoberfläche kann das APXS theoretisch allerdings auch für die direkte Untersuchung der Marsatmosphäre sowie der Analyse der jahreszeitlich bedingten Veränderungen in deren Zusammensetzung und der damit verbundenen dynamischen Vorgängen genutzt werden.

Neben verschiedenen Spurengasen wie zum Beispiel Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasserdampf oder auch Methan besteht die Lufthülle unseres Nachbarplaneten zum überwiegenden Teil aus Kohlendioxid, welches dabei mit einen Anteil von 95,32 Prozent vertreten ist. Zwei weitere bedeutende Bestandteile der Marsatmosphäre sind Stickstoff (2,7 Prozent) sowie das mit einem Mengenanteil von 1,6 Prozent vorhandene Edelgas Argon. Diese Mengenanteile sind jedoch nicht konstant, sondern sie verändern sich vielmehr in einem bestimmten, jahreszeitlich bedingten Rhythmus.

Auf seiner sehr exzentrischen Umlaufbahn um die Sonne – der Wert der Exzentrizität der Marsbahn beträgt 0,0935 und weist nach der Umlaufbahn des Planeten Merkur die größte aus dem Sonnensystem bekannte Abweichung einer Planetenbahn von der idealen Kreisbahn auf – durchlebt der Mars eine regelmäßig erfolgende Veränderung in der Dichte und Zusammensetzung seiner Atmosphäre. Sobald auf einer der beiden Hemisphären des Mars der Winter einsetzt, friert das über dem betroffenen Pol in der Atmosphäre befindliche Kohlendioxid aufgrund der damit verbundenen tieferen Lufttemperaturen im großen Umfang aus der Atmosphäre aus und schlägt sich in Form von Trockeneisablagerungen auf der Oberfläche nieder. Im Rahmen dieses Prozesses bildet sich über dem jeweiligen Polargebiet ein ausgedehntes atmosphärisches Tiefdruckgebiet, welches die Luft des Planeten regelrecht in die Richtung des betroffenen Pols zieht.

Mit dem einsetzenden Frühling erhöht sich die Lufttemperatur wieder und das zuvor im festen Zustand auf der Polarkappe abgelagerte Kohlendioxid geht erneut in den gasförmigen Zustand über, was zu einer erneut erfolgenden Verdichtung der Atmosphäre führt. Dadurch bildet sich jetzt über dem betroffenen Pol ein Hochdruckgebiet, welches die Luftmassen wieder in Richtung des Marsäquators schiebt. Hierdurch werden in den oberen Atmosphärenschichten des Mars unter bestimmten Bedingungen Windgeschwindigkeiten von bis zu 650 Kilometern pro Stunde erzeugt.

Das Argon ist von diesem regelmäßig erfolgenden Ausfrieren der Atmosphäre nicht betroffen und verbleibt während des gesamten Marsjahres in einer konstanten Menge in der Marsatmosphäre, da es erst bei viel niedrigeren Umgebungstemperaturen gefriert. Dadurch verändert sich auch ständig das Mengenverhältnis von Kohlendioxid zu Argon. Ein Instrument an Bord des von der NASA betriebenen Orbiters Mars Odyssey, das Gamma Ray Spectrometer (GRS), konnte so in der Vergangenheit nachweisen, dass am Südpol des Mars während des dort herrschenden Winters die Argonkonzentration etwa sechs mal höher ausfällt als während der wärmeren Jahreszeiten.

Im Rahmen dieses Prozesses der abwechselnden Sublimation und Resublimation des Kohlendioxids und der sich dadurch bedingt bildenden Hoch- und Tiefdruckgebiete kommt es zu einer stetig erfolgenden Vermischung zwischen den Luftmassen im Bereich des Äquators und den Luftmassen über den Polargebieten. Um den zeitliche Ablauf dieser Vermischung und die sich dabei ergebenden Veränderungen zu untersuchen, ermittelt das GRS von Mars Odyssey die Argonkonzentration in einer mehrere hundert Kilometer hohen Luftsäule, welche sich von der obersten Atmosphärenschicht bis zur Planetenoberfläche erstreckt.

Allerdings sind solche Argon-Messungen auch von der Oberfläche des Mars aus möglich. So wurden die APX-Spektrometer der beiden Marsrover Spirit und Opportunity in der Vergangenheit in regelmäßigen Abständen dazu eingesetzt, um die Argonkonzentration in den Operationsbereichen der Rover zwischen dem Instrument und der Planetenoberfläche zu ermitteln.

Die Messungen der beiden Rover haben dabei gezeigt, dass die Argonkonzentration in der Atmosphäre an deren Landeplätzen nicht konstant ist, sondern dass sie sich vielmehr mit dem Wechsel der Jahreszeiten verändert. Diese Veränderung der Argonkonzentration folgt dabei der gesamten Veränderung der atmosphärische Druckverhältnisse, erfolgt jedoch nicht synchron mit dem zeitlichen Ablauf der Veränderungen. Vielmehr ist eine Verzögerung von mehreren Monaten zwischen dem maximalen Argon-Kohlendioxid-Mischungsverhältnis und dem Zeitpunkt des maximalen Atmosphärendrucks zu beobachten. Außerdem zeigte sich bei den Orbiter-Messungen des GRS, dass an beiden Polen ein unterschiedlicher Grad der Kohlendioxidfreigabe erfolgt. Die Menge des an den äquatornahen Positionen der Rover nachgewiesenen Argons wird dabei durch die Effizienz gesteuert, mit der sich die Marsatmosphäre in den Landegebieten der beiden Rover – dem Meridiani Planum und dem Gusev-Krater – vermischt.

Während die Wissenschaftler den gesamten Sublimations-Resublimations-Zyklus von Kohlendioxid in der Marsatmosphäre relativ gut verstehen, besteht bisher noch kein allzu gutes Verständnis der in der Äquatornähe erfolgenden Durchmischung der Atmosphäre, welches das dortige Auftreten und „Verhalten“ des Argons erklären könnte. Es wird allerdings allgemein vermutet, dass hierfür das Auftreten einer Hadley-Zelle verantwortlich ist. Diese Zelle sorgt für eine Zirkulation der Marsatmosphäre zwischen der Äquatorregion, wo die Luft erwärmt wird, und den polwärts gerichteten Breiten, wo sie wieder abkühlt. Die Luftmassen können sich im Rahmen dieser Hadley-Zelle allerdings lediglich bis etwa zum 60. nördlichen beziehungsweise südlichen Breitengrad bewegen. Dort treffen sie auf einen Wirbel von sich schnell um den Pol bewegenden Winden und werden von diesen beiden zirkumpolaren Luftwirbeln blockiert.

Diese zirkumpolaren Luftwirbel wurden übrigens erst beim Einbremsmanöver des Marsorbiters Mars Odyssey in dessen Umlaufbahn im Herbst 2001 entdeckt und sind bisher ebenfalls noch nicht vollständig verstanden. Es wird allerdings vermutet, dass auch diese polaren Luftwirbel eine bedeutende Rolle bei der Verteilung von Argon und Kohlendioxid, aber auch von Wasserdampf und Staub in der Marsatmosphäre einnehmen müssen. Durch das Studium der Argonkonzentration an den Landestellen der Rover Spirit und Opportunity erhielten die Marsforscher einen ersten Einblick in die äquatornahe Zirkulation und Durchmischung der Marsatmosphäre, woraus sich wiederrum Rückschlüsse auf die Hadley-Zellen und die zirkumpolaren Luftwirbel ziehen lassen. Das Verständnis der hierbei erfolgenden Prozesse ist jedoch eine der Grundvoraussetzungen für das Verständnis der atmosphärischen Aktivitäten, welche das Wettergeschehen auf dem Mars bestimmen.

Durch die Messungen des im Rahmen der Curiosity-Mission eingesetzten APXS lassen sich diese bisher erhaltenen Einblicke in die Marsatmosphäre eventuell noch weiter vertiefen. Bisher stehen entsprechende Argon-Messungen allerdings noch nicht auf dem Untersuchungsprogramm der an dem APX-Spektrometer beteiligten Wissenschaftler.

„Die [bisherigen] Marsrovermissionen haben einen Menge Fragen beantwortet. Aber sie haben zugleich auch eine Vielzahl neuer Fragen eröffnet“, so Dr. Ralf Gellert. „Curiosity wurde dazu entwickelt, um dort weiterzumachen, wo Spirit und Opportunity aufgehört haben.“

Das für die Curiosity-Mission verwendete APXS wurde von der kanadischen Weltraumagentur CSA finanziert und von der Firma MDA Space Missions gebaut. Die für den wissenschaftlichen Betrieb des APXS erforderlichen Finanzmittel werden durch die CSA, die NASA und durch die University of Guelph zur Verfügung gestellt. Der Principal Investigator des APXS, Prof. Dr. Ralf Gellert, war bereits an der Entwicklung der beiden im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission zum Mars gesandten APXS-Spektrometer beteiligt, welche am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz erfolgte. In den folgenden Missionsjahren war Dr. Gellert neben der Weiterentwicklung der eingesetzten Software an der Auswertung der durch diese beiden Instrumente gelieferten Daten beteiligt.

Um die Aktivitäten und Messresultate des Curiosity-APXS auf dem Mars besser nachvollziehen und das Instrument optimal kalibrieren zu können, wurde auf dem Campus der University of Guelph eine spezielle Simulationskammer errichtet, in der ein baugleiches APXS unter nachgestellten „Marsbedingungen“ betrieben werden kann. Die aktuellen Forschungen der Arbeitsgruppe um Dr. Gellert konzentrieren sich neben der eigentlichen Curiosity-Mission auf die Weiterentwicklung der APXS-Hardware und die Entwicklung der damit verbundenen Software. Entsprechende Analysesysteme könnten im Rahmen zukünftiger Forschungsmissionen zum Mars, zu dessen beiden Monden Phobos und Deimos, zu verschiedenen Asteroiden oder auch zu dem Erdmond zum Einsatz kommen.

Verwandte Webseiten

APXS Allgemein

• Gellert et al. 2009: APXS
• NASA: Advanced NASA Instrument Gets Close-up on Mars Rocks
• NASA: APXS

Druckveränderungen

• Seasons on Mars

Argon

• Chicago Chronicle: Changes in argon on Mars prompt new observations
• Economou et al., 2008: Measurement of Mars Atmosphere Argon Density with the APXS on the Opportunity site
• Pierrehumbert et al. 2010: Argon Measurement on MER Missions
• Arvidson et al., 2010: Spirit, Home Plate Winter Haven to the side of Scamander crater
• Raumcon-Forum 15-01-2011

Diskussion zu diesem Artikel

• Marsrover Curiosity
• MSL Rover Curiosity auf Atlas V (541)
• Planet Mars

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society.

Eigentlich sollte der Marsrover Opportunity, nachdem er Ende Juni/Anfang Juli 2009 zwei Wochen lang eine Grundgesteinsformation ausführlich untersucht hatte, in mehreren Fahretappen über jeweils rund 70 Meter zu zwei kleineren Kratern fahren. Bei der Durchsicht der am 11. Juli 2009 von der Navigationskamera des Rovers aufgenommenen Bilder stieß man allerdings auf einen auffälligen Felsbrocken, welcher sich etwa 60 Meter südlich von Opportunitys eigentlicher Fahrtroute befand.

Auffällig war auf den Fotos nicht nur die extrem dunkle Färbung sondern auch die ungewöhnliche Größe des Objektes. Mit den Abmessungen von etwa 30 mal 60 Zentimetern war es deutlich größer als die anderen in der näheren Umgebung auffindbaren Gesteinsbrocken. Der Felsblock wurde daraufhin nochmals von der höher auflösenden Panoramakamera abgebildet. Allerdings konnten die betreffenden Aufnahmen erst am 18. Juli an das Deep Space Network der NASA und von dort aus weiter an das Rover-Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt werden. So kam es, dass der Rover bereits über 200 Meter von dem als „Block Island“ bezeichneten Objekt entfernt war, bevor man dessen wissenschaftliche Bedeutung erkannte.

Nach einer kurzen Beratungspause fasste das wissenschaftliche Team der Rover-Mission den Entschluss, umzukehren und Block Island trotz des dadurch entstehenden Umweges näher zu untersuchen. Dr. Albert Yen, Mitglied des Opportunity-Teams, äußerte sich folgendermaßen zu dieser Gelegenheit: „Wenn man durch eine Sandwüste fährt, dann ist jede Gelegenheit willkommen, um anzuhalten und einen großen Felsen zu untersuchen.“ Ähnlich denkt Dr. Timothy Parker vom JPL: „Es handelt sich hier um das größte nicht mit einem Krater assoziierte Objekt, welches wir bisher gesehen haben – und es handelt sich nicht um Grundgestein.“

Seit dem 31. Juli 2009, Sol 1961 von Opportunitys Mission auf dem Mars, wird Block Island von den Instrumenten des Rovers intensiv untersucht. Neben diversen Aufnahmen mit den Panorama- und Navigationskameras wurden dabei in erster Linie Aufnahmen mit den „Microscopic Imager“ angefertigt. Hierbei handelt es sich um ein abbildendes Mikroskop mit einer Auflösung von etwa 30 Mikrometern. Diese Aufnahmen zeigen, dass der Felsen zum Teil mit einer dünnen Staubschicht überzogen ist. Unter und neben dieser Staubschicht erkennt man zudem eine „schimmernde“ Oberfläche. Einige auf der Oberfläche erkennbare Linien erinnern stark an sogenannte „Widmanstätten-Strukturen“. Diese Strukturen finden sich ausschließlich bei Objekten meteoritischen Ursprungs. Sie haben ihre Ursache in der unterschiedlichen Beständigkeit der in den Meteoriten enthaltenen Minerale Taenit und Kamacit.

Mit den Mikroskop-Aufnahmen ist es außerdem möglich, einen Kontext zur Interpretation der von den Spektrometern des Rovers gewonnenen Daten zu erhalten. Über das vergangene Wochenende erfolgte eine erste Untersuchung von Block Island durch das APXS-Spektrometer, betrieben vom in Mainz ansässigen Max-Planck-Institut für Chemie. Dabei bestätigte sich die Vermutung, dass es sich bei Block Island um einen Eisen-Nickel-Meteoriten handelt.

Allerdings handelt es sich bei Block Island keinesfalls um den ersten Eisenmeteoriten, den Opportunity entdecken konnte. Bereits im Januar 2005, ein Jahr nach der Landung auf dem Mars, hat der Rover einen etwa fußballgroßen Meteoriten entdeckt. Da diese Entdeckung in der unmittelbaren Nachbarschaft von Opportunitys Hitzeschild erfolgte, erhielt dieser Meteorit den treffenden Namen „Heat Shield Rock“. Die Untersuchungen ergaben, dass dieser Meteorit sich zu etwa 93 Prozent aus Eisen und zu 7 Prozent aus Nickel zusammensetzt. Außerdem wurden Spuren von Germanium, Iridium und Gallium detektiert. Dies stellt eine Mixtur dar, welche für die Klasse der Eisenmeteoriten typisch ist. Die jetzt gewonnenen Daten des APXS-Spektrometers weisen für Block Island eine similäre Zusammensetzung auf. Dr. Yen sagt dazu: „Allerdings existieren feine Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung, welche wir zu charakterisieren und zu verstehen versuchen.“

Auf der anderen Seite des Mars hat der Zwillingsrover von Opportunity, Spirit, im Juni 2006 in seinem Operationsgebiet, der sogenannten Home Plate im Gusev-Krater, ebenfalls zwei Eisenmeteoriten entdeckt. Auf der Erde entstammen lediglich etwa fünf Prozent aller gefundenen Meteoriten der Klasse der Eisenmeteoriten. Mit mittlerweile vier bestätigten Funden (bei insgesamt sieben entdeckten Meteoriten) sind die Eisenmeteoriten auf dem Mars also anscheinend auffällig übermäßig vertreten. Dies lässt sich aber eventuell dadurch erklären, dass die normalerweise zahlenmäßig überwiegenden Stein-Meteoriten selbst in einer relativ gering von Erosion beeinträchtigten Umgebung innerhalb von wenigen Millionen Jahren verwittern dürften, während nahezu ausschließlich aus Metall bestehende Objekte über bedeutend längere Zeiträume von Bestand sein sollten. Außerdem stechen diese Objekte, wie man auf den Fotos der Navigationskamera sehen kann, aus der Landschaft heraus und können so relativ leicht entdeckt werden.

Unabhängig davon ist die relativ hohe Anzahl der entdeckten Meteoriten auffällig, denn beide Rover zusammen haben in Laufe der letzten fünfeinhalb Jahre lediglich knapp 25 Kilometer auf dem Mars zurückgelegt. Eine Erklärung hierfür könnte sein, dass der Mars aufgrund seiner Lage im solaren System einem bedeutend stärkeren Bombardement aus dem Weltraum ausgesetzt ist als die Erde. Immerhin befindet der Mars sich in der direkten Nachbarschaft zum Hauptasteroidengürtel, der Ursprungsquelle der meisten Meteoriten. Des weiteren verfügt der Mars im Vergleich zur Erde lediglich über eine etwa 200-fach dünnere Atmosphäre. Dies führt dazu, dass in die Luftschicht eintretende Objekte mit einer kompakten Zusammensetzung nicht einfach verglühen, sondern die Oberfläche relativ unbeschadet erreichen. Meteoriten, welche die Oberfläche mit Geschwindigkeiten von nur wenigen Kilometern pro Sekunde erreichen und außerdem einen nicht allzu steilen Eintrittswinkel aufweisen, prallen von der Oberfläche ab. Vergleichbar mit einem flach über das Wasser geworfenen Stein gleiten sie über den Boden hinweg, prallen mehrmals auf, werden wieder etwas in die Höhe geschleudert und kommen schließlich zur Ruhe, ohne dabei einen Krater zu erzeugen.

Für das jetzige Wochenende ist neben weiteren Untersuchungen durch das APXS-Spektrometer auch der Einsatz des Mössbauer-Spektrometers eingeplant. Dieses eignet sich besonders gut für die Analyse von eisenhaltigen Mineralien. Aus der Auswertung der Daten erhoffen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler weitere wertvolle Erkenntnisse über die meteorologische und klimatologische Historie des Mars. Das an der Oberfläche sichtbare Eisen weist zum Beispiel keine Rostspuren auf. Dies wird bisher als ein Anzeichen dafür interpretiert, dass im Meridiani Planum seit dem Fall des Meteoriten ein trockenes Klima geherrscht haben muss. Durch weitere Analysen, so die Erwartung der Wissenschaftler, wird es möglich sein, das Alter des Meteoriten zu bestimmen und somit auch den Zeitraum dieser Trockenperiode einzugrenzen.

Zur Zeit generiert Opportunity etwa 490 Wattstunden Energie pro Tag (0,49 kWh). Aufgrund von Staubablagerungen erreichen noch etwa 58 Prozent des einfallenden Sonnenlichtes die Solarzellen und können zur Energiegewinnung genutzt werden. Bis zum 31. Juli 2009, dem Tag seiner bisher letzten Fahrt, hat der Rover insgesamt 17.226,29 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt.

Raumcon

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity ab Block Island

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Autor: Michael Stein

Seit Juli 1999 veröffentlicht Prof. Steven Squyres, Projektleiter des so genannten Athena Payload-Teams an der Cornell-Universität im US-Bundesstaat New York, wöchentliche Berichte über den Fortgang der Arbeiten an diesem Projekt. Dabei handelt es sich um ein Instrumenten- und Kameraset, das für die beiden am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA entwickelten Mars Exploration Rover bestimmt ist.
 
Die hier wöchentlich aktualisierten kompakten Berichte von Steven Squyres erlauben jenseits von sporadischen Pressemitteilungen einen interessanten Einblick in die tägliche Projektarbeit des von ihm geleiteten Athena Payload-Teams. So können Sie zeitnah und aktuell verfolgen, welche Probleme bei der Entwicklung und dem Bau der wissenschaftlichen Instrumente und Kameras für die beiden Mars-Rover auftreten und wie sie schließlich allem Zeitdruck zum Trotz doch immer wieder bewältigt werden. Auch über die interessanteste Projektphase nach der Landung der beiden Rover Anfang 2004 auf dem Mars wird uns Steven Squyres natürlich auf dem Laufenden halten.
 
Deutsche Forschungsgruppen haben übrigens einen bedeutenden Anteil an der Entwicklung und dem Bau der wissenschaftlichen Instrumente für die beiden Rover: Zwei der drei Spektrometer an Bord der Mars Exploration Rover kommen aus Deutschland. Das Mössbauer-Spektrometer wurde von einer Forschungsgruppe an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz gebaut, das APXS von Mitarbeitern des ebenfalls in Mainz ansässigen Max Planck-Instituts für Chemie.
 
Also dann: Schauen Sie regelmäßig vorbei, um die neuesten Entwicklungen und Ereignisse mit zu verfolgen!

Februar 2004

11. Februar

Je näher wir uns diese an die Oberfläche tretenden Felsstrukturen in Meridiani ansehen, umso interessanter wird es. Als wir sie aus einiger Entfernung sagen wußten wir, dass sie aus sehr dünnen Schichten bestehen. Als wir das dann aber mit dem Microscopic Imager (MI) überprüften sahen wir ein paar sehr seltsame Sachen (Hier ist ein beeindruckendes Bild davon). So sind beispielsweise die Schichten wirklich dünn… in einigen Fällen nur wenige Millimeter dick. Und dann haben wir da noch diese seltsamen kugelförmigen Objekte gesehen, die wir „Spherules“ nennen und die wie Heidelbeeren in einem Muffin in den Felsstrukturen eingebettet sind. Die Felsstrukturen erodieren durch einen sandstrahlähnlichen Effekt immer weiter, und die Spherules (die der Erosion besser als der Rest der Felsstrukturen zu widerstehen scheinen) fallen heraus und rollen den Hügel hinab. Unheimlich.
 
Im Moment laufen gerade zwei Sachen. Zum einen fahren wir an der Oberfläche der Felsstrukturen entlang und schießen mehr und mehr hochauflösende Bilder davon. Wir benutzen sie um ein paar Stellen auszuwählen zu denen wir später fahren werden, um sie genauer zu untersuchen. Wir haben mittlerweile APXS-, Mössbauer– und Mini-TES-Daten des „Stone Mountain“. Ein Resultat, auf das man schon bauen kann, ist das die Felsstrukturen voller Schwefel sind… viel mehr als wir irgendwo sonst bisher auf dem Mars gesehen haben. Und die Mössbauer– und Mini-TES-Daten sind, nun ja, interessant. Wir grübeln immer noch darüber, aber bald sollten wir etwas dazu sagen können. Das ist ein sehr erstaunliches Stück Felsen.
 
Ach ja, und denken Sie nicht dass ich Spirit vergessen haben, weil ich ständig über Opportunity rede. Das Problem bei dieser Mission besteht darin, dass man schlicht nicht mit beiden Rovern gleichzeitig arbeiten kann… man würde niemals schlafen. Man muss mit dem einen oder anderen arbeiten, und gerade jetzt arbeite ich mit Opportunity. Die Geschichte von Spirit ist in diesen Tagen sehr einfach erzählt… das Gaspedal bis zum Anschlag, uns los in Richtung des Kraters, den wir „Bonneville“ genannt haben. Und dann werden wir sehen, was wir sehen.

 2. Februar

Nun wird es wirklich ernst. Opportunity bewegt sich nun schon seit mehreren Sols, und seit gestern ist auch Spirit wieder zurück im Einsatz. Wir haben nun also zum ersten Mal zwei Rover mit insgesamt zwölft Rädern auf dem staubigen Boden, die beide wissenschaftliche Untersuchungen durchführen.
 
Es ist nicht leicht, damit umzugehen. Die beiden Landestellen liegen an absolut entgegengesetzten Seiten des Planeten was bedeutet, dass es Mitternacht bei einem Rover ist, wenn beim anderen Rover gerade die Mittagssonne scheint. Letztendlich bedeutet dies, dass immer gerade irgendetwas los ist. Aber so verlockend es auch ist, bei beiden Rovern gleichzeitig mitzuarbeiten: es geht einfach nicht. Unglücklicherweise muss man ab und an schlafen! Ich persönlich habe in letzter Zeit bei Opportunity mitgearbeitet, wo das Faszinierende die an der Oberfläche sichtbaren Felsformationen in weniger als zehn Metern Entfernung sind. Wir werden noch einige Sols lang den Boden untersuchen, bevor wir uns dorthin auf den Weg machen, aber es sollte nicht mehr lange dauern.
 
Und bei Spirit (soweit ich davon gehört habe… tatsächlich habe ich geschlafen) ist die große Neuigkeit, dass sie wieder mit der Arbeit an dem „Adirondack“ genannten Felsbrocken begonnen haben. Nun, da wir wissen, wie das Äußere von Adirondack aussieht, ist der nächste Schritt der Einsatz des RAT um zu sehen, wie er im Inneren beschaffen ist.

Januar 2004

 31. Januar

Was für ein wundervoller Tag. Wir haben nun zwölf Räder sicher auf marsianischem Boden. Ich habe von Anfang an gesagt das es während der Mission sechs schreckliche Momente geben würde… zwei Starts, zwei Landungen und zwei Fahrten von den Landern hinab. Nun liegen sie alle sechs hinter uns. Wir haben zwei funktionierende Rover, jeder mit einer vollständig intakten Nutzlast, auf der Oberfläche des Mars und bereit zum Erforschen.

Wir haben darüber hinaus eine Menge Hämatit in Meridiani gefunden! Die ersten Mini-TES-Resultate sind eingetroffen, und wir haben Hämatit in den grauen Granulaten an der Oberfläche rund um den Lander identifizieren können. Das hier gezeigte Spektrum zeigt ein Labor-Spektrum von Hämatit (rote Kurve) und ein Mini-TES-Spektrum des dunklen Bodens in der Nähe des Landers (die gelbe Kurve). Die gute Übereinstimmung der Spitzen und Senken am rechten Ende des Graphen zeigt uns, dass wir definitiv Hämatit gefunden haben.
 
Es gibt noch viel mehr Neuigkeiten zu erzählen, aber ein Menge Leute wollen los, um zu feiern (um 07:00 Uhr Pazifik-Zeit!), und ich werde mich ihnen anschließen…

 29. Januar

Wir sind wieder zurück in der Spur, nachdem uns Spirit einen gehörigen Schreck eingejagt hat. Spirits Probleme scheinen durch nicht viel mehr als ein fehlerhaftes Dateisystem im Computer ausgelöst worden zu sein… sehr ähnlich dem was passieren kann, wenn Sie versehentlich den Hauptschalter Ihres Computers betätigen und dadurch ein Haufen Dateien auf Ihrer Festplatte beschädigt werden. Das Flight Software Team beim JPL ist dem Fehler auf der Spur, und ich hoffe das Spirit wieder vollständig hergestellt werden wird.
 
Und wie steht es mit der Landestelle von Opportunity?!!! Die Bilder sind einfach sensationell.
 
Ich muss zugeben, das wir damit sehr viel Glück gehabt haben. Es war kein Glück, dass wir sicher landeten… das war das Ergebnis von jahrelanger Arbeit eines unbeschreiblich talentierten und engagierten Teams von Ingenieuren beim JPL. Aber wir haben sehr viel Glück gehabt, dass wir dort gelandet sind, wo wir nun sind. Einige der geologisch interessantesten Materialien im Meridiani Planum scheinen nur in Einschlagskratern offen zu liegen, die in dieser Umgebung sehr selten sind. Und wo landen wir? Mitten in einem Krater. Selbst Tiger Woods hätte das nicht schaffen können. Der größte Teil des Entfaltens und des Verlassens des Landers durch Opportunity liegt noch vor uns, und es wird nicht einfach werden. Aber wenn alles gut geht sollten wir in nicht allzu langer Zeit vom Lander herunter und auf die offen liegenden Gesteinsschichten zugefahren sein.

22. Januar

Wir haben auf unserem Weg seit der Landung von Spirit das erste signifikante Problem. Sie werden bereits die Nachrichten gehört haben, dass wir Schwierigkeiten bei der Kommunikation mit unserem Rover haben. Das ist ohne Frage ein Grund zur Besorgnis, aber kein Anlaß zur Panik. Ich bin mittlerweile seit 25 Jahren in diesem Geschäft und habe dabei bei über einem Dutzend verschiedener planetarer Missionen mitgewirkt. Ich kann mich an keine einzige erinnern, die nicht irgendwann ein vergleichbares Problem hatte, und darunter sind Missionen wie Voyager und Magellan, die spektakuläre Erfolge waren. Diese Sachen gehören dazu, wenn man komplizierte Raumfahrzeuge weit von der Erde entfernt steuert.
 
Es gibt zwei Gründe, um optimistisch zu sein. Der eine ist, das Spirit sich sehr gut in einen sicheren Zustand halten kann. Dieses Fahrzeug weiß wie es sich schützen kann, wenn irgendetwas schief läuft, und das kann es für eine lange Zeit. Der andere Grund für Optimismus ist, dass das Mars Exploration Rover (MER)-Ingenieurteam extrem gut darin ist die Ursachen herauszufinden, wenn etwas schief läuft. Wenn genug Zeit da ist schaffen sie es, und ich gehe davon aus, dass Spirit ihnen die notwendige Zeit verschaffen wird. Daher bin ich sehr optimistisch, dass wir dies ausbügeln werden und mit der Erforschung des Gusev-Kraters fortfahren können.

 15. Januar

Wir haben es geschafft. Spirit ist auf dem Mars. Wir haben jetzt sechs Räder im Staub, und wir sind bereit loszufahren.
 
Ich wünschte es gäbe einen Weg Worte zu finden um beschreiben zu können, wie sich Momente wie diese anfühlen, aber ich kann es nicht. Ich sitze hier in der Nacht, nach einer Erfahrung wie die, die wir gerade durchgemacht haben, und tausend Bilder und Gefühle gehen mir durch den Kopf. Die Freude als uns die NASA vor sechs Jahren sagte, dass wir zum Mars gehen könnten, gefolgt von dem Schock, die vor uns laufenden Missionen scheitern zu sehen und unsere eigene Mission abgesagt zu bekommen. Unsere Begeisterung als brilliante JPL-Ingenieure einen Weg fanden, der uns dennoch zum Mars bringen könnte. Der Horror gerissener Fallschirme und geplatzter Airbags und die Zeiten zu denen es aussah, als ob nur ein Wunder uns hinunter auf die Marsoberfläche bringen könnte. Die Freude und nervöse Anspannung des Starts. Und dann, natürlich, die „sechs Minuten Terror“, die uns tatsächlich ‚runter zum Mars brachten.
 
All das liegt nun hinter uns, uns die Jahre der Arbeit von den tausenden von Menschen, die diese Mission möglich gemacht haben, sind schließlich belohnt worden. Spirit ist letztendlich in seiner natürlichen Umgebung, und wir sind bereit den Gusev-Krater zu erforschen. Für uns alle, die wir die Ehre hatten Teil davon zu sein, ist es eine der großartigsten Erfahrungen unseres Lebens. Und für Sie alle, die dies mit Ihren Steuergeldern und Ihrer Unterstützung möglich gemacht haben, werden wir das uns Bestmögliche machen, damit diese Mission Ihre Investition und Ihr Vertrauen wert ist.
 
Und denken Sie daran: Wir werden es noch einmal machen! Opportunity landet in neun Tagen im Meridiani Planum.

 12. Januar

Wir sind fast da… nur ein Kabelschnitt entfernt von einer frei beweglichen Maschine. Spirit ist nun vollständig aufgestanden, die letzte Hardware ist ausgefahren. Die Solarpaneele sind ausgeklappt, der Mast ist aufgerichtet, der Arm ist entfaltet und alle sechs Räder sind vom Lander frei. Das einzige, was uns jetzt noch mit dem Lander verbindet, ist ein einfaches elektrisches Kabel, das wir morgen trennen werden. Das Verlassen des Landers ist momentan für Sol 12 angesetzt, wenn alles gut geht, und dann werden wir unsere Erforschung des Gusev-Krater starten können.
 
Und was für eine Gegend wir zu erforschen haben! Wir veröffentlichen heute das erste vollständige Panorama der PanCam, das auf der JPL-Website zum Download bereit steht. Die Ausblicke in die Ferne – speziell zu den Hügeln im Osten – sind spektakulär. Und dann nur noch ein paar weitere Tage, und wir werden sechs Räder im Staub haben.
 
Eine andere kleine Neuigkeit (sie kommt gerade herein): Wir haben heute eine zweite Überprüfung des Mössbauer-Spektrometer durchgeführt, und alles sieht gut aus… jedes Teil genauso gut wie damals in Florida. Wir wissen immer noch nicht genau, was während des Flugs schief gelaufen ist, aber jetzt sehen wir eine reibungslose Funktion. Sonderbar und wundervoll.

9. Januar

Wow, was für ein Sol! Wir haben gerade Sol 5 beendet, und vom wissenschaftlichen Standpunkt aus gesehen was es vielleicht der bisher beste. Während ich dies schreibe ist es 21:30 Uhr im Gusev-Krater (und 06:00 Uhr in Pasadena, Kalifornien), und Spirit schläft tief und fest. Wir haben heute einen Haufen neuer PanCam-Daten heruntergeladen, aber die große Neuigkeit ist, dass wir jetzt den ersten Schwung Mini-TES-Daten verarbeitet haben. Es ist fantastisch. Phil Christensen und sein Team haben eine wunderschöne Karte der Nachmittagstemperaturen in der Nähe des Rover angefertigt. Man kann den Boden in einer warmen Farbe glühen sehen, während kühlere Felsen in der Gegend verstreut liegen. Es ist so wie wenn man barfuß an einem richtig sonnigen Tag am Strand entlang läuft… der Sand wird richtig heiß, doch die Felsen sind kühler, da sie Wärme besser leiten. Wir werden diese Daten nutzen um zu ermitteln wie dicht der Boden ist, und wo die Fahrt für den Rover am sichersten ist.
 
Und noch besser ist das wir die ersten Bestimmungen haben, welche Mineralien in der Nähe des Rovers vorhanden sind. Das ist eine sehr interessante Geschichte, die sich wie ich denke in den komenden Tagen und Wochen noch erweitern wird. Phil und ich werden die Resultate in einer Pressekonferenz präsentieren, die heute um 09:00 Uhr (Pazifik-Zeit) beginnt. It’s very cool stuff.

5. Januar

Was für erstaunliche Tage! Spirit ist lebendig und gesund im Gusev-Krater. Während ich dies schreibe gehen wir in unsere zweite Nacht auf der Oberfläche, und alles läuft erstaunlich gut. Sie haben natürlich viele der ersten niedrig-aufgelösten Bilder der NavCams [= Navigationskameras] auf der JPL-Website gesehen. Gusev sieht aus als sei er maßgeschneidert für unsere Rover, mit vielen kleinen Gesteinsbrocken, die wir untersuchen können, und einem exzellenten Gelände zum fahren. Wir reden bereits darüber, wo es nach dem Verlassen des Landers hingehen soll, und die Mehrheit der Meinungen bisher ist, dass wir zu einer Stelle fahren sollten, die wir Sleepy Hollow genannt haben. Ich werde mehr darüber auf einer Pressekonferenz später am Tag sagen. Ich werde außerdem die Resultate der ersten Überprüfungen des Microscopic Imager, des APXS und des Mössbauer präsentieren.

Ich kann Ihnen nicht sagen wie sehr ich und das ganze Team die ganzen Glückwunsche schätzen, die wir bekommen haben. Diejenigen von Ihnen, die diese Seite schon eine Weile verfolgen, wissen, dass es ein sehr langer Weg war um zu diesem Punkt zu gelangen. Aber natürlich öffnen wir den Champagner noch nicht. Die wirkliche Mission beginnt nicht eher wie wir sechs Räder im Staub haben, und das ist immer noch ungefähr eine Woche entfernt. Aber es ist eine gute Zeit für unser Wissenschaftsteam, eine gute Zeit für die NASA und eine gute Zeit für die Erforschung des Mars.

 4. Januar

Wir sind unten!

Spirit ist an diesem Abend [Pacific Time] im Gusev-Krater heruntergekommen. Wir sind mit der Bodenplatte des Landers nach unten gelandet, und bisher deuten alle Anzeichen darauf hin, dass der Rover in großartiger Verfassung ist.

Noch zwei Stunden und wir hoffen die ersten durch der Mars Odyssey-Orbiter übermittelten Daten zu sehen. Wir haben eine lange Nacht vor uns…

Verwandte Webseiten:

• Athena-Homepage der Cornell-University (englisch)

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