Quelle: ESA.

15. September 2021 – Der Rosalind-Franklin-Rover soll bis zu zwei Meter tief bohren, um an gut erhaltenes organisches Material aus der Zeit von vor vier Milliarden Jahren zu gelangen, als die Bedingungen auf der Marsoberfläche eher denen auf der jungen Erde entsprachen.
Der Nachbau, der auch als Ground Test Model bezeichnet wird, ist ein getreues Abbild des Rovers, der auf dem Mars landen soll. Die ersten Proben wurden im Rahmen einer Testreihe im Mars-Terrainsimulator auf dem ALTEC-Gelände in Turin, Italien, entnommen. Der Bohrer wurde von Leonardo entwickelt und Thales Alenia Space ist der Hauptauftragnehmer für ExoMars 2022.

Bohrungen
Der Rosalind-Franklin-Zwillingsrover bohrt seit längerem ein Bohrloch, das mit verschiedenen Gesteinen und Bodenschichten gefüllt ist. Die erste Probe wurde aus einem zementierten Tonblock mittlerer Härte gewonnen. Die Bohrung fand auf einer speziellen Plattform statt, die um sieben Grad geneigt war, um die Entnahme einer Probe in einer nicht ganz senkrechten Position zu simulieren. Der Bohrer entnahm die Probe in Form eines Pellets mit einem Durchmesser von etwa einem Zentimeter und einer Länge von zwei Zentimetern.

Der Rosalind Franklin-Bohrer hält die Probe mit einem Verschluss fest, der verhindert, dass sie bei der Entnahme herausfällt. Nach dem Auffangen bringt der Bohrer die Probe an die Oberfläche und liefert sie an das Labor im Inneren des Rovers. Wenn der Bohrer vollständig eingefahren ist, wird das Gestein in eine Schublade an der Vorderseite des Rovers fallen gelassen, die dann eingefahren wird und die Probe in einer Zerkleinerungsstation ablegt. Das so entstandene Pulver wird in Öfen und auf Behälter verteilt, in bzw. auf denen die wissenschaftlichen Forschungen auf dem Mars durchgeführt werden. „Die zuverlässige Gewinnung von Tiefenproben ist der Schlüssel für das wichtigste wissenschaftliche Ziel von ExoMars: die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung – und möglicher Anzeichen von Leben – von Böden, die keiner schädlichen ionisierenden Strahlung ausgesetzt waren“, sagt ExoMars-Projektwissenschaftler Jorge Vago.

Ein einzigartiger Bohrer für den Mars
Der ExoMars-Bohrer besteht aus einer Reihe von Mechanismen, die sich auf eine automatisierte Choreographie von Werkzeugen und Befestigungsstangen stützen. „Das Design und die Konstruktion des Bohrers waren so komplex, dass diese erste Tiefbohrung eine außergewöhnliche Leistung für das Team darstellt“, sagt Pietro Baglioni, Leiter des ExoMars-Roverteams.

Der Rosalind Franklin-Bohrer arbeitet auf Rotation. Eine Reihe von Werkzeugen und Verlängerungsstangen bilden einen „Bohrstrang“, der, wenn alle miteinander verbunden sind, die volle Länge von zwei Metern erreichen kann. Der Bohrer kann, je nach Bodenbeschaffenheit, mit 60 Umdrehungen pro Minute in den Boden eindringen. Beim Graben in sandigen oder lehmigen Feststoffen können zwischen 0,3 und 30 mm pro Minute erreicht werden. Der Bohrer verfügt auch über einen Positionierer mit zwei Freiheitsgraden, der es ihm ermöglicht, die Probe im richtigen Winkel in das Rover-Labor zu befördern.

Kein leichtes Unterfangen
„Harte Steine bis zu einer Tiefe von zwei Metern auf einer mobilen Plattform auf Rädern mit weniger als 100 Watt Leistung zu bohren, ist eine komplexe Aufgabe“, erklärt Andrea Merlo, Funktionsingenieur des ExoMars-Rovers von Thales Alenia Space. Auf der Erde ist es noch schwieriger, weil das Ground Test Model entladen werden muss, um die schwächere Schwerkraft des Mars nachzuempfinden – die Schwerkraft auf dem Mars beträgt etwa ein Drittel der Schwerkraft auf der Erde. Das Modell hängt von der Decke an einer speziellen Schwerkraftkompensationsvorrichtung.

Da der Zwillingsrover aus Modellen besteht, die ihre nominelle Lebenszeit überschritten haben, musste das Team während des Tiefbohrtests einige Parameter anpassen. „Dies gibt den Ingenieuren bereits einen Hinweis darauf, wie sich das System auf dem Mars verschlechtern könnte“, fügt Andrea hinzu.

Tests zur Probensuche auf dem Mars
Das Bodentestmodell hat eine Reihe von Tests zur Bewegung und zur Identifizierung von Zielen bei der Erfassung von Bildern und Daten erfolgreich abgeschlossen. Diese Trockenübungen, mit denen der Betrieb des Rovers auf dem Mars geprobt werden soll, begannen im Juni 2021.
Der Rover hat gezeigt, dass er präzise Routen verfolgen und die Umgebung auf und unter der Oberfläche mit seinen Instrumenten, einschließlich Kameras, Spektrometern und einem Radar- und Neutronendetektor zur Sondierung des Untergrunds, erfassen kann. Parallel dazu wird der echte Rosalind-Franklin-Rover für seinen Flug zum Mars in knapp einem Jahr vorbereitet – das Startfenster für ExoMars öffnet sich am 20. September 2022.

Über das ExoMars-Programm
Das ExoMars-Programm ist ein gemeinsames Projekt von ESA und Roscosmos. In Europa ist der Rover ein Joint Venture von Thales Alenia Space – Italia (67 %) und Leonardo (33 %). Thales ist der industrielle Hauptauftragnehmer, Leonardo liefert den Bohrer, OHB stellt die komplexen Labormechanismen zur Verfügung und neun verschiedene Mess-Teams aus ESAMitgliedstaaten, NASA/JPL und IKI/Roscosmos stellen die Nutzlast bereit. Astrium Ltd. (ASU) ist für den Bau des Rover-Fahrzeugs verantwortlich.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: USGS, JPL, University of Leicester.

Eigentlich sollte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity während der vergangenen Woche sein Bohrsystem dazu einsetzen, um eine mit dem Namen „Bonanza King“ belegte Gesteinsformation anzubohren. Das dabei gewonnene Material sollte anschließend mit den Instrumenten des Rovers eingehend analysiert werden (Raumfahrer.net berichtete). Leider hat sich jedoch in den letzten Tagen herausgestellt, dass „Bonanza King“ für eine solche Bohrung nicht geeignet ist. Deshalb wird Curiosity seine Fahrt jetzt fortsetzen.

Neben den verschiedenen Kamerasystemen des Rovers kamen am 17. August 2014 auch das APX-Spektrometer und die MAHLI-Kamera zum Einsatz, um das für die anstehende Bohrung ausgewählte Ziel näher zu untersuchen. Außerdem wurde das „Dust Removal Tool“ (kurz „DRT“) auf der Oberfläche platziert und anschließend aktiviert. Bei dem DRT handelt es sich um eine aus Edelstahlborsten bestehende Bürste, mit der die zu untersuchenden Gesteinsformationen von der obersten Staubschicht befreit werden können.

Eine solche Staubschicht, welche unter Umständen seit Jahrmillionen den auf der Marsoberfläche auftretenden Umweltbedingungen – einschließlich der einfallenden kosmischen Strahlung – ausgesetzt war, könnte zum Beispiel die Messergebnisse des APX-Spektrometers verfälschen. Im Operationsbetrieb wird die Bürste auf dem zu reinigenden Oberflächenbereich aufgesetzt und durch einen Motor in eine rotierende Bewegung versetzt. Der dabei von einer Staubschicht zu ‚reinigende‘ Bereich der Marsoberfläche weist einen Durchmesser von mindestens 45 Millimetern auf.

Testbohrung: „Bonanza King“ ist nicht geeignet
Am 20. August erfolgte dann eine erste ‚Testbohrung‘, in deren Verlauf der Bohrer des Rovers eine lediglich nur wenige Millimeter tief in den Stein reichende Bohrung durchführen sollte. In einem nächsten Schritt sollte dann zwei Tage später eine vollständige, etwa sechs Zentimeter in die Tiefe reichende Bohrung durchgeführt werden. Die Auswertung der im Rahmen dieser „Mini-Drill“-Bohrung gewonnenen Daten zeigte allerdings, dass diese Bohrung vorzeitig automatisch abgebrochen wurde, weil sich der Felsen bereits unmittelbar nach dem Beginn der Bohrung unter der mechanischen Einwirkung des Bohrers leicht seitlich bewegt hatte. Diese ‚Verschiebung‘ des angepeilten Zieles führte zu einem erhöhten Widerstand, welcher den vorzeitigen Abbruch verursachte.

Dank des rechtzeitigen Abbruchs der Bohrung traten dabei laut Dr. John Bridges von der Universität Leicester/England keine Beschädigungen an dem Bohrsystem auf. Die Formation „Bonanza King“ ist jedoch offenbar deutlich weniger stark mit dem Untergrund verbunden als zuvor erwartet, so der Wissenschaftler weiter. Somit war es zunächst auch unklar, ob Curiosity unter diesen Bedingungen das Risiko einer ‚vollständigen‘ Bohrung eingehen soll.

Durch den unsicheren Untergrund bestand die Gefahr, dass sich der Bohrer bei seiner Arbeit festfrisst, was sowohl zu Beschädigungen des eigentlichen Bohrsystems als auch des gesamten Instrumentenarmes des Rovers, an dem der Bohrer befestigt ist, führen könnte.

Nach ausführlichen Diskussionen über die weitere Vorgehensweise entschieden sich die Mitarbeiter der Curiosity-Mission am vergangenen Freitag dazu, weder bei „Bonanza King“ noch bei einer der anderen in der unmittelbaren Umgebung gelegenen Gesteinsformationen eine vollständige Bohrung durchzuführen.
„Wir sind zu dem Beschluss gelangt, dass die [dort befindlichen] Felsen keine guten Ziele für Bohrungen darstellen“, so Jim Erickson, der Projektmanager der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien.
Statt einer Bohrung soll deshalb die Fahrt zu dem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons fortgesetzt werden. Dieser Weg wird allerdings nicht, wie ursprünglich vorgesehen, direkt durch das „Hidden Valley“ – einem direkt vor dem Rover gelegenen Tal – führen. Die dort befindliche Oberfläche aus feinem Sand und diversen Dünen wurde bereits vor zwei Wochen als ’nur unter großen Risiken passierbar‘ eingestuft (Raumfahrer.net berichtete).

Weiterfahrt am heutigen Tag
Stattdessen wird der Rover zunächst einen Kurs einschlagen, welcher unmittelbar am nördlichen Rand des „Hidden Valley“ verlaufen soll. Die erste Fahrt nach dem Verlassen von „Bonanza King“ wird am heutigen 24. August 2014, dem „Sol“ 729 der Curiosity-Mission, erfolgen und in etwa 10 Stunden beginnen. Für den morgigen Tag sind dann neben den üblichen Fotoaufnahmen verschiedene Routinemessungen vorgesehen, bei denen unter anderem die abbildenden Instrumente sowohl die Marsoberfläche als auch die Atmosphäre dokumentieren werden.

Bisher hat der Marsrover Curiosity rund 8.800 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 179.940 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: USGS, JPL, UMSF.

Auf seinem Weg zu der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons sollte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity im August zwei kleine Täler durchqueren und anschließend die noch knappe 500 Meter vom aktuellen Standort entfernt gelegene Region „Pahrump Hills“ erkunden. Bei der Einfahrt in das „Hidden Valley“, dem ersten der beiden Täler, zeigte sich jedoch, dass die Räder des Rovers aufgrund des sandigen und somit sehr lockeren Untergrundes und dem damit verbundenen hohen Schlupf einen deutlich geringeren Geländegewinn erzielten als beabsichtigt. Aus diesem Grund entschlossen sich die für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien dazu, das „Hidden Valley“ am vergangenen Wochenende wieder zu verlassen (Raumfahrer.net berichtete).

Das Hidden Valley – zu ‚tiefer‘ Sand
Die Probleme mit dem von einer Vielzahl an kleinen Sanddünen bedeckten Untergrund wurden als so gravierend eingestuft, dass die für die Planung der Curiosity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter der NASA ihre ursprünglichen Pläne mittlerweile geändert haben. Statt die Region „Pahrump Hills“ im Rahmen einer direkten Durchquerung des „Hidden Valley“ zu erreichen soll der Rover bereits jetzt an seinem derzeitigen Standort eine ausführliche Analyse der hier befindlichen Gesteine durchführen.
Am 9. August 2014, dem „Sol“ 714 seiner Mission, bewegte sich Curiosity im Rahmen einer weiteren Fahrt über rund 37,5 Meter zunächst in die nordwestliche Richtung. An der jetzt erreichten Position nördlich der Einfahrt in das „Hidden Valley“ wurden aus einer leicht erhöhten Lage heraus Aufnahmen des vorausliegenden Gebietes angefertigt, welche für die Planung der zukünftigen Route und der weiteren Vorgehensweise erforderlich sind. Sehr wahrscheinlich ist dabei zum jetzigen Zeitpunkt, dass das „Hidden Valley“ bei der Weiterfahrt von Curiosity an dessen nördlichen Rand umfahren wird.

Am 12. August begab sich der Rover jedoch zuerst erst einmal wieder zu dem ‚Einstiegspunkt‘ in das Tal. Aus der jetzt erreichten Position heraus wurde neben den verschiedenen Kamerasystemen auch die ChemCam dazu eingesetzt, um auf dem unmittelbar vor dem Rover befindlichen Gelände mögliche Ziele für eine ausführliche ‚in situ‘-Untersuchung auszuwählen.

Bonanza King – das nächste Untersuchungsziel
Diese Wahl fiel schließlich auf eine mit dem Namen „Bonanza King“ belegte Gesteinsformation. Hierbei handelt es sich um eine von mehreren etwa tellergroßen flachen Felsplatten, welche sich direkt auf der Einfahrt in das „Hidden Valley“ befinden und die von dem Rover bereits während der ersten Einfahrt in das Tal überquert wurden. Diese Gesteine unterscheiden sich deutlich von den Sandsteinen, welche Curiosity in den vergangenen Monaten untersucht hatte.

Die deutlich hellere Farbe dieser Platten und ihre Lage in den geologischen Schichtformationen deutet zudem darauf hin, dass sie den Gesteinen ähneln, welche ursprünglich erst in der Region „Pahrump Hills“ erkundet werden sollten, und die in einem direkten geologischen Zusammenhang mit den Gesteinsschichten an der Basis des Zentralberges Aeolis Mons stehen.

„Aus geologischer Sicht betrachtet besteht eine Verbindung zwischen Bonanza King und Pahrump Hills. Eine Untersuchung an der hiesigen Stelle bietet uns die Möglichkeit zu verstehen, wie sich diese Gesteine in das Gesamtbild des Gale-Kraters und des Mount Sharp einfügen“, so Dr. Ashwin Vasavada, der stellvertretende Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission am JPL.

Am 14. August bewegte sich Curiosity im Rahmen einer kurzen Fahrt über 3,7 Meter noch etwas weiter auf „Bonanza King“ zu, so dass dieses Ziel jetzt in der direkten Reichweite der zwei am Instrumentenarm des Rovers befindlichen Instrumente, dem APX-Spektrometer und der MAHLI-Kamera, befindet. Sofern sich im Rahmen der Analyse der im Rahmen dieser bisher letzten Fahrt gewonnenen Daten herausstellt, dass alle sechs Räder des Rovers über festen Bodenkontakt verfügen, sollen diese Instrumente in der kommenden Woche eingesetzt werden, um „Bonanza King“ einer eingehenden Untersuchung zu unterziehen.

Durch das für den Einsatz der Instrumente für eine direkte Bodenuntersuchung notwendige Entfalten des Instrumentenarmes erfolgt automatisch eine Gewichtsverlagerung des Rovers, was unter bestimmten Umständen dazu führen könnte, dass der Rover im Rahmen dieses Manövers aufgrund eines unebenen oder ’nicht standsicheren‘ Untergrundes ins Rutschen gerät. Dieses definitiv unerwünschte Szenario – ein ‚Rutschen‘ könnte zur Folge haben, dass die Instrumente ungewollt auf der Oberfläche aufsetzen und dabei beschädigt werden – kann zum Beispiel dann eintreten, wenn eines der sechs Räder des Rovers auf der Kante eines größeren Steins zum Stehen gekommen ist oder der Boden mehr oder weniger stark geneigt und zudem von einer lockeren Sandschicht bedeckt wird.

Eine weitere Bohrung ist geplant
Sofern die Roverdriver ihr ‚Okay‘ für den Einsatz des Instrumentenarmes geben soll im Rahmen dieser Analysen dann auch erneut der Gesteinsbohrer von Curiosity zum Einsatz gebracht werden und eine weitere Bohrung durchführen. Das dabei zu gewinnende pulverförmige Material soll anschließend zunächst mit dem Bodenprobenaufbereitungssystem CHIMRA (kurz für „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“) aufbereitet und gesiebt werden. Anschließend werden Teile der so präparierten Bodenprobe an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Instrumentenkomplexe SAM und CheMin weitergeleitet. Diese Analyseinstrumente sollen dann die chemische und mineralogische Zusammensetzung des zu untersuchenden Materials ermitteln.

Ein kompaktes Wochenendprogramm
Während des jetzigen Wochenendes werden allerdings zunächst verschiedene ‚Fernerkundungen‘ der Umgebung erfolgen. Die Kamerasysteme bilden dabei verschiedene Bereiche der Oberfläche zu unterschiedlichen Tageszeiten ab, um eventuell durch veränderte Beleuchtungsverhältnisse bedingte optische Veränderungen zu charakterisieren. Die MastCam soll zudem die Sandrippel im Inneren des „Hidden Valley“ dokumentieren. Die Navigationskamera des Rovers wird dagegen speziell dazu eingesetzt, um am Himmel über dem Gale-Krater nach Wolkenformationen Ausschau zu halten. Außerdem soll mit diesem Kamerasystem die Suche nach eventuell auftretenden Staubteufeln– so genannten ‚Dust Devils‘ – fortgesetzt werden.

Zur Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung der lokalen geologischen Formationen wird die ChemCam mehrere Oberflächenziele mit ihrem Laser und dem „Remote Micro Imager“-Teleskop anpeilen. Des weiteren werden die Instrumente REMS, RAD und DAN ihre üblichen Routinemessungen zur Charakterisierung der örtlichen Umweltbedingungen durchführen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 721 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.700 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen 177.993 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Curiosity: Eine außerplanmäßige Bohrung steht bevor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach dem Abschluss einer Serie von vorbereitenden Tests setzte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity am 9. Februar 2013 einen am Kopfstück seines Instrumentenarms montierten Gesteinsbohrer ein, um ein 64 Millimeter tiefes und 16 Millimeter durchmessendes Loch in eine Felsformation auf Marsoberfläche zu bohren. Das bei der Bohrung freigelegte und dabei pulverisierte Gesteinsmaterial wurde am 20. Februar mit einer kleinen Baggerschaufel aufgenommen (Raumfahrer.net berichtete).

Im Anschluss an diese Aktion erfolgte eine Aufbereitung der Materialprobe, welche dabei durch das CHIMRA-Probenentnahmesystem gesiebt und portioniert wurde. Mittlerweile wurden Teile der Probe an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumente CheMin und SAM weitergeleitet. Die Befüllung des CheMin-Instrumentes erfolgte bereits am 22. Februar. Am folgenden Tag wurde auch das SAM-Instrument beliefert.

„Die Daten der Instrumente haben die erfolgreiche Lieferung der Proben bestätigt“, so Jennifer Trosper, Missionsmanagerin der Curiosity-Mission am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien, in einer Pressemitteilung. Beide Instrumente haben demzufolge unmittelbar nach der Lieferung der Proben mit ihren jeweiligen Analysen begonnen.
In den kommenden Tagen sollen die beiden Instrumente damit fortfahren, die chemische und mineralogische Zusammensetzung des bei der Bohrung freigelegten Materials zu ermitteln. Eventuell werden im Rahmen dieser Untersuchungen auch mehrere Analysen der gleichen Ausgangsprobe erfolgen, um eventuelle Verunreinigungen der Probe und dadurch verfälschte Messwerte ausschließen zu können. Diese Prozedur könnte sich in diesem Fall unter ungünstigen Umständen über mehrere Wochen hinziehen.

Parallel dazu soll der Rover auch seine anderen wissenschaftlichen Instrumente einsetzen, um die nähere Umgebung seines aktuellen Standortes eingehender zu untersuchen. Neben weiteren Kameraaufnahmen sind dabei unter anderem auch weitere Messungen mit dem DAN-Instrument angedacht, mit denen der Anteil von wasserstoffhaltigen Verbindungen in der obersten Schicht der Marsoberfläche ermittelt werden soll.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 199 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 746 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 48.100 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Marsrover Curiosity analysiert seine erste Bohrprobe erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach dem Abschluss der entsprechenden vorbereitenden Tests wurde in der vergangenen Woche erstmals der Gesteinsbohrer des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity eingesetzt. Bei diesem „drill-on-rock checkout“ wurde allerdings ausschließlich der Schlagmechanismus des Bohrers zum Einsatz gebracht, ohne den Bohrer dabei in eine Rotationsbewegung zu versetzen (Raumfahrer.net berichtete).

Bei einer weiteren Bohrung wurde der Bohrer am 7. Februar, dem „Sol“ 180 der Mission, auch erstmals in eine Drehbewegung versetzt. Das so erzeugte Bohrloch verfügt über einen Durchmesser von 1,6 Zentimetern und eine Tiefe von etwa zwei Zentimetern. Das bei der Bohrung freigelegte, pulverisierte Material aus der obersten Schicht der Marsoberfläche hat sich wie vorgesehen unmittelbar neben dem Bohrloch ablagert und wird derzeit durch verschiedene Analyseinstrumente des Rovers eingehend untersucht.

Sollte sich dabei herausstellen, dass dieses Material für weiterführende Untersuchungen durch die im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumente CheMin und SAM geeignet ist, so soll in den kommenden Tagen eine weitere Bohrung durchgeführt werden. Hierbei wird der Bohrer seine Kapazitäten dann vollständig ausnutzen und ein bis zu fünf Zentimeter tiefes Loch erzeugen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 181 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 746 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile fast 43.700 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Curiositys erste Bohrung verlief erfolgreich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits seit Anfang Dezember 2012 befindet sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity in der Region „Yellowknife Bay“. Speziell der nordwestliche Bereich dieser seichten Vertiefung innerhalb des Gale-Kraters, des Operationsgebietes des Rovers, wurde seitdem ausführlich mit den diversen wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers untersucht. Hier soll in den kommenden Tagen auch erstmals Curiositys Gesteinsbohrer zum Einsatz kommen (Raumfahrer.net berichtete).

Dieses „Powder Acquisition Drill System“ (kurz „PADS“) kann mittels eines Schlagbohrmechanismus 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Marsoberfläche oder in die dort befindlichen Gesteine bohren. Das im Rahmen eines solchen Bohrvorganges pulverisierte Marsgestein kann anschließend durch die verschiedenen Analyseinstrumente des Rovers eingehend untersucht werden. Zur Vorbereitung dieser ersten Bohrung wurde der hierfür ausgewählte Bereich der Marsoberfläche, es handelt sich um eine flache Formation aus offen zutage liegenden Grundgestein, während der vergangenen Tage ausführlich mit dem APX-Spektrometer, der Mikroskopkamera MAHLI und der ChemCam analysiert und mehrfach abgebildet.

Vorsichtige Vorgehensweise
Am vergangenen Sonntag wurde dann auch erstmals der Bohrer auf der Marsoberfläche platziert und mit Druck gegen die dort gelegene Gesteinsformation gepresst. Durch die so erzeugten Bedingungen wurden Kräfte entwickelt, welche auch in etwa bei einer tatsächlich erfolgenden Bohrung erzeugt werden. Die an der Mission beteiligten Ingenieure wollten durch diesen „Pre-Load“-Test ermitteln, ob die Kräfte, welche dabei auf den Instrumentenarm des Rovers einwirken, ihren vorherigen Berechnungen entsprechen.

In einem nächsten Schritt soll ein weiterer Pre-Load-Test durchgeführt werden, bei dem der Bohrer auch während der Marsnacht auf die Oberfläche gepresst wird. Hierbei soll ermittelt werden, welche Auswirkungen die erheblichen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht auf den unter Spannung stehenden Arm haben. Gegenwärtig fallen die Umgebungstemperaturen an Curiositys Standort von etwa 4 Grad Celsius während des frühen Nachmittags auf bis zu fast minus 70 Grad Celsius während der Marsnächte.

Bedingt durch diese extremen Temperaturschwankungen dehnen sich das Fahrgestell des Rovers und der Instrumentenarm leicht aus beziehungsweise ziehen sich wieder zusammen. Laut den Schätzungen der an der Mission beteiligten Techniker und Ingenieure belaufen sich diese Schwankungen auf etwa 2,4 Millimeter. Dieser nächtliche Pre-Load-Test sollte am gestrigen Tag beginnen und würde demzufolge immer noch andauern.

„Eigentlich beabsichtigen wir nicht, den Bohrer bei seinen Einsätzen auch über Nacht in dem angebohrten Gestein zu belassen. Aber für den Fall, dass dies doch einmal nötig sein sollte wollen wir wissen, welchen Belastungen das System dabei ausgesetzt sein wird“, so Daniel Limonadi vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, der leitende Systemingenieur für das Probenentnahmesystem des Rovers. „Bei diesem Test drücken wir den Arm allerdings nicht ganz so stark auf den Boden wie bei einer real erfolgenden Bohrung. So können wir etwas über die Auswirkungen der Temperaturschwankungen in Erfahrung bringen, ohne die Hardware dabei einer Gefahr auszusetzen.“

Die weiteren Vorbereitungen für die demnächst anstehende Bohrung werden voraussichtlich noch mindestens den Rest dieser Woche in Anspruch nehmen. In mehreren Schritten sollen dabei nach diesem ersten nächtlichen Pre-Load-Test noch weitere Tests durchgeführt werden. Parallel dazu ist die Gewinnung weiterer Daten über die geologische Beschaffenheit der für die Bohrung ausgesuchten Gesteinsformation durch zusätzliche Analysen vorgesehen.

„Wir bereiten uns mit Bedacht sehr vorsichtig auf diese erste Bohrung vor, denn dieser Vorgang stellt eine große Herausforderung für uns dar“, so Daniel Limonadi. „Es wird das erste Mal sein, dass ein Roboter einen Stein anbohrt, um so eine Bodenprobe vom Mars zu entnehmen.“

Auch diese erste Bohrung wird dann in mehreren, bereits jetzt genau festgelegten Schritten erfolgen. So soll zunächst ein „drill-on-rock checkout“ erfolgen, bei dem ausschließlich der Schlagmechanismus des Bohrers zum Einsatz kommen wird, ohne den Bohrer dabei in eine Rotationsbewegung zu versetzen. Dabei soll getestet werden, ob die dabei erfolgenden Schlagbewegungen dazu führen, dass der Bohrer auch nach wiederholten Auf- und Abwärtsbewegungen die Oberfläche des Gesteins an dem gewünschten Punkt trifft.

In einem weiteren, als „mini-drill“ bezeichneten Schritt soll die Oberfläche anschließend lediglich bis zu einer Tiefe von etwa zwei Zentimetern angebohrt werden. Das dabei gewonnene, durch den Bohrvorgang pulverisierte Marsgestein wird dabei aufgrund der geringen Bohrtiefe nicht direkt in die Probeentnahmekammer des Bohrers gelangen, sondern sich vielmehr an der Marsoberfläche ablagern. Hierbei soll mittels anschließend anzufertigender Aufnahmen der MAHLI-Kamera überprüft werden, ob das zerkleinerte Material die erwarteten charakteristischen Eigenschaften zum Beispiel bezüglich der Größe der Gesteinskörner aufweist.

Erst die anschließend erfolgenden Bohrungen werden tief genug gehen, um das dabei gewonnene Material auch den beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumenten CheMin und SAM zuzuführen.

Das Problem mit der Marszeit

Derzeit wird der erste Einsatz des Bohrers allerdings durch die Zeitdifferenz erschwert, welche gegenwärtig zwischen dem in Pasadena/Kalifornien befindlichen Roverkontrollzentrum und dem Gale-Krater auf dem Mars herrscht, und die sich täglich um etwa 40 Minuten verschiebt. Curiosity übermittelt seine zuvor gesammelten Daten üblicherweise am späten Nachmittag örtlicher Marszeit zur Erde, wo sie dann bereits wenige Minuten später den an der Mission beteiligten Mitarbeitern zu Verfügung stehen. Erst nach der Auswertung dieser Daten können die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure die nächsten Operationen des Rovers festlegen und entsprechende Kommandos zum Mars übermitteln.

Derzeit unterscheiden sich die lokalen Zeiten auf dem Mars und in Pasadena allerdings lediglich um rund 30 Minuten. Dies hat zur Folge, dass zum Beispiel die heute von Curiosity gesammelten Daten erst morgen analysiert werden können. Auf diesen Daten basierende Kommandos für die nächsten Aktivitäten können von dem Rover deshalb frühestens übermorgen ausgeführt werden. Die „mini-drill“-Aktivitäten können somit – und dies auch nur unter optimalen Umständen – frühestens zwei Tage nach den vorher durchzuführenden „drill-on-rock checkout“-Aktivitäten durchgeführt werden.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 172 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 746 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 41.000 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Curiositys Bohrer ist auf der Oberfläche platziert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits seit Anfang Dezember 2012 befindet sich der von US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity in der Region „Yellowknife Bay“. Speziell der nordwestliche Bereich dieser seichten Vertiefung innerhalb des Gale-Kraters, des Operationsgebietes des Rovers, wurde seitdem ausführlich mit den diversen wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers untersucht (Raumfahrer.net berichtete mehrfach).

Am gestrigen Dienstag gab die NASA im Rahmen einer Pressekonferenz bekannt, dass hier auch erstmals Curiositys Gesteinsbohrer zum Einsatz kommen soll. Dieses „Powder Acquisition Drill System“ (kurz „PADS“) kann mittels eines Schlagbohrmechanismus 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Marsoberfläche oder in die dort befindlichen Gesteine bohren. Das im Rahmen eines solchen Bohrvorganges pulverisierte Marsgestein kann anschließend durch die verschiedenen Analyseinstrumente des Rovers eingehend untersucht werden.

„Das Anbohren eines Felsens und die anschließende Entnahme einer Bodenprobe stellt die bisher größte technische Herausforderung seit unserer Landung dar. Ein solcher Vorgang wurde noch nie zuvor auf dem Mars durchgeführt“, so Richard Cook vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, der Projektmanager der Curiosity-Mission. „Die Hardware des Bohrers wird dabei energetisch mit dem Marsgestein interagieren, wobei wir keinerlei Kontrolle über diesen Vorgang haben. Es würde uns nicht überraschen, wenn bei dieser ersten Bohrung einige Schritte nicht ganz so ablaufen, wie wir uns das eigentlich ursprünglich gedacht haben.“
Für diese erste Bohrung wurde eine nur rund fünf Meter vom aktuellen Standort des Rovers entfernt gelegene Gesteinsplatte aus frei zutage liegenden Grundgestein ausgewählt, welche zu Ehren des im Jahr 2011 verstorbenen stellvertretenden Projektmanagers der Mars Science Laboratory-Mission, so die frühere Bezeichnung des Rovers, mit dem Namen „John Klein“ belegt wurde.

In den nächsten Tagen soll der Rover zu dieser Formation dirigiert werden und diese zunächst eingehender mit den verschiedenen Kamerasystemen abbilden. Zudem sind nähere Untersuchungen mit dem APX-Spektrometer, der Mikroskopkamera MAHLI und der ChemCam vorgesehen. Sofern die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure keine Einwände vorbringen soll in diesem Bereich dann innerhalb der kommenden zwei Wochen erstmals der Bohrer aktiviert werden.

Die Gesteinsformation „John Klein“ befindet sich in einem Bereich, in dem mithilfe der verschiedenen Kamerasysteme des Rovers in den letzten Tagen und Wochen unerwartete geologische und mineralogische Strukturen wie feine „Venen“ aus einem auffallend hellen Material, in Sandstein eingebettete Steine und Sandkörner, schräg geschichtete Gesteinsablagerungen und eventuell sogar Hohlräume im Untergrund entdeckt wurden.

Die Region „Yellowknife Bay“ wurde bereits kurz nach der Landung Curiositys als erstes anzusteuerndes Forschungsgebiet ausgewählt. Der Grund hierfür war, dass laut den Daten der verschiedenen Marsorbiter in diesem Bereich der Marsoberfläche drei verschiedene Geländetypen aufeinandertreffen, welche sich vermutlich zu unterschiedlichen Zeiten und unter unterschiedlichen Umweltbedingungen herausbildeten.

Diese in diesem Bereich der Marsoberfläche gegebene Divergenz macht sich auch in den Temperaturdaten bemerkbar, welche regelmäßig durch die Wetterstation REMS gesammelt werden. Die in den letzten Wochen gemessenen Veränderungen der Oberflächentemperatur sind nicht durch zeitweise auftretende Wetterveränderungen bedingt, sondern deuten vielmehr auf eine deutlich veränderte Zusammensetzung der Oberfläche hin.

„Wir wurden durch die aus dem Orbit gewonnenen Daten hierher geführt“, so John Grotzinger, der Projektwissenschaftler der Curiosity-Mission vom California Institute of Technology (CIT). „Was wir dann jedoch bei unserer Ankunft vorfanden, war eine ziemlich große Überraschung für uns. Dieses Areal weist zwar ebenfalls Anzeichen für eine ehemals feuchte Vergangenheit auf, unterscheidet sich dabei jedoch deutlich von dem [etwa 500 Meter westlich gelegenen] Flussbett, in dem wir ursprünglich gelandet sind. Eventuell existieren hier sogar verschiedene Geländeformen, welche durch einstmals feuchte Umweltbedingungen zu erklären sind.“

Hinweise hierauf konnte unter anderem die ChemCam liefern, welche in verschiedenen untersuchten Bodenproben erhöhte Werte von Kalzium, Schwefel und Wasserstoff nachweisen konnte. Bei den entdeckten Venen könnte es sich demzufolge um in Basanit-Gestein eingebettete Konzentrationen von hydratisiertem Calciumsulfat– auch als „Gips“ bekannt – handeln.

„Bei uns auf der Erde ist für die Entstehung solcher Venen Wasser notwendig, welches in Gesteinsspalten zirkuliert“, so der dem ChemCam-Team angehörende Wissenschaftler Nicolas Mangold von dem in Nantes/Frankreich ansässigen Laboratoire de Planetologie et Geodynamique.

Die des Weiteren in diesem Bereich beobachtete rundlichen Konkretionen wurden vermutlich ebenfalls unter dem Einfluss von Wasser gebildet, welches anschließend im Rahmen weiterer Prozesse durch Poren im Sedimentgestein in den Untergrund sickerte. Beides sind deutliche Hinweise darauf, dass das Oberflächengestein in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals einer reichlichen Einwirkung durch flüssiges Wasser unterlegen sein muss. Eine erste Analyse der Sedimentgesteine ergab, dass sich diese aus Sandstein und aus Siltstein zusammensetzen. Die darin enthaltenen Körner unterscheiden sich in ihrer Größe und Struktur deutlich von den Kiesablagerungen, welche während des letzten Jahres im Landebereich des Rovers aufgefunden wurden.

„All diese unterschiedlichen Sedimentgesteine zeigen uns, dass hier einstmals Bedingungen vorherrschten, unter denen sich Material aktiv auf der Marsoberfläche ablagern konnte“; so Aileen Yingst vom Planetary Science Institute in Tucson/Arizona, eine der Mitarbeiterinnen des MAHLI-Instruments des Rovers. „Die dabei zu beobachtenden unterschiedlichen Korngrößen sind Hinweise auf die unterschiedlichen Transportbedingungen bei denen dies geschah.“

Durch die erste Bohrung und die daraus resultierenden Untersuchungen der dabei zu gewinnenden Proben erhoffen sich die Marsforscher weitere Erkenntnisse über die einstmals vorherrschenden Bedingungen, unter denen diese Ablagerungen entstanden.

Weitere Wochen der Forschung „Vor Ort“

Die damit verbundenen Arbeiten werden sich allerdings als relativ zeitaufwändig gestalten und zudem in mehreren Schritten erfolgen. Die ersten Bohrungen sollen dabei durchgeführt werden, um das Bohrgehäuse und die Verbindungsgänge zwischen dem Bohrer und den Analyseinstrumenten von eventuellen von der Erde mitgeführten Kontaminationen zu reinigen.

In einem nächsten Schritt sollen weitere Bohrungen durchgeführt werden, wobei das dabei gewonnene Material schließlich dem im Inneren des Rovers befindlichen CheMin-Spektrometer zugeführt werden soll. Durch die dortige Analyse der zuvor durch die Bohrungen zu feinem Staub zermahlenen Gesteinsproben soll deren mineralogische Zusammensetzung entschlüsselt werden. Weitere Analysen durch das SAM-Instrument sollen schließlich auch die chemische Zusammensetzung des angebohrten Gesteins offen legen.

Diese Vorgehensweise wird aller Wahrscheinlichkeit einen Zeitraum von nochmals mehreren Wochen benötigen. Im Anschluss an die Durchführung der ersten Bohrungen auf dem Mars werden vermutlich noch verschiedene „Nachfolgeuntersuchungen“ durchgeführt, um die gewonnenen Ergebnisse in einen entsprechenden Kontext zu versetzen. Erst danach wird der Marsrover Curiosity seine Erforschung der Region „Yellowknife Bay“ beenden und seine Fahrt zu dem im Zentrum des Gale Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons beginnen. Aufgrund der somit wohl frühestens im März 2013 beginnenden Weiterfahrt könnte sich die Ankunft am Fuß des Zentralberges bis zum Ende dieses Jahres verschieben.

Laut John Grotzinger stellt diese in den letzten Wochen entstandene Verzögerung – nach den ursprünglichen Plänen sollte die Erforschung von Yellowknife Bay eigentlich bereits Ende Dezember 2012 abgeschlossen sein – jedoch kein Problem. Die primäre Aufgabe des Rovers besteht nun einmal darin, die Bedingungen auf dem Mars möglichst genau zu analysieren, und nicht etwa darin, neue Geschwindigkeits- oder Entfernungsrekorde aufzustellen.

Aufgrund der dort beobachteten interessanten Geologie gestaltet sich der der derzeitige Standort des Rovers dabei für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler als ein überaus interessantes Studienobjekt. Aufgrund der permanent durch aktuelle Forschungs- und Beobachtungsergebnisse geleiteten weiteren Vorgehensweisen ist es zudem relativ schwierig, einen festen Zeitplan für die zukünftigen Aktivitäten beziehungsweise für die zu bestimmten Zeitpunkten zu erreichenden Standorte zu erstellen.

Der sich aktuell ergebende Aufenthalt am jetzigen Standort soll unter anderem auch dazu genutzt werden, um Curiosity ein Update für seine derzeit verwendete „Flight Software“ zu übermitteln. Nach dem Überspielen dieses Updates, so die Erwartungen der an der Mission beteiligten Ingenieure, wird der Rover über noch größere Kapazitäten als bisher verfügen, um eigenständig Forschungsziele auf dem Mars auszuwählen und diese mit seinen Kamerasystemen abzubilden. Das entsprechende Update soll laut Richard Cook in etwa vier Wochen übermittelt werden.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 159 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 705 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 37.700 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Bei dem „Dust Removal Tool“ (DRT) handelt es sich um eine aus rostfreien Borsten bestehende Bürste, mit der 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. Im Operationsbetrieb wird die Bürste auf dem zu reinigenden Oberflächenbereich aufgesetzt und durch einen Motor in eine rotierende Bewegung versetzt. Der dabei von einer Staubschicht zu „reinigende“ Bereich der Marsoberfläche weist einen Durchmesser von mindestens 45 Millimetern auf. Das DTR des Rovers Curiosity wurde von der Firma Honeybee Robotics entwickelt, welche bereits für den Bau der im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission von den beiden Marsrovern Spirit und Opportunity verwendeten Rock Abrasion Tools (kurz „RAT“) verantwortlich war.

Bei dem zweiten Probenentnahmegerät handelt es sich um das „Powder Acquisition Drill System“ (PADS). Dieses Bohrsystem kann 1,6 Zentimeter durchmessende und – abhängig von der Zusammensetzung der anzubohrenden Bodenprobe – bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Planetenoberfläche oder in Gesteine bohren. Die Umdrehungszahl des Bohrers liegt bei einem Bohrvorgang je nach gewählter Einstellung zwischen 0 bis hin zu 150 Umdrehungen pro Minute. Neben der drehenden Bewegung kann der Bohrkopf des PADS bei einer erfolgenden Bohrung auch nach dem Prinzip einer Schlagbohrmaschine bis zu 30 mal pro Sekunde gegen das anzubohrende Gestein gehämmert werden, wodurch das Ziel effizienter zerkleinert und durchdrungen werden kann. Die dabei erreichte Aufschlagenergie kann zwischen 0,05 und 0,8 Joule variiert werden.

Das PADS ist von seinem mechanischen Aufbau her so ausgelegt, dass Bohrungen auf einem ebenen Untergrund bis zu einer Hanglage mit bis zu 20 Grad Neigung durchgeführt werden können, wobei der Roboterarm den Bohrer mit einer Kraft von 240 bis 300 Newton gegen die Oberfläche presst. Sollte sich der Bohrer bei einer Bohrung festfahren und nicht mehr aus dem Untergrund heraus gezogen werden können oder sollte er soweit abgenutzt sein, dass keine erfolgreichen Bohrungen mehr durchgeführt werden können, so kann dieser von dem Bohrergehäuse abgetrennt und anschließend durch einen Reservebohrer ersetzt werden. Zu diesem Zweck sind zwei Reservebohrer in zwei speziellen Behältern, den so genannten „Bit Boxes“, an der Vorderseite Curiositys verfügbar.

Das gesamte Bohrsystem ist für insgesamt 81 Bohrvorgänge ausgelegt. Der Temperaturbereich, in dem das System arbeiten kann, liegt in einem Bereich zwischen minus 70 Grad Celsius bis hin zu plus 70 Grad Celsius.

Das im Rahmen eines Bohrvorganges pulverisierte Marsgestein wird bis zu einer Bohrtiefe von bis zu zwei Zentimetern direkt an die Oberfläche befördert und kann dort anschließend durch die anderen Instrumente des Rovers untersucht werden. Material aus Tiefen von zwei bis fünf Zentimetern wird dagegen durch den Bohrer direkt in eine spezielle Kammer transportiert, welche durch eine kleine Röhre mit dem „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“ (CHIMRA), dem dritten Probenentnahmegerät, verbunden ist. Der Transport des Materials zum CHIMRA wird durch eine gesteuerte Dreh- und Schwenkbewegung des Roboterarm-Aufsatzes und durch gezielte Vibrationen kontrolliert.

Zusätzlich ist CHIMRA mit einer kleinen Baggerschaufel ausgestattet, mit welcher Bodenproben aus einer Tiefe von bis zu 3,5 Zentimetern unter der Oberfläche direkt entnommen werden können. Noch größere Tiefen kann die Schaufel dadurch erreichen, indem die Proben an Stellen entnommen werden, wo die Räder des Rovers zuvor tiefe Furchen in die Planetenoberfläche „gefräst“ haben. Auf diese Weise, so die Konstrukteure Curiositys, sind dem CHIMRA Bodenproben aus einer Tiefe von bis zu etwa 20 Zentimetern zugänglich. Die durch die Schaufel entnommenen Proben weisen ein Volumen von 1.000 bis zu 30.000 Kubikmillimetern auf.

Das CHIMRA ist mit zwei Sieben ausgestattet, durch welche Partikel kleiner als 150 Mikrometer oder kleiner als ein Millimeter aus einer gewonnenen Bohrprobe herausgefiltert werden können. Die zuvor gesiebten Proben werden anschließend in verschiedene Probenauffangbehälter weitergeleitet, von wo aus sie zwecks eingehender Untersuchungen an die beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrumente SAM und CheMin weiter transportiert werden. CheMin kann dabei allerdings nur die Proben analysieren, welche über Partikelgrößen von weniger als 150 Mikrometern verfügen.

Nach der erfolgten Überführung einer Probe an SAM oder CheMin werden die Auffangbehälter von CHIMRA gekippt und durch die Aktivierung eines Vibrationssystems vollständig geleert. Auf diese Weise soll sicher gestellt werden, dass die Analyseinstrumente des Rovers nicht versehentlich Materialproben von verschiedenen Orten auf der Marsoberfläche zeitgleich untersuchen, was die Messergebnisse verfälschen würde. Als zusätzliche Sicherungsmaßnahmen gegen eine Verunreinigung der Proben sind die Öffnungen der einzelnen Probenentnahmensysteme mit Schutzabdeckungen versehen, welche verhindern sollen, dass der allgegenwärtige Marsstaub in das Innere der Systeme gerät und dadurch ebenfalls nachfolgende Messergebnisse verfälscht werden.

Am 11. Juni 2012 gab das für die Kontrolle des Marsrovers Curiosity zuständige Jet Propulsion Laboratory (JPL) bekannt, dass bei den Bohrvorgängen des PADS eventuell geringe Mengen an Teflon durch zwei Dichtungen bis zu dem Bohrgestänge gelangen werden, welche anschließend eventuell auch mit dem freigelegten Material aus der Marsoberfläche in Kontakt treten und sich mit diesem vermischen könnten. Dieses Problem stellt soweit keine Gefahr für den Bohrer dar. Allerdings würde in einem solchen Fall neben dem zu analysierenden Bodenmaterial auch ein geringer Anteil an Teflon in das Innere der Instrumente SAM und CheMin gelangen. Aufgrund der Tatsache, dass Teflon zu 60 Prozent aus Kohlenstoff besteht, würde dies zu einer Verfälschung der Messergebnisse speziell des SAM-Instrumentes führen.

Dieses Problem wurde erst kurz vor dem Start des Rovers im November 2011 erkannt und seitdem sind die Ingenieure des JPL und der Herstellerfirma des Bohrsystems auf der Suche nach einer Lösung. Dabei herrscht „vorsichtiger Optimismus“, dass das Problem in den Griff zu bekommen ist. Ein angedachter Lösungsvorschlag bezieht sich auf die Art und Weise, wie der Bohrer auf dem Mars arbeiten wird. Eventuell kann die Freisetzung des Teflons durch eine geringere Umdrehungszahl des Bohrgestänges bei den Bohrvorgängen verhindert werden. Allerdings wird eine entsprechende Lösung sehr wahrscheinlich erst nach der Landung auf dem Mars zur Verfügung stehen.

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

Am morgigen 2. Juli 2012 wird der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity – ursprünglich ausgelegt für eine Missionsdauer von lediglich 90 Sols, um 03:52 MESZ seinen Missionstag Sol 3.000 beginnen. Alleine die damit verbundenen technischen Leistungen und die Arbeiten aller direkt und indirekt in diese Mission involvierten Personen spotten jeder Beschreibung und überschreiten sämtliche Erwartungen, welche selbst die größten Optimisten in diese Mission gesetzt haben!

Trotz einer Vielzahl von zuvor nicht vorhersehbaren komplizierten Situationen und den daraus resultierenden Problemen, welche im Laufe der Jahre wieder und wieder die Fortsetzung der Opportunity-Mission in Frage stellten, war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern, Ingenieuren und Rover-Drivern immer wieder möglich, die Funktionalität des Rovers seit seiner am 25. Januar 2004 erfolgten Landung auf dem Mars aufrecht zu erhalten. Dabei gelang es den an der Mission beteilten Wissenschaftlern immer wieder, neue Daten zu sammeln, welche den Kenntnisstand der Menschheit über die Entwicklungsgeschichte unseres äußeren Nachbarplaneten ungemein erweiterten. Eine ausführliche Berichterstattung über die bisherigen Aktivitäten Opportunitys und des mittlerweile leider nicht mehr aktiven Partner-Rovers Spirit finden Sie auf einer entsprechenden Sonderseite von Raumfahrer.net.

Am vergangenen Wochenende war der Marsrover Opportunity primär damit beschäftigt, mittels seines Gesteinsbohrers, dem Rock Abrasion Tool (RAT), ein Loch in die Oberfläche einer mit dem formellen Namen „Grasberg 1“ versehenen Gesteinsformation zu bohren. Dieser Gesteinsaufschluss wurde vor und nach der erfolgten Bohrung intensiv mit zwei weiteren Instrumenten, den ebenfalls am Instrumentenarm des Rovers befestigten APXS-Spektrometer und einem Mikroskop, ausführlich untersucht. Die entsprechenden Analysen werden noch bis mindesten Anfang der kommenden Woche fortgesetzt. Nach dem Abschluss der Untersuchungen wird Opportunity seine Fahrt fortsetzen. Die Wiederaufnahme der Fahrt soll dabei – abhängig von der Qualität der während des Wochenendes angefertigten APXS-Messungen und Mikroskopaufnahmen – frühestens am kommenden Mittwoch, spätestens jedoch am kommenden Wochenende erfolgen.

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