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

Seit dem letzten ausführlicheren Statusupdate vom 13. Oktober 2012 hat der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity seine Untersuchungen der auf dem Cape York gelegenen Region „Matijevic Hill“ fortgesetzt. In diesem Bereich des westlichen Randes des Endeavour-Kraters konnten bereits vor einigen Jahren mit dem an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befindlichen CRISM-Spektrometers die Signaturen von Phyllosilikaten und Tonmineralen, nachgewiesen werden.

Der Nachweis dieser Minerale wird von den Marsforschern als ein Hinweis darauf interpretiert, dass diese Region der Marsoberfläche in der Vergangenheit über einen längeren Zeitraum hinweg dem Einfluss vom flüssigem Wasser ausgesetzt war. Das Ziel des Rovers besteht derzeit darin, die Quellen der Signaturen aufzuspüren und diese anschließend eingehend zu analysieren.

„Ein [menschlicher] Geologe, der einen solchen Bereich untersuchen will, würde sich als erstes einen groben Überblick über die gesamte Region verschaffen, indem er sie zu Fuß abschreitet“, so Dr. Steve Squyres von der Cornell University/USA, der wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission. „Und genau dies haben wir während der letzten Wochen mit Opportunity getan.“

Zu diesem Zweck hat der Rover seit Anfang Oktober 2012 den gesamten Bereich der Region abgefahren und im Rahmen des dabei absolvierten Rundkurses eine Distanz von rund 350 Metern überbrückt. Hierdurch erhielten die an der Mars Exploration Rover-Mission beteiligten Wissenschaftler die Gelegenheit, das Ausmaß der in dieser Region des Mars befindlichen Gesteinsaufschlüsse zu überblicken und die erfolgversprechendsten Orte für zukünftige Untersuchungen zu identifizieren.
Am Ende einer jeden Etappe dieser „Rundreise“ wurden die verschiedenen Kamerasysteme des Rovers dazu eingesetzt, um ein 360-Grad-Panorama der Umgebung anzufertigen. Zusätzlich wurde das am Instrumentenarm des Rovers befindliche APX-Spektrometer dazu verwendet, um die chemische Zusammensetzung von ausgewählten Gesteinsformationen zu bestimmen. Unterstützt wurden diese Untersuchungen durch ergänzende Aufnahmen der Marsoberfläche, welche mit einer Mikroskopkamera angefertigt wurden.

„Im Rahmen unserer bisherigen Untersuchungen dieser Region stellten sich uns eine Reihe von Fragen. Wir absolvierten diese Rundreise, um die uns zur Verfügung stehende Zeit in Zukunft möglichst effizient für die Beantwortung dieser Fragen einsetzen zu können“, so Steve Squyres. „Jetzt haben wir eine gute Vorstellung davon, was wir wo zu tun haben und wir sind bereit, um mit der detaillierten Arbeit zu beginnen.“

Bei dem rund einen Kilometer langen, etwa 200 Meter breiten und lediglich wenige Meter hohem Cape York, auf dem sich die Region Matijevic Hill befindet, handelt es sich um einen Teilbereich des westlichen Kraterwalls, welcher den etwa 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Krater umgibt. Dieser Krater entstand vor mehr als drei Milliarden Jahren durch den Einschlag eines Asteroiden auf der Marsoberfläche. Durch die bei diesem Impakt freigesetzten gewaltigen Energien wurde Marsgestein aus größeren Tiefen an die Oberfläche befördert und dort unter anderem am Kraterrand abgelagert.

Seit der Entstehung des Kraters wurden die Gesteinsmassen durch die auf dem Mars herrschenden Umweltbedingungen verändert. Die Altersbestimmung der einzelnen lokalen Gesteinsaufschlüsse ist für die an den Forschungen beteiligten Geologen ein Schlüssel zum besseren Verständnis der einstmals in dieser Region vorherrschenden Umweltgeschichte.

Zwei Gesteinsaufschlüsse haben bisher das besondere Interesse der an der Mission beteiligten Wissenschaftler erweckt. In der Region „Kirkwood“ stießen die Forscher auf eine Vielzahl von kleinen Kügelchen, welche an die bereits kurz nach der Landung des Rovers auf dem Mars entdeckten „Blueberries“ erinnern. Eine vorläufige Analyse hat jedoch ergeben, dass die bei Kirkwood abgelagerten Kügelchen sich sowohl in ihrer chemischen Zusammensetzung als auch in ihrer Struktur und Verteilung deutlich von den zuvor beobachteten Blueberries unterscheiden und deshalb aller Wahrscheinlichkeit eine andere Entstehungsgeschichte aufweisen. Diese neu entdeckten Kügelchen werden mittlerweile inoffiziell als „Newberries“ bezeichnet.

Die zweite als besonders interessant angesehene Region erhielt den formellen Namen „Whitewater Lake“. Hierbei handelt es sich um eine flache, annähernd kreisförmige Gesteinsplatte, welche im Gegensatz zu der Umgebung über eine auffallend helle Färbung verfügt. Laut Ray Arvidson von der Washington University in St. Louis/USA, dem stellvertretenden wissenschaftlichen Leiter der Mission, könnte sich hier eine der Quellen der Signaturen von Tonmineralen und Phyllosilikaten befinden, welche zuvor durch den MRO in dieser Region entdeckt wurden. Hochaufgelöste Aufnahmen der Panoramakamera des Rovers führten zu dem vorläufigen Schluss, dass sich diese Gesteinsformation einstmals unter dem Einfluss von mineralhaltigem Wasser gebildet haben könnte.

„Wir wissen bisher noch nicht, ob sich Whitewater Lake und Kirkwood vor oder nach der Entstehung des Endeavour-Kraters gebildet haben“, so Steve Squyres. „Eine unserer wichtigsten Aufgaben besteht derzeit darin, die Abfolge und die Position der einzelnen dort befindlichen Gesteinsschichtungen und somit auch deren relatives Alter zu bestimmen. Wir müssen auch mehr Zeit investieren und die Zusammensetzung von Whitewater Lake und des dortigen Marsbodens zu ermitteln und den Zusammenhang mit den aus dem Marsorbit ermittelten Spuren von Tonsignaturen zu verstehen. Auch die Zusammensetzung der „Newberries“ muss weiter untersucht werden, um zu verstehen, wie sie sich einstmals geformt haben.“

Derzeit befindet sich Opportunity etwa 15 Meter in südwestlicher Richtung von Whitewater Lake entfernt. Auch in diesem Bereich konnten verschiedene, mit Whitewater Lake vergleichbare Gesteinsaufschlüsse entdeckt werden, von denen einige im Verlauf der letzten Tage eingehend abgebildet, mit dem APX-Spektrometer untersucht und mit einem Gesteinsbohrer bearbeitet wurden. Die beteiligten Wissenschaftler vermuten, dass diese Gesteinsaufschlüsse zusammen mit Whitewater Lake eine ausgedehnte Schicht auf der Marsoberfläche bilden, von denen lediglich einige Teilbereiche direkt an der Oberfläche liegen. Durch die aktuell stattfindenden Untersuchungen soll die Ausdehnung dieser Gesteinsschicht näher eingegrenzt werden.

Für die jetzt anstehenden Analysen werden die an der Mission beteiligten Wissenschaftler noch einen geraumen Zeitraum benötigen. Erst nach weiteren Wochen, vielleicht sogar Monaten wird Opportunity die aus wissenschaftlicher Sicht äußerst interessante Region des Matijevic Hill verlassen und seine Fahrt in die südliche Richtung fortsetzen. Das dabei angepeilte Fern-Ziel ist ein weiterer Teilbereich des westlichen Kraterrandes des Endeavour-Kraters – das noch mehrere Kilometer entfernt liegende „Cape Tribulation“.

Neben dem technischen Zustand muss dabei jedoch immer auch ein Auge auf die aktuelle Energiesituation des ausschließlich mittels Sonnenergie betriebenen Rovers geworfen werden.

Während der letzten Wochen haben sich auf dem Mars verschiedene Staubstürme entwickelt, welche Opportunity jedoch nicht direkt getroffen haben. Trotzdem führte der dabei in Marsatmosphäre beförderte Staub zu einer deutlich erkennbaren Eintrübung der Luft und einer daraus resultierenden leichten Abnahme der zur Verfügung stehenden Energiemenge. Dies hat sich jedoch nicht negativ auf den operativen Betrieb des Rovers ausgewirkt.

„Durch den [im November 2012 aufgetretenen] Sturm [Raumfahrer.net berichtete] hat sich die atmosphärische Trübung erhöht und die Umgebung sieht jetzt ein wenig staubiger aus“, so John Callas, der Projekt-Manager der Rover-Mission. „Wir sehen jetzt etwas mehr Staub, welcher sich auf den Solarpaneelen abgelagert hat. Das gefällt mir zwar nicht, aber dies ist nun einmal die Realität, wenn man einen Rover auf dem Mars betreibt.“

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. 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.

• 04.12.2012: 0,536 kWh/Tag , Tau-Wert 0,866 , Lichtdurchlässigkeit 59,90 Prozent
• 28.11.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,793 , Lichtdurchlässigkeit 60,80 Prozent
• 19.11.2012: 0,539 kWh/Tag , Tau-Wert 0,897 , Lichtdurchlässigkeit 61,20 Prozent
• 13.11.2012: 0,596 kWh/Tag , Tau-Wert 0,589 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 06.11.2012: 0,586 kWh/Tag , Tau-Wert 0,605 , Lichtdurchlässigkeit 60,40 Prozent
• 29.10.2012: 0,549 kWh/Tag , Tau-Wert 0,649 , Lichtdurchlässigkeit 60,10 Prozent
• 23.10.2012: 0,575 kWh/Tag , Tau-Wert 0,654 , Lichtdurchlässigkeit 61,90 Prozent
• 17.10.2012: 0,579 kWh/Tag , Tau-Wert 0,604 , Lichtdurchlässigkeit 62,40 Prozent
• 09.10.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,722 , Lichtdurchlässigkeit 62,90 Prozent

Das bereits zuvor erwähnte lokale Staubsturmgebiet, welches die Energiesituation des Rovers ab Mitte November 2012 leicht beeinträchtigte, hat sich in den vergangenen Wochen wieder fast vollständig aufgelöst. Trotzdem ist die Atmosphäre des Mars auch weiterhin noch über weiten Bereichen der Äquatorregion und der mittleren Breiten mit einer dünnen Staubschicht durchsetzt. Während des vergangenen Wochenendes konnten zudem mehrere kleine und regional begrenzte Sturmgebiete über der in der nördlichen Tiefebene des Mars gelegenen Region Acidalia Planitia beobachtet werden, welche sich teilweise überlagerten.
Laut dem für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien befindet sich Opportunity nach wie vor in einem für sein Alter erstaunlich guten technischen Zustand. Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3156 der Mission, hat Opportunity insgesamt rund 35.435 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 174.800 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Der Beitrag Marsrover Opportunity setzt seine Untersuchungen fort erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Malin Space Science Systems.

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity hatte aufgrund des anstehenden Marswinters und der daraus resultierenden sinkenden Energiereserven bereits im Dezember 2011 eine Position an einem Hang des am Rande des Endeavour-Kraters gelegenen Cape York bezogen und dort die letzten Monate ohne weitere Fahrten verbracht (Raumfahrer.net berichtete).

Neben der Analyse des Gesteinsaufschlusses „Greeley Haven“, so der Name für Opportunitys bisheriges Winterquartier, durch ein Mikroskop und zwei Spektrometer und einem „Radio Science“-Experiment zur Untersuchung des inneren Aufbaus unseres Nachbarplaneten wurden die letzten Monate von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern auch dazu genutzt, um die Umgebung des Rovers mittels der zur Verfügung stehenden Kamerasysteme ausführlich abzubilden.

Dabei entstand auch das nebenstehende Bild. Im Vordergrund sind die verstaubten Solarpaneele des Rovers und ein von Opportunity geworfener Schatten zu erkennen. Der hintere Teil des Bildes wird dagegen von dem in östlicher Richtung gelegenen Bassin des 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters dominiert.

Es handelt sich um eine Falschfarbenaufnahme, welche es den Wissenschaftlern ermöglicht, Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung des Bodens hervorzuheben. Neben einem Dünenfeld, welches im sichtbaren Licht relativ dunkel erscheint, ist hier auch der sehr flach ausfallende Zentralberg im Inneren des Kraters andeutungsweise erkennbar.

Der Großteil der für dieses Mosaik verwendeten Einzelaufnahmen wurde von der Panoramakamera des Rovers am 9. März 2012, dem Sol 2.888 der Mission, zwischen 16:30 und 17:00 lokaler Marszeit angefertigt. Hierbei wurden Spezialfilter eingesetzt, welche das Licht bei Wellenlängen von 753 Nanometern (nahes Infrarot), 535 Nanometern (grün) und 432 Nanometern (violett) wiedergeben. Größere Versionen des Bildes mit Auflösungen von bis zu 14 MB finden Sie auf der entsprechenden Internetseite des JPL.

Nach seiner am 9. Mai 2012 erfolgten Abfahrt von Greeley Haven (Raumfahrer.net berichtete) bewegte sich Opportunity im Rahmen mehrerer kurzer Fahrten um etwa 15 Meter in die nördliche Richtung. Das Ziel war eine als „North Pole“ bezeichnete Oberflächenformation, bei der es sich um eine Konzentration von Staubpartikeln auf der Planetenoberfläche handelt.

Ab dem 19. Mai wurde diese Staubansammlung ausführlich mit dem Mikroskop und dem APXS-Spektrometer untersucht. Nach dem Abschluss dieser Analysen wird der Rover seine Fahrt am morgigen Sonntag, dem Sol 2965 der Mission fortsetzen. Dabei soll Opportunity in den kommenden Tagen und Wochen im nördlichen Bereich des Cape York nach weiteren Gipsadern Ausschau halten und diese anschließend näher untersuchen.

Zugute kommt dem Rover dabei die sich immer weiter verbessernde Energiesituation. Auch in den letzten Tagen konnte Opportunity von mehreren so genannten „Cleaning Events“ profitieren. Hierbei handelt es sich um kurzen Windstößen, welche einen Teil des auf der Oberseite des ausschließlich mit Solarenergie betriebenen Rovers abgelagerten Staubes wegwehten.

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 Rovers.

• 23.05.2012: 0,395 kWh/Tag , Tau-Wert 0,387 , Lichtdurchlässigkeit 55,90 Prozent
• 16.05.2012: 0,359 kWh/Tag , Tau-Wert 0,423 , Lichtdurchlässigkeit 53,20 Prozent
• 09.05.2012: 0,357 kWh/Tag , Tau-Wert 0,476 , Lichtdurchlässigkeit 52,60 Prozent
• 01.05.2012: 0,365 kWh/Tag , Tau-Wert 0,480 , Lichtdurchlässigkeit 53,40 Prozent

Auch die gegenwärtige Wetterlage auf dem Mars stellt kein Problem für den Rover Opportunity dar. Entsprechend der aktuellen Jahreszeit – auf der nördlichen Hemisphäre herrscht gerade Sommer – führt die fortschreitende Sublimation der nördlichen Polarkappe zu einem Anstieg des Mengenanteils des in der Marsatmosphäre enthaltenen Wasserdampfes. Diese erhöhte Wasserdampfkonzentration äußert sich in der Bildung von Wolken aus Wassereiskristallen in der Äquatorregion des Mars.

Speziell konnten diese Wolken während der letzten Woche über den Gipfeln der größeren Vulkane der Tharsis-Region und in der Umgebung des Valles Marineris beobachtet werden. Verschiedene lokal begrenzte und sehr kurzlebige Staubsturmgebiete konnten zudem weitab vom Standort des Rovers über dem Solis Planum im südöstlichen Bereich der Tharsis-Region registriert werden.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 2964 der Mission, hat Opportunity insgesamt 34.380,58 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 168.100 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Der Beitrag Opportunity: Die nächste Etappe beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity bereits am 9. August 2011, dem Sol 2.681 der Mission, den Endeavour-Krater (Raumfahrer.net berichtete). Opportunity befand sich jetzt direkt an der Südspitze des Cape York, einer mehrere hundert Meter langen, jedoch nur wenige Meter hohen Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand dieses etwa 22 Kilometer durchmessenden Impaktkraters befindet.

Nach dem Abschluss erster Bodenanalysen in dieser Region (Raumfahrer.net berichtete) bewegte sich der Rover in die nördliche Richtung. Das Ziel der Fahrt war der Nordrand des Cape York, wo der „Robotergeologe“ den anstehenden Marswinter verbringen sollte. Der Grund für die mehrmonatige Unterbrechung der Fahrt lag in der Energieversorgung des Rovers begründet, welche ausschließlich durch Sonnenenergie erfolgt. Neben der Lichtdurchlässigkeit der Marsatmosphäre und der Höhe des Sonnenstandes über dem Horizont ist dabei der Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staubpartikeln entscheidend für die täglich generierte Menge an Strom.

Für den Betrieb seines Bordrechners, einer internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und für die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt der Marsrover pro Tag ein Minimum von etwa 160 Wattstunden Energie. Eine Auswertung des Verlaufs des Staub-Bedeckungsgrades der Solarpaneele und ein Vergleich mit den Werten der vergangenen Jahre zeigte allerdings, dass die Solarpaneele des Rovers zu diesem Zeitpunkt mit deutlich mehr Staub bedeckt waren als in den vergleichbaren Zeiträumen der Vorjahre.

Aus diesem Grund wurde bereits im Sommer 2011 eine sogenannte „Winter Planning Group“ ins Leben gerufen, welche sich mit der zukünftig zu erwartenden Energiesituation und den daraus resultierenden Möglichkeiten für einen Weiterbetrieb des Rovers während der kommenden Wintermonate auf dem Mars auseinander setzen sollte. Die Planungsgruppe kam zu dem Ergebnis, dass die tägliche Energieausbeute von Opportunity bei einer Beibehaltung des bisherigen Trends bis zur Wintersonnenwende auf dem Mars – diese erfolgte am 30. März 2012 – unter ungünstigen Umständen bis auf einen Wert von nur noch rund 200 Wattstunden Energie pro Sol abfallen könnte. Unvorhersehbare Ereignisse wie etwa das Auftreten eines Staubsturmes könnten dann zu einer für den Rover bedrohlichen Energiesituation führen.

Deshalb, so die Empfehlung der Planungsgruppe, sollte Opportunity den anstehenden Mars-Winter an einem nach Norden gerichteten Hang verbringen. Dadurch würden sich die starr am Rover-Chassis befestigten Solarpaneele automatisch in Richtung auf die Sonne ausrichten, was eine höhere tägliche Energieausbeute zur Folge haben würde. Ein solches „Überwintern“ in einem Winterquartier war in den vergangenen Jahren lediglich bei dem weiter südlich operierenden Zwillingsrover von Opportunity, dem mittlerweile nicht mehr aktiven Rover Spirit, notwendig.
Als Winterquartier, so die Planungsgruppe, bot sich der nördliche Bereich des Cape York an. Die von der HiRISE-Kamera an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommenen Bilder und die daraus entwickelten digitalen Gelände- und Höhenmodelle der Region rund um das Cape York zeigten, dass sich in diesem Gebiet verschieden Hänge befinden, welche eine Neigung von bis zu 15 Grad in die nördliche Richtung aufweisen.

Mit der aus einer solchen Neigung resultierenden erhöhten Energiegewinnungsrate, so die Planungsgruppe, sollte der Rover auch während der kommenden Wintermonate weiterhin in der Lage sein, seine wissenschaftliche Aktivitäten in Form von Fotoaufnahmen und spektroskopischen Messungen kontinuierlich durchzuführen. Speziell handelte es sich dabei um spektroskopische Untersuchungen des Bodens, dokumentierende Bildaufnahmen der diversen Kameras und eine indirekte Vermessung des Kerns unseres Nachbarplaneten.

Nach dem Bezug seines Winterquartiers begann Opportunity Ende Dezember 2011 mit seiner wissenschaftlichen Winterkampagne. Das hierbei ausgewählte primäre Ziel war eine Untersuchung der direkt vor dem Rover gelegenen Oberflächenformation „Amboy“. Neben diversen Aufnahmen durch die verschiedenen Kameras und durch ein Mikroskop wurde diese Gesteinsformation in den letzten Monaten mit dem Mößbauer-Spektrometer und mit dem APXS-Spektrometer ausführlich untersucht. Durch die Analyse der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung soll so eine eventuell in der Vergangenheit erfolge Interaktion der Marsoberfläche mit Wasser nachgewiesen werden.

Die ersten Auswertungen der bisher gewonnenen Daten von Amboy haben ergeben, dass es sich bei dieser Struktur anscheinend um eine typische Impaktbrekzie handelt, welche sich bei einem Meteoriteneinschlag gebildet hat. Bei dem Impakt wurden ältere auf der Marsoberfläche abgelagerte Gesteine zertrümmert und durch die dabei auftretenden hohen Drücke verdichtet und verschmolzen.

Außerdem wurden die verschiedenen Kamerasysteme des Rovers dazu eingesetzt, um mehrere hochaufgelöste Fotopanoramen anzufertigen. Neben dem „Greeley-Panorama“, einem mit allen Farbfiltern der Panoramakamera erstellten 360-Grad-Panorama, wurde auch die unmittelbare Umgebung des Rovers mehrfach fotografisch dokumentiert. Speziell auf diesen Aufnahmen wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler nach Veränderungen auf der Oberfläche suchen. So könnten zum Beispiel während der letzten über vier Monate Veränderungen an den in der Umgebung gelegenen kleinen Sanddünen aufgetreten sein, welche durch die erosiven Kräfte des Windes verursacht wurden.

Derzeit sind die Mitarbeiter des Opportunity-Kamerateams damit beschäftigt, die gewonnenen Aufnahmen zu kalibrieren und in ihren finalen Versionen zusammenzufügen. Hierbei handelt es sich allerdings um einen sehr aufwändigen und zeitraubenden Prozess. Jim Bell, der Leiter des Panoramakamera-Teams von der Arizona State University in Tempe/USA, geht jedoch davon aus, dass das „Greeley-Panorama“ der Öffentlichkeit bereits in ein paar Wochen präsentiert werden kann.

Parallel zu diesen Aktivitäten wurde seit dem 1. Januar 2012 ein sogenanntes „Radio Science“-Experiment durchgeführt, durch welches sich die Wissenschaftler nähere Einblicke in den inneren Aufbau unseres Nachbarplaneten erhoffen. Massekonzentrationen im Inneren des Mars führen dazu, dass der Planet auf seiner Umlaufbahn um die Sonne eine minimale Wackelbewegung ausführt. Dieses „Wackeln“ kann durch die von Opportunity an die Kommunikationsstationen des Deep Space Network (DSN) der NASA ausgesandten Radiowellen erfasst werden, da es sich durch eine Dopplerverschiebung des Signals bemerkbar macht.

Hierfür werden minimalste Veränderungen in der Frequenz, der Amplitude und der Polarisation des von dem Rover ausgestrahlten Radio-Trägersignals untersucht. Für eine erfolgreiche Verwertung der so gesammelten Daten ist es jedoch zwingend erforderlich, dass sich der Rover im Zeitraum der Messkampagne nicht bewegt. Selbst minimale Positionsveränderungen machen sich in dem empfangenen Trägersignal bemerkbar und können die Messergebnisse verfälschen. Somit boten die vergangenen Monate eine im bisherigen Missionsverlauf einmalige Gelegenheit für eine solche Untersuchungskampagne.

Letztendlich zeigte sich, dass die diesjährige Strategie der für den Betrieb des Rovers zuständigen Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission erfolgreich war. Opportunity überstand die Zeit des diesjährigen niedrigsten Sonnenstandes auf dem Mars ohne Probleme. In den letzten Wochen profitierte der Rover dabei auch von mehreren kleinen sogenannten „Dust Cleaning Events“. Bei dieser Ereignissen wehen schwache Windböen über das Roverdeck und beseitigen dabei auch einen Teil der auf den Solarpaneelen abgelagerten Staubschicht.

Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Monate gibt die folgende Auflistung. 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 Rovers.

• 01.05.2012: 0,365 kWh/Tag , Tau-Wert 0,480 , Lichtdurchlässigkeit 53,40 Prozent
• 25.04.2012: 0,366 kWh/Tag , Tau-Wert 0,521 , Lichtdurchlässigkeit 54,60 Prozent
• 17.04.2012: 0,342 kWh/Tag , Tau-Wert 0,504 , Lichtdurchlässigkeit 52,50 Prozent
• 12.04.2012: 0,336 kWh/Tag , Tau-Wert 0,526 , Lichtdurchlässigkeit 53,50 Prozent
• 03.04.2012: 0,321 kWh/Tag , Tau-Wert 0,521 , Lichtdurchlässigkeit 50,60 Prozent
• 27.03.2012: 0,306 kWh/Tag , Tau-Wert 0,521 , Lichtdurchlässigkeit 48,80 Prozent
• 21.03.2012: 0,311 kWh/Tag , Tau-Wert 0,508 , Lichtdurchlässigkeit 49,80 Prozent
• 14.03.2012: 0,301 kWh/Tag , Tau-Wert 0,542 , Lichtdurchlässigkeit 48,90 Prozent
• 07.03.2012: 0,298 kWh/Tag , Tau-Wert 0,557 , Lichtdurchlässigkeit 48,70 Prozent
• 28.02.2012: 0,305 kWh/Tag , Tau-Wert 0,520 , Lichtdurchlässigkeit 48,90 Prozent
• 21.02.2012: 0,277 kWh/Tag , Tau-Wert 0,684 , Lichtdurchlässigkeit 47,60 Prozent
• 14.02.2012: 0,274 kWh/Tag , Tau-Wert 0,678 , Lichtdurchlässigkeit 46,70 Prozent
• 08.02.2012: 0,283 kWh/Tag , Tau-Wert 0,648 , Lichtdurchlässigkeit 47,80 Prozent
• 01.02.2012: 0,270 kWh/Tag , Tau-Wert 0,679 , Lichtdurchlässigkeit 46,90 Prozent
• 24.01.2012: 0,279 kWh/Tag , Tau-Wert 0,693 , Lichtdurchlässigkeit 47,30 Prozent
• 17.01.2012: 0,276 kWh/Tag , Tau-Wert 0,602 , Lichtdurchlässigkeit 44,70 Prozent

Aufgrund der sich in den letzten Wochen immer weiter verbesserten Energiesituation kamen die Mitarbeiter des für die Kontrolle des Rovers zuständigen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien zu dem Entschluss, dass Opportunity jetzt sein diesjähriges Winterquartier verlassen und die Fahrt wieder aufnehmen soll. Entsprechende Kommandosequenzen sollen bereits in wenigen Tagen an den Rover übermittelt und anschließend von diesem ausgeführt werden. Allerdings wird sich der Rover dabei in den ersten Tagen nach der Wiederaufnahme der Fahrt zunächst lediglich in „kleinen Schritten“ von seiner derzeitigen Position fortbewegen. Pausen zwischen den einzelnen Fahrten sollen dazu genutzt werden, um das in der Umgebung von „Greeley Haven“ – so der Name des Winterquartiers – gelegene Gebiet noch näher zu untersuchen.

Anschließend, so die aktuellen Planungen, soll sich Opportunity wieder in den Bereich des Cape York begeben, wo bereits Ende 2011 mehrere Gipsadern entdeckt wurden und die ein eindeutiges Anzeichen für das frühere Vorhandensein von Wasser darstellen (Raumfahrer.net berichtete).

„Wir wollen uns noch einmal an diese Stelle begeben und diesmal nach einer größeren Gipsader suchen, welche das Sichtfeld des APXS-Spektrometers vollständig ausfüllt“, so Ray Arvidson, der stellvertretende Chefwissenschaftler der Mission. Im Rahmen der dann erfolgenden Messungen ist auch der Einsatz des „Rock Abrasion Tools“ (RAT) vorgesehen. Mit diesem Gesteinsbohrer soll die oberste Schicht der zu untersuchenden Ader von Staubablagerungen und anderen Verunreinigungen befreit werden, um anschließend das reine Gipsmaterial näher zu analysieren. Die 2011 im Detail untersuchte Gipsader „Homestake“ war an ihrer Oberfläche durch Sand und Staubablagerungen stark verunreinigt, was die damals gewonnenen Messdaten eventuell verfälscht hat.

Nach dem Abschluss dieser Untersuchungen wird Opportunity das Cape York nach dem bisherigen Planungsstand endgültig verlassen und sich entlang des Randes des Endeavour-Kraters in die südliche Richtung bewegen. Das „Fernziel“ hierbei sind die mehrere Kilometer vom jetzigen Standpunkt entfernt gelegenen Geländeerhebungen Solander Point und Cape Tribulation. Dort, so die bisherigen Analysen der von den verschiedenen Marsorbiter gewonnenen Daten, scheinen sich Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert zu haben, was auf eine früher erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser hindeutet. Zuvor wird der Rover jedoch eine kleine Ebene namens Bottany Bay überqueren. Verschiedene Messdaten des CRISM-Spektrometers an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter deuten darauf hin, dass sich auch dort Gipsablagerungen befinden.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 2945 der Mission, hat der Marsrover Opportunity insgesamt 34.361,37 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei fast 167.500 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Der Beitrag Marsrover Opportunity : Die Fahrt wird fortgesetzt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Das primäre Ziel dieser aus zwei baugleichen Rovern bestehenden Robotermission, so die gestellte Zielsetzung der NASA, sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten dazu die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralien und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen der Rover untersucht werden. In Anlehnung an ihre instrumentarischen Ausstattung mit verschiedenen Spektrometern, diversen Kamerasystemen, einem Mikroskop und einem Gesteinsbohrer werden die beiden Rover Spirit und Opportunity deshalb auch als „Robotergeologen“ bezeichnet.

Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die optimistischsten Erwartungen bei Weitem.

Heute vor acht Jahren, am 25. Januar 2004, landete Opportunity, der zweite der beiden an dieser Mission beteiligten Rover, um 06:05 Uhr MEZ etwa zwei Grad südlich des Marsäquators auf der Hochebene Meridiani Planum. Nur wenige Tage danach begann der Robotergeologe mit seiner Untersuchung der Marsoberfläche. In den folgenden Jahren bewegte sich der Rover über eine Distanz von über 34 Kilometern und untersuchte dabei neben verschiedenen signifikanten Bodenstrukturen diverse auf dem Weg gelegenen Krater und mehrere Meteoriten (Raumfahrer.net berichtete mehrfach). Aufgrund der während dieser Untersuchungen gesammelten Daten kann es mittlerweile als gesichert angesehen werden, dass auf der Oberfläche des Mars vor Jahrmilliarden Wasser geflossen ist, welches seine deutlich nachweisbaren Spuren auf der Marsoberfläche hinterlassen hat.

Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte Opportunity schließlich am 9. August 2011, dem Sol 2.681 der Mission, den Endeavour-Krater (Raumfahrer.net berichtete). Opportunity befand sich jetzt direkt an der Südspitze des Cape York, einer mehrere hundert Meter langen und nur wenige Meter hohen Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand dieses etwa 22 Kilometer durchmessenden Kraters befindet.

Nach dem Abschluss erster Bodenanalysen in dieser Region (Raumfahrer.net berichtete) wurde die Fahrt am 1. September 2011, dem Sol 2.703 der Mission, fortgesetzt. Opportunity bewegte sich dabei im Rahmen mehrerer Etappen in die nördliche Richtung, wobei die Fahrt immer wieder kurz unterbrochen wurde, um verschiedene geologisch interessant erscheinende Bodenstrukturen näher zu untersuchen. Unter anderem gelang den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern dabei der Nachweis von Gipsadern im Marsboden (Raumfahrer.net berichtete).

Das Ziel des Rovers war der nördliche Rand des Cape York, wo Opportunity den kommenden Marswinter verbringen wird. Der Grund hierfür ist die Energieversorgung des Rovers, welche ausschließlich durch Sonnenenergie erfolgt. Neben der Lichtdurchlässigkeit der Marsatmosphäre und der Höhe des Sonnenstandes über dem Horizont ist dabei der Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staubpartikeln entscheidend für die täglich generierte Menge an Strom.

Für den Betrieb seines Bordrechners, einer internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und für die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt der Rover pro Tag ein Minimum von etwa 160 Wattstunden Energie. Eine Auswertung des Verlaufs des Staub-Bedeckungsgrades der Solarpaneele und ein Vergleich mit den Werten der vergangenen Jahre hat gezeigt, dass die Solarpaneele gegenwärtig mit deutlich mehr Staub bedeckt sind als in den vergleichbaren Zeiträumen der Vorjahre.

Aus diesem Grund wurde bereits vor mehreren Monaten am JPL eine sogenannte „Winter Planning Group“ ins Leben gerufen, welche sich mit der zukünftig zu erwartenden Energiesituation und den daraus resultierenden Möglichkeiten für einen Weiterbetrieb des Rovers während der kommenden Wintermonate auf dem Mars auseinander setzen sollte. Die Planungsgruppe kam zu dem Ergebnis, dass die tägliche Energieausbeute von Opportunity bei einer Beibehaltung des bisherigen Trends bis zur Wintersonnenwende auf dem Mars – diese erfolgt am 30. März 2012 – bis auf einen Wert von nur noch rund 200 Wattstunden Energie pro Sol abfallen könnte.

Deshalb, so die Empfehlung der Planungsgruppe, soll Opportunity den diesjährigen Mars-Winter an einem nach Norden gerichteten Hang verbringen. Dadurch würden die Solarpaneele automatisch in Richtung auf die Sonne ausgerichtet, was eine höhere tägliche Energieausbeute zur Folge haben würde. Ein solches „Überwintern“ in einem Winterquartier war in den vergangenen Jahren lediglich bei dem weiter südlich operierenden Zwillingsrover von Opportunity, dem mittlerweile nicht mehr aktiven Rover Spirit, notwendig.
Als Winterquartier, so die Planungsgruppe, bietet sich der nördliche Bereich des Cape York an. Die von der HiRISE-Kamera an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommenen Bilder und die daraus entwickelten digitalen Gelände- und Höhenmodelle der Region rund um das Cape York zeigten, dass sich in diesem Gebiet verschieden Hänge befinden, welche eine Neigung von bis zu 15 Grad in die nördliche Richtung aufweisen.

Mit der aus einer solchen Neigung resultierenden erhöhten Energiegewinnungsrate, so die Planungsgruppe, sollte der Rover auch während der kommenden Wintermonate weiterhin in der Lage sein, seine wissenschaftliche Aktivitäten in Form von weiteren Fotoaufnahmen und spektroskopischen Messungen durchzuführen. Ab dem Juni 2012, so die Einschätzung, sollte dann wieder genügend Energie zur Verfügung stehen, um die Fahrt fortzusetzen.

Opportunity hat sein nach Dr. Ronald Greeley – einem am 27. Oktober 2011 verstorbenen Mitglied des Rover-Wissenschaftsteams von der Arizona State University – benanntes Winterquartier „Greeley Haven“, einen um etwa 15 Grad nach Norden geneigten kleinen Hang, im Dezember 2011 erreicht und mittlerweile mit den dort während seiner notwendigen „Zwangspause“ geplanten Untersuchungen der Oberfläche begonnen. Einige der vorgesehenen wissenschaftlichen Experimente nutzen dabei den Umstand aus, dass der Rover in den kommenden fünf Monaten aller Voraussicht nach nicht mehr bewegt werden kann.

Neben Mikroskopaufnahmen der Oberfläche und Messungen mit dem APXS-Spektrometer sind so zum Beispiel auch ausführliche und längerfristige Messungen mit dem Mößbauer-Spektrometer vorgesehen. Dieses Instrument macht sich den sogenannten Mößbauer-Effekt zunutze, um bei der Analyse von Gesteins- und Bodenproben eisenhaltige Mineralien nachzuweisen und dadurch zum Beispiel auch Aussagen über eine zu einem früheren Zeitpunkt erfolgte Interaktion der Oberfläche mit Wasser zu ermöglichen.

Das Instrument sendet dabei mittels einer radioaktiven Quelle, es handelt sich um Kobalt-57, Gammastrahlen aus, welche auf den zu untersuchenden Oberflächenbereich auftreffen und von diesem reflektiert werden. Die Unterschiede zwischen dem ursprünglich ausgesandten und dem anschließend wieder empfangenen Spektrum geben Auskunft über die genaue Zusammensetzung der eisenhaltigen Mineralien auf der Planetenoberfläche, welche übrigens auch für die rötliche Färbung der Oberfläche des Mars verantwortlich sind. Das „MIMOS II“ genannte Mößbauer-Spektrometer der Rover-Mission wurde unter der Leitung von Dr. Göstar Klingelhöfer am Institut für Anorganische und Analytische Chemie an der Johannes Gutenberg Universität in Mainz entwickelt und gebaut.

Allerdings verfügt das verwendete Kobalt-57 nur über eine Halbwertzeit von 271 Tagen, was entsprechende Messungen des Spektroskops nach einer Missionsdauer von acht Jahren mittlerweile sehr zeitaufwändig ausfallen lässt. Messungen, welche zu Beginn der Mission einen Zeitraum von nur wenigen Stunden beanspruchten, dauern mittlerweile viele Tage. Für die Gewinnung eines detaillierten und aussagekräftigen Spektrums benötigt Opportunity inzwischen mehrere Wochen. Von daher sind Mößbauer-Messungen mittlerweile nur noch dann sinnvoll, wenn der Rover über einen längeren Zeitraum zur Bewegungslosigkeit gezwungen ist. Zuletzt war dies während der Sonnenkonjunktion im Januar/Februar 2011 der Fall (Raumfahrer.net berichtete).

Eine erste Messung des Mößbauer-Spektrometers hatte ab dem 1. Januar 2012 eine mit dem Namen „Amboy“ belegte Gesteinsformation zum Ziel. Nach der Auswertung der dabei gewonnenen Daten soll jetzt entschieden werden, ob die Messungen an diesem Punkt der Oberfläche fortgesetzt werden.

Ebenfalls seit dem 1. Januar wird zudem ein sogenanntes „Radio Science“-Experiment durchgeführt, bei dem durch indirekte Messungen eine Analyse des inneren Aufbaus unseres Nachbarplaneten erfolgen soll. Durch die präzise Messung der Doppler-Signaturen der von dem Rover ausgesandten Funksignale wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler Daten über die Rotation und Achsenausrichtung des Mars gewinnen. Durch diese Daten lassen sich wiederum Rückschlüsse über den inneren Aufbau des „Roten Planeten“ ziehen.

Speziell, so John Callas – Projektmanager der Opportunity-Mission am JPL – erhoffen sich die Wissenschaftler dabei Daten über die Ausdehnung und Dichte des Kerns und über die dort vorherrschenden Masseverteilungen. Für eine erfolgreiche Durchführung dieses Experiments darf Opportunity allerdings für einen Zeitraum von mindestens zwei Monaten nicht bewegt werden. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass entsprechende Messungen sogar über einen Zeitraum von drei bis sechs Monaten erfolgen müssen, um genügend Daten für den erfolgreichen Abschluss des Experiments zu sammeln. Selbst minimalste in diesem Zeitraum erfolgende Veränderungen der Position und Ausrichtung des Rovers könnten die Messergebnisse verfälschen und die zuvor gewonnenen Daten unbrauchbar machen.

Zudem wird die gegenwärtige Bewegungslosigkeit des Rovers dazu genutzt, um mit den beiden Optiken der Panoramakamera ein hochaufgelöstes 360-Grad-Panorama der Umgebung zu erstellen. Diese hochauflösende Stereokamera verfügt über 13 unterschiedliche Filter. Durch die Verwendung verschiedener Filter lassen sich nicht nur Farbbilder erzeugen, welche die Umgebung in „Echtfarben“ darstellt, sondern auch sogenannte Falschfarbenbilder. Diese Bilder dienen den Wissenschaftlern dazu, die Steine und Böden auf der Planetenoberfläche spektral zu analysieren und so gegebenenfalls neue potentielle Untersuchungsziele auszuwählen. Die finale Version des zu erstellende „Greeley-Panoramas“ wird von den Spezialisten des JPL und der Cornell University aus mehreren hundert Einzelaufnahmen der Panoramakamera zusammengesetzt werden.

Aufgrund der aktuellen Energiesituation des Rovers – bedingt durch den niedrigen Sonnenstand während des Marswinters und des hohen Bedeckungsgrades der Solarpaneele mit Staub – wird Opportunity aller Voraussicht nach bis zum Juni 2012 zur Bewegungslosigkeit verdammt sein und seine Weiterfahrt erst nach einem deutlich erkennbaren Anstieg der täglich zur Verfügung stehenden Energiemenge fortsetzen.

Letztendlich wird erst die Zukunft zeigen, wie lange Opportunity bei Greeley Haven verweilen muss. „Wir werden sehen, wie sich die Dinge entwickeln“, so Dr. Steve Squyres von der Cornell University, der Principal Investigator der Mars Exploration Rover-Mission. „Wir werden ein Auge auf die Energiesituation werfen und wir werden ein Auge auf den Staub in der Atmosphäre und auf den Solarpaneelen haben. Und wir werden weiterfahren, sobald die Lage als sicher genug dafür erscheint. Nicht früher und nicht später.“
Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen gibt die folgende Auflistung. 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 Rovers.

• 06.12.2011: 0,305 kWh/Tag , Tau-Wert 0,755 , Lichtdurchlässigkeit 48,70 Prozent
• 13.12.2011: 0,302 kWh/Tag , Tau-Wert 0,714 , Lichtdurchlässigkeit 48,60 Prozent
• 22.12.2011: 0,297 kWh/Tag , Tau-Wert 0,645 , Lichtdurchlässigkeit 46,90 Prozent
• 27.12.2011: 0,290 kWh/Tag , Tau-Wert 0,685 , Lichtdurchlässigkeit 47,50 Prozent
• 03.01.2012: 0,287 kWh/Tag , Tau-Wert 0,735 , Lichtdurchlässigkeit 48,10 Prozent
• 11.01.2012: 0,281 kWh/Tag , Tau-Wert 0,697 , Lichtdurchlässigkeit 47,10 Prozent
• 17.01.2012: 0,276 kWh/Tag , Tau-Wert 0,602 , Lichtdurchlässigkeit 44,70 Prozent

Besonders auffällig ist hierbei die während der letzten Wochen erfolgte Verbesserung des Tau-Wertes, welche allerdings auch eine Zunahme des Bedeckungsgrades der Solarpaneelen zur Folge hatte und deshalb mit einer Abnahme der zur Verfügung stehenden Energiemenge einher ging. Ein aus wissenschaftlicher Sicht positiver Nebeneffekt der verbesserten atmosphärischen Bedingungen: Je weniger Staub sich in der Marsatmosphäre befindet, desto besser fällt die Qualität der von der Panoramakamera erstellten Fotos aus.

In seiner finalen Version dürfte das geplante „Greeley-Panorama“ einen spektakulären Ausblick über den Endeavour-Krater ermöglichen.

Die für die Planung der Mission verantwortlichen NASA-Mitarbeiter gingen davon aus, dass Opportunity unter sehr günstigen Umständen für einen Zeitraum von höchstens etwa 180 Tagen einsatzfähig sein würde. In dieser Zeit, so die ursprüngliche Einschätzung, würde Opportunity etwa 600 bis 900 Meter auf der Marsoberfläche zurücklegen können. Die Realität hat diese Erwartungen mittlerweile bei Weitem übertroffen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 2845 der Mission, hat Opportunity insgesamt 34.361,37 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 164.200 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Durch die im bisherigen Missionsverlauf gesammelten Daten wurde das Wissen der Menschheit über den Mars ungemein erweitert.

Nach dem Ende der jetzigen Zwangspause wird der Rover seine Fahrt fortsetzen und sich dabei in die südliche Richtung bewegen. Dort soll Opportunity im Bereich des Cape Tribulation – einer weiteren Erhebung am Rand des Endeavour-Kraters – die zuvor in dieser Region vom Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter aufgespürten Ablagerungen von Tonmineralen suchen und diese anschließend näher untersuchen. Auch in der Zukunft wird uns dieser äußerst erfolgreiche Kundschafter der Menschheit somit mit vielen neuen Erkenntnissen und Fotodokumenten von unserem Nachbarplaneten überraschen.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, Unmanned Spaceflight.

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des Viktoria-Kraters auf der Hochebene „Meridiani Planum“ im Jahr 2008 fassten die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) den Entschluss, den Marsrover Opportunity zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte die Missionsleitung den westlichen Rand des knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom Viktoria-Krater entfernten Endeavour-Kraters aus. Auf dem Weg zu seinem neuen Ziel legte Opportunity in den vergangenen Jahren weitere über 20 Kilometer auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück.

Neben der Entdeckung und Untersuchung mehrerer Meteoriten und der Erkundung verschiedener kleinerer Krater stand dabei die in regelmäßigen Abständen erfolgende Analyse der chemischen Zusammensetzung der passierten Böden und Gesteine auf dem Arbeitsprogramm des Robotergeologen. Nach einer Reise von fast drei Jahren hat der Rover am gestrigen Tag, dem Sol 2.681 der Mission, sein Ziel erreicht. Opportunity befindet sich seit wenigen Stunden direkt am Rand des Cape York, einer kleinen Geländeerhebung am Westrand des Endeavour-Kraters.

Seit dem letzten ausführlichen Statusbericht konnte sich Opportunity auch weiterhin erfolgreich auf sein nächstes Ziel zubewegen. Nach der Beendigung einer Messung mit seinem APXS-Spektrometer setzte Opportunity seine Fahrt am 29. Juli 2011, dem Sol 2.670 der Mission, fort. Im Rahmen dieser Fahrt über eine Strecke von 63,61 Metern in die süd-südöstliche Richtung wurde die Marke von insgesamt 33 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Kilometern überschritten. Nach der Anfertigung verschiedener Bildaufnahmen eines nahe gelegenen Kraters wurde die Fahrt bereits am darauffolgenden Tag fortgesetzt. Diesmal wurden 69,20 Meter in die südöstliche Richtung zurückgelegt. Zwei weitere Fahrten über 120 und 121 Meter folgten am 2. und 4. August.

Opportunity hatte sich der Südspitze des Cape York damit bis auf etwa 140 Meter genähert. Bereits zuvor waren den für die Bedienung der Navigations- und Panoramakameras verantwortlichen Missionsmitarbeitern spektakuläre Aufnahmen gelungen. Jetzt war aber erstmals auch ein Blick in das Innere des etwa 300 Meter tiefen Endeavour-Kraters möglich.

Im Vordergrund der nebenstehenden Aufnahme befindet sich die Ebene Bottany Bay, welche zwischen dem Cape York und dem Cape Tribulation platziert ist. Die Gebirge in der rechten Bildhälfte zeigen das Cape Tribulation mit dem vorgelagerten Sunderland Point, anschließend das Cape Byron und dahinter das Cape Dromedary, welche sich auf einer Länge von mehreren Kilometern am Westrand des Endeavour-Kraters erstrecken und einen Teil von dessen teilweise bereits stark verwittertem Wall bilden. Im Bildhintergrund ist das etwa 22 Kilometer entfernte östliche Randgebirge des Kraters zu sehen. Im Inneren des Kraters sind zudem am äußersten linken Bildrand die Ausläufer eines extrem flach ausfallenden Zentralberges zu erkennen. Das Cape York befindet sich in diesem Panorama außerhalb des Aufnahmebereiches noch weiter links (nördlich).

Zugleich hatte die jetzt erfolgte relativ dichte Annäherung an das Cape York auch eine Änderung der bisherigen Taktik des Mars Exploration Rover-Teams zur Folge. Die bisherige Vorgehensweise bestand darin, in einem möglichst kurzen Zeitraum eine möglichst große Entfernung in Richtung zum Rand des Endeavour-Kraters zu überbrücken. Diese Fahrten wurden nur gelegentlich für intensivere Untersuchungen oder Fotoaufnahmen von ausgewählten Zielen unterbrochen. Ab jetzt, so die Aufforderung von Steve Squyres von der Cornell University, dem Chefwissenschaftler der Rover-Mission, solle man „etwas auf die Bremse treten“ und die Wissenschaft in den Vordergrund rücken.
Hierzu sollten zuerst verstärkt zusätzliche Aufnahmen von verschiedenen Oberflächenstrukturen angefertigt werden. Durch die Verwendung verschiedener Filter können diese Strukturen sowohl in Echtfarben als auch in Falschfarben wiedergegeben werden. Bereits aus diesen ausschließlich optischen Daten lassen sich Rückschlüsse über die Beschaffenheit und Zusammensetzung der Oberfläche gewinnen. Aus diesem Grund sollten die restlichen Meter bis zum Rand des Cape York auch nicht in einer einzigen Etappe überbückt werden.

„Die Landschaft ist wirklich sehr spektakulär“, so Steve Squyres. „Mittlerweile stellt sie sich jeden Tag anders dar und jede Datenübertragung vom Mars gestaltet sich spannend. Wir wissen, dass sich die Geologie der Oberfläche jetzt sehr stark verändert, können das Ausmaß dieser Veränderungen aber noch nicht einschätzen.“

Bei seiner nächsten Fahrt am 6. August näherte sich Opportunity dem Cape York nochmals um zusätzliche 75,26 Meter an und enthüllte mit den anschließend angefertigten Bildaufnahmen weitere Details der Oberfläche. Am linken Rand der nebenstehenden Aufnahme der Navigationskamera ist das Auswurfmaterial des Odyssey-Kraters zu erkennen, welches sich an dessen unmittelbarem Rand abgelagert hat. Besonders auffällig ist dabei die Größe der Ejektablöcke.

Dieser lediglich etwa 17 x 21 Meter durchmessende Krater befindet sich direkt auf der Südspitze des Cape York. Auch in dieser Aufnahme ist im Inneren des Endeavour-Kraters der sehr flach ausfallende „Zentralberg“ erkennbar. Ebenfalls gut erkennbar ist eine Veränderung des vorausliegenden Geländes. Zum Zeitpunkt dieser Aufnahme befand sich Opportunity noch auf einem Areal, wo offen zutage tretendes Grundgestein die Zusammensetzung der Oberfläche dominiert. Weiter zum Kraterrand hin wird dieses wieder von Sand abgelöst.

Seine bisher letzte Etappe absolvierte Opportunity schließlich am gestrigen Sol 2.681. Im Rahmen dieser Fahrt bewegte sich der Rover weitere 62 Meter in die südöstliche Richtung. Aktuell befindet sich Opportunity jetzt in einer Entfernung von etwa 20 Metern zum westlichen Rand des Odyssey-Kraters. Was jetzt folgt, wird von vielen Mitarbeitern der Mars Exploration Rover-Mission mit dem Beginn einer völlig neuen Mission verglichen. Der Zweck der demnächst beginnenden Oberflächenanalysen besteht darin, die in der unmittelbaren Umgebung des Cape York befindlichen Minerale näher zu analysieren.

Die bisherigen Analysen der von den verschiedenen Marsorbitern gewonnenen Daten deuten eindeutig darauf hin, dass sich dort an verschiedenen Stellen Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert haben. Dies weist auf eine früher erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser hin. Sowohl Opportunity als auch sein baugleicher „Zwillingsbruder“ Spirit haben im Verlauf ihrer bisherigen Forschungsarbeiten mehrfach Minerale auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten nachgewiesen, welche sich normalerweise nur unter dem Einfluss von Wasser bilden können. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang besonders der Nachweis von Sulfaten. Diese Sulfate benötigten für ihre Bildung jedoch wahrscheinlich lediglich punktuell auftretende Konzentrationen von verhältnismäßig salzigem Wasser, welches zudem nicht dauerhaft über einen längerem Zeitraum auf der Planetenoberfläche aufgetreten sein müsste. Für die Bildung von Tonmineralen müsste die Marsoberfläche dagegen über einen deutlich längeren Zeitraum mit Wasser interagiert haben.

Ein weiterer Unterschied bei der Bildung von Sulfaten und Tonmineralen ist der pH-Wert des dafür benötigten Wassers. Eines der Sulfate, welches Opportunity in den bisher untersuchten Gesteinen nachweisen konnte, ist das Mineral Jarosit, welches sich ausschließlich in einer sehr „sauren“ Umgebung bildet. Eine solche saure Umgebung stellt für die meisten irdischen Lebensformen, abgesehen von hochspezialisierten extremophilen Organismen, eine eher schlechte Lebensgrundlage dar. Die meisten Astrobiologen halten es für unwahrscheinlich, dass sich unter solchen extremen Voraussetzungen Leben bilden kann.

Tonminerale entstehen dagegen bei höheren, nahezu neutralen pH-Werten. Ihr Vorhandensein im Bereich des Endeavour-Kraters wird als ein Hinweis darauf interpretiert, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum. Eine solche Umgebung könnte in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen die Entstehung von primitiven Lebensformen auf dem Mars begünstigt haben.

Die geplanten Untersuchungen des Cape York könnten somit zugleich die wissenschaftlich bedeutsamsten der gesamten Mars Exploration Rover-Mission werden. Mit ihnen könnten die Wissenschaftler der Beantwortung der wohl interessantesten Frage der aktuellen Marsforschung einen Schritt näher kommen: „Haben auf dem Mars einstmals Umweltbedingungen geherrscht, welche die Entstehung von Leben ermöglicht haben könnten?“
Allerdings wird Opportunity für die entsprechenden Untersuchungen das Cape York erklimmen müssen, was bei der geringen Höhe von nur wenigen Metern aber keine allzu großen Probleme bereiten dürfte. Dort konnte das CRISM-Spektrometer an Bord des von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) die höchste Konzentration von Smektiten – hierbei handelt es sich um Schichtsilikate, welche eine bestimmte Gruppe der Tonminerale bilden – registriert.

Nach einer ausführlichen Sondierung der Lage sollen anschließend unter anderem das APXS-Spektrometer und das Moessbauer-Spektrometer, zwei der wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Rovers, dazu eingesetzt werden, um die Zusammensetzung der Oberfläche eingehend zu analysieren. Speziell die Messungen mit dem Moessbauer-Spektrometer werden dabei über einen Zeitraum von mehreren Wochen andauern. Da sich der Robotergeologe in diesem Zeitraum nicht bewegen darf, soll diese Zeit unter anderem dazu genutzt werden, um die Umgebung und speziell das Innere des Endeavour-Kraters mit den verschiedenen Kameras ausführlich abzubilden. Der Öffentlichkeit werden somit in Kürze äußerst interessante und spektakuläre Aufnahmen des Endeavour-Kraters zur Verfügung stehen.

Ein kleiner Wermutstropfen ist dabei die gegenwärtig auf dem Mars vorherrschende Wettersituation. Aufgrund mehrerer kürzlich aktiver lokaler und regionaler Staubstürme ist die Atmosphäre des Mars gegenwärtig sehr stark mit Staub durchtränkt. Dies hatte zur Folge, dass die in den letzten Wochen von Opportunity angefertigten Fotoaufnahmen relativ unscharf ausgefallen sind.

Allerdings gehen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler davon aus, dass sich diese zur Zeit eher negativen Wetterbedingungen in den kommenden Monaten aufgrund des Wandels der Jahreszeiten auf dem Mars wieder verbessern werden. Die daraus resultierende verbesserte Opazität der Marsatmosphäre wird sich dabei nicht nur positiv auf weitere fotografische Dokumentationen auswirken. Zusätzlich sollte sich dadurch auch wieder die täglich zur Verfügung stehende und in den letzten Wochen leicht rückläufige Energiemenge für den ausschließlich solarbetriebenen Rover erhöhen.

Aus technischer Sicht betrachtet befindet sich Opportunity, von kleineren Mängeln abgesehen, nach wie vor in einem exzellenten Zustand. Einer Fortsetzung der Mission steht somit aus heutiger Sicht nichts im Weg. In Anbetracht der Anforderungen, welche ursprünglich an diese Mission gestellt wurden und die von einer Einsatzdauer von drei Monaten ausgingen, in denen der Rover „lediglich“ rund 700 Meter zurücklegen sollte, ist dies eine fast unglaubliche Leistung. Diese fand am gestrigen Tag ihren vorläufigen Höhepunkt. Nur wenige Optimisten haben wohl ernsthaft damit gerechnet, dass Opportunity wirklich den Rand des Endeavour-Kraters erreichen würde. Aufgrund dieses erneuten Erfolges wird der Menschheit ein weiterer und noch tieferer Einblick in die Entwicklungsgeschichte unseres Nachbarplaneten ermöglicht werden.

Die momentanen Planungen der Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission sehen vor, dass sich Opportunity im Rahmen einer weiteren Fahrt noch weiter auf das Cape York begeben soll. Das nächste Ziel wird dabei sehr wahrscheinlich der unmittelbare Rand des Odyssey-Kraters sein. In dieser Region sollen anschließend noch auszuwählende Oberflächenstrukturen näher untersucht werden. Diese Analysen werden jedoch erst den Auftakt für weitere und intensivere Forschungen im Bereich des Cape York bilden. Sollte Opportunity anschließend immer noch funktionsfähig sein, so soll der Rover seine Fahrt in die südliche Richtung fortsetzen und nach einer zwischenzeitlichen Untersuchung der Bottany Bay das dort gelegene Cape Tribulation ansteuern.

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