Ein Beitrag von Steve Münker. Quelle: NASA.

Im Vorfeld hatte es nämlich von einem wissenschaftlichen Beratungs- und Kontrollgremium harsche Kritik gehagelt. Im NASA Planetary Senior Review Panel war man der Meinung, das der Rover zu viel gefahren sei und zu wenig für die Forschung genutzt wurde. Man habe geologisch wertvolle Stellen links liegen gelassen und nutze die analytischen Instrumente des Rovers nur unzureichend. Dies sei eine Verschwendung von Steuergeldern. Eine in den USA recht böse Beschuldigung. Als sich dann wichtige Verantwortliche dieser Mission beim Treffen des Gremiums nicht blicken ließen, kam der Vorwurf der Arroganz noch hinzu. Der Fehdehandschuh war also ausgezogen und geworfen worden. Er sollte nicht lange liegen bleiben.
Der Direktor der Abteilung Planetenwissenschaft, Jim Green, stellte deshalb gleich von Beginn der Telefonkonferenz an klar, dass die Curiosity-Mission bisher sehr erfolgreich ist. So meisterte man das ambitionierte Landeverfahren des Rovers im Gale Krater sehr gut und fuhr anschließend ohne Probleme zu einer nicht weit vom Landeort entfernten Yellow Knife Bay genannten Region. Hier wies man im Boden die Jahrmillionen alten Überreste von Bächen und Seen nach. Der Nachweis von Fließgewässern auf dem Mars elektrisierte die Forscher, weil ein Wasserkreislauf eine der Grundvoraussetzungen für die Entstehung von Leben ist. Die wichtigsten Kriterien, an denen der Erfolg einer Mission gemessen wird, waren somit gleich zu Beginn erfüllt.

Die Verantwortlichen konnten sich nun sehr viel entspannter der nächsten großen Aufgabe widmen, der etwa 19 km langen Fahrt zu den Murray Butts, dem eigentlichen Forschungsort der Mission. Diese Gelände am Fuß des Zentralbergs sollte möglichst sicher und schnell erreicht werden. Leider traten an Curiosity aber nun erste Probleme auf. Besonders die Räder litten unter dem harschen Untergrund und zeigten bald deutliche Schäden. Die Sorge der Roverfahrer galt nun mehr den täglichen Fahrten.Die Bohrungen und damit auch Untersuchungen mit den SAM und CheMin Spektrometern, die auf den erzeugten Gesteinsstaub angewiesen sind, rückten in den Hintergrund. Dies wiederum führte zu der Kritik des eingangs erwähnten Kontrollgremiums.

Green und auch der nachfolgende Redner, John Grotzinger, wiesen diese Vorwürfe zurück. Immerhin hat man tausende Bilder mit den unterschiedlichen Kameras des Rovers angefertigt und sehr viele Messungen mit der ChemCam und dem APXS gemacht. Dadurch habe man sehr gute Vorstellung der Geologie entlang der Fahrstrecke. John Grotzinger, der Projektwissenschaftler der Misson, erläuterte weiter, dass die Radprobleme des Rovers auch einen positiven Nebeneffekt gehabt hätten. Auf der Suche nach einem radschonenden Gelände verlegt man die Fahrstrecke weiter nach Süden, viel dichter an Mount Sharp heran.

Eine Analyse von Bildern, welche sowohl vom Curiosity selbst, als auch von den Marsorbitern angefertigt wurden, aber auch die Ergebnisse der letzten, abgebrochenen Bohrung, zeigen nun, dass man sich an der Grenze befindet, an der die Bodensedimente des Kratergrundes an die Gesteinsschichten der Murray-Formation stoßen. Der Kurs des Rovers wurde daraufhin erneut geändert. Das Ziel ist nun eine Pahrump Hills genannte Region, welche in den nächsten ein bis zwei Wochen erreicht werden soll. Hier soll Curiosity dann mit der eigentlichen Forschungsarbeit beginnen.

Dazu sollen Bohrungen und andere Analysen sehr viel häufiger und engmaschiger erfolgen. Wissenschaftler sollen zudem kurzfristig Eingaben machen können, auf die man flexibel reagieren möchte. Dies kann man wohl als Zugeständnis an das Planetary Senior Review Panel werten. Nach diesen ersten Untersuchungen plant man dann weiter den Berg hinaufzufahren und die ungefähr 200 Meter mächtigen Lagen der Murray-Formation zu sondieren. Unterwegs sollen auch Sanddünen und offen zu Tage tretende Felsklippen angesteuert werden, wie Kathryn Stack, eine beteiligte Wissenschaftlerin erläuterte. Das Ziel dieser Reise ist die nächste große Gesteinsschicht des Berges, der Hematit-Formation.

Mit Hilfe der großen Anzahl der Untersuchungen, soll der Boden nach Stellen abgesucht werden, an denen sich wasserlösliche Mineralien, wie Silikate und Sulfate, angereichert haben. Dies wäre ein weiteres Zeichen für die wasserreiche und lebensfreundliche Vergangenheit des Planeten Mars. Weit wichtiger ist aber, dass sich die Wissenschaftler erhoffen, dass an Stellen an denen sich anorganische Verbindungen konzentrieren und konservieren konnten auch organische Verbindungen zu finden sind.

Organische Verbindungen sind auf dem Mars sehr viel weniger beständig und daher schwer zu finden. Ihr Fund würde die Theorien vom primitiven Leben auf dem jungen lebensfreundlichen Mars stark unterstützen. Die Murray Formation allein deckt dabei mit Ihren, von der Witterung freigelegten, Schichten mehrere Millionen Jahre Marsgeschichte ab. Die Aufgabe ist also sehr umfangreich. Dennoch sind die Wissenschaftler sehr zuversichtlich ihre Aufgaben meistern zu können.

Das Curiosity Projekt ist mit 59,4 Millionen Dollar gut finanziert und auch der technische Zustand des Rovers wird trotz allem als gut beschrieben. Die nächsten Monate sollten auch trotz oder gerade wegen der kürzeren Fahrtstrecken sehr ereignisreich bleiben.

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

Bereits am 2. Oktober 2012, dem Sol 56 der Mission, erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity durch eine Fahrt über eine Entfernung von rund sechs Metern ein kleines, etwa 2,5 x 5 Meter durchmessendes Feld aus lockerem Sand und Staubablagerungen. Im Bereich dieser mit dem Namen „Rocknest“ belegten Sanddüne, so die Entscheidung der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure, wurde in den folgenden Wochen ein weiterer, für den Gesamterfolg der Mission überaus wichtiger Schritt vollzogen. Neben weiteren Instrumententests und den damit verbundenen Kalibrierungsarbeiten wurde in diesem Bereich des Gale-Kraters erstmals der an der Frontseite des Rovers befindliche Instrumentenarm eingesetzt.

Das am Ende dieses Armes befindliche Probenentnahmesystem entnahm während der letzten Wochen insgesamt fünf Bodenproben, von denen die letzten beiden nach entsprechenden Aufbereitungsarbeiten den beiden im Innereren des Rovers befindlichen Analyseinstrumenten CheMin und SAM zugeführt und durch diese Instrumente untersucht wurden. Diese zeitaufwändigen Aktivitäten, welche ein Bestanteil der auch gegenwärtig immer noch andauernden Phase der Inbetriebnahme des Rovers sind, wurden Ende der letzten Woche beendet.

Die Fahrt wird fortgesetzt

Am 16. November, dem Sol 100 der Mission, wurden die Räder von Curiosity nach einer Zeitdauer von 44 Sols erstmals wieder bewegt. Im Rahmen dieser Fahrt überbrückte der Rover eine Distanz von 1,9 Metern. Durch diese relativ geringfügige Positionsveränderung gelang ein auf der Marsoberfläche befindlicher Gesteinsbrocken in die Reichweite des Instrumentenarms. „Rocknest 3“, so die Bezeichnung dieses Felsens, wurde zwei Tage später mit dem APX-Spektrometer untersucht. Durch die zwei dabei erfolgenden Messungen, welche jeweils 10 Minuten andauerten, konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler Daten über die chemische Zusammensetzung dieses Felsblocks gewinnen.

Noch am selben Tag setzte Curiosity seinen Weg mit einer Fahrt über eine Distanz von 25,3 Metern in die östliche Richtung fort und erreichte dabei eine mit dem Namen „Point Lake“ versehene Region, welche in den kommenden Tagen eingehender untersucht werden soll. Auch diese Vorgehensweise einer erfolgten Bodenuntersuchung und einer noch am selben Tag erfolgenden Fortsetzung der Fahrt stellt eine Premiere für die Curiosity-Mission dar.

„Wir haben schon öfter direkte Untersuchungen [der Marsoberfläche] durchgeführt und wir sind auch schon häufiger über längere Strecken gefahren, aber dies war das erste Mal, dass wir beide Aktionen am selben Tag durchgeführt haben“, so Michael Watkins, der Missionsmanager der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Es ist ein gutes Zeichen, dass das Rover-Team mittlerweile auch komplexe Operationsabläufe planen und anschließend erfolgreich umsetzen kann.“
Der morgige Donnerstag ist in den USA ein mit einem verlängerten Wochenende verbundener Feiertag. Dieses jetzt anstehende Thanksgiving-Wochenende wollen die Wissenschaftler nicht für weitere Fahrten, sondern vielmehr für die Gewinnung weiterer Daten nutzen. Neben den standardmäßig erfolgenden Messungen der Instrumente REMS, RAD und DAN sind dabei in erster Linie diverse Bildaufnahmen vorgesehen. Speziell die Hauptkamera des Rovers, die MastCam, soll dabei das östlich des jetzigen Standortes befindliche Gebiet abbilden.

Diese geplanten Aufnahmen dienen der Festlegung der zukünftigen Fahrtroute und der Suche nach weiteren potentiellen Untersuchungsobjekten für die verschiedenen Instrumente des Rovers. Oberste Priorität hat dabei die Suche nach einem Gesteinsbrocken, bei dem dann erstmals der ebenfalls zum Probenentnahmesystem gehörige Gesteinsbohrer eingesetzt werden soll. Erst nach dem erfolgreiche Einsatz dieses Bohrers und der damit verbundenen Zuführung der dabei gewonnenen Proben zu den Analyseinstrumenten wird die Phase der Inbetriebnahme des Rovers abgeschlossen sein.

SAM-Analysen der Region Glenelg

Obwohl Curiosity die Region Glenelg inzwischen hinter sich gelassen hat, können die Analysen der dort entnommenen Bodenproben im Bedarfsfall auch in den kommenden Tagen fortgesetzt werden, denn in der kleinen, lediglich 4,5 x 7 Zentimeter abmessenden Schaufel des Probenentnahmesystems befinden sich immer noch Reste der am 9. November (Sol 93 ) entnommenen fünften Bodenprobe.

Paul Mahaffy vom Goddard Space Flight Center, der für das SAM-Instrument hauptverantwortliche Wissenschaftler, äußerte sich bereits am 13. November 2012 im Rahmen einer Pressemitteilung des JPL folgendermaßen zu den vorläufigen Untersuchungsergebnissen: „Wir haben im Rahmen unserer Untersuchungen dieser ersten Bodenprobe [durch das SAM-Instrument] aussagekräftige Daten erhalten, welche jetzt allerdings erst einmal analysiert werden müssen.“

Bis zu der Beendigung der Analysen dieser ersten Daten werden voraussichtlich noch mehrere Wochen vergehen. Erst nach dem Abschluss dieser Untersuchungen werden die beteiligten Wissenschaftler definitive Aussagen über die chemische Zusammensetzung der zuvor untersuchten Probe und damit eventuell verbundene Entdeckungen tätigen können. Und erst dann wir sich zeigen, ob Curiosity wirklich – wie während der letzten zwei Tage mehrfach im Internet und in Printmedien berichtet – eine Entdeckung gelang, welche einen „Einzug in die Geschichtsbücher“ finden wird. Diese Meldungen basieren allerdings nicht auf einer offiziellen Meldung der NASA, sondern ausschließlich auf einem Interview mit John Grotzinger, einem der für die Mission hauptverantwortlichen Wissenschaftler.

Getrübter Horizont

Neben dem umliegenden Gelände ist in dieser am 16. November erstellten Panoramaaufnahme der Navigationskameras auch ein Ausschnitt des Himmels erkennbar. Dieser hat sich in den letzten Tagen im Vergleich zu vorherigen Aufnahmen deutlich eingetrübt. Der Grund hierfür ist nicht etwa ein Problem mit der Kamera, sondern vielmehr das gegenwärtige Wettergeschehen auf dem Mars. In den letzten zwei Wochen wurde das globale Wetter auf dem Mars durch das Einsetzen der diesjährigen Staubsturmsaison über der nördlichen Planetenhemisphäre geprägt. Mehrere größere Staubstürme bildeten sich in der nördlichen Tiefebene und zogen von dort aus in die weiter südlich gelegenen Regionen Chryse Planitia, Isidis Planitia und Elysium Planitia. Letztere befindet sich unmittelbar nördlich des Gale-Kraters – des Operationsgebietes von Curiosity.
Diese Entwicklung hat allerdings keine negativen Auswirkungen auf Curiosity, welcher ausschließlich durch einen Radioisotopengenerator mit Energie versorgt wird und somit im Gegensatz zu seinen Vorgängern Sojourner, Spirit und Opportunity nicht vom Sonnenlicht abhängig ist.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 105 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von rund 510 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 24.900 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des JPL übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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

Seit seiner Landung auf dem Mars am 6. August 2012 hat der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Rover Curiosity am Ende eines jeden Arbeitstagen seine zuvor gesammelten Daten an das für die Kontrolle des Rovers verantwortliche Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Dort wurden diese Daten und Bilder in den folgenden Stunden ausgewertet und für die Erstellung der Kommandos für den nächsten Arbeitstag des Rovers verwendet, welche noch vor dem Beginn des nächsten Marstages zu dem Rover übermittelt werden mussten. Aufgrund dieser Vorgehensweise – Curiosity fährt und forscht während des Marstages, die Wissenschaftler und Ingenieure erstellen weitere Befehle während der folgenden Marsnacht – konnte eine größtmögliche Effizienz im Betrieb des Rovers gewährleistet werden.

Mit einer Dauer von 24 Stunden, 39 Minuten und 35 Sekunden fällt ein Marstag (auch als „Sol“ bezeichnet) allerdings etwas länger aus als ein Tag auf der Erde. Dieser Zeitunterschied zwischen Erde und Mars hatte zur Folge, dass sich die Arbeitszeiten der an der Mission beteiligten Mitarbeiter während der letzten drei Monate an jeden Tag um 40 Minuten nach hinten verschoben haben. Diese ungewohnte und permanent erfolgende Umstellung der Arbeitszeiten und die damit verbundenen Verschiebungen im Schlaf- und Essrhythmus führen jedoch zu einer großen physischen und psychischen Belastung, welche sich dabei mit zunehmender Dauer auch negativ auf die Effizienz der Mitarbeiter auswirkt. Die Mitarbeiter der Curiosity-Mission berichteten während der letzten Wochen mehrfach in diversen Blogs und Internetforen über die mit diesem untypischen Biorhythmus verbundenen Probleme.
Um diesen bereits im Vorfeld bekannten Schwierigkeiten Rechnung zu tragen, war von vornherein geplant, dieses „Arbeiten nach Marszeit“ auf eine Dauer von 90 Marstagen zu begrenzen. Aufgrund einer während der letzten Wochen erreichten Optimierung der Planungsaktivitäten für den Betrieb des Rovers konnte das Curiosity-Team jetzt wieder auf die Erdzeit wechseln. Alle für die weiteren Aktivitäten des Rovers wichtigen Arbeiten sollen ab jetzt zum größten Teil zwischen acht Uhr und 20 Uhr kalifornischer Ortszeit erledigt werden.

„Wir sind alle froh, dass wir uns nicht mehr nach der Marszeit richten müssen“, so Richard Cook vom JPL, der Projektmanager der Curiosity-Mission. „Das Team konnte den täglichen Planungsprozess von über 16 Stunden in den ersten Wochen nach der Landung erfolgreich auf eine Dauer von 12 Stunden verkürzen. Wir werden beim Betrieb [des Rovers] immer besser.“
Mit diesem Wechsel sind auch weitere organisatorische Veränderungen wie zum Beispiel eine Dezentralisierung der Planungsaktivitäten verbunden. Für den Betrieb des Rovers sind rund 200 Ingenieure des JPL und etwa 400 Wissenschaftler zuständig, welche größtenteils aus nicht zum JPL gehörenden Einrichtungen und Instituten stammen. Seit der Landung des Rovers haben über 200 dieser Wissenschaftler direkt am JPL gearbeitet und – ein weiterer die Psyche belastender Faktor – ihre Familien nur sporadisch gesehen. Mit dem Wechsel auf die Erdzeit werden diese Wissenschaftler Pasadena jetzt verlassen und ihre Arbeit an der Curiosity-Mission von ihren Heimatinstituten in Nordamerika und Europa aus fortsetzen.
„Die jetzt beendete Phase, in der wir alle zusammen an einem Ort gearbeitet haben, war ungemein wertvoll, um zu einem vollwertigen Team zu werden und sich auch gegenseitig unter dem Druck der täglich anstehenden Arbeiten kennenzulernen“, so Joy Crisp, die stellvertretende Projektwissenschaftlerin des JPL. „Jetzt haben wir einen Punkt erreicht, an dem wir weiterhin zusammenarbeiten können, ohne dass die Leute dabei persönlich hier vor Ort sein müssen.“

Für die Aufrechterhaltung des Kontaktes zur Planung der weiteren Rover- und Instrumentenaktivitäten und zur Diskussion des gesammelten wissenschaftlichen Daten werden die Teammitglieder zukünftig hauptsächlich Emails, Online-Chats sowie regelmäßig erfolgende Telefon- und Videokonferenzen nutzen.

„So schön die zurückliegende Zeit am JPL auch war – es ist doch ein gutes Gefühl, jetzt wieder zu Hause zu sein“, so Ken Herkenhoff vom USGS. „Ich bin zuversichtlich, dass die zukünftige Vorgehensweise die Effizienz unsere Arbeiten nicht beeinträchtigen wird.“

Die Arbeiten der vergangenen Tage konzentrierten sich auch weiterhin auf die Untersuchung des Marsbodens in der unmittelbaren Umgebung des Rovers. Am 4. November, dem Sol 88 der Mission, wurde der Boden in der Region „Rocknest“, dem gegenwärtigen Standort Curiositys, mit der MAHLI-Kamera abgebildet. Am darauffolgenden Tag erfolgte an verschiedenen Stellen eine Bodenuntersuchung mit dem APX-Spektrometer.

Am 5. und 6. November wurde zudem das SAM-Instrument einem ausführlichen Test unterzogen, bei dem die einzelnen für eine Bodenanalyse notwenigen Sequenzen durchgespielt wurden, ohne dass sich allerdings eine Probe in dem SAM befand. Begleitet wurden diese Aktivitäten durch weitere Kameraaufnahmen der Umgebung und durch standardmäßig erfolgende Messungen der Instrumente REMS, RAD und DAN.

Am 9. November, dem Sol 93, entnahm die am Instrumentenarm des Rovers befindliche Baggerschaufel eine fünfte Bodenprobe von Rocknest, welche nach einer entsprechenden Aufbereitung durch das CHIMRA-Probenentnahmesystem zu gleichen Anteilen in das Innere des SAM-Instrumentes und zu dem CheMin-Spektrometer befördert und dort anschließend analysiert werden soll. Abhängig von der Energiesituation des Rovers – der Betrieb des SAM-Instrumentes gestaltet sich als sehr energieintensiv und benötigt den Großteil der täglich zur Verfügung stehenden Energiemenge – kann diese Untersuchung mehrere Tage andauern. Erst nach dem Abschluss der jetzt anstehenden Analysen wird der Rover seine Fahrt fortsetzen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 95 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von über 480 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile fast 23.500 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des JPL übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity hat am 7. Oktober 2012, dem Sol 61 der Mission, erstmals mit einer kleinen Baggerschaufel, welche sich am Ende des an der Frontseite des Rovers montierten Roboterarms befindet, eine Bodenprobe von der Marsoberfläche entnommen. Nach der erfolgreichen Befüllung der lediglich 4,5 x 7 Zentimeter großen Schaufel, welche eines der Bestandteile des Probenentnahmesystems des Rovers ist, wurde die Bodenprobe zuerst aufgelockert. Hierfür wurde die Schaufel über mehrere Sekunden hinweg in einen Vibrationsmodus versetzt.

In der nächsten Phase soll die in der Schaufel befindliche Probe durch die verschiedenen Siebe und Kammern des CHIMRA-Systems geleitet werden. Auch hierbei sollen die einzelnen Komponenten des CHIMRA in regelmäßigen Abständen in Vibrationen versetzt werden. Nach dem Durchlaufen des CHIMRA-Systems soll die Bodenprobe anschließend wieder ausgeworfen werden. Diese Vorgehensweise, so die aktuelle Planung, soll anschließend mit einer weiteren, in den nächsten Tagen noch zu entnehmenden Bodenprobe wiederholt werden.

Durch diese Prozedur soll sichergestellt werden, dass eventuell noch von der Erde mitgeführte Rückstände an den Innenseiten des Probenentnahmesystems restlos entfernt werden und zukünftige durch die Analysegeräte des Rovers zu untersuchende Proben von der Marsoberfläche auch wirklich ausschließlich vom Mars stammen und nicht etwa durch von der Erde mitgeführte Partikel kontaminiert sind.

Erst nach diesen beiden, der „Reinigung“ des Probenentnahmesystems dienenden Durchläufen sollen weitere Bodenproben zu den beiden im Inneren des Rovers befindlichen Analysegeräten CheMin und Sample Analysis at Mars (SAM) geleitet und dort ausführlich untersucht werden.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 62 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von 484 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile fast 16.600 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des JPL in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Klaus Donath, Ralph-Mirko Richter und Gertrud Felber. Quelle: JPL, Planetary Society. Vertont von Peter Rittinger.

Seit unserem letzten Statusupdate ist wieder einiges passiert auf dem Mars. So setzt der Rover Curiosity seine Reise zum 400 Meter entfernten Glenelg-Gebiet weiter fort, zu sehen auf dieser Karte. Die letzten beiden Fahrten gingen über eine Distanz von jeweils 30 Metern. Im Rahmen dieser Fahrten wurde auch die „VISODOM“-Software des Rovers getestet, mit deren Hilfe Curiosity kurze Strecken auf dem Mars selbstständig überbrücken kann. Speziell wurde dabei die Fähigkeit zum autonomen Fahren „Autonomous Visual Odometry“ überprüft. Durch die regelmäßig erfolgende Anfertigung von Bildern der Navigationskameras sowie der vorderen und hinteren Gefahrenerkennungskameras während einer Fahrt und eine anschließend autonom erfolgende Erzeugung von 3D-Bildern der Umgebung kann die Software des Rovers die Positionsveränderungen auf den Millimeter genau ermitteln. Dies ist zum Beispiel wichtig, um rechtzeitig reagieren zu können, falls der Rover sich in einer Sandfalle festfährt oder sich andere, durch das zu passierende Gelände ergebende Schwierigkeiten ergeben sollten.

Sollte das Fahrverhalten bzw. das Resultat einer Fahrbewegung signifikant von den vorgesehenen Bewegungen abweichen, so würde der Rover die Fahrt automatisch abbrechen und auf weiterführende Befehle von der Erde warten. Am Sol 26 fand schließlich ein Test des CheMin-Spektrometers statt. SAM analysierte laut dem JPL zudem eine Probe der Marsatmosphäre.

Seit dem 5. September steht der Rover vorerst still, für mindestens acht Tage. In diesem Zeitraum soll die Checkout-Phase „CAP2“ durchgeführt werden. Im Rahmen der (immer noch andauernden) Funktionalitätstests für Curiosity sollen dabei speziell der Roboterarm, die daran befindlichen Instrumente APXS und MAHLI sowie das Probenentnahmesystem getestet werden. Es werden Bewegungsfixpunkte für die Bedingungen auf dem Mars angepasst aufgrund der geringeren Schwerkraft und anderen Atmosphäre auf dem Mars. Des Weiteren erforderte MAHLI einen Kalibrierungstest. Die hochauflösende Mikrospkopkamera am Instrumentenarm kann sogar „einzelne Körner in Talkum-Puder auflösen“, lt. der Aussage eines JPL-Verantwortlichen bei der Pressekonferenz am 6. September. Sie kann Ziele in einer Entfernung von etwa 2,1 cm bis unendlich gestochen scharf fokussieren. Allerdings ist sie sehr staubempfindlich, deshalb wurde die Staubschutzkappe erst vor kurzem und auch nur vorübergehend geöffnet. Beim APXS wird zunächst die mitgeführte Kalibrierungsprobe mit definierter Zusammensetzung gemessen, um das Instrument zu eichen. Erst danach steht es für Messungen auf der Marsoberfläche bereit.

Im Zuge der Bewegung des Instrumenten-Arms entstanden einige schöne Aufnahmen, welche neue Details zum Zustand von Curiosity auf dem Mars enthüllten. Dazu gehört neben einem Selbstportrait vom Kamera-Arm auch ein erster Blick unter den Rover. Diese Ansicht des Unterbodens wurde mit der Mars-Hand-Lens-Imager-Kamera (MAHLI) an Sol 34, dem 9.09.2012, an der unteren Vorderseite von Curiosity aufgenommen. Anschließend wurde das Kalibrierungsziel fotografiert. Curiosity hat an Sol 34, also am 9. September 2012 zur Kalibrierung der MAHLI einen Penny mit dem Portät von Abraham Lincoln aus einem Abstand von 5 cm aufgenommen. Der Penny ist eine Anspielung auf eine Tradition von Geologen, eine Münze oder ein anderes Objekt zur Größenangabe bei Nahaufnahmen von Felsen zu platzieren. Zusätzlich befindet sich eine Reihe von Abbildungen zur Einstellung der Farbtemperatur und Bildschärfe auf dem Kalibrierungsziel.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Bei dem CheMin-Spektrometer (kurz für „Chemistry and Mineralogy“) handelt es sich um ein etwa 25 x 25 x 25 Zentimeter abmessendes Instrument, welches über ein Gesamtgewicht von rund 10 Kilogramm verfügt und im Inneren der Warm Electronics Box (WEB) – der zentralen Grundstruktur des Rovers Curiosity – platziert ist. Das Instrument soll die im Marsboden vorhandenen Minerale identifizieren und zudem deren jeweilige Mengenanteile bestimmen. Durch die Analysen des CheMin wird unter anderem geklärt werden können, ob und im welchem Umfang die untersuchten Bodenproben in der Vergangenheit mit flüssigem Wasser interagiert haben und dabei chemisch verändert wurden. Eine solche und dabei auch über geologisch gesehen längerfristige Zeiträume erfolgende Interaktion ist nach dem bisherigen Kenntnisstand der Wissenschaft für die Entwicklung von Leben unbedingt nötig.

„Minerale geben uns einen Einblick in die Umweltbedingungen, welche bei deren Entstehung geherrscht haben“, so Dr. David F. Blake, der für dieses Instrument verantwortliche Wissenschaftler vom Ames Research Center der NASA in Moffet Field/Kalifornien. Die bei deren Herausbildung vorherrschenden Temperatur- und Druckverhältnisse und die zugrunde liegenden chemischen Bestandteile waren für die Entstehung der Minerale und deren nachfolgenden Erosionen verantwortlich.

Einige der chemischen Bestandteile, welche CheMin nachweisen kann – zum Beispiel Phosphate, Carbonate, Sulfate oder Silicium, können dabei Aufschlüsse über eventuell vorhandene biologische Signaturen liefern. Eine weitere Möglichkeit des Instrumentes besteht in dem unmittelbaren Nachweis von Tonmineralen, für deren Entstehung eine längerfristige Interaktion der Planetenoberfläche des Mars mit Wasser notwendig war.

Das von der Marsoberfläche entweder im Rahmen einer Bohrung mit dem „Powder Acquisition Drill System“ (PADS) – einem am Roboterarm des Rovers befestigten Gesteinsbohrer – oder durch die Aufnahme mit einer kleinen Baggerschaufel von der Marsoberfläche gewonnene Material wird zuerst zu dem „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“ (CHIMRA) geleitet. Der CHIMRA-Komplex ist mit zwei Sieben ausgestattet, durch welche Partikel entweder kleiner als 150 Mikrometer oder aber kleiner als ein Millimeter aus einer gewonnenen Bohrprobe herausgefiltert werden können. Diese 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. Hierfür sind diese beiden Instrumente durch jeweils eine kleine Röhre mit der Oberseite der WEB verbunden.

CheMin kann dabei allerdings nur die Proben analysieren, welche über Partikelgrößen von weniger als 150 Mikrometern verfügen. Hierfür verfügt das CheMin-Instrument über 27 wiederbefüllbare, auf einem Drehrad angeordnete Zellen mit einem Durchmesser von jeweils acht Millimetern. Zusätzlich sind noch fünf weitere Zellen vorhanden, welche bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission mit verschiedenen, der Kalibrierung des Instrumentes während des Einsatzes auf dem Mars dienenden Referenzmaterialien befüllt wurden.

Zur Analyse einer Probe, welche sich aus bis zu etwa 10 Kubikmillimetern Probenmaterial zusammensetzen kann, wird die betreffende Zelle des CheMin mittels des Drehrades vor einer Röntgenquelle, es handelt sich in diesem Fall um radioaktiv strahlende Kobalt-Isotope – positioniert. Diese Quelle sendet anschließend kolliminierte Röntgenstrahlen aus. Die Strahlung wird dabei durch den Effekt der Bremsstrahlung erzeugt. Die dabei entstehenden Röntgenphotonen werden zu einem Strahl mit etwa 50 Mikrometern Durchmesser gebündelt und anschließend auf die zu untersuchende Probe gelenkt. Nach dem Durchqueren der Probe trifft der Röntgenstrahl auf einen an anderen Ende der Zelle positionierten CCD-Sensor. Dieser Sensor analysiert die Stärke und Brechung der auftreffenden Photonen und fertigt so zweidimensionale Spektren an, deren anschließende Auswertung einen Aufschluss über die chemische Zusammensetzung der untersuchten Proben ermöglichen. Hierbei werden die Effekte der Röntgenbeugung und der Röntgenfluoreszenz genutzt.

Der CCD-Sensor wird in aktiven Modus auf eine Betriebstemperatur von minus 60 Grad Celsius gekühlt, um eine möglichst hohe Messempfindlichkeit zu erreichen. Pro Sekunde werden dabei bis zu 224 Einzelmessungen durchgeführt. Eine vollständige Messung der zu analysierenden Proben, eine so genannter „Major Frame“-Messung, benötigt einen Zeitraum von insgesamt rund 10 Stunden. Dieser Messintervall soll aus Gründen des Energiehaushaltes des Rovers auf normalerweise zwei Marsnächte aufgeteilt werden. Während der Marsnächte wird Curiosity im Normalfall inaktiv sein, wodurch sich während dieser Zeiträume aus energietechnischer Sicht ein größerer Spielraum für solche Messungen ergibt. Außerdem gestaltet sich die Kühlung des CCD-Sensors während der Marsnächte weniger energieintensiv. In Ausnahmefällen – gegeben bei hohen Konzentrationen der nachzuweisenden chemischen Elemente -, so die Erwartungen der am CheMin-Instrument beteiligten Wissenschaftler, können akzeptable Messergebnisse jedoch bereits innerhalb eines einzigen Sols gewonnen werden.

CheMin sollte in der Lage sein, einzelne Minerale innerhalb einer komplexen chemischen Zusammensetzung nachzuweisen, sobald diese in der untersuchten Probe in einer Konzentration von mehr als drei Prozent auftreten. Sobald die Konzentration einzelner Minerale höher als 12 Prozent ausfällt, gelingt deren Nachweis mit einer Bestimmung des Mengenanteils dabei mit einer Genauigkeit von etwa plus/minus 1,8 Prozent. Das Instrument ist dabei in der Lage, chemische Elemente nachzuweisen, welche eine höhere Ordnungszahl als „12“, also „größer“ als Magnesium im Periodensystem der Elemente aufweisen.

Nach dem Abschluss einer erfolgten Messung wird das zuvor untersuchte Probenmaterial aus den Zellen entfernt und in einen speziellen Auffangbehälter an der Unterseite des CheMin entleert. Eine dauerhafte Lagerung der einzelnen Proben für eine erneute, zu späteren Zeitpunkten unter der Berücksichtigung neuer Erkenntnisse erfolgende Untersuchung, ist dabei nicht vorgesehen. Für die Entleerung wird die jeweilige Zelle gedreht. Das dabei erfolgende Entleeren wird durch zeitgleich erfolgende Vibrationen mechanisch unterstützt. Das Instrument ist so ausgelegt, dass jede der für die Probenanalyse zur Verfügung stehenden 27 Zellen während der 24-monatigen Primärmission des Rovers zwei bis drei Proben aufnehmen und mit der gewünschten Genauigkeit analysieren kann. Das daraus resultierende Ziel des CheMin besteht darin, während dieser Zeitphase mindestens 74 verschiedenen Bodenproben eingehend zu untersuchen. Trotz der mehrfachen Verwendung der verschiedenen Probenzellen soll dabei eine Kontamination der einzelnen Proben von nicht mehr als etwa fünf Prozent hervorgerufen werden.

Für die Entwicklung und den Bau des CheMin-Instrumentes war das Ames Research Center der NASA in Moffet Field/Kalifornien zuständig. Der für den Betrieb des CheMin auf dem Mars und die anschließende Datenauswertung hauptverantwortliche Wissenschaftler ist der an dieser Forschungseinrichtung beschäftigte Dr. David F. Blake. Sein Team setzt sich aus Experten für Mineralogie, Petrologie und Astrobiologie zusammen.

Verwandte Webseiten

• Blake et al., 2009: CheMin Mineralogical Instruments
• NASA: CheMin
• Blake et al., 2012: Characterization and Calibration of the CheMin Mineralogical Instrument on Mars Science Laboratory
• NASA Instrument Will Identify Clues to Martian Past

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