Quelle: TASCHEN-Verlag. Ein Beitrag von Stefan Goth 11. August 2024.

„Was ist ein Computer“, diese Frage stellt Jens Müller in seinem Vorwort. Das ganze Buch versucht auf diese Frage ein Antwort zu geben, wobei schnell klar wird, dass es sich nicht um ein einziges, genau beschreibbares Gerät, sondern um eine inzwischen alle Lebensbereiche verändernde Entwicklung hin zu einer digitalisierten Welt geht. Beginnend bei den ersten mechanischen Rechenhilfen und theoretischen Überlegungen vor mehreren hundert Jahren, über die elektromechanische Verschlüsselungstechnik „Enigma“ Nazi-Deutschlands und der Code-Knacker im englischen Pletchly Park, die ersten Großrechner, das aufkommen der „Personal Computer“, den Smartphones bis hin zu Quantencomputer, wird ein ganz großer Bogen gespannt.

Das vorliegende Buch ist natürlich kein Raumfahrt-Buch und auch Astronomie wird nur geringfügig gestreift, trotzdem entwickeln sich Blick und Weg zu den Sternen parallel und abhängig von der Computerisierung unserer Welt. Die Informationstechnologie wiederum erfährt entscheidende Impulse auch aus der Raumfahrt. Als z.B. der Computer für die Apollo-Raumkapsel entwickelt wurde, waren die wenigen existierenden Großrechner raumfüllende elektronische Ungetüme. Selbst die kompaktesten programmierbaren Geräte hatten noch die Größe von Kühlschränken und mussten ohne Displays auskommen. Am mobilsten waren noch einfache elektromechanische Tisch-Rechenmaschinen für die Grundrechenarten, immer noch in der Größe von Schreibmaschinen. Die Herausforderung bestand also darin einen Computer zu entwickeln, der nicht nur in der Lage war das Raumschiff zu steuern, sondern vor allem leicht und klein genug, um überhaupt eingebaut werden zu können. Auch wenn dies die Miniaturisierung in der Computerwelt nicht alleine ausgelöst hat, so ist dies eine Entwicklung, die beschrieben durch „Moor’s Law“ noch heute fortdauert.

Es gibt immer wieder Schnittstellen zwischen Digitalisierung und Raumfahrt. Erstaunlich ist, dass viele Entwicklungen nicht, wie man vielleicht den Eindruck haben könnte, „vom Himmel fallen“ sondern oft eine lange, von Rückschlägen gekennzeichnete Vorgeschichte haben. So existiert die Idee eines „Satelliten-Internet“ im low-earth-orbit schon mindestens seit den 1990er-Jahren, für die praktische Umsetzung hat es mehr als 20 Jahre gebraucht. Viele Dinge, die wir heute dem täglichen Leben zuordnen, brauchten ihren wissenschaftlichen und technischen Vorlauf, dies wird in dieser großen Zusammenschau der Entwicklung der Informationstechnologie immer wieder deutlich.

Das Buch legt zwar den Schwerpunkt auf die wissenschaftlichen und technischen Errungenschaften, aber immer im Kontext der jeweiligen Epoche und wird damit auch zu einem Abriss der gesellschaftlichen Entwicklung. Der große Fokus liegt hier auf der grafischen Darstellung, auf den Bildern sowohl der historischen „Rechner“ mit neuen aufwändigen Fotografien, zeitgenössischen Originalbildern und vielen hochwertig wiedergegebenen Werbeanzeigen. Die einleitenden Texte zu den Kapiteln und die etwas weitergehenden Erläuterungen sind dreisprachig gehalten, deutsch im Original, sowie englisch und französisch als Übersetzungen. Hervorgehobene Zitate von Zeitzeugen und die Bildunterschriften sind allerdings nur in Englisch wiedergegeben. Da die Übersetzungen eher sinngemäß angelegt sind, lohnt es sich manchmal die unterschiedlichen Sprachfassungen zu lesen, die Angaben variieren u.U. im Detail (zumindest im Vergleich von Deutsch und Englisch, den französischen Text kann ich mangels Sprachkenntnisse nicht beurteilen).

Die Aufmachung des großformatigen Buches (B x H x T: 25,5 x 37,8 x 4,5 cm, 8,980 kg, 60 €) ist, wie vom TASCHEN-Verlag nicht anders zu erwarten, sehr hochwertig. Der Fokus liegt ganz klar auf der exzellenten visuellen Wiedergabe der Bilder, die Texte zu einzelnen Objekten oder die Vita der wichtigsten Protagonisten sind eher kurz und knapp gehalten. Mit nominell 472, tatsächlich aber 476 bedruckten Seiten, es kommen noch die Innenseiten der Buchdeckel und die Außenseiten des Covers hinzu, sprengt es auf jeden Fall den Rahmen dessen, was man sich unter einem „Taschenbuch“ vorstellt, hier sollte man sich vom Namen des Verlags nicht Irre machen lassen. Auch für Menschen, die einen gewissen Teil der „Computerisierung“ in der Arbeitswelt und im privaten Umfeld mitgemacht haben, bietet dieses ausdrucksstarke Werk viele neue Erkenntnisse aber auch ein Wiedersehen mit „alten Bekannten“. Dieses „Bilderbuch für Erwachsene“ kann ich allen technikinteressierten Menschen dringendst empfehlen!

Stefan Goth

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• Bücher über Raumfahrt

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Quelle: Wind River (19. Juli 2023) via Business Wire (20. Juli 2023).

Alameda, Kalifornien –(BUSINESS WIRE)– Wind River®, ein weltweit führender Anbieter von Software für missionskritische intelligente Systeme, gab heute bekannt, dass VxWorks® im On-Board-Computer (OBC) zur Steuerung des Astroscale-Raumfahrzeugs ELSA-M Servicer eingesetzt wird.

Astroscale entwickelt innovative Lösungen, um nachhaltige Raumfahrtsysteme zu schaffen und die wachsende, gefährliche Ansammlung von Weltraummüll einzudämmen. Die End-of-Life-Servicelinie (ELSA-M) von Astroscale bietet eine Lösung für Weltraummüll, um mehrere Satelliten zugleich auf einem Einsatz sicher und verantwortungsvoll einzufangen und außer Betrieb zu nehmen.

„Astroscale ist mit dem Gefahrgut Weltraummüll befasst und wir sind stolz darauf, ihnen dabei zu helfen, ihre Mission zur Entwicklung nachhaltiger Weltraumprogramme voranzutreiben“, sagte Avijit Sinha, Chief Product Officer von Wind River. „Unsere branchenführende Technologie zeigt die anhaltende Führungsrolle von Wind River bei Echtzeit-Softwarelösungen für missionskritische Systeme. Seit Jahrzehnten unterstützt Wind River erfolgreich komplexe Weltraummissionen und hilft Kunden, die einzigartigen Herausforderungen dieser Programme zu meistern.“

„Unser ELSA-M-Dienst konzentriert sich darauf, die Entsorgungsprobleme zu lösen, mit denen sich die Betreiber am Ende der Lebensdauer ihrer Satelliten konfrontiert sehen. Angesichts des zunehmenden Drucks von Regulierungsstellen, der Industrie und der Öffentlichkeit, der Nachhaltigkeit im Weltraum eine höhere Priorität einzuräumen, bietet der ELSA-M-Dienst von Astroscale Satellitenbetreibern eine proaktive Möglichkeit, die orbitale Umwelt und die von ihnen angebotenen Dienste zu schützen“, sagte Stephen Wokes, technischer Leiter von Astroscale Ltd. „Die äußerst komplexen Rendezvous-Operationen erfordern ein Höchstmaß an Präzision, hochwertige Robotik und Bordsysteme für erfolgreiches Manövrieren und Einfangen. Daher ist es unerlässlich, mit einer Software auf Grundlage bewährter Technologie wie der von Wind River zu arbeiten.“

Das OBC wird das Rendezvous zwischen dem Servicer-Raumschiff von Astroscale und dem Satelliten des Kunden unterstützen. Die Softwareanwendungen von Astroscale auf VxWorks sind für die visuelle Verarbeitung auf dem Computersystem verantwortlich, das ELSA-M steuern wird. Ein hohes Maß an Präzision ist für die Roboteroperationen erforderlich, zu denen auch das Manövrieren beim Rendezvous zwischen dem ELSA-M-Servicer und ausgemusterten Satelliten gehört.

Eine In-Orbit-Demonstrationsmission (IOD) zum Einfangen eines inaktiven Satelliten wird voraussichtlich im Jahr 2025 starten. Dies wird das erste Mal sein, dass ein kommerzieller ADR-Satellit (Active Debris Removal) einen durchgehenden Entsorgungsdienst für einen vollständigen und repräsentativen Kunden-Satelliten leistet. Der Einsatz ist Teil der Partnerschaft von Astroscale mit OneWeb und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).

VxWorks bietet konkurrenzlose deterministische Hochleistung und setzt die Maßstäbe für eine skalierbare, zukunftsfähige, sichere und zuverlässige Betriebsumgebung für die Nutzung missionskritischer Computersysteme, für die die höchsten Standards erforderlich sind. Seit mehr als drei Jahrzehnten liefert Wind River die bewährteste Softwareplattform, um Dutzende intelligenter Systeme ins All zu bringen, was zu einigen der bedeutendsten Weltraummissionen der Geschichte geführt hat.

Über Wind River
Wind River ist ein weltweit führender Anbieter von Software für missionskritische intelligente Systeme. Seit 40 Jahren ist das Unternehmen ein Innovator und Pionier und versorgt Milliarden von Geräten und Systemen, die ein Höchstmaß an Sicherheit, Schutz und Zuverlässigkeit erfordern. Die Software und das Fachwissen von Wind River beschleunigen die digitale Transformation in allen Branchen, darunter Automobil, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Industrie, Medizin und Telekommunikation. Das Unternehmen bietet ein umfassendes Portfolio, das durch erstklassige globale professionelle Dienstleistungen und Support unterstützt wird, wie auch durch ein ausgedehntes Partner-Ökosystem. Weitere Informationen finden Sie unter www.windriver.com.

Über Astroscale
Astroscale ist das erste private Unternehmen mit der Vision, die sichere und nachhaltige Entwicklung des Weltraums zum Nutzen zukünftiger Generationen zu gewährleisten, und das einzige Unternehmen, das sich auf die Wartung im Orbit auf allen Umlaufbahnen spezialisiert hat. Astroscale wurde 2013 gegründet und entwickelt innovative und skalierbare Lösungen für das gesamte Spektrum der Wartung im Orbit, einschließlich Lebensdauerverlängerung, Situationserkennung im Weltraum, Außerbetriebnahme und aktive Müllbeseitigung, um nachhaltige Weltraumsysteme zu schaffen und die wachsende und gefährliche Ansammlung von Weltraummüll einzudämmen. Astroscale definiert außerdem Geschäftsszenarien und arbeitet mit staatlichen und kommerziellen Interessengruppen zusammen, um Normen, Vorschriften und Anreize für die verantwortungsvolle Nutzung des Weltraums zu entwickeln. Astroscale hat seinen Hauptsitz in Japan und Niederlassungen in Großbritannien, den USA und Israel. Astroscale ist ein schnell wachsendes Venture-Unternehmen, das daran arbeitet, sicheres und nachhaltiges Wachstum im Weltraum voranzutreiben und zunehmende Umweltprobleme zu lösen. Weitere Informationen finden Sie unter astroscale.com.

Über ELSA-M
ELSA-M (End of Life Services by Astroscale – Multiple) ist die Nachfolgemission der selbstfinanzierten ELSA-d-Mission von Astroscale und wird auf Grundlage eines Orbit-Technologiedemonstrators weiter entwickelt. ELSA-M wird die kommerzielle Machbarkeit von Rendezvous und magnetischer Ergreifung im Orbit anhand der dort vorhandenen Kunden-Satelliten zeigen.

Der Start ist für 2025 geplant und die Technologie wird in der Astroscale UK-Anlage Zeus auf dem Harwell Science and Innovation Campus intern entwickelt. Nach dem Start wird das Raumschiff auch im Mission Control Center von Astroscale intern betrieben. Der ELSA-M-Servicer wird eine Reihe zukünftiger Satellitenbetreiber unterstützen, einschließlich Konstellationen, die mit einer kompatiblen magnetischen Haltevorrichtung wie der Astroscale Docking Plate ausgestattet sind.

Die Mission wird von der britischen Weltraumbehörde im Rahmen des Sunrise-Programms unterstützt, das als öffentlich-private Partnerschaft zwischen der ESA und OneWeb betrieben wird.

Sehen Sie sich das Werbevideo zu ELSA-M auf dem Youtube-Kanal von Astroscale an:

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• Computertechnik in der Raumfahrt

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Quelle: Ruhr-Universität Bochum (RUB) 11. Juli 2023.

11. Juli 2023 – Mittlerweile befinden sich im Orbit um die Erde Tausende von Satelliten, und es werden noch viel mehr werden. Wie es aus IT-Perspektive um die Sicherheit dieser Systeme bestellt ist, haben Forschende der Ruhr-Universität Bochum und vom CISPA Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit in Saarbrücken untersucht. Sie analysierten drei aktuelle Low-Earth-Orbit-Satelliten und stellten fest, dass aus technischer Sicht kaum moderne Sicherheitskonzepte eingesetzt wurden. Diverse Sicherheitsmechanismen, die heute in Handys und Laptops gängig sind, waren nicht zu finden: Beispielsweise gab es keine Trennung von Code und Daten. Interviews mit Entwicklerinnen und Entwicklern von Satelliten ergaben zudem, dass man sich in der Branche vorrangig auf Sicherheit durch Geheimhaltung verlässt.

Die Ergebnisse präsentierte ein Team um den Bochumer Doktoranden Johannes Willbold, den Saarbrücker Forscher Dr. Ali Abbasi und Prof. Dr. Thorsten Holz, früher in Bochum, heute in Saarbrücken, auf dem IEEE Symposium on Security and Privacy, das vom 22. bis 25. Mai 2023 in San Francisco stattfand. Die Arbeit wurde auf der Konferenz mit einem Distinguished Paper Award ausgezeichnet.

Forschungssatelliten und kommerzieller Satellit im Test
Bei den untersuchten Satelliten handelte es sich um zwei kleine Modelle und ein mittelgroßes Modell – sowohl ein Forschungssatellit als auch ein Satellit eines kommerziellen Unternehmens –, die in geringer Entfernung die Erde umkreisen und für die Erdbeobachtung eingesetzt werden. Zugriff auf Satelliten und deren Software zu erhalten, war für das Team eine Herausforderung, da gerade kommerzielle Anbieter sich selten in die Karten schauen lassen wollen. Kooperationen mit der European Space Agency (ESA), verschiedenen Universitäten, die am Bau von Satelliten mitwirken, sowie mit einem Unternehmen ermöglichten schließlich den Zugriff.

Das Bochumer-Saarbrücker Team unterzog die drei Modelle einer aufwendigen Analyse. Sie schauten im Detail, was die Software, die auf den Geräten läuft, macht und welche Kommunikationsprotokolle verwendet werden. Sie emulierten die Systeme, bauten sie also virtuell nach, sodass sie die Software so testen konnten, als ob sie sich in einem echten Satelliten befinden würde. „Das war eine ganz andere Welt als die Systeme, die wir sonst untersuchen. Es kamen beispielsweise ganz andere Kommunikationsprotokolle zum Einsatz“, resümiert Thorsten Holz.

Systeme mit speziellen Anforderungen
Satelliten, die die Erde umkreisen, sind immer nur in einem Zeitfenster von wenigen Minuten für ihre Bodenstation auf der Erde erreichbar. Die Systeme müssen robust gegen die Strahlung im Weltall sein, dürfen nur wenig Energie verbrauchen und haben eine entsprechend geringe Leistung. „Die Datenraten sind wie bei Modems der 1990er-Jahre“, erklärt Holz die Herausforderungen, denen sich Satelliten-Entwickler gegenübersehen.

Basierend auf den Erkenntnissen der Software-Analyse erarbeiteten die Forschenden verschiedene Angriffsszenarien. Sie zeigten, dass sie die Satelliten von der Kontrolle durch die Bodenstation abschneiden und selbst die Steuerung der Systeme übernehmen konnten, um beispielsweise Bilder mit der Satellitenkamera zu machen. „Wir waren überrascht, dass das technische Sicherheitsniveau so gering ist“, sagt Thorsten Holz, schränkt aber gleichzeitig die möglichen Konsequenzen ein: „Es wäre nicht so leicht, den Satelliten an einen anderen Ort zu steuern, beispielsweise zum Absturz zu bringen oder mit anderen Objekten kollidieren zu lassen.“

Umfrage unter Entwicklerinnen und Entwicklern
Um herauszufinden, welches Sicherheitsverständnis bei den Personen herrscht, die Satelliten entwickeln und bauen, konzipierte das Forschungsteam einen Fragebogen und schickte ihn an Forschungseinrichtungen, die ESA, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie verschiedene Firmen. 19 Personen beteiligten sich anonym an der Befragung. „Die Ergebnisse zeigen uns, dass das Sicherheitsverständnis in der Branche ein anderes ist als in vielen anderen Bereichen, nämlich Security by Obscurity“, fasst Johannes Willbold zusammen. Viele der Befragten gingen also davon aus, dass Satelliten nicht angegriffen werden könnten, weil es keine Dokumentation der Systeme gibt, also nichts über sie bekannt ist. Nur wenige gaben an, Daten bei der Kommunikation mit den Satelliten zu verschlüsseln oder eine Authentifizierung zu nutzen, sodass sichergestellt wäre, dass nur die Bodenstation mit dem Satelliten kommunizieren darf.

„Eine fehlende Dokumentation schützt aber nicht vor Angriffen“, sagt Moritz Schloegel, ein weiterer Autor der Arbeit. „Mittlerweile kann man Systeme über Reverse Engineering verstehen und ihre Schwachstellen finden. Ein Ziel unserer Arbeit war daher auch, die Satelliten- und Security-Communitys zusammenzubringen, um ein gegenseitiges Verständnis von den Herausforderungen bei der Anwendung im Weltall und von den heute üblichen Sicherheitsstandards zu fördern.“

Förderung
Die Arbeiten wurden gefördert vom Europäischen Forschungsrat (Grant 101045669), dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (Projekt CPSec – 16KIS1564K) sowie dem NRW-Ministerium für Kultur und Wissenschaft im Rahmen des Graduiertenkollegs SecHuman.

Originalveröffentlichung
Johannes Willbold, Moritz Schloegel, Manuel Vögele, Maximilian Gerhardt, Thorsten Holz, Ali Abbasi: Space odyssey: An experimental software security analysis of satellites, In IEEE Symposium on Security and Privacy Proceedings, 2023, DOI: 10.1109/SP46215.2023.00131, Preprint: https://publications.cispa.saarland/3934/1/SatSec-Oakland22.pdf;

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• Computertechnik in der Raumfahrt

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Quelle: INT 5. Juli 2023.

5. Juli 2023 – Der am Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT entwickelte On-board Radiation Sensor (FORS) kommt auf dem Heinrich-Hertz-Satelliten, der am 5. Juli ins All startet, erstmalig zum Einsatz. Die Sensoren messen intensive Strahlenereignisse im Orbit, um die strahlungsempfindlichen Bauteile des Satelliten je nach Strahlungsniveau zu schützen. Die Messungen sollen außerdem dazu beitragen, ein besseres Verständnis für die Strahlungsumgebung der Satellitentechnik unter realen Bedingungen zu bekommen.

Die Heinrich-Hertz-Mission verfolgt mehrere Ziele. Eines davon ist es, neue Technologien für die Satellitenkommunikation im Weltraum zu testen. Satelliten sind im Weltraum zahlreichen Herausforderungen ausgesetzt, darunter extreme Temperaturen, aber auch Strahlung. Diese Bedingungen führen im schlimmsten Fall zum Ausfall der Technik. Um dieses Risiko zu minimieren, durchläuft der Satellit mit dieser Mission die sogenannte In-Orbit-Verifikation, um so das Ausfallrisiko für zukünftige Missionen zu minimieren.

Der Fraunhofer On-board Radiation Sensor misst die Dosis bzw. die Teilchenflüsse auf Trägern für elektronische Bauteile, den sogenannten Leiterplatten. Auf diesen befinden sich in unmittelbarer Nähe die zu schützenden strahlungsempfindlichen Bauteile. Bei intensiven solaren Strahlungsereignissen im Orbit kann ein plötzlicher Anstieg der Teilchenflüsse erheblichen Schaden verursachen. Die Messungen geben Hinweise darauf, wann adaptive Techniken zur Minimierung der Strahlungswirkung eingesetzt werden müssen, um elektronische Bauteile des Satelliten zu schützen. Erkenntnisse aus dieser Mission sind für Satellitenhersteller oder -betreiber von enormer Wichtigkeit.

Für den Heinrich-Hertz-Satelliten hat das Fraunhofer INT außerdem auch schon im Vorfeld Strahlungssimulationen an elektronischen und optischen Komponenten mit seinen Co-60-Gammabestrahlungsanlagen durchgeführt.

Die Sensoren des Fraunhofer INT befinden sich in der Box des Fraunhofer On-Board-Prozessors (FOBP). Dieser wurde am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt und kommt ebenfalls zum ersten Mal im Rahmen dieser Mission zum Einsatz. Herkömmliche Kommunikationssatelliten waren bisher darauf beschränkt, Daten zu empfangen und weiterzuleiten. Der Fraunhofer On-Board-Prozessor (FOBP) hingegen filtert und verarbeitet die empfangenen Informationen bereits an Bord des Satelliten. Er kann von der Erde aus neu konfiguriert und somit jederzeit an neue Kommunikationsstandards angepasst werden. Damit dient er ebenfalls als Testumgebung für neue Satellitenkommunikationssysteme.

Die Heinrich-Hertz-Mission wird von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bonn geführt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz und das Bundesministerium der Verteidigung sind die Auftraggeber des Kommunikationssatelliten. Das Ziel der Mission besteht darin, neue Technologien im Weltraum unter realen Bedingungen zu testen und Experimente zur Kommunikations-, Antennen- und Satellitentechnik durchzuführen.

Der Satellit, der ein Gewicht von knapp 3,5 Tonnen hat, startet in der Nacht vom 5. auf den 6. Juli, zwischen 00.00 Uhr und 01.05 Uhr deutscher Zeit an Bord der letzten Ariane-5-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou in Französisch-Guayana. Nach dem Erreichen des Orbits wird der Satellit 15 Jahre lang auf einer geostationären Umlaufbahn in einer Höhe von 36.000 Kilometern kreisen.

Das Fraunhofer INT beschäftigt sich mit der Wirkung ionisierender Strahlung auf elektronische, optoelektronische und optische Komponenten und Systeme. In diesem Kontext führt das Geschäftsfeld »Nukleare Effekte in Elektronik und Optik« Bestrahlungstests nach anerkannten Standards durch und berät Unternehmen bei der Strahlungsqualifizierung und -härtung, insbesondere von Raumfahrtkomponenten. Die durch Bestrahlungstests gewonnenen Erkenntnisse werden auch zur Entwicklung von Strahlungssensoren verwendet.

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• Syracuse-4B und Heinrich Hertz auf Ariane 5 ECA+ von Kourou

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Quelle: Thales Alenia Space (25. April 2023) via Business Wire (26. April 2023).

Paris –(BUSINESS WIRE)– Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) lud Cybersicherheitsexperten aus der Raumfahrtindustrie dazu ein, den Betrieb des Demonstrations-Nanosatelliten OPS-SAT der Agentur zu stören. Die Teilnehmer setzten eine Reihe von ethischen Hacking-Techniken ein, um die Kontrolle über das System zur Steuerung des globalen Navigationssystems, des Lagesteuerungssystems^[1] und der Bordkamera der Nutzlast zu übernehmen. Ein unberechtigter Zugriff auf diese Systeme kann den Satelliten schwer beschädigen oder zu einem Verlust der Kontrolle über seine Mission führen. Bei dieser einzigartigen Übung arbeitete das Offensive Cybersecurity Team von Thales mit der Information Technology Security Evaluation Facility (ITSEF^[2]) der Unternehmensgruppe zusammen, die demonstrierte, wie entscheidend ein hohes Maß an Cyberresilienz in dem besonderen Betriebsumfeld des Weltraums ist.

Das vierköpfige Cybersecurity-Forschungsteam von Thales verschaffte sich Zugang zum Bordsystem des Satelliten, verwendete dabei Standard-Zugriffsrechte, um die Kontrolle über die Anwendungsumgebung zu erlangen, und nutzte dann mehrere Schwachstellen aus, um bösartigen Code in die Systeme des Satelliten einzuschleusen. Auf diese Weise gelang es, die zur Erde zurückgesendeten Daten zu kompromittieren – insbesondere durch die Manipulation der von der Satellitenkamera aufgenommenen Bilder – und andere Ziele zu erreichen, wie etwa die Maskierung ausgewählter geografischer Gebiete auf den Satellitenaufnahmen oder die Tarnung dieser Aktivitäten, um eine Entdeckung durch die ESA zu erschweren. Die Demonstration wurde speziell für CYSAT ermöglicht, um die potenziellen Auswirkungen eines echten Cyberangriffs und die Folgen für zivile Systeme bewerten zu können.

Während der Übung hatte die ESA Zugang zu den Systemen des Satelliten, um jederzeit die Kontrolle zu behalten und den Wechsel zum normalen Betrieb zu gewährleisten.

„Thales ist der ESA und den CYSAT-Organisatoren dankbar für die einmalige Gelegenheit, die Fähigkeiten unserer Experten zu demonstrieren, die Schwachstellen in einem Satellitensystem aufzudecken. Angesichts der steigenden Zahl militärischer und ziviler Anwendungen, die heute von Satellitensystemen abhängig sind, muss Cybersicherheit in jeder Phase des Lebenszyklus eines Satelliten berücksichtigt werden – vom ersten Entwurf bis hin zur Systementwicklung und -wartung. Diese einzigartige Übung hat dazu beigetragen, das Bewusstsein für potenzielle Sicherheitslücken und Schwachstellen zu schärfen, damit sie effektiver behoben werden können, und aktuelle und künftige Lösungen anzupassen, um die Cyberresilienz von Satelliten und Raumfahrtprogrammen, einschließlich Bodeninfrastruktur und Orbitalsystemen, zu verbessern.“ Pierre-Yves Jolivet, Vice President Cyber Solutions, Thales.

Im Rahmen einer Präsentation von Thales-Experten und Mitgliedern des ESA-Teams am 27. April können CYSAT-Teilnehmer mehr über das Angriffsszenario erfahren, das dieser ersten Demonstration offensiver Cybersicherheitstechniken, -taktiken und -verfahren zugrunde lag.

Cybersicherheit von Thales für die Raumfahrtindustrie
Thales bringt mehr als 40 Jahre Erfahrung in der Cybersicherheit und der Raumfahrt mit und befolgt bei den Produkten, die das Unternehmen für Satellitenbetreiber und Raumfahrtorganisationen entwickelt, die Grundsätze der „Cybersicherheit durch Design“. Das Joint Venture mit Leonardo, Thales Alenia Space, entwickelt und vertreibt innovative Lösungen für Telekommunikation, Navigation, Erdbeobachtung, Umweltüberwachung, Weltraumerkundung, wissenschaftliche Forschung und Orbitalinfrastrukturen. Mit mehr als 3.500 Cybersicherheitsspezialisten trägt Thales dazu bei, die Sicherheit von Satellitensystemen für nationale und europäische Raumfahrtprogramme – insbesondere das europäische Satellitennavigationsprogramm Galileo – und auf internationaler Ebene zu gewährleisten. Mit seinem vereinten Know-how bei hochmodernen Satellitensystemen und Cybersicherheitslösungen, die modernste Militärtechnologien verwenden, bietet Thales Regierungen, Institutionen und Unternehmenskunden ein breites Spektrum an Cybersicherheitslösungen für einen zuverlässigen Schutz sämtlicher Komponenten eines Raumfahrtsystems. Die auf der CYSAT von Thales präsentierten offensiven Cybersicherheitsfähigkeiten helfen Kunden, gegenwärtige und künftige Bedrohungen besser zu antizipieren und auf diese zu reagieren. Die Cybersicherheitslösungen der Unternehmensgruppe für die Raumfahrtindustrie reichen von der Risiko- und Bedrohungsbewertung über Datenschutz und Netzwerksicherheit bis hin zur Erkennung und Bekämpfung von Sicherheitsvorfällen sowie der Sicherheitswartung während des gesamten Systemlebenszyklus.

Über Thales
Thales (Euronext Paris: HO) ist ein weltweit führendes High-Tech-Unternehmen in drei Bereichen: Verteidigung und Sicherheit, Luft- und Raumfahrt sowie digitale Identität und Sicherheit. Das Unternehmen entwickelt Produkte und Lösungen, die dazu beitragen, die Welt sicherer, umweltfreundlicher und integrativer zu machen. Die Gruppe investiert jährlich fast 4 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung, insbesondere in Kernbereiche wie Quantentechnologie, Edge Computing, 6G und Cybersicherheit. Mit 77.000 Mitarbeitern in 68 Ländern erwirtschaftete Thales im Jahr 2022 einen Umsatz von 17,6 Milliarden Euro.
(Bei diesen Angaben ist der Geschäftsbereich Transportation, der derzeit veräußert wird, nicht berücksichtigt.)

^[1] Die Lage eines Satelliten ist definiert durch seine relative Ausrichtung oder Position zu einem Bezugsrahmen, der in der Regel die Erde ist. Insbesondere beschreibt sie die dreidimensionale Ausrichtung des Satelliten in Bezug auf drei senkrecht zueinander stehende Achsen: Roll, Nick und Gier.
^[2] Eine ITSEF (Information Technology Security Evaluation Facility) ist eine vertrauenswürdige, unabhängige Organisation zur Prüfung der Produktsicherheit, die bei einer nationalen Zertifizierungsstelle (ANSSI in Frankreich) akkreditiert ist.

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• Thales Alenia Space

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Quelle: Universität Duisburg-Essen (UDE), Dr. Alexandra Nießen 20. Juli 2022.

20. Juli 2022 – „Mich interessiert, wie das Klima von (frühen) Planeten-Atmosphären physikalisch entstehen konnte. Woraus bestanden sie chemisch? Und wie wechselwirken Jets mit ihrer Umgebung?“, skizziert Rolf Kuiper. Was haben Jets mit Planeten zu tun? „Nahezu gar nichts“, lacht der UDE-Professor. Sie bezeichnen in der Astronomie einen Gas-Strom und durchqueren das Universum über Lichtjahre.

An der UDE wird Rolf Kuiper unter anderem untersuchen, wie erdähnliche Gesteinsplaneten, Gasriesen und Schwarze Löcher entstanden sind. Dabei geht er bis in die frühen Zeiten unseres Universums zurück. „Wir modellieren physikalische Phänomene von der Wechselwirkung von Staubkörnern mit Winden und Strahlung bis hin zu an Masse zunehmenden astrophysikalischen Objekten. Darunter finden sich etwa Planeten, Sterne und Schwarze Löcher, die wir am Hochleistungsrechner modellieren“, so Kuiper. In der UDE-Physik kann er dazu mit dem Experimentellen Astrophysiker Prof. Dr. Gerhard Wurm und dem theoretischen Physiker und Heisenberg-Stipendiaten Dr. Eric Parteli kooperieren. Damit schärft er zugleich das UDE-Profil in diesem Bereich.

Rolf Kuiper studierte Physik von 2000 bis 2006 an der Universität Heidelberg. Dann forschte er bis 2010 am Max-Planck-Institut (MPI) für Astronomie, wo er 2009 promoviert wurde. Danach ging er in die USA ans Jet Propulsion Laboratory (Raketenantriebslabor) des California Institute of Technology (2011-2012); es baut und steuert für die NASA Raumsonden und Satelliten. Zurück in Deutschland arbeitete der Postdoktorand an den Universitäten Heidelberg (2012) und Tübingen (2013) sowie am MPI für Astronomie (2013/14). Von 2015 bis 2021 leitete er eine Emmy Noether Forschungsgruppe an der Uni Tübingen und von 2021-22 eine Heisenberg-Forschungsgruppe an der Uni Heidelberg.

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• Planetenentstehung

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Quelle: Ludwig-Maximilians-Universität München.

München, 21. Januar 2022 – „Künstliche Intelligenz ist der Schlüssel zu neuen Erkenntnissen in der Kosmologie“, sagte Professor Daniel Grün, Inhaber des Lehrstuhls für Astrophysik, Kosmologie und Künstliche Intelligenz an der LMU. Im Rahmen der „KI Lectures“ der LMU stellte der Astrophysiker das Potenzial von Anwendungen Künstlicher Intelligenz zur Erforschung des Universums vor.

In der Kosmologie werden durch den Einsatz von Teleskopen und neuester Kameratechnik enorme Datenmengen gesammelt. „Die astronomischen Datenmengen wachsen exponentiell an“, sagt Daniel Grün. Die Leistung von Computern ist nicht mehr ausreichend, um diese wie bisher verarbeiten zu können, sie sind für die astronomische Forschung derzeit der limitierende Faktor. Algorithmen der Künstlichen Intelligenz können jedoch als Werkzeuge genutzt werden, um die Datenberge auszuwerten.

Bislang gültiges Weltbild mithilfe von Algorithmen hinterfragen
„Die Fortschritte bei der Entwicklung von Kameras und Teleskopen ermöglichen es, in den nächsten zehn Jahren den gesamten Nachthimmel abzubilden und fast alle Galaxien zu beobachten, die es im Universum gibt“, sagt Daniel Grün. Dies bedeute auch, dass es bessere Algorithmen brauche, um die Daten auszuwerten und die Strukturen des Universums zu analysieren. Die damit verbundenen statistischen Anforderungen seien sehr divers. „Wir können Künstliche Intelligenz entwickeln, die genau diesen Anforderungen entspricht. Das ist der Schlüssel zu neuen Erkenntnissen in der Kosmologie.“

Der Astrophysiker setzt darauf, dass mit der Entwicklung besserer Algorithmen auch die bislang geltenden physikalischen Gesetze des Universums besser überprüft werden können. „Wir verfügen zwar über ein sehr erfolgreiches Modell unseres Universums, das alle Beobachtungen treffend beschreibt. Zugleich wissen wir aber, dass dieses Modell falsch ist, dass es unvollständig ist“, so Grün. „KI kann uns helfen, physikalische Theorien genauer zu testen.“

Dabei spielt auch der Ansatz erklärbarer KI eine entscheidende Rolle, durch die sich Ergebnisse nachvollziehen lassen: „Wir müssen verstehen, woraus KI ihre Schlüsse zieht.“

Der Vortrag und die anschließende Diskussion mit Prof. Oliver Jahraus, Vizepräsident der LMU, und dem Publikum sind auf dem Youtube-Kanal der LMU abrufbar.

Die Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
Die LMU ist eine der führenden Universitäten in Europa mit einer über 500-jährigen Tradition. Sie bietet ein breites Spektrum aller Wissensgebiete – die ideale Basis für hervorragende Forschung und ein anspruchsvolles Lehrangebot. Es reicht von den Geistes- und Kultur- über Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften bis hin zur Medizin und den Naturwissenschaften. 18 Prozent der 50.000 Studierenden kommen aus dem Ausland – aus insgesamt 130 Nationen. Das Know-how und die Kreativität der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bilden die Grundlage für die herausragende Forschungsbilanz der Universität. Der Erfolg der LMU in allen drei Phasen des Exzellenz-Wettbewerbs und die dauerhafte Förderung als „Exzellenzuniversität“ dokumentiert eindrucksvoll die Forschungsstärke der Münchener Universität. www.lmu.de

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• KI und Raumfahrt

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Quelle: DLR.

Die Simulation neuer Technologien in der Luft- und Raumfahrt erfordert aufgrund ihrer Komplexität eine immense Rechnerleistung. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat am 5. Februar 2020 seinen neuen Hochleistungsrechner CARA (Computer for Advanced Research in Aerospace) in Dresden in Betrieb genommen. Prof. Rolf Henke, DLR-Vorstand für den Bereich Luftfahrt, begrüßte zur Einweihung den Wirtschaftsminister Sachsens, Martin Dulig, und den Oberbürgermeister der Stadt Dresden, Dirk Hilbert.

Ein Hochleistungsrechner mit fast 150.000 Recheneinheiten

„Mit seinen fast 150.000 Recheneinheiten ist CARA im internationalen Vergleich einer der leistungsstärksten Supercomputer, der für die Luft- und Raumfahrtforschung zur Verfügung steht“, sagte Prof. Henke. „Wir stärken damit die Kompetenzen des neuen DLR-Instituts für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung in Dresden und damit auch den Wissenschaftsstandort Dresden hinsichtlich der Methodenentwicklung, der Nutzung sowie des effizienten Betriebs von Hochleistungsrechnern“, erklärte Henke weiter.

Simulationen für die Forschungsbereiche Luft- und Raumfahrt sowie Verkehr

CARA wird zukünftig unter anderem die Einführung neuer Technologien für wirtschaftlicheres, umweltfreundlicheres und sichereres Fliegen beschleunigen. Hierzu wurden Hardwarekomponenten (AMD-Prozessoren) ausgewählt, die eine möglichst optimale Nutzung durch Simulationscodes ermöglichen, die im DLR entwickelt werden. Diese Simulationen beinhalten alle Eigenschaften und Komponenten eines Flugzeugs auf Basis hochgenauer physikalischer und mathematischer Modelle. Sie sind Voraussetzung für die virtuelle Entwicklung, Erprobung, den Betrieb und die Zertifizierung von Flugzeugen. Darüber hinaus kann CARA auch in der Raumfahrt und der Verkehrsforschung genutzt werden: beispielsweise im Bereich des Raumtransports der Zukunft oder bei Zügen der nächsten Generation.

Aufbau eines DLR-weiten Kompetenzzentrums für Hochleistungsrechnen

Mit der Installation des Hochleistungsrechners CARA wird im Dresdener Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung ein DLR-weites Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen aufgebaut und etabliert. Neben der spezifischen Forschung hinsichtlich einer effizienten Nutzung, sollen insbesondere DLR-Instituten, die bisher wenig Expertise im Umgang mit Hochleistungsrechnen haben, neue Perspektiven in der numerischen Simulation aufgezeigt werden.

Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Dresden

Der Hochleistungsrechner wurde im Rechenzentrum des Lehmann-Zentrums (LZR) der Technischen Universität Dresden (TU Dresden) installiert und wird vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) betrieben. „Hieraus ergeben sich weitreichende strategische Kooperationsmöglichkeiten und Synergien mit der TU Dresden, um in enger Abstimmung Anwendungskompetenz und Methodenentwicklung voranzutreiben“, sagte Prof. Dr. Wolfgang E. Nagel, Direktor des ZIH. „Wir freuen uns auch über die Nutzung unserer effizienten Warmwasserkühlung durch CARA, wodurch die Abwärme des Rechners künftig in umliegenden Gebäuden genutzt werden kann“, so Nagel weiter.

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Der Beitrag CARA in Dresden in Betrieb genommen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Malin Space Science Systems, The Planetary Society, UMSF-Forum, New Mexico Museum of Natural History & Science.

Üblicherweise kann der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity einen Großteil seiner an einem bestimmten ‚Arbeitstag‘ aufgezeichneten wissenschaftlichen Daten und Telemetriewerte noch am späten Nachmittag des gleichen Tages an einen der drei NASA-Marsorbiter Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter oder MAVEN übermitteln, von wo aus diese dann bei passender Gelegenheit an das Deep Space Network der NASA weitergeleitet werden. Alle nicht übermittelten Daten werden dagegen am Ende eines jeden Arbeitstages zunächst in dem nichtflüchtigen Flash-Speicher des Bordcomputers abgelegt, wo sie dann auch während der routinemäßigen nächtlichen Abschaltungen des Rovers erhalten bleiben.

Allerdings ist der für eine Missionsdauer von gerade einmal drei Monaten ausgelegte Rover jetzt bereits seit fast elf Jahren auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aktiv und das permanente Überschreiben des Flash-Speichers hat zur Folge, dass dieser mittlerweile deutliche Anzeichen einer ‚Altersschwäche‘ aufweist. Dies macht sich dadurch bemerkbar, dass die Daten in manchen Fällen nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden können und der Bordcomputer dadurch bedingt am Beginn des nächsten Arbeitstages einen ‚Reboot‘ ausführt.

Als Reaktion auf den dadurch ausgelösten Computer-Reset stoppt Opportunity automatisch alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzt sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Betriebszustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrt und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartet. Die für die Mission verantwortlichen Ingenieure entschlossen sich daher bereits im September 2014 dazu, eine Neuformatierung des Speichers durchzuführen (Raumfahrer.net berichtete).

Hierbei testete ein speziell zu diesem Zweck entwickelter und an den Rover übermittelter Algorithmus die einzelnen Komponenten des Flash-Speichers und identifizierte und markierte die fehlerhaften Speicherbereiche. Diese wurden daraufhin nicht mehr für die weitere Ablage von Daten genutzt. Ursprünglich betrug die Größe des Flash-Speichers 227.985.408 Bytes. Durch die ‚Entfernung‘ der fehlerhaften Bereich reduzierte sich diese Speichergröße um 1.728.000 Bytes beziehungsweise um 0,758 Prozent. Leider stellte sich in den folgenden Tagen heraus, dass diese prinzipiell erfolgreich verlaufene Neuformatierung doch nicht den gewünschten Erfolg hatte. Auch an den folgenden Missionstagen kam es mehrfach zu ungewollten Neustarts des Hauptcomputers von Opportunity.

Diese Situation verschlechterte sich Ende November 2014 so sehr, dass das für die Kontrolle des Rovers zuständige Team am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien am 4. Dezember eine zweite Neuformatierung des Flash-Speichers durchführte. Bereits am 6. und dann erneut am 7. Dezember trat das Problem jedoch erneut auf. Aus diesem Grund entschlossen sich die Mitarbeiter der Mission dazu, bis auf weiteres komplett auf den Einsatz des Flash-Speichers zu verzichten und die gesammelten Daten stattdessen im normalen RAM-Speicher des Bordcomputers abzulegen. Seit einem entsprechend modifizierten Neustart des Computersystems am 8. Dezember traten dann bisher auch keine weiteren Computerprobleme auf.

Allerdings handelt es sich bei dem RAM-Speicher um einen flüchtigen Speicher. Alle hier abgelegten Informationen gehen somit unwiderruflich verloren, sobald Opportunity sich am Abend eines jeden Tages aus energiebedingten Gründen in den „Deep Sleep“-Modus versetzt. Um den Datenverlust möglichst gering zu halten müssen somit die gesammelten Daten noch vor dem Übertritt in den Schlafmodus zur Erde transferiert werden.

Die Gewinnung von nächtlichen Telemetriedaten, welche Auskunft über den technischen Zustand der einzelnen Systeme während der kalten Marsnächte geben, ist dagegen derzeit nicht mehr möglich. Auch müssen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler bis auf weiteres darauf verzichten, die Instrumente des Rovers während der Nachtstunden zu betreiben. Speziell das am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelte APX-Spektrometer von Opportunity wurde bisher hauptsächlich während der kühlen Marsnächte oder in den frühen Vormittagsstunden eingesetzt.

Allerdings gehen die beteiligten Mitarbeiter davon aus, dass der Rover nicht dauerhaft ohne seinen Flash-Speicher auskommen muss. Offenbar – so zeigten die bisherigen Analysen bereits im Oktober 2014 – sind die derzeitigen Probleme auf eine einzige der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers zurückzuführen, welche zum zwischenzeitlichen Ablegen von Daten genutzt werden. Die Spezialisten des JPL arbeiten derzeit an der Entwicklung einer Methode, mit der diese spezielle Speicherbank in Zukunft komplett ‚isoliert‘ und anschließend nicht mehr genutzt werden soll. Die sich dadurch hoffentlich wieder ergebende Stabilität des Flash-Speichers würde die damit verwundene Reduzierung der Gesamtkapazität des Speichers um rund 14 Prozent mehr als nur ausgleichen.

„Die Mission kann auch fortgesetzt werden, ohne dass wir unsere Daten in dem Flash-Speicher ablegen“, so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission vom JPL. „Während wir Opportunity weiterbetreiben, arbeiten wir an einer Lösung, durch die wir den Flash-Speicher wieder nutzen können. Aber wir wollen dieses Verfahren erst eingehend testen, bevor wir die entsprechenden Änderungen in die Praxis umsetzen.“

Weiterfahrt nach Süden
Obwohl das Problem mit dem Flash-Speicher in den letzten Wochen mehrfach zu unvorhergesehenen Komplikationen geführt hat, konnte Opportunity seine Fahrt am Westrand des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters trotzdem erfolgreich fortsetzen. Am 10., 12. und 16. Dezember – dies entspricht dem Missionstagen Sol 3868, Sol 3870 und Sol 3873 – überbrückte der Rover dabei eine Distanz von insgesamt rund 110 Meter. Bei der bisher letzten Fahrt, welche erst am 18. Dezember erfolgte, wurden weitere 80 Meter in die südliche Richtung zurückgelegt.

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

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

Sofern keine weiteren Probleme auftreten sollte der Rover dieses derzeit noch etwa 720 Meter entfernt liegende Tal bereits in wenigen Wochen erreichen. Zuvor soll Opportunity jedoch noch den Gipfel des Cape Tribulation – so der Name des in den letzten Monaten von dem Rover untersuchten Teilbereiches des Randes des Endeavour-Kraters – ‚erklimmen‘. Bis zum Erreichen des Gipfels muss noch eine Strecke von etwa 120 Metern zurückgelegt werden. Von diesem ‚Aussichtspunkt‘ aus dürfte sich ein hervorragender Blick auf das umgebende Gelände bieten, welches die für den Betrieb der Hauptkamera des Rovers verantwortlichen Wissenschaftler wohl auch erneut für die Anfertigung von weiteren Panoramaaufnahmen nutzen werden.

Während der kommenden Weihnachtstage wird Opportunity jedoch zunächst einmal nur ein eingeschränktes Programm absolvieren, welches nur wenige Fahrten beinhaltet. Die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen ‚Roverdriver‘ des JPL werden dazu sogenannte ‚Multi-Sol‘-Pläne erstellen, in denen die Aktivitäten für jeweils mehrere Tage enthalten sind, welche der Rover dann selbstständig und ohne weitere Kontrolle abarbeiten soll. Für das jetzige Wochenende sehen die Pläne zum Beispiel in erster Linie diverse Fotoaufnahmen vor, welche von den Navigations- und Panoramakameras des Rovers angefertigt werden sollen.

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

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 17.12.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,189 , Lichtdurchlässigkeit 64,60 Prozent
• 09.12.2014: 0,500 kWh/Tag , Tau-Wert 1,215 , Lichtdurchlässigkeit 65,90 Prozent
• 01.12.2014: 0,468 kWh/Tag , Tau-Wert 1,376 , Lichtdurchlässigkeit 63,80 Prozent
• 26.11.2014: 0,469 kWh/Tag , Tau-Wert 1,458 , Lichtdurchlässigkeit 65,10 Prozent
• 19.11.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,467 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 11.11.2014: 0,516 kWh/Tag , Tau-Wert 1,474 , Lichtdurchlässigkeit 71,30 Prozent
• 06.11.2014: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 1,359 , Lichtdurchlässigkeit 71,10 Prozent

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen durch die Bildung diverser regional begrenzter Staubstürme bedingten stetig erfolgenden Anstieg der Tau-Werte, welcher sein Maximum erst Ende Oktober erreichte. Seitdem haben Anzahl und Stärke der Stürme zwar abgenommen – gleichzeitig haben sich jedoch auch große Mengen an Staub, welche zuvor in die Atmosphäre befördert wurden, wieder auf der Marsoberfläche und somit auch auf den Solarpaneelen des Rovers abgelagert. Trotzdem steht Opportunity derzeit immer noch mehr als genügend Energie zur Verfügung, um seine Aktivitäten auch weiterhin ungestört fortzusetzen. Allerdings beeinträchtigt dieser Staub die Qualität der derzeit anzufertigen den Aufnahmen doch beträchtlich.

Anzeichen für einen globalen Staubsturm?
In der Zeit zwischen dem 8. und dem 14. Dezember registrierte die MARCIE-Kamera – ein weiteres der insgesamt sieben Instrumente des NASA-Marsorbiters MRO – im Randbereich der südlichen Polarkappe des Mars eine Vielzahl an kleineren Sturmgebieten. Der dabei aufgewirbelte Staub erzeugte in diesem Bereich der Marsatmosphäre eine ausgedehnte, diffuse Staubwolke. Über der nördlichen Marshemisphäre war dagegen über dem Utopia Planitia über mehrere Tage hinweg ein lokal begrenztes Sturmgebiet aktiv. Deutlich auffälliger war dagegen ein weiteres Sturmgebiet, welches sich im gleichen Zeitraum – dem „Acidalia Storm Track“ folgend – von dem auf der Nordhälfte des Mars gelegenen Chryse Planitia bis weit in die südliche Hemisphäre bewegte. Zum ‚Stillstand‘ kam dieses spezielle Sturmgebiet erst über dem östlich des Aryre Planitia gelegenen Hochland Noachis Terra.

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

Bedingt durch die klimatischen Bedingungen auf dem Mars treten solche dem Acidalia Storm Track folgenden Stürme etwa alle zwei Jahre speziell während der Zeit des auf der südlichen Hemisphäre beginnenden Frühlings auf. Es ist jedoch ungewöhnlich, dass sich derartige Staubstürme auch zu solch späten Zeitpunkten – der Frühling begann auf der Südhemisphäre bereits vor fünf Monaten und mittlerweile herrscht Sommer – bilden. Zuletzt wurde ein vergleichbares Phänomen von den Marsforschern im Jahr 2007 registriert. Die damals beobachteten Stürme waren die Vorläufer für einen globalen Staubsturm, welcher den gesamten Mars für einen Zeitraum von mehreren Wochen vollständig mit einer dichten Staubschicht umhüllte und der dabei eine ernsthafte Bedrohung für den Marsrover Opportunity darstellte.

Die Marsforscher werden diese Entwicklung auch in den kommenden Tagen und Wochen im Blick behalten. Nach den umfangreichen Aktivitäten von diversen regionalen Staubstürmen, welche während der letzten Monate auf der südlichen Marshemisphäre beobachtet wurden, und die sich dabei keineswegs zu den gesamten Planeten umspannenden Stürmen entwickelten, wird es allerdings als eher unwahrscheinlich angesehen, dass sich aus dem jetzt beobachteten Sturmgebiet ein globales Ereignis entwickeln wird.

Bis zum heutigen Tag – dem Sol 3877 seiner Mission – hat der Rover Opportunity rund 41.500 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 199.314 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Im August 2014 führte ein Problem mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers dazu, dass sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity mehrfach in einen Sicherheitsmodus versetzte. Daten konnten nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden, was dazu führte, dass der Bordcomputer dadurch bedingt einen ‚Reboot‘ ausführte. Als Reaktion auf den dadurch automatisch ausgelösten Computer-Reset stoppte der Rover alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzte sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrte und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartete.

Der Grund für dieses Problem, so die Mitarbeiter des für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, liegt in der langjährigen Einsatzdauer des Bordcomputers, welcher seine ‚Garantiezeit‘ bereits deutlich überschritten hat. Durch das permanente Überschreiben von Dateien werden einzelne Bereiche des Flash-Speichers im Laufe der Zeit unbrauchbar. Dies wurde von den Ingenieuren und Technikern des JPL zwar nicht als bedrohlich eingestuft, sorgte aber trotzdem für gewisse Probleme, da diese Resets eine Unterbrechung der täglichen Arbeiten zur Folge haben, welche dann erst nach der Wiederinbetriebnahme des Rovers, was frühestens am folgenden Tag möglich ist, fortgesetzt werden können.

Da unter diesen Bedingungen – alleine im August erfolgten 12 dieser Resets – keine sinnvolle Weiterführung der Mission möglich war entschlossen sich die zuständigen Ingenieure des JPL in Absprache mit den Verantwortlichen der Mars Exploration Rover-Mission Ende August dazu, bei Opportunity eine Neuformatierung des Flash-Speichers durchzuführen. Bei diesem Vorgang werden sämtliche in diesem Speicher abgelegten Daten gelöscht. Zugleich werden die fehlerhaften Bereiche ‚identifiziert‘, als unbrauchbar markiert und anschließend in Zukunft nicht mehr genutzt.

Nach der Übertragung aller noch im Flash-Speicher abgelegten wissenschaftlichen Daten zur Erde wurden am 3. September weitere wichtige Konfigurationsdateien und Skripte vom Flash-Speicher in den EEPROM-Speicher – einen weiteren nichtflüchtigen Speicher des Computers – transferiert. Am nächsten Tag erfolgte dann die Neuformatierung des Flash-Speichers, wobei auch die fehlerhaften Bereiche erfolgreich identifiziert und ‚isoliert‘ werden konnten. Eine anschließende Analyse ergab, dass die Speicherkapazität des Flash-Speichers durch diesen Prozess um weniger als lediglich ein Prozent gesunken ist.

Am 6. September wurden die zuvor im EEPROM-Speicher abgelegten Dateien wieder in den Flashspeicher übertragen und weitere Dateien wurden am 7. September von dem Roverkontrollzentrum an Opportunity übermittelt. Eine anschließende Systemanalyse und die Auswertung der zwischenzeitlich gewonnenen Telemetriedaten zeigte, dass alle Vorgänge erfolgreich verlaufen waren und der Rover seine Arbeit somit fortsetzen konnte.

Weiterfahrt zum Ulysses-Krater
Nach der Anfertigung diverser Fotos, welche unter anderem der Dokumentation verschiedener in der unmittelbaren Umgebung gelegener Rippelmarken dienten, wurde eine erste Fahrt dann auch gleich für den 9. September, den Sol 3778 der Opportunity-Mission, angesetzt. Hierbei sollte der Rover eine als potentielles Hindernis eingestufte Gruppierung von größeren Gesteinsbrocken im Autonavigationsmodus mittels einer als ‚visuelle Odometrie‘ bezeichneten Methode selbstständig umfahren.
‚Autonavigationsmodus‘ bedeutet, dass der Rover seine Fahrt selbstständig durchführt, ohne dass die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver hierfür im Vorfeld einen exakten Kurs festgelegt haben. In diesem Autonavigationsmodus unterbricht der Rover seine Fahrt in regelmäßigen Abständen und fertigt mit seinen Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras Fotoaufnahmen des umliegenden Geländes an. Jeweils zwei Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab.

Diese Aufnahmen werden von der ‚Drive-Software‘ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert – im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft – und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software des Rovers anschließend einen sicheren Weg für die Weiterfahrt.

Bei der visuellen Odometrie identifizieren die Kameras in einem ersten Schritt zunächst markante Oberflächenmerkmale in der näheren Umgebung. Nach einer erfolgten Fortbewegung über maximal einen Meter werden diese Punkte erneut ‚gesucht‘. Durch die zwischenzeitlich erfolgten relativen Veränderungen in den Entfernungen zueinander lässt sich der erfolgte Geländegewinn bis auf den Millimeter genau berechnen.

Die für den 9. September vorgesehene Fahrt fand jedoch nicht statt, da die Kameras des Rovers zur Berechnung des einzuschlagenden Kurses keine ausreichende Anzahl an markanten Oberflächenpunkten identifizieren konnten. Mit neu gesetzten Sicherheitsparametern konnte sich Opportunity jedoch zwei Tage später um 10,7 Meter in die west-südwestliche Richtung bewegen.

Im Rahmen von zwei weiteren Fahrten, bei denen am 14. und am 16. September insgesamt weitere 50 Meter zurückgelegt wurden, bewegte sich Opportunity am südlichen Rand der „Wdowiak Ridge“ auf einen mit dem Namen „Ulysses“ versehenen Impaktkrater zu. Bei der nächsten Fahrt am 18. September erfolgte dann eine weitere Annäherung an diesen etwa 30 Meter durchmessenden Krater.

Die aktuelle Situation
Gegenwärtig befindet sich Opportunity in einem guten Allgemeinzustand, der keinen Anlass für Sorgen bietet. Der Rover weist eine ‚gesunde‘ Energiebilanz auf, verfügt über einen stabilen Thermalhaushalt und kommuniziert sowohl ‚direkt‘ als auch über die als Relaisstationen eingesetzten NASA-Marsorbiter MRO und Mars Odyssey wie vorgesehen mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde. Derzeit ist Opportunity damit beschäftigt, die Umgebung mit den verschiedenen Kamerasystemen eingehend abzubilden. Die nächste Fahrt ist für den heutigen Tag vorgesehen.

Nach dem Verlassen des Randes des Ulysses-Kraters wird sich Opportunity auch weiterhin in die südliche Richtung bewegen. Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelt es sich um ein mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich im Bereich des „Cape Tribulation“ – einem Teilbereich des stark erodierten Kraterwalls, der den „Endeavour-Krater“ teilweise umgibt – befindet. Hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen festgestellt, welche sich dort auf engen Raum zu befinden scheinen.

Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

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

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 10.09.2014: 0,694 kWh/Tag , Tau-Wert 0,879 , Lichtdurchlässigkeit 75,40 Prozent
• 02.09.2014: 0,713 kWh/Tag , Tau-Wert 0,852 , Lichtdurchlässigkeit 77,10 Prozent
• 26.08.2014: 0,680 kWh/Tag , Tau-Wert 0,858 , Lichtdurchlässigkeit 75,30 Prozent

Während der letzten Tage lag der Tau-Wert in einem Bereich zwischen 0,82 und 0,90. Für den gestrigen Sol 3788 wurde ein Wert von 0,83 ermittelt. Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.
Die meisten der in den vergangenen Woche durch den Mars Reconnaissance Orbiter beobachteten Staubsturmgebiete waren über der nördlichen Hemisphäre über den Regionen Acidalia Planitia und Utopia Planitia aktiv. Lokal begrenzte Sturmgebiete traten zudem kurzfristig über den auf der Südhemisphäre gelegenen Gebieten Terra Sirenum, Noachis Terra und Hellas Planitia auf. Wolken aus Wassereiskristallen wurden speziell über den Vulkanen der Tharsis-Region registriert. Das Meridiani Planum – in diesem Gebiet ist Opportunity aktiv – war dagegen weitestgehend frei von Wolken oder Staubstürmen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3789 seiner Mission, hat der Rover Opportunity rund 40.750 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 196.664 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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Der Beitrag Opportunity: Speicherformatierung war erfolgreich erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Max-Planck-Institut für Chemie, New Mexico Museum of Natural History & Science, UMSF-Forum.

Auch während der letzten Wochen hat sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity dem Westrand des etwa 22 Kilometer durchmessenden „Endeavour-Kraters“ folgend weiter in die südliche Richtung bewegt und dabei in regelmäßigen Abständen kurze ‚Zwischenstopps‘ eingelegt, um die Umgebung näher zu untersuchen.

Das Interesse der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler gilt dabei bereits seit längerer Zeit speziell der Suche nach Tonmineralen und Schichtsilikaten, deren eindeutige Signaturen erstmals im Jahr 2010 mit einem der Instrumente des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in dieser Region nachgewiesen werden konnten. Bei diesem Instrument handelt es sich um das CRISM-Spektrometer (kurz für „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“), einem bildgebenden Spektrometer für die Erkennung von Mineralen auf der Marsoberfläche. Speziell konnte das CRISM dabei eisen- und aluminiumreiche Smektite detektieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler wollen diese Minerale dabei in ihrem natürlichen Kontext untersuchen. Speziell soll dabei geklärt werden, in welchen Bereichen der Marsoberfläche diese Tonminerale in welchen Konzentrationen auftreten und wie deren Vorkommen in Bezug auf andere Minerale sowie die geologischen Schichtungen in dieser Region steht. Dies ist eine effiziente Methode, um weitere Informationen über die einstigen Bedingungen zu erhalten, unter denen sich die Tonminerale vor etwa vier Milliarden Jahren bildeten.

Die Planetenforscher gehen davon aus, dass die damalige ‚feuchte‘ Umwelt eine geologische Schicht erzeugte, in der die Smektite entstanden sind. Aufgrund eines späteren Klimawandels veränderte sich die Marsatmosphäre so weit, dass sich in der Folgezeit auf dem Mars kein flüssiges Wasser mehr halten konnte. Bedingt durch diese Veränderungen wurde diese tonhaltige Schicht in den folgenden Jahrmillionen von anderen geologischen Schichten bedeckt.

Perioden, in denen starke vulkanische Aktivitäten auftraten, führten dazu, dass diese Schichten, über die sich Opportunity vor dem Erreichen des „Endeavour-Kraters“ bewegt hatte, unter anderem einen relativ hohen Schwefelanteil aufweisen. Durch den Einschlag eines Asteroiden auf der Marsoberfläche und die dadurch bedingte Bildung des „Endeavour-Kraters“ wurde die früher entstandene, schwefelarme Schicht in dessen Umgebung teilweise wieder freigelegt und kann jetzt von dem Rover direkt untersucht werden.

Bei dem gegenwärtig angepeilten Ziel, welches der Rover ‚ansteuert‘, handelt es sich um ein kleines, mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich im Bereich des „Cape Tribulation“ – einem Teilbereich des stark erodierten Kraterwalls, der den „Endeavour-Krater“ teilweise umgibt – befindet. Auch hier wurden durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen detektiert, welche sich dort auf engen Raum zu befinden scheinen.

Außerdem sind an den Wänden des Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die aktuelle Situation
Auf seinem Weg zum „Marathon Valley“ erreichte Opportunity am 13. August 2014, dem Sol 3751 seiner Mission, den östlichen Rand der „Wdowiak Ridge“. Hierbei handelt es sich um einen kleinen Berggrat, welcher sich am nordwestlichen Rand des „Cape Tribulation“ befindet. Bereits vor dem Erreichen dieses Höhenzuges traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf.

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

Der Grund für dieses Problem, so die Mitarbeiter des für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, liegt in der langjährigen Einsatzdauer des Bordcomputers, welcher seine ‚Garantiezeit‘ bereits deutlich überschritten hat. Durch das permanente Überschreiben von Dateien werden einzelne Bereiche des Flash-Speichers im Laufe der Zeit unbrauchbar. Das Problem wird von den Ingenieuren und Technikern des JPL bisher allerdings nicht als bedrohlich eingestuft, sorgt aber trotzdem für gewisse Probleme, da diese Resets eine Unterbrechung der täglichen Arbeiten zur Folge haben, welche dann erst nach der Wiederinbetriebnahme des Rovers, was frühestens am folgenden Tag möglich ist, fortgesetzt werden können.

Der ‚Zwillingsbruder‘ von Opportunity – der baugleiche Marsrover Spirit – hatte im Jahr 2009 ein vergleichbares Problem, welches damals durch eine Neuformatierung von dessen Flash-Speicher behoben werden konnte. Bei diesem Vorgang werden sämtliche in diesem Speicher abgelegten Daten gelöscht. Zugleich werden die fehlerhaften Bereiche ‚identifiziert‘, als unbrauchbar markiert und anschließend in Zukunft nicht mehr genutzt.

Da die Resets bei Opportunity bisher in der Regel jedoch lediglich in Abständen von mehreren Wochen, oftmals sogar Monaten auftraten, wurde bisher von einer solchen ‚Radikalkur‘ Abstand genommen. Alleine im August 2014 traten derartige Ereignisse jedoch insgesamt 12 mal auf, was eine sinnvolle Fortsetzung der wissenschaftlichen Arbeiten unter diesen Umständen nahezu unmöglich macht. Unter anderem ist dieses Computerproblem der Grund dafür, dass Opportunity seit dem 19. August 2014, dem Missionstag Sol 3757, keine Fahrten durchgeführt hat.

Deshalb haben sich die zuständigen Ingenieure des JPL in Absprache mit den Verantwortlichen der Mars Exploration Rover-Mission jetzt dazu entschlossen, auch bei Opportunity eine Neuformatierung des Flash-Speichers durchzuführen.

Neuformatierung des Flash-Speichers
Als ein erster Schritt im Rahmen dieser komplexen und mit gewissen Risiken für den Rover verbundenen Prozedur wurden hierzu in der vergangenen Woche alle noch im Speicher des Bordcomputers befindlichen wissenschaftlichen Daten, darunter auch bereits mehrere Wochen alte Bilddateien, zur Erde transferiert. Am 24. August trat zudem ein neues Kommunikationsprotokoll in Kraft.

Für die direkte Kommunikation zwischen dem Kontrollzentrum auf der Erde und dem Rover, der sogenannten „Direct to Earth“-Kommunikation (kurz „DTE“) für das Senden und der „Direct from Earth“-Kommunikation (kurz „DFE“) für das Empfangen von Daten, verfügt Opportunity über eine schwenkbare Hochgewinnantenne (engl. „High Gain Antenna“, kurz „HGA“), welche auf der Oberseite des Roverdecks montiert ist. Hierbei handelt es sich um eine Patchantenne, welche über eine sehr starke Richtwirkung verfügt. Trotz einer geringen Verstärkerleistung lassen sich mit dieser Antenne relativ hohe Datenübertragungsraten erzielen, wobei die HGA während des Betriebes allerdings äußerst präzise auf ihre jeweilige Empfangsstation auf der Erde ausgerichtet sein muss. Bereits minimale Abweichungen haben einen deutlich geringeren Antennengewinn zur Folge.

Für den Fall, dass im Laufe der Mission ein Problem mit der HGA-Antenne auftritt verfügt Opportunity zusätzlich über eine „Low Gain Antenna“ (kurz „LGA“). Diese LGA verfügt über praktisch keinerlei Richtwirkung, so dass der Rover mittels der LGA fast aus jeder Position heraus mit der Erde kommunizieren kann, sofern dabei eine direkte ‚Sichtverbindung‘ besteht. Allerdings reduziert diese Eigenschaft der Antenne die erreichbare Datenrate auf einen Wert von lediglich wenigen Dutzend Bit pro Sekunde, so dass der Einsatz der LGA nur für Notfälle vorgesehen ist.

Für den Fall, dass während der Neuformatierungsprozedur irgendwelche Probleme auftreten, welche eine exakte Ausrichtung der HGA verhindern, wurden dem Rover am 24. August Kommandos übermittelt, welche zur Folge haben, dass Opportunity seit dem 26. August nur noch über seine LGA-Antenne direkt mit der Erde kommuniziert. Außerdem wurden im Rahmen einer allgemeinen Systemsüberprüfung technische Daten über den allgemeinen Zustand des Flash-Speichers gewonnen.

In einem nächsten Schritt soll der Rover in einen speziellen Operationsmodus versetzt werden, bei dem der Flash-Speicher des Bordcomputers nicht für den allgemeinen Betrieb des Rovers benötigt wird. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass sich Opportunity während der kritischen Phase der Neuformatierung des Flash-Speichers erneut in einen eingeschränkten Sicherheitsmodus versetzt. Ein unmittelbar während der Formatierung erfolgender Übertritt in einen eingeschränkten Modus würde zu ernsthaften Komplikationen führen und könnte unter bestimmten Umständen den Verlust der Mission zur Folge haben.

Laut dem JPL soll die Neuformatierung des Flash-Speicher von Opportunity Anfang September erfolgen, nachdem alle bisher noch im Computerspeicher verbliebenen Daten komplett zur Erde übermittelt sind.

Gegenwärtig, so das JPL weiter, befindet sich Opportunity jedoch auch weiterhin in einem guten Allgemeinzustand, der trotz des Computerproblems keinen Anlass für Sorgen bietet. Der Rover weist eine ‚gesunde‘ Energiebilanz auf, verfügt über einen stabilen Thermalhaushalt und kommuniziert sowohl ‚direkt‘ als auch über die als Relaisstationen eingesetzten NASA-Marsorbiter MRO und Mars Odyssey wie vorgesehen mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde.

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

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 26.08.2014: 0,680 kWh/Tag , Tau-Wert 0,858 , Lichtdurchlässigkeit 75,30 Prozent
• 19.08.2014: 0,692 kWh/Tag , Tau-Wert 0,888 , Lichtdurchlässigkeit 78,80 Prozent
• 12.08.2014: 0,679 kWh/Tag , Tau-Wert 0,811 , Lichtdurchlässigkeit 78,90 Prozent
• 05.08.2014: 0,686 kWh/Tag , Tau-Wert 0,872 , Lichtdurchlässigkeit 80,20 Prozent
• 30.07.2014: 0,686 kWh/Tag , Tau-Wert 0,804 , Lichtdurchlässigkeit 81,30 Prozent
• 22.07.2014: 0,676 kWh/Tag , Tau-Wert 0,771 , Lichtdurchlässigkeit 81,80 Prozent

Obwohl sich in den letzten Wochen sowohl der Bedeckungsgrad der Solarpaneele als auch der Tau-Wert wieder verschlechtert haben, steht dem Rover immer noch mehr als genügend Energie zur Verfügung, um seine Aktivitäten auch weiterhin ohne energiebedingte Einschränkungen durchzuführen. Nach der Neuformatierung des Flash-Speichers sollte Opportunity seine Forschungsreise somit ungehindert fortsetzen können – und dies jetzt auch mit dem ‚offiziellen Segen‘ der NASA…

Kein vorzeitiger ‚Abbruch‘ der Mission
Während der letzten Monate kam – nicht nur in diversen Internetforen, sondern auch bei den direkt in die Missionen involvierten Mitarbeitern – die Befürchtung auf, dass die NASA aufgrund der nur noch begrenzt zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel dazu gezwungen sein könnte, eine oder gleich mehrere der derzeit aktiven planetaren Forschungsmissionen vorzeitig zu beenden. Neben der Saturnmission Cassini wurde in diesem Zusammenhang auch mehrfach die Opportunity-Mission genannt, welche für den weiteren Betrieb pro Missionsjahr eine Summe von rund 16 Millionen US-Dollar benötigt.
Laut einem Bericht des Nachrichtenportals „SpaceNews“ sind derartige Befürchtungen mittlerweile nicht mehr aktuell. Laut Jim Green, dem Bereichsleiter der Abteilung „Planetare Forschung“ der NASA, wurden die Leiter der eventuell für eine vorzeitige Einstellung in Frage kommenden Missionen kürzlich darüber in Kenntnis gesetzt, dass alle derzeit aktiven planetaren NASA-Missionen wie vorgesehen fortgesetzt werden sollen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3768 seiner Mission, hat der Rover Opportunity 40.689,09 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 196.156 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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

Bereits Anfang November 2013 wurde dem von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity eine neue Version seiner Betriebssoftware, die „Version 11“, übermittelt. Allerdings hatte sich dabei ein Fehler eingeschlichen, welcher am 7. November zu einem „Warm Reset“ des Computersystems des Rovers führte (Raumfahrer.net berichtete). Als Reaktion auf dieses Problem wurde in den folgenden Wochen wieder die zuvor eingesetzte und ohne Probleme arbeitende „Version 10“ genutzt.

Am 9. Dezember 2013 starteten die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien einen neuen Anlauf für das Überspielen des neuen Software-Upgrades. Die damit verbundenen Arbeiten dauerten bis zum 14. Dezember an und verliefen erfolgreich. Durch dieses mittlerweile dritte Upgrade der Curiosity-Software seit der Landung des Rovers auf dem Mars sollen unter anderem die Fähigkeiten der autonomen Navigation erweitert werden.
Beabsichtigt ist dabei, die Abstände zwischen den einzelnen autonom durchzuführenden Etappen einer Fahrt noch weiter zu reduzieren und Fahrten im autonomen Navigationsmodus auch an aufeinanderfolgenden Tagen ohne das zwischenzeitliche Eingreifen des Kontrollzentrums am JPL fortzusetzen. Außerdem, so Jim Erickson, der Projektmanager der Curiosity-Mission vom JPL, wird die neue Version der Software dem Roboterarm neue Bewegungsabläufe ermöglichen, welche bei der zukünftigen Erforschung der Marsoberfläche speziell an Hanglagen von Bedeutung sein werden.

Während der Überspielung des Upgrades und der damit verbundenen Test wurden die wissenschaftlichen Arbeiten des Rovers stark reduziert beziehungsweise zeitweilig komplett eingestellt. Die stark limitierte verbleibende „freie Zeit“ wurde lediglich dazu nutzen, um weitere Teilproben einer bereits im Mai 2013 in der Region „Cumberland“ entnommenen Bodenprobe zu analysieren. Teile dieser Probe wurden seit deren Entnahme in dem CHIMRA-Probenentnahmesystem mitgeführt. Die nicht für Analysen genutzten Überreste wurden schließlich am 18. Dezember auf der Marsoberfläche „entsorgt“. Curiosity ist somit bereit für die Fortsetzung seiner Mission.

Überprüfung der Räder
Vor der Wiederaufnahme seiner Fahrt zu dem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons soll der Rover jedoch zunächst zu einer Stelle gesteuert werden, welche über eine realtiv ebene Oberfläche verfügt. Hier sollen die verschiedenen Kamerasysteme des Rovers in den kommenden Tagen mehrere umfassende Serien von Fotoaufnahmen erstellen, welche speziell die sechs Räder des Rovers zum Ziel haben werden und mit denen der Abnutzungsgrad der Räder untersucht werden soll.

Bereits nach wenigen Fahrten über die Marsoberfläche zeigten sich auf den Laufflächen der Räder einzelne Dellen. Während der letzten Wochen und Monate bildeten sich zudem verschiedene, teilweise mehrere Zentimeter lange Risse. Diese Abnutzungserscheinungen wurden aufgrund der Erfahrungen, welche bereits bei ausführlichen Tests im Vorfeld der Mission auf der Erde gesammelt werden konnten, erwartet und stellen laut dem JPL keine Beeinträchtigung für den weiteren Missionsverlauf dar.

„Wir wollen eine vollständige Bestandsaufnahme über den Zustand der Räder durchführen“, so Jim Erickson. „In den Rädern auftretende Dellen und Löcher wurden erwartet, aber der Verschleiß scheint sich in den letzten Monaten beschleunigt zu haben und steht vermutlich in einer Korrelation zu dem Passieren eines raueren Geländetyps.“

Seit dem Oktober 2013 bewegte sich der Rover durch eine Region, in der die Marsoberfläche von einer Vielzahl kleinerer und sehr spitzer Steine bedeckt war. Auf den zuvor passierten Oberflächenbereichen befanden sich dagegen deutlich weniger Steine.

Die aus einer Aluminiumlegierung bestehenden und mit Querleisten aus Titan verstärkten Räder des Rovers wurden so konstruiert, dass sie selbst bei erheblichen Beschädigungen der Laufflächen noch voll einsatzfähig sind und die Funktionstüchtigkeit von Curiosity durch derartige Verformungen nicht beeinträchtigt sein wird. Allerdings wollen die an der Mission beteiligten Techniker und Ingeniere die Ursachen für diese Abnutzung und deren Auswirkungen noch besser als bisher verstehen. Sollte dafür wirklich das passierte Gelände verantwortlich sein, so könnten solche Beschädigungen eventuell begrenzt werden, indem Curiosity bei zukünftigen Fahrten durch ein weniger raues Gelände manövriert oder derartigen Steinen nach Möglichkeit gezielt ausweicht.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 490 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.600 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Die bisher letzte Fahrt erfolgte am 20. Dezember 2013 und führte über eine Strecke von etwa 50 Zentimetern. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity 106.818 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: Software-Upgrade und Überprüfung der Räder erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 7. November 2013 versetzte sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity in einen Sicherheitsmodus. Der Grund hierfür war ein nicht vorgesehenen Neustart des Computersystems des Rovers. Dieser Neustart ereignete sich zu einem Zeitpunkt, an dem Curiosity mit dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter kommunizierte, wobei Telemetriewerte des Rovers an den Orbiter übermittelt wurden, welche dann zu einem späteren Zeitpunkt an die Erde weitergeleitet werden sollten. Nur wenige Stunden zuvor wurde eine neue Software-Version in den Computerspeicher des Rovers geladen (Raumfahrer.net berichtete).

In den folgenden Tagen waren die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA damit beschäftigt, die genaue Ursache für den „Warm Reset“ zu ergründen und den Fehler zu beheben. Noch am 8. November konnte das Problem erfolgreich nachvollzogen werden. Hierbei zeigte sich, dass durch das erst kurz zuvor überspielte Software-Update ein Fehler in einer Katalogdatei der „OnBoard“-Software des Rovers erzeugt wurde.

Neue Kommandos, durch welche dieser Fehler behoben werden sollte, konnten bereits am vergangenen Sonntag an Curiosity übermittelt werden. Bereits wenige Stunden später „bestätigte“ der Rover den Empfang und teilte dem Kontrollzentrum mit, dass der Sicherheitsmodus verlassen wurde. Curiosity befindet sich seitdem wieder im „normalen Operationsmodus“ und wartet auf weitere Kommandos zur Fortsetzung seiner Mission.

Am heutigen Tag sind die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure damit beschäftigt, entsprechende Befehle zu erstellen, welche noch vor dem Beginn des nächsten (Mars-)Tages an den Rover übermittelt werden sollen. Der wissenschaftliche Betrieb soll dann am morgigen Tag, dem „Sol“ 453 der Mission, wieder aufgenommen werden.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 452 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.000 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity 99.374 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.

Die dort derzeit erkennbare „Datenlücke“ – die zuletzt angefertigten Aufnahmen stammen vom 4. November (Sol 443) – resultiert aus dem an diesem Tag begonnenen Software-Update und dem anschließenden Sicherheitsmodus. Währenddessen wurden keine neuen Aufnahmen angefertigt und auch keine sonstigen wissenschaftlichen Daten gesammelt.

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Der Beitrag Marsrover Curiosity: Der Sicherheitsmodus ist beendet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach dem Abschluss seiner Untersuchungen bei der Gesteinsformation „Cooperstown“ wurde dem von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity eine neue Software-Version übermittelt (Raumfahrer.net berichtete). Die Übertragung des Software-Updates und die damit verbundenen Tests, so die ursprünglichen Planungen der mit dieser Mission beschäftigten Ingenieure der NASA, sollten die gesamte restliche Woche in Anspruch nehmen, so dass der Rover sowohl seine wissenschaftlichen Untersuchungen als auch seine Fahrt frühestens am nächsten Dienstag wieder aufnehmen würde. Durch ein kürzlich unerwartet aufgetretenes Problem könnte diesen Zeitplan jetzt allerdings etwas in Verzug geraten.

Bereits am 7. November 2013 kam es zu einem nicht vorgesehenen Neustart des Computersystems des Rovers. Solche „Warm Resets“ werden von der Software initialisiert, sobald diese ein Problem beim operativen Betrieb des Rovers feststellt.

Der Neustart ereignete sich zu einem Zeitpunkt, an dem Curiosity mit dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter kommunizierte, wobei Telemetriewerte des Rovers an den Orbiter übermittelt wurden, welche dann zu einem späteren Zeitpunkt an die Erde weitergeleitet werden sollten. Nur wenige Stunden zuvor wurde die neue Software-Version in den Computerspeicher des Rovers geladen.

„Die später übermittelten Telemetriedaten deuten darauf hin, dass der Warm Reset als Reaktion auf ein unerwartetes Ereignis durchgeführt wurde“, so Jim Erickson, der Projektleiter der Curiosity-Mission vom JPL.
Seit dem Neustart reagierte der Rover wie vorgesehen auf übermittelte Kommandos und auch die Kommunikation mit Curiosity ist ohne Probleme möglich. Derzeit sind die Mitarbeiter der Mission damit beschäftigt, die genaue Ursache für den Neustart nachzuvollziehen und den Rover wieder in den normalen Betriebsmodus zu versetzen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 448 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.000 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Seit dem Erreichen des Mars haben die Kamerasysteme von Curiosity 99.263 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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