Quelle: Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

— Photovoltaik könnte effizient auf der Hälfte des Planeten Mars eingesetzt werden. —

27. April 2022. Kein anderer Planet in unserem Sonnensystem hat die menschliche Fantasie mehr angeregt als der Mars. Während die moderne Wissenschaft widerlegt hat, daß der Rote Planet eine mögliche Quelle einer außerirdischen Invasion sein kann, bringt uns die heutige Technologie einer bemannten Mission näher. Ein Forscherteam der Universität von Kalifornien in Berkeley hat in der Zeitschrift Frontiers in Astronomy and Space Sciences einen Artikel veröffentlicht, in dem die Ansicht vertreten wird, dass eine menschliche Expedition auf der Marsoberfläche durch die Nutzung von Sonnenenergie betrieben werden könnte.

Das Konzept ist nicht neu. Die Hauptstromquelle für einige Marsrover der NASA ist eine Solaranlage mit mehreren Paneelen. In den letzten zehn Jahren seien die meisten Menschen jedoch davon ausgegangen, dass die Kernenergie für menschliche Missionen eine bessere Option sei als die Solarenergie, so Aaron Berliner, Mitautor der Studie und Doktorand der Biotechnologie am Arkin Laboratory der UC Berkeley.

Was die aktuelle Studie einzigartig macht, ist die Art und Weise, wie die Forscher verschiedene Möglichkeiten der Energieerzeugung verglichen haben. Bei den Berechnungen wurde die Masse der Ausrüstung berücksichtigt, die für eine Sechs-Personen-Mission von der Erde zur Marsoberfläche transportiert werden müsste. Konkret wurden die Anforderungen eines nuklearbetriebenen Systems mit denen verschiedener photovoltaischer und sogar photoelektrochemischer Geräte verglichen.

Abwägung der Optionen

Während die Energieleistung eines miniaturisierten Kernspaltungsgeräts ortsunabhängig ist, hängt die Produktivität solarbetriebener Lösungen von der Sonnenintensität, der Oberflächentemperatur und anderen Faktoren ab, die bestimmen, wo ein nichtnuklearer Außenposten optimal platziert werden könnte. Dazu musste eine Reihe von Faktoren modelliert und berücksichtigt werden, z. B. wie Gase und Partikel in der Atmosphäre Licht absorbieren und streuen, was sich auf die Sonneneinstrahlung an der Planetenoberfläche auswirken würde.

Das Ergebnis: eine Fotovoltaikanlage, die komprimierten Wasserstoff zur Energiespeicherung nutzt. Am Äquator beträgt die vom Team so genannte „Mitnahme-Masse“ eines solchen Systems etwa 8,3 Tonnen gegenüber etwa 9,5 Tonnen bei der Kernkraft. Näher Richtung Pole wird das solarbasierte System mit mehr als 22 Tonnen weniger tragfähig, schlägt aber die Spaltungsenergie auf etwa 50 % der Marsoberfläche.

„Ich finde es gut, dass das Ergebnis ziemlich genau in der Mitte geteilt wurde“, sagte Berliner. „In der Nähe des Äquators gewinnt die Solarenergie, in der Nähe der Pole die Kernenergie.“

Ein solches System kann Elektrizität nutzen, um Wassermoleküle zu spalten und Wasserstoff zu erzeugen, der in Druckbehältern gespeichert und dann in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung wiederverwendet werden kann. Andere Anwendungen für Wasserstoff sind die Kombination mit Stickstoff zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel – ein gängiges Verfahren im industriellen Maßstab.

Andere Technologien wie die Wasserelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und Wasserstoff-Brennstoffzellen sind auf der Erde weniger verbreitet, was vor allem auf die Kosten zurückzuführen ist, könnten aber für die menschliche Besiedlung des Mars von entscheidender Bedeutung sein.

„Die Energiespeicherung von komprimiertem Wasserstoff fällt ebenfalls in diese Kategorie“, so Anthony Abel, ein Doktorand der Chemie- und Biomolekulartechnik an der UC Berkeley, der die Studie mitverfasst hat. „Für die Energiespeicherung im Netzbereich wird er noch nicht häufig verwendet, obwohl sich das im nächsten Jahrzehnt ändern dürfte.

Anlehnen an die Natur

Sowohl Abel als auch Berliner gehören dem Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES) an, einem Projekt, das Biotechnologien zur Unterstützung der Weltraumforschung entwickelt. CUBES konzentriert sich beispielsweise auf die Entwicklung von Mikroben zur Herstellung von Kunststoffen aus Kohlendioxid (CO₂) und Wasserstoff oder von Arzneimitteln aus CO₂ und Licht.

In dem neuen Papier wird eine Richtlinie für den Strom- und Wasserstoffhaushalt festgelegt, die diese Art von Anwendungen ermöglichen würde.

„Jetzt, da wir eine Vorstellung davon haben, wie viel Energie zur Verfügung steht, können wir damit beginnen, diese Verfügbarkeit mit den Biotechnologien in CUBES zu verbinden“, so Berliner. „Wir hoffen, dass wir letztendlich ein vollständiges Modell des Systems mit allen Komponenten erstellen können, das uns bei der Planung einer Marsmission, der Bewertung von Kompromissen, der Identifizierung von Risiken und der Entwicklung von Abhilfestrategien im Vorfeld oder während der Mission helfen wird.

Neben den wissenschaftlichen und technologischen Aspekten ist es laut Abel auch wichtig, die menschliche Komponente der Weltraumforschung zu berücksichtigen. „Um Chanda Prescod-Weinstein zu zitieren: ‚Unsere Probleme reisen mit uns in den Weltraum‘. Wenn wir also darüber nachdenken, zum Mars zu fliegen, müssen wir auch darüber nachdenken, wie wir Probleme wie Rassismus, Sexismus und Kolonialismus angehen, um sicherzustellen, dass wir auf die ‚richtige‘ Weise zum Mars fliegen.“

Originalartikel

Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 27 April 2022 | Photovoltaics-driven power production can support human exploration on Mars
Autor 1: Herr Anthony Abel, Abteilung für Chemieingenieurwesen, UC Berkeley, Berkeley, CA, USA
Autor 2: Herr Aaron Berliner, Abteilung für Nukleartechnik und Abteilung für Biotechnik, UC Berkeley, Berkeley, CA, USA

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• Zukünftige Mars-Erforschung

Der Beitrag Wissenschaftler zeigen, dass Solarenergie für den Betrieb einer bemannten Marsmission besser geeignet ist als Kernenergie erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Fakel, globes.co.il, Spacecom, tmcnet.com.

Am 22. Oktober 2013 hatte Spacecom bekannt gegeben, dass das Energieversorgungssystem Nr. 2 von Amos 5 zusammengebrochen sei, was Einfluss auf die Nutzbarkeit von zwei Triebwerken habe. Der aufgetretene Fehler hätte bewirken können, dass sich der unter anderem mit elektrischen Triebwerken ausgestattete Satellit um eine rund 11 Monate reduzierte Zeit hätte sinnvoll betreiben lassen.

Am 31. Oktober 2013 war zu erfahren, dass sich die Nutzungsdauer des Satelliten nicht reduzieren werde, weil man einen Weg gefunden habe, wie man die elektrischen Triebwerke des Typs SPT-100 bzw. SPD-100 vom russischen Konstruktionsbüro Fackel bzw. Fakel aus Kaliningrad über einen alternativen Schaltungsweg versorgen könne.

Probleme mit den Energieversorgungssystemen von Amos 5 gab es nicht zum ersten Mal. Ausfälle haben die Zahl der nutzbaren elektrischen Triebwerke bereits reduziert. Ursprünglich sollte der am 11. Dezember 2011 gestartete Satellit 15 Jahre lang aus dem Geostationären Orbit Fernseh- und Radioprogramme senden.

Amos 5 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 37.950 bzw. als COSPAR-Objekt 2011-074A.

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• Luch 5A und Amos 5 auf Proton-M/Bris-M

Der Beitrag Spacecom: Problem an Bord von Amos 5 behebbar erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Energija, Roskosmos.

Dabei handelt es sich um ein Modul, welches gleichermaßen der Wissenschaft und der Energieversorgung dient. Es besteht aus zwei deutlich unterschiedlichen Sektionen. Im druckbeaufschlagten zylindrischen Teil mit etwa 4,30 Metern Außendurchmesser und ca. 5,80 Metern Länge sollen verschiedene Einrichtungen die wissenschaftliche Ausbeute der Arbeit an Boder der Station deutlich erhöhen, aber auch Stauraum und Komfort für die Kosmonauten zur Verfügung stellen. Die erste Sektion verfügt zudem an einem Ende über einen kegelstumpfartigen Teil, der einen Kopplungsadapter besitzt, mit dem das Modul am gegenwärtig im Bau befindlichen Knotenmodul angedockt wird.

Die zweite Sektion steht nicht unter Druck, beherbergt aber Batterien, Regelungstechnik, Radiatoren und Solarzellenausleger. Diese sind um zwei Achsen drehbar, so dass die Solarzellenflächen immer optimal auf die Sonne ausgerichtet werden und eine Leistung von geplanten 18 kW liefern können.

Für Entwicklung und Bau des Moduls stehen Energija bis Ende 2015 etwas mehr als 15 Milliarden Rubel zur Verfügung. Man will dieses Geld nutzen, um ein zeitgemäßes Modul einer neuen Generation mit modernster Technik an Bord zu schaffen. Die Zeit ist dafür allerdings knapp bemessen. Der Start des Moduls mit der Bezeichnung NEM 1 (NEM für Nautschno-Energitscheski Modul = Wissenschafts- und Energiemodul) ist bereits für 2016 vorgesehen. Immerhin soll das Modul ja noch einige Jahre an der ISS genutzt werden.

Energija hatte die Ausschreibung gegen Chrunitschew gewonnen, obwohl letztere einen niedrigeren Preis angegeben hatten. Allerdings gab es bei Chrunitschew in der Vergangenheit erhebliche Probleme mit der Fertigstellung des Moduls Nauka (sprich: Na-u-ka). Dieses wurde nun für Endkontrolle und Startvorbereitung an Energija übergeben und soll im Dezember 2013 ins All transportiert werden. 2014 soll dann ein neuartiges, kugelförmiges Knotenmodul folgen, an dem insgesamt 6 Kopplungsaggregate für Raumschiffe und weitere Module, darunter das NEM, zur Verfügung stehen. Ende nächsten Jahres soll zudem ein Auftrag für die Fertigung eines zweiten NEM vergeben werden.

Gegenwärtig spricht man außerdem davon, dass die neuen Module auch bei einer künftigen russischen Raumstation noch eine Rolle spielen könnten, also von der ISS abgekoppelt würden. Genauer will man ab dem nächsten Jahr darüber diskutieren.

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• ISS – russisches Segment ab September 2012

Der Beitrag Auftrag für weiteres ISS-Modul vergeben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Seit dem letzten ausführlicheren Statusupdate vom 12. August 2012 hat sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity zunächst in mehreren Etappen am östlichen Rand des Cape York – hierbei handelt es sich um einen Teilbereich des Kraterwalls des etwa 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters – in die südliche Richtung bewegt. Neben der Untersuchung verschiedener kleinerer, jeweils nur wenige Meter durchmessenden Impaktkratern galt das spezielle Interesse der an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler hierbei in erster Linie der Zusammensetzung von verschiedenen offen zutage liegenden Gesteinsaufschlüssen.
Diese Gesteinsformationen wurden dazu mit den Kameras des Rovers abgebildet. Auf den Aufnahmen suchten die Marsforscher nach Anzeichen für Phyllosilikate und Tonminerale, welche aufgrund spektroskopischer Analysen der im Marsorbit operierenden Raumsonden in dieser Region der Marsoberfläche vermutet werden, und deren direkter Nachweis ein sehr deutlicher Hinweis auf eine einstmals erfolgte Interaktion der dortigen Marsoberfläche mit Wasser im flüssigen Aggregatzustand wäre.

Am 28. August 2012, dem Sol 3056 der Opportunity-Mission, änderte der Rover seine zuvor eingeschlagene Richtung und fuhr dabei vom Rand des etwa einen Kilometer langen und rund 200 Meter breiten Cape York in Richtung Mitte dieser lediglich nur wenige Meter hohen Geländeformation. Diese Region wurde von den Mitarbeitern der Mission mit dem formellen Namen „Matijevic Hill“ versehen. Während dieser Etappe überquerte Opportunity die Marke von 35 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Kilometern.

In den folgenden Tagen behielt der Rover den kurz zuvor eingeschlagen Kurs bei und näherte sich im Rahmen mehrerer kurzer Tagesetappen einem weiteren Gesteinsaufschluss. In der jetzt erreichten Region, welche mit dem Namen „Kirkwood“ belegt wurde, stießen die Wissenschaftler auf eine Vielzahl von kleinen, kugelförmigen Objekten, welche den Boden bedecken. Zunächst wurde angenommen, dass es sich bei diesen Gebilden um weitere „Blueberries“ (zu deutsch „Blaubeeren“) handelt.

Diese Strukturen wurden erstmals im Januar 2004 unmittelbar nach der Landung des Rovers an dessen Landeplatz im Eagle-Krater fotografiert und konnten in der Folgezeit in weiten Bereichen des Meridiani Planum, dem Operationsgebiet des Rovers, dokumentiert werden. Im Bereich des Cape York konnten diese Gebilde bisher jedoch noch nicht nachgewiesen werden. Ihren Namen verdanken die in „Echtfarben“ eigentlich grauen Blueberries dem bläulichen Farbton, in dem sie in den Falschfarbenaufnahmen der Panoramakamera, der mit verschiedenen Farbfiltern ausgestatteten Hauptkamera des Rovers, erscheinen.

Bei den Blueberries handelt es sich um lediglich wenige Millimeter bis maximal einen Zentimeter durchmessende Kügelchen, welche über einen hohen Anteil an Hämatit verfügen. Die Mehrheit der Marsforscher geht davon aus, dass es sich hierbei um so genannte Konkretionen – also Mineralansammlungen – handelt, welche sich einstmals in den Hohlräumen von Sedimentgesteinen bildeten. Die derzeit wahrscheinlichste Erklärung für die Entstehung der Blaubeeren ist eine in der Vergangenheit erfolgte Interaktion der Planetenoberfläche mit mineralhaltigem Wasser. Allerdings sind auch andere Entstehungsprozesse wie zum Beispiel vulkanische Aktivitäten oder Meteoriteneinschläge denkbar.

Nähere Untersuchungen der im Bereich von Kirkwood gefundenen Kügelchen ergab jedoch, dass diese sich in mehreren Punkten deutlich von den Blueberries des Meridiani Planum unterscheiden. Sie sind im Mittel lediglich rund drei Millimeter groß und somit etwas kleiner als die Blueberries. Zudem zeigten mehrfache Messungen mit dem APXS-Spektrometer des Rovers, dass ihr Eisengehalt geringer ausfällt. Aufnahmen mit der Mikroskop-Kamera führen zudem zu dem Schluss, dass die Kirkwood-Kügelchen in der Mitte weicher sind als an der Oberfläche. Als ein weiteres Indiz für eine anders verlaufene Entstehungsgeschichte weisen die Kügelchen in der Umgebung von Kirkwood eine andere Verteilung auf der Marsoberfläche auf als die Blaubeeren auf dem Meridiani Planum.

„Wir haben noch nie zuvor eine solch extrem hohe Konzentration von Kügelchen in einer Gesteinsformation auf dem Mars entdeckt. Sie unterscheiden sich in der Konzentration. Sie unterscheiden sich in der Struktur. Sie unterscheiden sich in der Zusammensetzung. Sie unterscheiden sich in der Verteilung. Somit haben wir jetzt ein wundervolles geologisches Rätsel vor uns. Wir haben zwar mehrere Arbeitshypothesen darüber, was wir hier vor uns haben, aber keine davon ist momentan favorisiert“, so Dr. Steve Squyres von der Cornell University/USA, der wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission.

Trotz dieser Entdeckung hat Opportunity seine Position am 12. September, dem Sol 3070, um wenige Meter verlagert und dabei einen weiteren Gesteinsaufschluss, „Whitewater Lake“, erreicht. Hierbei handelt es sich um eine flache, annähernd kreisförmige Gesteinsplatte, welche im Gegensatz zu der Umgebung über eine auffallend helle Färbung verfügt. Laut Ray Arvidson, dem stellvertretenden wissenschaftlichen Leiter der Mission, könnte sich hier eine der Quellen der Signaturen von Tonmineralen und Phyllosilikaten befinden, welche mit dem CRISM-Spektrometer an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter in dieser Region entdeckt wurden. Hochaufgelöste Aufnahmen der Panoramakamera des Rovers führten zu dem Schluss, dass sich dieses Gestein einstmals unter dem Einfluss von mineralhaltigem Wasser gebildet hat. In den folgenden Tagen erfolgten ausführliche Untersuchungen dieses Gesteinsaufschlusses.

Neben dem Kamerasystemen des Rovers wurden hierbei erneut die Mikroskop-Kamera und das APXS-Spektrometer eingesetzt, um die mineralogische Zusammensetzung des Gesteins zu entschlüsseln. Zusätzlich wurden mehrfach mit einem am Instrumentenarm des Rovers befestigten Gesteinsbohrer kleine, bis zu fünf Millimeter tiefe Löcher in die Oberfläche gebohrt. Auf diese Weise konnten auch Bodenproben analysiert werden, welche nicht im Laufe der Jahrmillionen durch die direkt auf der Marsoberfläche vorherrschenden Umweltbedingungen (einfallende kosmische Strahlung, permanent erfolgende Staubablagerungen) verändert wurden. Bei ihren Analysen untersuchten die Wissenschaftler während der letzten Tage auch die Übergangszone von Whitewater Lake zu den benachbarten Oberflächenbereichen.

Nach dem Abschluss der Arbeiten setzte Opportunity seine Fahrt am 11. Oktober fort und bewegte sich dabei um etwa 16 Meter in die nördliche Richtung. Laut den Aussagen der beteiligten Forscher sind weitere, ausführliche Untersuchungen der gesamten Region notwendig, um die Entstehungsgeschichte dieser für die Geologen hochinteressanten Formationen zu beschreiben. Diese Untersuchungen können sich noch über Wochen, eventuell sogar über Monate fortsetzen. Erst anschließend soll Opportunity den Bereich des Cape York verlassen und seine Fahrt in die südliche Richtung fortsetzen. Das dabei angepeilte Fern-Ziel ist ein weiterer Teilbereich des westlichen Kraterrandes des Endeavour-Kraters – das noch mehrere Kilometer entfernt liegende „Cape Tribulation“.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss dabei jedoch immer auch ein Auge auf dessen aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Wochen haben sich in den hohen nördlichen Breiten des Mars zwei regionale Staubsturmgebiete entwickelt, welche sich dabei teilweise bis in die subtropischen Gebiete ausdehnten. Vor deren Abflauen am vergangenen Wochenende haben diese Stürme die gesamte Nordpolarregion mit einer dichten Staubschicht verhüllt. Vergleichbare Ereignisse treten jedes (Mars-)Jahr zur Zeit des Herbstbeginns auf der nördlichen Hemisphäre auf und signalisieren den dortigen Beginn der kälteren Jahreszeiten, welche mit einer verstärkten Bildung von Wolken aus Wassereiskristallen einhergehen.

Auf über der südlichen Hemisphäre entwickelten sich verschiedene, allerdings lokal begrenzte Sturmgebiete. Diese Entwicklung führte dazu, dass gegenwärtig weite Bereiche der Marsatmosphäre mit diffusen Staubwolken durchsetzt sind. In den Äquatorregionen ist dazu ein verstärktes Auftreten von Wolken aus Wassereiskristallen zu beobachten.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 09.10.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,722 , Lichtdurchlässigkeit 62,90 Prozent
• 02.10.2012: 0,551 kWh/Tag , Tau-Wert 0,608 , Lichtdurchlässigkeit 63,40 Prozent
• 26.09.2012: 0,553 kWh/Tag , Tau-Wert 0,658 , Lichtdurchlässigkeit 65,70 Prozent
• 18.09.2012: 0,564 kWh/Tag , Tau-Wert 0,560 , Lichtdurchlässigkeit 64,80 Prozent
• 12.09.2012: 0,569 kWh/Tag , Tau-Wert 0,689 , Lichtdurchlässigkeit 67,20 Prozent
• 04.09.2012: 0,543 kWh/Tag , Tau-Wert 0,658 , Lichtdurchlässigkeit 66,70 Prozent
• 28.08.2012: 0,568 kWh/Tag , Tau-Wert 0,570 , Lichtdurchlässigkeit 64,80 Prozent
• 22.08.2012: 0,530 kWh/Tag , Tau-Wert 0,696 , Lichtdurchlässigkeit 68,30 Prozent
• 14.08.2012: 0,545 kWh/Tag , Tau-Wert 0,564 , Lichtdurchlässigkeit 68,80 Prozent
• 07.08.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,715 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3100 der Mission, hat Opportunity insgesamt 35.066 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 172.500 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des Viktoria-Kraters auf der Hochebene „Meridiani Planum“ im Jahr 2008 trafen die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) den Entschluss, den Marsrover Opportunity zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte die Missionsleitung den knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom Viktoria-Krater entfernten Endeavour-Krater aus. Seit dem Verlassen des Viktoria-Kraters am 17. Oktober 2008 legte Opportunity mittlerweile über 20 Kilometer auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück. Neben der Entdeckung und Untersuchung mehrerer Meteoriten und der Erkundung verschiedener kleinerer Krater stand dabei die ausführliche Analyse der chemischen Zusammensetzung der passierten Böden und Gesteine auf dem Arbeitsprogramm des Robotergeologen. Nach einer Reise von fast drei Jahren steht der Rover jetzt kurz vor seinem Ziel. Der Westrand des Endeavour-Kraters befindet sich in der unmittelbaren Reichweite und wird aller Voraussicht nach in wenigen Tagen erreicht werden.

Seit dem letzten ausführlichen Statusbericht konnte sich der Rover auch weiterhin erfolgreich auf sein nächstes Ziel zubewegen. Die dabei durchgeführten Fahrten absolvierte der Rover ausschließlich in einer Rückwärtsbewegung. Nach dem Auftreten von Problemen mit dem rechten Vorderrad – dieses wies während der Fahrten einen erhöhten Stromverbrauch auf – waren die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen Marsrover-Driver bereits vor längerer Zeit dazu übergegangen, das Fahrzeug nur noch im „Rückwärtsgang“ über die Ebene des Meridiani Planum zu dirigieren. Am 3. Juni 2011, dem Sol 2.616 der Mission, konnte dabei eine Distanz von 165,67 Metern zurückgelegt werden. Dies stellte einen neuen Entfernungsrekord für eine Fahrt in einer ausschließlichen Rückwärtsbewegung dar.

Im Verlauf der nächsten Fahrt am 9. Juni, dem Sol 2.621, wurde ein weiterer kleiner Krater, er wurde auf den Namen „Gemini 5“ getauft, umfahren und mit den Kameras abgebildet. Anschließend änderte Opportunity den Kurs. In den zurückliegenden Monaten führte dieser in die grob ost-südöstliche Richtung. Ab jetzt wurde der Rover in die süd-südöstliche Richtung dirigiert, womit der Kurs direkt auf den südlichen Bereich des Cape York, einer nur wenige Meter hohen Erhebung im westlichen Wall des Endeavour-Kraters, zielte.

Diese Gegend, in der zuvor anhand der durch die beiden von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter gesammelten Messdaten Schichtsilikate und Tonminerale nachgewiesen werden konnten, wird das erste Ziel des Rovers bei seiner anstehenden Untersuchung des Endeavour-Kraters darstellen. Anlässlich der offiziellen Beendigung der Mission des Marsrovers Spirit (Raumfahrer.net berichtete) wurde dieser vorgesehene Ankunftspunkt Anfang Juni 2011 von der NASA offiziell mit dem Namen „Spirit Point“ belegt.

In den folgenden 10 Tagen überbrückte Opportunity im Verlauf von sieben Einzelfahrten insgesamt weitere 800 Meter und überwand dabei am 18. Juni 2011, dem Sol 2.630 der Mission, die Marke von 31 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. In der folgenden Woche konnten durch vier weitere Fahrten zusätzliche 360 Meter überbrückt werden. Diese häufigen Fahrten und die dabei zurückgelegten relativ weiten Entfernungen waren unter anderem deshalb möglich, weil sich die Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers infolge eines sogenannten „Cleaning Events“ zwischenzeitlich verbessert hatte. Bei diesen Cleaning Events wehen kurze Windstöße den Staub von den Solarpaneelen des Rovers, welcher sich dort im Laufe der Zeit ablagert. Dadurch gelangt mehr Sonnenstrahlung auf die Oberflächen der Solarzellen, welche anschließend in Energie umgewandelt werden kann.

„Das Event erfolgte am späten Nachmittag des Sol 2.627 [15. Juni 2011] und so machte sich der Anstieg der zur Verfügung stehenden Energiemenge erst am Sol 2.628 bemerkbar“, so Bill Nelson, der Chef-Ingenieur der Mars Exploration Rover-Mission am JPL.

Die jetzt zusätzlich zur Verfügung stehende Energie ermöglichte es auch, dass Opportunity seine Tagesaktivitäten an einzelnen Tagen früher als gewohnt aufnahm und im Rahmen einer zusätzlich eingerichteten Kommunikationsgelegenheit mittels seiner UHF-Antenne Daten an den Orbiter Mars Odyssey übermittelte. Dieser Marsorbiter dient als Kommunikationsrelais zwischen dem Rover und seinem Kontrollzentrum und hat in der Vergangenheit den überwiegenden Teil der Daten, welche im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission gesammelt wurden, an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt. Durch die zusätzlichen Übertragungen konnte vermieden werden, dass sich der Flash-Speicher des Rovers zu sehr mit Daten füllt, was eine Weiterfahrt verzögert hätte.

In der letzten Woche des Juni erfolgten keine weitere Fahrt. Der Grund hierfür war eine starke Auslastung des DSN sowie der zwischenzeitliche durch ein technisches Problem bedingte Ausfall einer der DSN-Stationen, welche ursprünglich für die Übertragung der Kommandos für die Fahrten vorgesehen war. Außerdem war sowieso vorgesehen, die Aktivitäten Opportunitys aufgrund des am 4. Juli gefeierten Unabhängigkeitstages der USA und des damit verbundenen verlängerten Wochenendes erst einmal einzuschränken.

Aus diesem Grund wurde dem Rover ein Arbeitsplan übermittelt, welcher die vorgesehenen Aktivitäten für mehrere Tage im Voraus festlegte. Im Rahmen dieser Agenda fertigten die Panorama- und Navigationskameras des Rovers diverse Bilder von der Umgebung an. Zusätzlich wurde das APXS-Spektrometer, eines der wissenschaftlichen Instrumente des Rovers, dazu eingesetzt, um den Argon-Gehalt in der Marsatmosphäre zu ermitteln.

Die nächste Fahrt erfolgte dann schließlich am 3. Juli und führte über eine Distanz von 162 Metern in die südöstliche Richtung. Bis zum 16. Juli konnte Opportunity mit fünf weiteren Fahrten zusätzliche 578 Meter überwinden. Der Grund für die jetzt wieder in größeren Zeitabständen stattfindenden Fahrten liegt in der Zeitverschiebung zwischen dem Mars und der Erde begründet.

Aufgrund der um etwa 40 Minuten länger ausfallenden Rotationsdauer des Mars‘ verschieben sich die Zeiträume, in denen Opportunity aktiv sein kann auch täglich um genau diese 40 Minuten. Im optimalen Fall herrscht auf dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, gerade Nacht, während in Pasadena/ USA, wo sich das Kontrollzentrum des Rovers befindet, gerade der Vormittag anbricht.
In diesem Fall können die Roverdriver ihre Kommandos erstellen, überprüfen und anschließend zum Mars übermitteln, während der Rover noch nicht aktiv ist. Opportunity erhält diese Kommandos pünktlich zu „seinem“ Tagesbeginn und kann die Befehle während des anstehenden Marstages ausführen. Die für die Planung der weiteren Aktivitäten relevanten Resultate dieser Fahrt – speziell handelt es sich hierbei um besondere Bildaufnahmen und Telemetriewerte – werden an das Kontrollzentrum übermittelt, während dort Nacht herrscht.

Pünktlich zum Beginn des nächsten Arbeitstages stehen diese Daten den Roverdrivern am JPL zur Verfügung und die Planung der nächsten Etappe kann beginnen. In einer solchen Phase kann Opportunity seine Fahrt im günstigsten Fall an fünf Tagen in der Woche fortsetzen, denn auch die Mitarbeiter des JPL legen nach einer Missionsdauer von mittlerweile über sieben Jahren verständlicherweise Wert auf ihre Wochenenden.

In einem ungünstigen Fall, und dieser war Anfang Juli gegeben, findet der Vormittag auf dem Mars und in Kalifornien annähernd zur gleichen Zeit statt. In einem solchen Fall gelangen die Daten vom Mars erst im späteren Verlauf des jeweiligen Arbeitstages zum JPL und die Roverdriver können ihre Sequenzen nicht schnell genug erstellen, um den Rover noch am gleichen Tag auf dem Mars fahren zu lassen. In dieser als „Restrictet Sols“ bezeichneten Phase erfolgen die Fahrten deshalb in der Regel nur alle zwei Tage. Diese Einhaltung von festen Arbeitszeiten ist notwendig, da sich die Mitarbeiter der Mission, sollten sie permanent parallel zur Marszeit arbeiten, einem „Dauer-Jetlag“ aussetzen würden (Raumfahrer.net berichtete bereits über die damit verbundenen Probleme).

Aber auch die Zeit der „Restrictet Sols“ ging zu Ende und zwischen dem 19. und dem 23. Juli konnte Opportunity an fünf aufeinander folgenden Tagen weitere 550 Meter überwinden. Hierbei zeigte sich, dass sich das umgebende Gelände nach dem Abschluss der letzten Fahrt offensichtlich verändert hatte. Die im Verlauf der letzten Monate immer wieder zu beobachtenden Dünen waren nicht mehr erkennbar und wurden stattdessen von einem extrem ebenen Untergrund abgelöst.

Dabei näherte sich Opportunity bereits am 21. Juli, dem Sol 2.662 der Mission, einem weiteren Krater. Dieser als „Mariner 9“ bezeichnete Krater nahm in Bezug auf die von dem Rover angefertigten Fotoaufnahmen eine Schlüsselfunktion ein. Aufgrund der Topografie des umliegenden Geländes war es zuvor nicht möglich, die Region des Cape York auf den Opportunity-Bildern direkt auszumachen. Der Grund hierfür war, dass sich der Rover während der letzten paar hundert Meter permanent auf einem leicht ansteigenden Gelände fortbewegte und sich das Cape York deshalb unterhalb des Horizonts befunden hat. Erst nach der Passage dieses Kraters würde das Gelände wieder abfallen und so einen Blick auf das tiefer gelegene voraus liegende Gelände ermöglichen.

Die internationale „Fangemeinde“ aus interessierten Hobby-Marsforschern und Amateurplanetologen fieberte daher jedem neuen Bild des Marsrovers entgegen. Diese Aufnahmen sind auf der Internetseite von Exploratorium.edu bereits kurz nach ihrer Übermittlung an das Kontrollzentrum für die interessierte Öffentlichkeit einsehbar. Die Frage war, wer das Cape York zuerst erkennt. Und tatsächlich gelang es dem User „fredk“ vom Internet-Forum Unmanned Spaceflight (UMSF), am 21. Juli erste Strukturen des Cape York auszumachen.

In den folgenden Tagen näherte sich Opportunity dem Cape York im Verlauf von vier weiteren Fahrten noch weiter an. Dabei konnte der Rover bis zum 27. Juli, dem Sol 2.668, insgesamt 460 Meter zurücklegen. Mit der letzten Fahrt erreichte Opportunity eine Stelle, an der sich offen zutage tretendes Mars-Grundgestein befand. Die an der Rovermission beteiligten Wissenschaftler nutzten diese Gelegenheit für eine weitere Untersuchung der Oberfläche.

Dabei wurde der vorausliegende Bereich der Marsoberfläche am heutigen Tag, dem Sol 2.669, zuerst mit der Panoramakamera des Rovers abgebildet. Anschließend fertigte das am Instrumentenarm des Rovers montierte Mikroskop diverse Detailaufnahmen der Oberfläche an. Für die kommende Nacht ist eine mehrstündige Messung mit dem APXS-Spektrometer vorgesehen. Mit den Messdaten dieses am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelten Spektrometers soll die Zusammensetzung des untersuchten Gesteins ermittelt werden. Nach dem Abschluss dieser Untersuchungen wird der Marsrover seine Fahrt zum „Spirit Point wahrscheinlich noch am kommenden Wochenende fortsetzen. Sollten keine unerwarteten Probleme auftreten, so könnte diese jetzt noch etwas weniger als 500 Meter entfernt gelegene Region bereits gegen Ende der kommenden Woche erreicht werden.

Momentan deuten die Telemetriedaten bezüglich des „Gesundheitszustandes“ des Rovers auf keine nennenswerten technischen Anomalien hin und somit steht einer zügigen Weiterfahrt in Richtung Cape York nichts im Weg. Neben dem allgemeinen technischen Zustand muss dabei allerdings auch immer ein Auge auf die aktuelle Wettersituation auf dem Mars geworfen werden. Da der Rover ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird, ist für dessen aktuelle Energiesituation allein das Wetter auf dem Mars verantwortlich.

In den vergangenen Wochen zeigte sich in der Atmosphäre des Mars eine deutlich erhöhte Staubaktivität. Dabei fiel besonders die Region des Acidalia Planitia auf, welche Dank der seit mehreren Jahren erfolgenden regelmäßigen Beobachtungen durch die Marsorbiter bereits seit geraumer Zeit als der Ausgangspunkt für den sogenannten „Acidalia Storm Track“ bekannt ist.

Diese „Sturmgasse“ hat ihren Ausgangspunkt in der auf der nördlichen Marshemisphäre gelegenen Tiefebene Acidalia Planitia, wo sich während der dortigen Wintermonate immer wieder Staubstürme bilden und welche deshalb als eine der typischen „Geburtsstätten“ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten charakterisiert wird. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen das Xanthe Terra und überqueren anschließend das am Marsäquator gelegene 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.

Zu Beginn der vergangenen Woche haben sich zudem über der Region Kasei Valles – dieses Talsystem befindet sich unmittelbar westlich des Chryse Planitia – mehrere regional begrenzte Staubstürme gebildet. Diese entwickelten sich allerdings relativ schnell zu regionalen Staubstürmen, welche in der Mitte der Woche die angrenzenden Regionen Tempe Terra, Acidalia Planitia, Chryse Planitia und den nordöstlichen Teil des Valles Marineris mit Staub überzogen. Aufgrund dieser Entwicklung zeigte sich die Atmosphäre über den in den mittleren nördlichen Breiten des Mars gelegenen Gebieten Tempe Terra, Acidalia Planitia und der nördliche Bereich des Arabia Terra extrem staubig. Die etwas weiter südlich davon gelegenen Regionen Chryse Planitia und Xanthe Terra enthielten dagegen nur leichte Staubschleier. Ungeachtet dieser Entwicklung erschienen die südlichen mittleren Breiten bis hinunter zur Südpolregion des Mars relativ frei von Staub. Und auch der Himmel über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, war nur leicht getrübt.
Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten zwei Monate gibt die folgende Auflistung. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des Rovers.

• 25.05.2011: 0,408 kWh/Tag , Tau-Wert 0,827 , Lichtdurchlässigkeit 53,50 Prozent
• 01.06.2011: 0,408 kWh/Tag , Tau-Wert 0,860 , Lichtdurchlässigkeit 54,50 Prozent
• 08.06.2011: 0,420 kWh/Tag , Tau-Wert 0,747 , Lichtdurchlässigkeit 56,20 Prozent
• 16.06.2011: 0,528 kWh/Tag , Tau-Wert 0,782 , Lichtdurchlässigkeit 65,20 Prozent
• 22.06.2011: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 0,926 , Lichtdurchlässigkeit 64,00 Prozent
• 28.06.2011: 0,476 kWh/Tag , Tau-Wert 1,110 , Lichtdurchlässigkeit 60,48 Prozent
• 05.07.2011: 0,421 kWh/Tag , Tau-Wert 1,030 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 13.07.2011: 0,435 kWh/Tag , Tau-Wert 0,996 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 19.07.2011: 0,417 kWh/Tag , Tau-Wert 0,945 , Lichtdurchlässigkeit 57,40 Prozent
• 27.07.2011: 0,413 kWh/Tag , Tau-Wert 1,010 , Lichtdurchlässigkeit 58,70 Prozent

Seit seiner Landung auf dem Mars im Januar 2004 hat der Rover Opportunity in den folgenden 7,5 Jahren bis zum heutigen Tag 32.973,44 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt und fast 156.000 Aufnahmen sowie diverse Messdaten seiner Spektrometer an das Kontrollzentrum übermittelt. In Anbetracht der Anforderungen, welche ursprünglich an diese Mission gestellt wurden und die von einer Einsatzdauer von drei Monaten ausgingen, in denen der Rover etwa 700 Meter zurücklegen soll, ist dies eine fast unglaubliche technische Leistung.

Daraus resultierend werden die an der Mission beteiligten Wissenschaftler noch Jahre und Jahrzehnte damit verbringen, die gewonnenen Daten auszuwerten, in einen wissenschaftlichen Kontext zu versetzen und zu interpretieren. Bereits in wenigen Tagen wird Opportunity das Gebiet mit den als äußerst interessant anzusehenden Tonmineralen und Schichtsilikaten am Südrand des Cape York erreichen und mit deren Untersuchung beginnen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden das Wissen der Menschheit um den Wasserkreislauf des Mars erweitern und uns der Beantwortung einer der interessantesten Fragen der Marsforschung näher bringen: Herrschten auf unserem Nachbarplaneten eventuell einstmals „lebensfreundliche“ Bedingungen, welche die Entstehung von extremophilen mikrobakteriellen Lebensformen ermöglicht haben könnten?

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Der Beitrag Marsrover Opportunity: Endeavour-Krater Voraus! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ian Benecken, Simon Plasger und Klaus Donath. Quelle: NASA, ESA.

Da die Internationale Raumstation ISS auch in einer Höhe von ca. 350 km noch durch vorhandenen Luftreibung stetig abgebremst wird und dadurch an Höhe verliert, ist es nötig, dass sie mehrmals im Jahr angehoben wird. Um diesen Reibungswiderstand zu verringern, soll nun das ATV, kurz für Automated Transfer Vehicle, welches mit mehreren Tonnen Treibstoff und vier Triebwerken ausgerüstet ist, die ISS nun auf eine Höhe von ca. 380 km bringen, da dort der Reibungswiderstand durch die Restatmosphäre geringer ist. Dies war bisher jedoch unmöglich, da die Space Shuttles mit ihrer schweren Nutzlast und der hohen Inklination der ISS von 51,7° nur eine Höhe von gut 350 km erreichten konnten. Die verbleibende Misson STS 135 allerdings verfügt nur über eine vierköpfige Crew sowie weniger Nutzlast und ist dadurch leichter als vorherige Missionen, so dass auch eine Höhe von 380 km erreicht werden kann. Durch das Manöver wird in Zukunft weniger Treibstoff für den Erhalt der ISS-Bahn benötigt.

Die Bahnanhebung musste in zwei Abschnitten durchgeführt werden, um die Triebwerke des ATV nicht zu überlasten. Aber auch aus Gründen der Bahnmechanik hätte eine einzelne Zündung zu einem unerwünschten, elliptischen Orbit geführt. Zudem hätte es auch an Bord der ISS Schwingungen gegeben, die außerhalb der Spezifikation gelegen hätten.

Um 16:33 Uhr MESZ begann die erste Zündung, welche die Station um 9,2 km anhob. Während des 36 Minuten dauernden Brennvorgangs gab es auf der Station mehrere Alarme. Diese wurden ausgelöst, da die ISS derzeit in einem sehr hohen Betawinkel zur Sonne steht und dadurch nicht die volle Sonnenenergie aus ihren Solarzellen gewinnen kann. Hinzu kam noch, dass die ISS aufgrund des Brennmanövers speziell ausgerichtet werden musste. Aus diesen beiden Gründen konnten die Batterien, die die Station auf der Nachtseite mit Strom versorgen, nicht wie üblich aufgeladen werden. Die Bodenkontrolle gab aber schnell Entwarnung, da die Station aufgrund des aktuellen Bahnwinkels durchgehend Strom über die Solarpaneele beziehen konnte und die Batterien deswegen nicht belastet wurden. Die Alarme setzten sich weiter fort, bis nach dem zweiten Brennmanöver die ISS wieder optimal zur Sonne ausgerichtet werden konnte. Die zweite Zündung begann um 20:40 Uhr MESZ und dauerte 40 Minuten, in denen die Station um weitere 10,1 km angehoben wurde. Nun befindet der größte, jemals gebaute bemannte Außenposten im All auf einer mittleren Bahnhöhe von 365,1 km.

Schon in wenigen Tagen, am 15. Juni, werden zwei weitere Manöver die ISS auf eine mittlere Umlaufbahn von ca. 380 km schieben.

Am 20. Juni um vorraussichtlich 13:00 Uhr MESZ soll das ATV Johannes Kepler die Station verlassen, um dann am darauffolgenden Tag in die Atmosphäre einzutreten, um dort schlussendlich wie geplant zu verglühen.

Raumcon:

• ISS – Bahnmanöver & Bahnerhalt ab 01.06.2011
• ATV 2 Johannes Kepler – Mission & Betrieb

Der Beitrag Größte Bahnanhebung der ISS durch ATV-2 erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JAXA.

Rund drei Wochen lang hatten Spezialisten versucht, wieder die Kontrolle über ALOS zu bekommen. Es gelang jedoch nicht, den Satelliten noch einmal anzusprechen, dessen Akkumulatoren sich nach einem Fehler im System zur Stromerzeugung am 2. April 2011 entladen hatten.

ALOS war am 24. Januar 2006 auf einer Trägerrakete vom Typ H-IIA vom Tanegashima Space Center im Süden Japans aus ins All transportiert worden. Aus rund 700 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche auf einer polaren Bahn kreisend lieferte der Satellit dann über seine konstruktive Auslegungsbetriebsdauer von drei Jahren hinaus Daten, was man erhofft und erwartet hatte. Auf eine fünf Jahre dauernde Mission hatte man sich eingerichtet.

Während seines Einsatzes nahm ALOS zum Zwecke der Kartierung und bei der Beobachtung von Naturkatastrophen über 6.500.000 Bilder von der Erde auf. Ein Teil von ihnen entstand unmittelbar im Zusammenhang mit etwa 100 größeren Katastrophen, bei deren Bewältigung die Bilder helfen sollten.

Für nach dem Erdbeben in der südwestchinesischen, am Rand einer Überschiebungszone zweier Kontinentalplatten liegenden Provinz Sichuan im Jahr 2008 mit Daten von ALOS generiertes Material erreichte die japanischen Betreiber des Satelliten der Dank aus China. Nach dem Erdbeben in Japan im März 2011 nahm ALOS rund 400 Bilder auf, die zehn japanischen Präfekturen beim Katastrophenmanagement halfen.

Zahlreiche Reliefkarten konnten dank der Daten von ALOS überarbeitet werden. Unter den rund 25.000 revisionierten Karten des japanischen nationalen geographischen Instituts sind auch solche des afrikanischen Kontinents.

ALOS alias DAICHI ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 28.931 bzw. als COSPAR-Objekt 2006-002A. ALOS steht für Advanced Land Observing Satellit und bedeutet schlicht fortschrittlicher Erdbeobachtungssatellit. Den Eigennamen DAICHI bekam der Satellit nach dem Start, übersetzt ins ins Deutsche steht er für Erde oder Boden.

Der Beitrag ALOS abgeschrieben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JAXA.

Gegen 7:30 Uhr Ortszeit am 22. April 2011 stellte man im Kontrollzentrum von ALOS fest, dass der Erdbeobachtungssatellit in einen Modus mit geringem Stromverbrauch gewechselt war, beim dem alle Beobachtungsinstrumente abgeschaltet sind. Bedauerlicherweise musste man verfolgen, wie die an Bord des Satelliten zur Verfügung stehende elektrische Energie immer weiter abnahm.

Daten vom Satelliten, die das Kontrollzentrum nach Weiterleitung durch den japanischen experimentellen Datenrelaissatelliten KODAMA erreichten, sprechen dafür, dass durch den mit einem Solarzellenausleger ausgestatteten Erdbeobachtungssatellit kein Strom mehr erzeugt wird. 7 Kilowatt elektrische Leistung sollte der Solarzellenausleger am Ende der Auslegungsbetriebsdauer des Satelliten bereitstellen können.

Die konstruktionsseitige Auslegungsbetriebsdauer von drei Jahren hat der Advanced Land Observing Satellite, abgekürzt ALOS, deutlich überschritten, die anvisierte realisierbare Betriebszeit von fünf Jahren wurde erreicht. Am 24. Januar 2006 war er auf einer Trägerrakete vom Typ H-IIA vom Tanegashima Space Center im Süden Japans aus ins All transportiert worden.

Im Bereich von etwa 700 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche auf einer polaren Bahn kreisend lieferte der Satellit Daten für die Kartierung der Erdoberfläche und diente der Beobachtung von Naturkatastrophen. Er ist mit einer panchromatischen Stereokamera, einem Radiometer und einer L-Band-Radaranlage ausgestattet.

Das von NEC-Toshiba Space Systems gebaute Raumfahrzeug tastete gerade die Ostküste Japans in der Region Tohoku ab, welche beim Erdbeben am 11. März 2011 schwere und weitreichende Zerstörungen erlitt. Für die Unterstützung der Bewältigung der Folgen des Bebens und des nachfolgenden Tsunamis spielen Erdbeobachtungssatelliten eine wichtige Rolle. Den Raumfahrt- und Erdbeobachtungsspezialisten in Japan ist zu wünschen, bei der Erledigung der anstehenden Beobachtungsaufgaben wieder auf ALOS zurückgreifen zu können. Ein Sprecher der JAXA äußerte jedoch, man sehe keine große Chance, dass sich ALOS noch einmal erholt.

ALOS alias DAICHI ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 28.931 bzw. als COSPAR-Objekt 2006-002A.

Der Beitrag Japanischer Erdbeobachtungssatellit ALOS ausgefallen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Kepler-Homepage. Vertont von Peter Rittinger.

Kepler richtete sich bei einer Umschaltung in den Sicherheitsmodus so aus, dass die Solarzellen auf seinem Rücken direkt in Richtung Sonne zeigen, und begann langsam um die Achse zwischen Raumfahrzeug und Sonne zu rotieren. Außerdem wurde an Bord auf ein Reservegerät zur Steuerung der Stromversorgung der einzelnen Geräte und Anlagen (backup subsystem interface box, backup SIB) umgeschaltet. Das Photometer, also das eigentliche Teleskop von Kepler, wurde automatisch deaktiviert.

Die Umschaltung in den Sicherheitsmodus erfolgte unmittelbar nach einem Kommando von der Erde, das den Neustart einer Netzwerkschnittstelle (network interface card, NIC) der primären SIB an Bord auslösen sollte. Der Neustart hätte der Aktivierung eines zuvor heraufgeladenen Firmwareupdates dienen sollen. Für die SIB ist die Netzwerkschnittstelle eine zentrale Komponente, da sie zur Kommunikation mit den zu steuernden Systemen Keplers benötigt wird. Die SIB kontrolliert Energieerzeugung und -Verteilung sowie die Temperaturverhältnisse und hat mit den Systemen von Lageregelung und Antrieb Verbindung.

Im Januar 2011 hatte man mit der Entwicklung des Softwareupdates für die Netzwerkschnittstelle begonnen, das die Auswirkungen von Störungen in den Daten der Sonnensensoren, die der Orientierung des Raumfahrzeugs dienen, reduzieren helfen sollte.

Kurze Zeit nach der Umschaltung in den Sicherheitsmodus am 14. März hatte eine Arbeitsgruppe Daten von Kepler analysiert, aus denen hervorging, dass sich die einzelnen Untersysteme des Raumfahrzeugs in gutem Zustand befanden. Während der Arbeiten zur Wiederherstellung eines Betriebszustandes, der die Nutzung von Kepler als Beobachtungsinstrument ermöglicht, kamen die Antennen des Deep Space Networks (DSN) zum Einsatz, um Telemetriedaten von Kepler zu empfangen.

Zwischenzeitlich konnte die primäre SIB wieder aktiviert werden, sie und die Netzwerkschnittstelle mit der neuen Firmware bestanden verschiedene Funktions-, Status- und Sicherheitsüberprüfungen. Die Sternensensoren von Kepler befinden sich derzeit im Standby. Keplers Teleskopöffnung zeigt in Richtung des nördlichen Ekliptikpols, die Solarzellen Richtung Sonne.

Der Beitrag Weltraumteleskop Kepler im Sicherheitsmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Auf seiner Fahrt durch das im Gusev-Krater gelegene „West Valley“ brach der von der NASA betriebene Marsrover Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach mehrmonatigen Analysen und Simulationen der Situation begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

In den folgenden Monaten gelang es den Marsrover-Drivern jedoch trotz aller Bemühungen nicht, den Rover aus dieser Sandfalle zu manövrieren und sicheren Untergrund zu erreichen. Als Konsequenz aus den vergeblichen Versuchen und der sich aufgrund des einsetzenden Wechsels der Jahreszeiten immer weiter verschlechternden Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers teilte die NASA am 12. Februar 2010 mit, dass die Fahrversuche eingestellt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Für den Betrieb seines Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Bereits wenige Wochen später, so die damaligen Befürchtungen der für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter des JPL, würde Spirit aufgrund des immer weiter sinkenden Sonnenstandes und der ungünstigen Ausrichtung des Rovers in Richtung auf die Sonne nicht mehr in der Lage sein, diese Energiemenge zu generieren, und sich aufgrund einer negativen Energiesituation in einen speziellen Tiefschlafmodus, den sogenannten „Low Power Mode“, versetzen.

Aufgrund verschiedener Energiesparmaßnahmen wie zum Beispiel der zeitweiligen Deaktivierung der internen Heizelemente oder der Reduzierung der Kommunikation zwischen Rover und Kontrollzentrum konnte diese Zeitspanne letztendlich bis Ende März 2010 ausgedehnt werden. Die letzte erfolgreiche Kommunikation zwischen Spirit und seinem Kontrollzentrum am JPL erfolgte am 22. März 2010. Der nächste Versuch, eine Verbindung zu dem Marsrover herzustellen, scheiterte dagegen am 30. März (Raumfahrer.net berichtete). „Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Spirit irgendwann zwischen der Kommunikation am 22. März und dem letzten Versuch nicht mehr genug Energie hatte“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL.

In der Folgezeit waren die Techniker und Ingeniere des JPL bemüht, einen erneuten Kontakt mit dem Rover herzustellen (Raumfahrer.net berichtete über die damit verbundenen Probleme und die gewählte Vorgehensweise). Durch das Voranschreiten des Marsfrühlings während der letzten Monate stand Spirit aufgrund des zunehmenden Sonnenhöhe über dem Horizont und einer damit verbundenen täglichen längeren Sonneneinstrahlung wieder mehr Energie zur Verfügung. Dadurch sollten die Batterien eigentlich genügend aufgeladen worden sein, um eine erneute Kommunikation mit der Erde oder dem Marsorbiter Mars Odyssey zu ermöglichen.

Bis zum heutigen Tag haben sich die anfänglichen Erwartungen der Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission, den Kontakt mit Spirit noch bis zum Ende des Jahres 2010 wieder aufzunehmen, leider nicht erfüllt. Trotz aller Bemühungen blieb Spirit stumm. Mit jedem Tag, der verstrich, sanken dabei die Hoffnungen auf ein erneutes Erwachen des Rovers ein kleines Stück weiter ab. Am 10. März 2011 erreichte die Sonne schließlich ihren höchsten Stand über dem Gusev-Krater, dem Standort des Rovers. Als auch dieser Zeitpunkt der theoretischen höchstmöglichen Energieaufnahme verstrich, ohne dass sich Spirit meldete, wurden die Hoffnungen der JPL-Mitarbeiter noch weiter gedämpft.

Mittlerweile ist zu befürchten, dass die elektronischen Bauteile des Rovers die tiefen Umgebungstemperaturen der letzten Monate nicht unbeschadet überdauert haben. Eine weitere ungeklärte Frage ist, in welchem Zustand die Batterien des Rovers die dabei aufgetretene Tiefenentladung überstanden haben. Trotz all dieser negativen Vorzeichen haben die Mitarbeiter des JPL die Hoffnung aber noch nicht aufgegeben. In den letzten Wochen wurde die Kampagne zur Kontaktierung des Rovers modifiziert und dabei noch weiter ausgedehnt.

Bereits seit dem 26. Juli 2010 versuchen die JPL-Mitarbeiter, den Marsrover im Rahmen einer sogenannten „Sweep & Beep“-Kampagne „auf Verdacht hin“ aktiv zu kontaktieren. „Anstatt lediglich nach Signalen Ausschau zu halten, schicken wir dem Rover jetzt auch aktiv Kommandos, welche die Anweisung enthalten, uns ein bestimmtes Kommunikationssignal zu übermitteln“, so John Callas. „Sollte der Rover zufälligerweise gerade wach sein und diese Kommandos empfangen, so wird er entsprechend reagieren.“

Die Länge dieser Kommandos wurde ab dem 11. Februar auf eine Dauer von jetzt nur noch 10 Minuten verkürzt. Außerdem werden die Kommandos mittlerweile auch in kürzeren Zeitabständen ausgestrahlt. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass der Rover sie in seinen nur kurzen „Wachphasen“ empfangen und darauf reagieren kann. Außerdem decken die Kommandos jetzt einen längeren Zeitraum des Marstages ab, womit die Missionsmitarbeiter auf die Möglichkeit eines Aussetzers der Uhr des Rovers reagieren. Ohne diese Missionsuhr ist Spirit nicht in der Lage, die korrekte Uhrzeit zu ermitteln und wäre in einem solchen Fall eventuell „zur falschen Zeit“ aktiv.

„Die Verkürzung der „Sweep & Beep“-Kommandos auf jetzt nur noch 10 Minuten erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass der Rover diese Kommandos auch wirklich empfängt“, erläutert John Callas. „Der Rover ist so programmiert, dass er im jetzigen Modus – sofern genügend Energie vorhanden ist – pro Stunde lediglich für 20 Minuten empfangsbereit ist. Wenn er in dieser Zeit keine Kommandos empfängt, dann begibt er sich automatisch wieder in den Schlafmodus.“

Ferner wird jetzt bei der Suchkampagne durch das Deep Space Network der NASA (DSN) ein größerer Frequenzbereich abgedeckt. Mit dieser Maßnahme wurde auf die Möglichkeit einer eventuellen Frequenzverschiebung aufgrund eines fehlerhaften oder beschädigten Receivers an Bord von Spirit reagiert. Durch die extrem niedrigen Temperaturen der vergangenen Monate könnte zum Beispiel der Oszillator der Hauptantenne des Rovers in Mitleidenschaft gezogen worden sein, was eine Veränderung der Sende- und Empfangsfrequenz zur Folge hätte.

Für den Fall, dass der Haupttransmitter des Rovers beschädigt ist, werden Spirit seit Anfang dieser Woche zudem Kommandos übermittelt, welche für die Kommunikation des Rovers mit dem Kontrollzentrum die Verwendung eines Backup-Transmitters vorschreiben. Außerdem wird für die Kommunikation jetzt neben der X-Band-Verbindung auch die UHF-Verbindung genutzt.

„Die Kommandos, welche wir mit Beginn dieser Woche aussenden, sollten auch im Fall eines gleichzeitigen Auftretens von mehreren Fehlerquellen, zum Beispiel des Ausfalls verschiedener Elemente der Kommunikationsanlage und der Missionsuhr, funktionieren“, so John Callas. Trotzdem müssen die Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission der Realität in die Augen schauen. Sollte es trotz all dieser Bemühungen nicht möglich sein, in den kommenden ein bis zwei Monaten ein Lebenszeichen von Spirit zu empfangen, so werden Missionsmitarbeiter ihre weiteren Aktivitäten auf den „Zwillingsbruder“ von Spirit konzentrieren.

Der Rover Opportunity befindet sich gegenwärtig auf der anderen Seite des Mars auf dem Meridiani Planum im Einsatz. In den nächsten Tagen wird er sein momentanes Forschungsziel, den Krater Santa Maria, verlassen und den Weg zu dem noch etwa 6,5 Kilometer entfernten Endeavour-Krater antreten.

Bis zum Ende seiner bisher letzten Fahrt legte Spirit 7.730,50 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück. Es bleibt zu hoffen, dass dem Team die erneute Kontaktaufnahme glückt und anschließend noch viele weitere Meter folgen werden!

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Internetseite des JPL:

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Der Beitrag Marsrover Spirit: Immer noch kein Lebenszeichen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Intelsat.

Telemetriedaten von Galaxy 15 werden am Boden weiterhin empfangen, und können Signale anderer Raumfahrzeuge, die die gleichen Frequenzen nutzen, weiterhin stören. Anfang April 2010 hatte man die Kontrolle über Galaxy 15 verloren. Mit vom Boden aus nicht abschaltbarer Kommunikationsnutzlast begann der Satellit durch den Geostationären Orbit zu treiben. Bei Vorbeiflügen von Galaxy 15 an anderen Satelliten im Geostationären Orbit, die ebenfalls eine im C-Band arbeitende Kommunikationsnutzlast an Bord haben, drohten Signalstörungen und Unterbrechungen, weshalb teilweise aufwändige Ausweichmanöver von den Satelliten ausgeführt werden mussten, welche Galaxy 15 passierte.

Weil Galaxy 15 Mitte Dezember seine Ausrichtung zur Erde zum ersten Mal verlor, kam es endlich zu der erhofften Abschaltung der Kommunikationsnutzlast. Einige Stunden nach Verlust der korrekten Ausrichtung war die von den Solarzellenauslegern des Satelliten erzeugte elektrische Leistung so weit abgesunken, dass die Kommunikationsnutzlast automatisch deaktiviert wurde. Ihre C- und L-Band-Transponder können jetzt nun noch durch Kommandos vom Boden wieder eingeschaltet werden.

Derzeit ist Galaxy 15 während seiner Erdumläufe teilweise korrekt Richtung Erde ausgerichtet, teilweise nicht. Die Zeiträume der fehlerhaften Orientierung im Raum werden länger. Irgendwann werden auch die grundlegenden Systeme des Satelliten nicht mehr genügend Energie erhalten, und abschalten. Damit dies tatsächlich geschehen kann, ist eine vollständige Entladung der Akkumulatoren an Bord des Satelliten erforderlich. Spezialisten des Satellitenherstellers Orbital Sciences Corporation (OSC) und des Betreibers Intelsat bemühen sich zu bestimmen, wann es letztlich so weit sein könnte.

Da eine Steuereinheit an Bord des Satelliten so ausgelegt ist, dass sie automatisch neu startet, sobald nach einem totalen Stromausfall wieder Energie zur Verfügung steht, hofft man, über diese anschließend Kontakt zum Satelliten aufbauen zu können, um unverzüglich die Notfallsituation berücksichtigende Programmanpassungen einzuspielen. Dass Galaxy 15 wieder in einen nominalen Betriebszustand zu versetzen sei, bezeichnet Intelsat derzeit nur als eine entfernte Möglichkeit.

Die übrigen von OSC für Intelsat gebauten, im All kreisenden Satelliten wurden bereits mit entsprechenden Programmanpassungen ausgestattet, weshalb man nicht davon ausgeht, dass sie auf gleiche Weise wie Galaxy 15 versagen könnten. Satelliten für Intelsat, die sich bei OSC in der Herstellung befinden, werden auf Anweisung von Intelsat hinsichtlich Hard- und Software modifiziert.

Galaxy 15 alias G-15 ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 28.884 bzw. als Objekt 2005-041A.

Der Beitrag Kommunikationsnutzlast von Galaxy 15 schweigt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans J. Kemm. Quelle: universetoday.com. Vertont von Peter Rittinger.

Nasa-Forscher berichteten am 13. Dezember 2010 auf der Jahrestagung der Amerikanischen Geophysikalischen Union (AGU) in San Francisco, dass die Raumsonde Voyager 1 als erstes von Menschen gebautes Objekt in eine andere Zone des Weltraums vorgedrungen ist und sie nähert sich jetzt der Grenze des Sonnensystems.
Im Juni 2010 erhielt die Nasa erstmals Signale von Voyager 1, aus denen die Wissenschaftler ableiten konnten, dass im Umfeld der Sonde Windstille herrscht. Partikel, die auf die Sonde trafen, hatten dieselbe Geschwindigkeit wie der Flugkörper selbst. In diesem Bereich der Sonnenumhüllung, Heliosheath, weht der interstellare Wind aus Teilchen anderer Sterne stärker als der Sonnenwind, der abgelenkt und schließlich gestoppt wird.

In vier Jahren wird Voyager 1 die Heliopause, die Grenze des Sonnensystems, erreichen. An der Heliopause beginnt der interstellare Raum, wo sich die Partikel der Sonne so stark mit den Partikeln anderer Sterne vermischen, dass sie nicht mehr erkennbar sind. Die Raumsonde bewegt sich mit 61.150 Stundenkilometern auf die Heliopause zu.

Weil die Energieversorgung der Instrumente von Voyager 1 nur noch sehr gering ist, haben die NASA-Forscher mit der Zeit die meisten Geräte an Bord abgeschaltet. Wenn Kontaktbedarf besteht, werden die dafür notwendigen Geräte aktiviert, was aber nur selten geschieht. Langsam, aber sicher müssen auch die Instrumente, die der Grundversorgung dienen, abgeschaltet werden. Die Wissenschaftler hoffen aber, dass sie noch mindestens 15 Jahre Kontakt zur Sonde halten können, bevor sie dann in den Weiten des Weltraums verschwindet.

Der Beitrag Voyager 1 nähert sich dem Rand des Sonnensystems erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Auf seiner Fahrt durch das im Gusev-Krater gelegene „West Valley“ brach der von der NASA betriebene Marsrover Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach mehrmonatigen Analysen und Simulationen der Situation begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

In den folgenden Monaten gelang es den Marsrover-Drivern jedoch trotz aller Bemühungen nicht, den Rover aus dieser Sandfalle zu manövrieren und sicheren Untergrund zu erreichen. Als Konsequenz aus den vergeblichen Versuchen und der sich aufgrund des einsetzenden Wechsels der Jahreszeiten immer weiter verschlechternden Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers teilte die NASA am 12. Februar 2010 mit, dass die Fahrversuche eingestellt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Für den Betrieb des Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Bereits in wenigen Wochen, so die damaligen Befürchtungen der für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter des JPL, wird Spirit aufgrund des immer weiter sinkenden Sonnenstandes und der ungünstigen Ausrichtung des Rovers in Richtung auf die Sonne nicht mehr in der Lage sein, diese Energiemenge zu generieren und sich aufgrund einer negativen Energiesituation in einen speziellen Tiefschlafmodus, den sogenannten „Low Power Mode“, versetzen.

Aufgrund verschiedener Energiesparmaßnahmen wie zum Beispiel der zeitweisen Deaktivierung der internen Heizelemente oder der Reduzierung der Kommunikation zwischen Rover und Kontrollzentrum konnte diese Zeitspanne letztendlich bis Ende März 2010 ausgedehnt werden. Die letzte erfolgreiche Kommunikation zwischen Spirit und dem JPL erfolgte am 22. März 2010. Der nächste Versuch, eine Verbindung zu dem Marsrover herzustellen, scheiterte dagegen am 30. März (Raumfahrer.net berichtete). „Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Spirit irgendwann zwischen der Kommunikation am 22. März und dem letzten Versuch nicht mehr genug Energie hatte“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL. „Die letzten Übertragungen hatten schon darauf hingedeutet, dass sich der Ladezustand der Batterien verschlechtert und sich dem Punkt nähert, zu dem sich Spirit in einen Winterschlaf-Modus schaltet.“

In diesem Hibernations-Modus, so die vorprogrammierte Vorgehensweise, deaktivierte Spirit nach dem Unterschreiten eines bestimmten Ladestandes der Batterien alle nicht unbedingt für den Betrieb des Rovers notwendigen Systeme einschließlich seiner Kommunikationsanlage. Die einzigen durch die Batterien weiterhin mit Energie versorgten Systeme waren eine Missionsuhr, welche dem Rover die aktuelle Zeit mitteilt, und eine interne Heizung. Diese Heizung sollte auch weiterhin bei Bedarf aktiviert werden und dafür sorgen, dass die beiden Hauptbatterien und das Battery Control Board (BCB) innerhalb der „Warm Electronic Box“, in welcher die wichtigsten elektronischen Bauteile des Rovers installiert sind, nicht unterkühlen. Während dieses „Winterschlafs“ nutzt der Rover die zwischenzeitlich weiterhin durch die Solarpaneele generierte Energie, um seine Batterien zu laden. Erst nachdem dabei über einen vorgegebenen Zeitraum hinweg ein bestimmter Batterie-Ladestand erreicht wird, soll Spirit seinen Winterschlaf beenden.

In diesem Fall wird sich der Rover einmal pro Tag reaktivieren, seine Funkanlage wieder in Betrieb nehmen und von sich aus versuchen, um 12:15 Uhr lokaler Marszeit, dem Zeitpunkt der vermutlich größten Energieaufnahme durch die Solarpaneele, Kontakt mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde aufzunehmen. Für eine erfolgreiche Kommunikation nach diesem Winterschlaf benötigt Spirit allerdings zwingend seine Missionsuhr, denn nur durch diese kann der Rover ermitteln, wie spät es gerade auf dem Mars ist und an welchem Ort die Erde zu diesem Zeitpunkt am Marshimmel steht beziehungsweise zu welchem Zeitpunkt sich der als Kommunikationsrelais eingesetzte NASA-Orbiter Mars Odyssey über dem Gusev-Krater, dem Standort Spirits, befindet.
Auf verschiedenen Temperatur- und Energiemodellen beruhende Berechnungen der NASA geben allerdings Grund zu der Befürchtung, dass der Ladezustand der Batterien während des extrem kalten Marswinters nicht ausgereicht hat, um die Missionsuhr des Rovers mit genügend Strom zu versorgen. Sollte dieser Fall eingetreten sein, so wäre die Uhr irgendwann im Verlauf der letzten Monate stehen geblieben. Mit dem jahreszeitlich bedingten steigenden Sonnenstand würden die Solarpaneele wieder mehr Strom erzeugen und auch die Uhr erneut mit Energie versorgen, welche dann nach einem „Master Clock Reset“ bei einem Wert von „Null“ zu laufen beginnen würde. Die Kenntnis des aktuellen Datums und der abgelaufenen Missionszeit wäre für den Rover in diesem Fall allerdings verloren. Ohne diese Werte ist Spirit jedoch nicht mehr in der Lage, seine für die Kommunikation mit dem Kontrollzentrum benötigte High-Gain-Antenne (HGA) direkt auf die Erde auszurichten.

Mangels genauer Kenntnis der Position der Erde würden die Kontaktversuche des Rovers allerdings ins Leere laufen, da dieser die HGA-Antenne falsch ausrichten würde. Sollte dieser Fall eintreten, so würde Spirit das Ausbleiben einer Antwort von der Erde nach einer bestimmten Anzahl von Versuchen als eine Beschädigung der HGA-Antenne interpretieren und auf seine UHF-Antenne umschalten, um über diese Antenne eine Verbindung mit dem im Marsorbit befindlichen NASA-Orbiter Mars Odyssey herzustellen. Auch in diesem Fall würde der Verlust der Missionszeit jedoch ein Problem darstellen, denn Spirit kann Mars Odyssey nur dann erreichen, wenn sich der Orbiter aus der Sicht des Rovers über dem Horizont befindet. Dies ist allerdings an jedem Marstag nur für wenige Minuten der Fall.

Mars Odyssey und der ebenfalls von der NASA betriebene Mars Reconnaissance Orbiter umrunden den Mars in polaren, sonnensynchronen Umlaufbahnen in einer Höhe von etwa 300 Kilometern, wodurch ein kompletter Orbit einen Zeitraum von rund zwei Stunden beansprucht. In diesem Zeitraum rotiert der Planet langsam unter den Orbitern und da die Drehung des Mars nicht synchron zu den beiden Orbiterbahnen erfolgt, kann so in einem Zeitraum von zwei Wochen nach und nach die gesamte Marsoberfläche erfasst werden.

Für Spirit hat diese Geometrie der Orbiterbahnen zur Folge, dass sich der als Kommunikationsrelais zwischen Erde und Mars eingesetzte Mars Odyssey an bestimmten Tagen jeweils um 3:30 und 15:30 marsianischer Ortszeit ziemlich genau im Zenit über dem Rover und somit für mehrere Minuten innerhalb der Kommunikationsreichweite befindet. Zwei Stunden vor und nach diesen Zeitpunkten erfolgen weitere Überflüge, wobei sich Mars Odyssey dann allerdings weiter im Osten beziehungsweise Westen bewegt und sich dichter über dem Horizont befindet. Je dichter der Orbiter jedoch über dem Horizont steht, desto kürzer fällt dabei das jeweilige Kommunikationsfenster aus und desto schlechter ist auch die Qualität der Funkverbindung. Es ist somit ziemlich offensichtlich, dass Spirit nach einem Neustart der Missionsuhr und einem dadurch bedingten Verlust der Missionszeit kaum eine Chance hätte, von sich aus die Kommunikation mit der Erde oder Mars Odyssey erneut aufzubauen.

Aus diesem Grund versucht das JPL seit dem 26. Juli 2010 den Marsrover „auf Verdacht hin“ aktiv zu kontaktieren. „Anstatt lediglich nach Signalen Ausschau zu halten, schicken wir dem Rover jetzt auch aktiv Kommandos, welche die Anweisung enthalten, uns ein bestimmtes Kommunikationssignal zu senden“, so John Callas. „Sollte der Rover zufälligerweise gerade wach sein und das Kommando empfangen, so wird er entsprechend reagieren.“ Diese Kommandos werden sowohl vom Orbiter Mars Odyssey als auch vom Deep Space Network der NASA (DSN) nach einem bestimmten Zeitplan ausgesandt. Was sich hier in der Theorie vielleicht noch relativ einfach liest, das gestaltet sich in der Praxis allerdings als äußerst kompliziert, denn niemand weiß, in welchem Zustand sich die verschiedenen elektronischen Komponenten des Rovers befinden, wie hoch der aktuelle Ladestand der Batterien zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausfällt und wann Spirit gerade „wach“ und damit auch empfangsbereit ist.

Das „Wiedererwachen“ des Rovers wird unabhängig von einem bestimmten im Vorfeld festgelegten Datum oder Zeitpunkt erfolgen sondern vielmehr ausschließlich durch die zur Verfügung stehende Energiemenge ausgelöst werden. Sollte die Missionsuhr der Rovers zwischenzeitlich ausgefallen sein, so wird Spirit zuerst eine neue Missionszeit setzen. Abhängig vom gegebenen Energiestatus wird der Rover ab jetzt in bestimmten Abständen für mehrere Minuten erwachen und seinen Energiestatus kontrollieren. Die Abstände zwischen den Wachphasen werden durch den jeweiligen ermittelten Landestand der Batterien und die zu diesen Zeitpunkten aus den Solarpaneelen bezogene Energiemenge bestimmt. Verschiedene Modi erlauben dabei Abstände von vier, 21 oder 27 Stunden zwischen den einzelnen Wachphasen. Während dieser kurzen, maximal 20 Minuten langen Wachphasen, kann Spirit dann auch Signale vom DSN oder dem Mars Odyssey-Orbiter empfangen und auf übermittelte Kommandos reagieren.

Aufgrund der zeitlich sehr befristeten Kommunikationsfenster und der Ungewissheit, ab wann und in welchen Abständen sich diese öffnen, gehen die Ingenieure des JPL davon aus, dass es sich als sehr schwierig gestalten wird, Spirit während der verschiedenen hintereinander erfolgenden kurzen Wachphasen durch eine erfolgreiche Kontaktaufnahme „einzufangen“. Sobald es jedoch gelingt den Kontakt herzustellen könnte man dem Rover dabei neue Befehle übermitteln, welche einen erneuten Rückfall in den „Low Power“-Modus verhindern und eine dauerhafte Kommunikation nach einem neuen, fest geregelten Zeitplan ermöglicht.

Laut der Kalkulationen der Ingenieure des JPL wäre der theoretisch frühestmögliche Zeitpunkt einer erneuten Kontaktierung von Spirit der Zeitraum um den 23. Juli 2010 gewesen. Aufgrund der Erfahrungen der vergangenen Jahre ging man allerdings realistischerweise davon aus, dass sich die Energiesituation des Rovers bis Ende September nicht wirklich entscheidend verbessern würde.

Der einsetzende Sommer auf der nördlichen Hemisphäre des Mars hat alljährlich ein langsames Abschmelzen der nördlichen Polarkappe zur Folge. Aufgrund dieses Schmelzprozesses bildet sich in der Äquatorregion des Planeten in dieser Zeit ein mehr oder minder dichtes Band aus Wassereiswolken. Zusätzlich ist die Atmosphäre in dieser Zeit mit einer dünnen Staubschicht durchsetzt, welche ihre Ursache in den in diesem Zeitraum auftretenden lokalen und regionalen Staubstürmen hat. Beides führt zu einer Eintrübung der Atmosphäre, was wiederum zur Folge hat, dass der Rover trotz des jetzt täglich höheren Sonnenstandes nicht zwingend mehr Solarenergie generieren muss.

Trotzdem sollten sich mit zunehmender Sonnenhöhe über dem Horizont und einer täglich längeren Sonneneinstrahlung die Batterien schließlich soweit aufladen, dass sich die Abstände zwischen den einzelnen Wachphasen verkürzen und Spirit somit auch immer öfter empfangsbereit sein wird. Aus diesem Grund rechnet man am JPL damit, dass es in den nächsten Wochen gelingen sollte, einen erneuten Kontakt mit Spirit herzustellen. Die meisten Ingenieure des JPL nennen dabei die zweite Oktoberhälfte oder den November als den wahrscheinlichsten Termin.

Allerdings sind hierbei mehrere unbekannte Faktoren im Spiel. Während der letzten Marssommer wurden in der Region des Gusev-Kraters immer wieder kleine Wirbelwinde, sogenannte Dust Devils, beobachtet, welche die Solarpaneele von Spirit von den Staubablagerungen befreit haben. Sollten die bei so einem Staubteufel auftretenden Windböen auch jetzt die Solarpaneele von Staubablagerungen befreien, so hätte dies einen unmittelbaren positiven Effekt auf die Energieausbeute des Rovers. Andererseits können eine Zunahme der Staubkonzentrationen oder eine vermehrte Wolkenbildung über dem Standort von Spirit die Energieproduktion jederzeit negativ beeinflussen. Außerdem ist nicht bekannt, ob und in welchem Zustand die empfindliche Elektronik des Rovers den kalten Marswinter mit seinen tiefen Temperaturen überstanden hat. Erst dann, wenn man auch bis zur Sommersonnenwende auf dem Mars im März 2011 noch keinen Kontakt mit dem Rover herstellen konnte, muss man die Mission wohl als verloren ansehen.

Die Teammitglieder der Mars Exploration Rover-Mission sind jedoch fest davon überzeugt, dass die Mission des Robotergeologen Spirit noch nicht beendet ist.

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Internetseite des JPL:

• Free Spirit (engl.)

Der Beitrag Marsrover Spirit: Die Suchkampagne dauert an erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA, JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Am 26. Juli begannen die Missionsleiter am Jet Propulsion Laboratory in Pasadena damit, ein Kommando ins All zu schicken, dass dem Rover den Befehl geben sollte, einen Piepton zur Erde zu schicken. Bis zum heutigen Tage hat sich Spirit jedoch noch nicht gemeldet.
Das Problem bei der Kontaktaufnahme ist, dass Spirit aufgrund der mangelnden Energieversorgung bedingt durch die geringe Sonneneinstrahlung im Winter unter Umständen den Wert seiner Missionsuhr verloren hat. In diesem Fall würde der Rover die Missionsuhr neu starten, alle vier Stunden aufwachen und auf ein Signal von der Erde hören.

Trotz der aufwendigen Kontaktversuche halten einige Wissenschaftler am JPL es für möglich, dass Spirit sich nicht mehr bei der Erde meldet.

„Es wäre das Wunder vom Mars, wenn unser geliebter Rover sich melden würde“, sagte Doug McCuistion, Direktor des Mars-Exploration-Programms in Washington. „Er musste vorher noch nie so harte Bedingungen aushalten – das ist Neuland.“

Raumcon:

• Marsrover-Thread seit dem 25. Juli

Der Beitrag Erste Versuche der Kontaktaufnahme mit Spirit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Klaus Donath. Quelle: JPL, NASA.

In diesem Ruhezustand läuft die Missionsuhr von Spirit weiter, aber Kommunikation und andere Aktivitäten sind inaktiv, um sämtliche Energie für die Heizung, die Uhr und das Aufladen der Batterien zur Verfügung zu stellen.

John Callas vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA meint, dass man nun über Wochen oder Monate eventuell nichts mehr von Spirit hören wird. Allerdings geht er davon aus, dass die Kommunikation von Spirit erneut möglich sein wird, sobald die Akkus wieder genügend geladen werden.

Spirits Energieausbeute ist sehr gering weil die Sonne im Marswinter tief steht und der Rover selbst auch nicht mehr in eine optimale Schräglage gebracht werden konnte.

Dabei hat Spirit bis zuletzt in einem wöchentlichen Rythmus mit den Mars-Sonden kommuniziert. Über die nächsten Wochen wird die zentrale Elektrik kälter werden als jemals zuvor. Aktuelle Vorhersagen gehen aber davon aus, dass keine Designlimits unterschritten werden dürften. Allerdings galten diese Limits für einen neuen Rover. Für den in die Jahre gekommenen Rover könnte das zusätzlichen Stress bedeuten. Sollte die Missionsuhr nicht mehr genügend Energie bekommen, wäre die Mission beendet.

Nachdem Spirit sich in einer Sandfalle festgefahren hatte und ein weiteres Rad nicht mehr korrekt funktioniert, gibt es Überlegungen der NASA, den Rover zu einer stationären Basis zu erklären, sollte er wieder erwachen. Man will daher keine weiteren Fahrtversuche mehr unternehmen. Das letzte Wort dürfte dabei allerdings noch nicht gesprochen sein.

Jetzt heißt es abwarten bis sich Spirit wieder meldet.

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• Spirit May Have Begun Months-Long Hibernation

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