Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA/JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Nachdem gestern dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) bereits ein außergewöhnliches Foto vom am Landefallschirm hängenden Mars-Rover Curiosity gelungen war, konnte heute eine erste Aufnahme der Landezone gemacht werden. Das Foto mit einer Auflösung von rund 40 cm je Pixel zeigt deutlich, wie verschieden stark die einzelnen Komponenten des Mars Science Laboratorys Curiosity bei ihrem Sturz auf den Marsboden den Staub an der Oberfläche aufgewühlt haben, wodurch dunkleres Bodenmaterial darunter zum Vorschein gekommen ist. Um diese ersten Aufnahme vom Landegebiet des Rovers anfertigen zu können musste MRO mit 41° sehr stark seitlich relativ zur Flugrichtung geneigt werden, um das Areal mit seiner starr im Orbiter eingebauten HiRISE-Kamera aufnehmen zu können. Dies hat zur Folge, dass die Aufnahme weniger kontrast- und detailreich ist, als sie es unter idealen Bedingungen – eine klare Marsatmosphäre und günstige Beleuchtungsverhältnisse bei direktem Flug über die Landestelle – sein könnte: wir werden zukünftig also mit hoher Wahrscheinlichkeit noch deutlich brillantere Aufnahmen des Landegebiets sehen können.
Die Absturzstelle des sogenannten Sky Cranes (dt. „Himmelskran“), der mit vier seiner acht Triebwerke die Sinkgeschwindigkeit während der Landung soweit reduzierte, dass der Rover sanft auf dem Marsboden abgesetzt werden konnte, ist dabei besonders gut sichtbar. Ebenfalls ist rund um die Landeposition von Curiosity ein recht großes Gebiet erkennbar, in dem die Triebwerke des Sky Cranes den Staub auf dem Marsboden aufgewirbelt haben.

Der Effekt dieser Triebwerke ist ebenfalls im ersten, qualitativ noch recht schlichten und doch spektakulären Video von der Landung sehr gut zu erkennen. Auch dieses aus knapp 300 Fotos zusammengesetzte Video ist heute veröffentlich worden. Die einzelnen Aufnahmen sind von der an der Unterseite des Rovers montieren MARDI-Kamera aufgenommen worden und zeigen die letzte Landephase von der Abtrennung des Hitzeschildes bis zur Landung. Heute wurden mit Hilfe des als Relais-Satelliten fungierenden MRO nur 297 kleine Vorschaubilder mit einer Auflösung von 192 x 144 Pixel zur Erde übertragen. Das Video beginnt mit einer Aufnahme, die den etwa drei Sekunden zuvor abgetrennten Hitzeschild in 15 Metern Distanz zu Boden stürzend zeigt, und endet unmittelbar vor der Landung.

Auf den letzten Aufnahmen des Videos ist gut zu sehen, wie die vier aktiven Bremstriebwerke des Sky Cranes den Staub auf dem Marsboden aufwirbeln. Auch die teilweise heftige Rotation von Curiosity während der Phase, als der Rover am Landefallschirm Richtung Mars schwebt, ist auf dem Video gut zu erkennen. Insgesamt hat die MARDI-Kamera etwa 1.500 Aufnahmen mit einer Auflösung von 1.600 x 1.200 Pixel während des Landevorgangs angefertigt, die sich derzeit noch im acht Gigabyte großen internen Speicher der Kamera befinden. Diese Aufnahmen in voller Auflösung werden erst in den kommenden Wochen und Monaten sukzessive zur Erde übermittelt, so dass es bis zur Präsentation des Landefilms in seiner vollen Pracht noch eine Weile dauern kann. Das jetzt von der NASA veröffentliche erste Video der Landung können Sie auf dieser NASA-Seite anschauen.

Zu guter Letzt präsentierte die NASA heute auch das erste Farbfoto, das Curiosity nach seiner Ankunft auf dem Roten Planeten gemacht hat. Aufgenommen wurde dieses Foto mit der am Instrumentenarm des Rovers angebrachten MAHLI-Kamera, die eigentlich für die detaillierte optische Untersuchung der Marsoberfläche – und weniger für die Anfertigung von Panorama-Aufnahmen – bei dieser Mission dabei ist. Das ungewöhnliche Bildformat resultiert aus der Tatsache, dass der Instrumentenarm des Rovers mitsamt der daran angebrachten MAHLI-Kamera derzeit noch auf dem „Oberdeck“ von Curiosity ruht und die Kamera daher schräg auf die Marsoberfläche blickt. In der Ferne ist der nördliche Rand des Gale-Kraters zu sehen. Auch hier ist wieder der Effekt der Bremstriebwerke des Sky Cranes unübersehbar, ist dieses Foto doch durch die offensichtlich erheblich mit bei der Landung aufgewirbeltem Staub bedeckte transparente Staubschutzhaube der Kamera hindurch aufgenommen worden.

Insgesamt zeigen sowohl das Abstiegsvideo wie auch Curiositys erste Farbaufnahme, dass die NASA mit der Entscheidung für die Landung per Sky Crane eine gute Wahl getroffen hat. Durch das Abseilen des Rovers in der letzten Landephase sind die Triebwerke des Sky Cranes dem Marsboden nicht näher als etwa 7,5 Meter gekommen, was jedoch offensichtlich immer noch für erhebliche Staubaufwirbelungen gesorgt hat. Ein Landeverfahren ähnlich wie bei den amerikanischen Viking-Marslandern der 1970er Jahre, bei denen die Landetriebwerke erst wenige Dutzend Zentimeter über dem Marsboden ausgeschaltet worden sind, hätte die aufgewirbelte Staubmenge noch einmal deutlich erhöht und damit auch das Risiko anwachsen lassen, dabei Beschädigungen am Rover bzw. seinen Instrumenten zu verursachen.

Der Beitrag Curiosity: Foto der Landestelle und ein Abstiegsvideo erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Nach seiner Ankunft bei unserem äußeren Nachbarplaneten wird der Rover Curiosity ein mehrere Minuten andauerndes Abstiegsmanöver zur Marsoberfläche durchführen. Für dieses Landemanöver wurde Curiosity von der NASA mit einer speziellen Kamera, der „Mars Descent Imager“-Kamera (kurz „MARDI“), ausgerüstet, welche die letzte Phase des Landeanfluges bildlich dokumentieren soll. Hierzu beginnt die an der Unterseite des Rovers befestigte Kamera etwa zwei Minuten vor dem Aufsetzen des Rovers auf der Oberfläche des Mars aus einer Höhe von weniger als 3,7 Kilometern damit, pro Sekunde vier Farbbilder aufzunehmen.

Die ersten Bilder der Kamera werden dabei den unmittelbar zuvor abgesprengten Hitzeschild zeigen, welcher den Rover während des Eintritts in die Marsatmosphäre vor der auftretenden Reibungshitze schützt. Anschließend kommt langsam das angepeilte Landegebiet in Sicht. Auf den ersten Aufnahmen wird man dabei noch eine Fläche mit einer Ausdehnung von mehreren Quadratkilometern überblicken können. Die während des Abstiegs zur Planetenoberfläche aufgenommenen Bilder werden zeigen, dass der Landeanflug nicht ruhig verlaufen wird. Vielmehr wird der Rover wahrscheinlich zuerst rotieren und später hin und her pendeln, während er sich, erst an seinem Fallschirm schwebend und anschließend durch seine Bremsraketen abgebremst, der Oberfläche immer weiter nähert. Trotz einer Belichtungszeit von lediglich 1,3 Millisekunden pro Aufnahme werden daher vermutlich viele der von der MARDI-Kamera erzeugten Aufnahmen „verwackeln“.

Kurz vor dem Aufsetzen auf der Marsoberfläche wird Curiosity seine sechs Räder ausfahren. Während dieses Manövers wird das linke Vorderrad des Rovers in den Aufnahmebereich der MARDI-Kamera gelangen. Auf den Bildern wird zudem auch der Schatten von Curiosity zu erkennen sein, welcher sich – zunächst nur als winziger Punkt sichtbar und dann immer größer werdend – westlich des Rovers über die Oberfläche des Mars bewegt. Beim Aufsetzen werden der Schatten und der Rover schließlich miteinander verschmelzen und die Kamera zeigt nur noch einen etwa handtuchgroßen Ausschnitt der Marsoberfläche direkt unterhalb von Curiosity. Möglicherweise ziehen dabei auch noch einige Staubschwaden durch das Bild, welche unmittelbar zuvor von den Bremsraketen des Sky Cranes aufgewirbelt wurden.

Allerdings wird die interessierte Öffentlichkeit diese Bilder leider nicht „live“ mitverfolgen können, denn diese Aufnahmen der MARDI-Kamera werden erst nach der erfolgreichen Landung des Rovers an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Der Grund hierfür ist die zu geringe Datenübertragungsrate während der Landephase. Die begrenzten Kommunikations-Kapazitäten sollen vielmehr zur Übermittlung von Telemetriedaten genutzt werden, durch welche die Techniker und Ingenieure des JPL Einzelheiten über den aktuellen Zustand des Rovers während der Abstiegsphase erfahren. Daher werden alle von der MARDI-Kamera aufgenommenen Bilder zuerst in einem internen Flash-Speicher abgelegt und erst anschließend, abhängig von der Priorität der einzelnen MARDI-Aufnahmen, im Rahmen mehrerer Übertragungssequenzen an das Kontrollzentrum übermittelt.

„Wir werden die Bilder in mehreren Abschnitten erhalten“, so Michael C. Malin von der Firma Malin Space Science Systems (MSSS), welche die MARDI-Kamera entwickelt und gefertigt hat. „Zuerst werden wir dabei nur verkleinerte Versionen der Abstiegsbilder erhalten und nur einige ausgewählte Bilder werden über die volle Auflösung verfügen.“ Diese „Full Frame“-Aufnahmen werden dabei in erster Linie an das Kontrollzentrum übermittelt, um die Qualität der MARDI-Aufnahmen beurteilen zu können. Die verkleinerten Bilder verfügen dagegen lediglich über eine Auflösung von 200 x 150 Pixeln.

Nachfolgende Übertragungen werden dann weitere voll aufgelöste Aufnahmen beinhalten, welche mit Hilfe der zuerst übertragenen verkleinerten Bildversionen gezielt ausgesucht wurden. Bereits aus den verkleinerten Aufnahmen werden die Experten des JPL und der Firma MSSS allerdings ein Video erstellen können, welches in seiner Qualität mit einem gängigen „YouTube“-Video vergleichbar sein wird. Die endgültige HD-Version des Videos wird dagegen erst verfügbar sein, nachdem alle MARDI-Aufnahmen an das Kontrollzentrum übermittelt wurden. Abhängig von der Priorität anderer wissenschaftlicher und technischer Daten kann deren vollständige Übertragung jedoch mehrere Wochen oder sogar Monate andauern.

Allerdings ist die MARDI-Kamera nicht ausschließlich aus PR-Gründen ein Bestandteil der Curiosity-Mission. Vielmehr soll auch diese Kamera in erster Linie wissenschaftliche Aufgaben erfüllen. Anhand der während des Landeanfluges angefertigten Aufnahmen kann das Landegebiet von Curiosity von Anfang an mit einer sehr hoher räumlichen Auflösung erfasst werden, wodurch die an der Mission beteiligten Wissenschaftler wertvolle geologische und topografische Informationen über das Landegebiet und dessen unmittelbare Umgebung gewinnen werden.

Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler können somit umgehend mit der Auswahl interessanter Forschungsobjekte auf der Oberfläche beginnen, zu denen der Rover in der Folgezeit gelenkt werden kann. Hunderte der während des Landeanfluges aufgenommenen Bilder werden bereits kurz nach dem Beginn der Aufnahmesequenz Oberflächenstrukturen auflösen, welche zu klein sind, um sie auf Aufnahmen zu erkennen, welche während der letzten Monate und Jahre aus dem Marsorbit heraus aufgenommen wurden. Selbst die HiRISE-Kamera an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), die leistungsfähigste Kamera, welche bisher von der Menschheit zum Mars geschickt wurde, kann aus einer Orbithöhe von etwa 300 Kilometern lediglich Strukturen auf der Marsoberfläche auflösen, die größer als etwa 26 Zentimeter sind.

„Jedes der 10 wissenschaftlichen Instrumente des Rovers spielt eine wichtige Rolle für den Erfolg der Mission“, so John Grotzinger vom California Institute of Technology in Pasadena/USA, der wissenschaftliche Leiter der Curiosity-Mission. „MARDI gibt uns dabei einen Überblick über das Gelände rund um den Landeplatz und wird uns eventuelle Dinge zeigen, welche wir anschließend untersuchen können.“ Zusätzlich lässt sich mit Hilfe der Aufnahmen bereits kurz nach der Landung der exakte Landeort bis auf wenige Meter genau bestimmen noch bevor einer der Marsorbiter ein Bild von Curiosity auf der Planetenoberfläche aufnehmen und an die Erde übermitteln kann. „Wir werden bereits innerhalb von etwa einem Tag sagen können, an welchem exakten Punkt auf der Oberfläche sich Curiosity aufhält und was sich in der unmittelbaren Umgebung befindet“, so Michael C. Malin.

Des Weiteren werden die von MARDI aufgenommenen Bilder dazu dienen, in Kombination mit den Sensordaten des Rovers die Windgeschwindigkeiten in der Marsatmosphäre zu bestimmen und zu ermitteln, inwieweit diese Winde für eine horizontale oder vertikale Abdrift des Rovers beim Atmosphärenabstieg verantwortlich waren. Diese so gewonnenen Daten aus den unteren Schichten der Marsatmosphäre werden in die Planung zukünftiger Marslandungen einfließen. Der aus der Windabdrift resultierende leichte seitliche Versatz des Rovers während des Abstiegs wird es außerdem ermöglichen, aus den Bildern der MARDI-Kamera digitale Höhen- und Geländemodelle der Marsoberfläche im Bereich des Landegebietes von Curiosity zu erstellen.

Aber auch nach der Landung auf dem Mars wird die MARDI-Kamera weiterhin aktiv bleiben und den Boden direkt unterhalb von Curiosity im Blick behalten und dort befindliche Steine mit einer räumlichen Auflösung von lediglich 1,5 Millimetern pro Pixel abbilden. Diese Aufnahmen stellen in Kombination mit den Daten der anderen Instrumenten des Rovers einen wichtigen Beitrag für die geologischen Analysen des überquerten Geländes dar. Zusätzlich können die für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver des JPL aus diesen Bildern wichtige Informationen über den Schlupf der Räder oder eine eventuelle seitliche Abdrift während einer Fahrt gewinnen. Bestimmt nicht nur für die interessierte Öffentlichkeit reizvoll ist zudem die sich hieraus ergebende Möglichkeit der Erstellung eines Videos, welches die Fahrt des Rovers über die Planetenoberfläche aus einer Entfernung von lediglich 66 Zentimetern Entfernung wiedergibt (diese 66 Zentimeter entsprechen der Bodenfreiheit der Unterseite des Rovers über der Planetenoberfläche).

Die MARDI-Kamera verfügt über ein Gewicht von 660 Gramm und benötigt im Betrieb eine elektrische Leistung von bis zu 10 Watt. MARDI ist mit einem CCD-Sensor mit 1600 x 1200 Pixeln ausgestattet und liefert damit – abhängig von der Entfernung zur Planetenoberfläche – eine Auflösung von 2.500 bis hinab zu 0,15 Zentimeter pro Pixel. Für die zwischenzeitliche Abspeicherung der einzelnen Farbbilder ist die Kamera mit einem Flash-Speicher ausgestattet, welcher über ein Fassungsvermögen von acht GB verfügt. In diesem Speicher können bis zu 4.000 Rohbilder der MARDI-Kamera abgelegt werden.

Verwandte Webseiten

• Malin et al., 2005 (engl.)
• Malin et al., 2009 (engl.)
• NASA: Mars Descent Imager (engl.)
• NASA: Video Camera Will Show Mars Rover’s Touchdown (engl.)
• Malin: MARDI (engl.)

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

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Der 899 Kilogramm schwere Marsrover Curiosity ist für die Erfüllung seiner wissenschaftlichen Aufgabenstellungen mit zehn Instrumenten ausgestattet, welche über ein Gesamtgewicht von rund 80 Kilogramm verfügen. Seine beiden Vorgänger, die baugleichen Marsrover Spirit und Opportunity, verfügten dagegen über jeweils lediglich fünf Instrumente mit einem Gesamtgewicht von jeweils 6,8 Kilogramm. Die Instrumente Curiositys, welche sich in ihren Aufgabenbereichen teilweise gegenseitig ergänzen beziehungsweise kombiniert eingesetzt werden, lassen sich in vier Gruppen unterteilen.

Kamerasysteme:

• Die „Mast Camera“ (kurz MastCam) ist die Hauptkamera des Rovers und bildet praktisch dessen Augen. Mit den beiden Optiken der MastCam können mittels verschiedener Filtersysteme Farbbilder der Marsoberfläche erstellt werden. Aus den angefertigten Aufnahmen lassen sich unter anderem Falschfarbenaufnahmen erstellen, welche es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ermöglichen werden, Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung des Bodens hervorzuheben. Anhand der durch die MastCam angefertigten Aufnahmen werden die Wissenschaftler die näher zu untersuchenden Oberflächenstrukturen bestimmen.
• Der „Mars Hand Lens Imager“ (MAHLI) ist das am Roverarm befestigte Mikroskop des Rovers. Mit ihm sollen Detailaufnahmen des Bodens und der Gesteinsformationen auf der Marsoberfläche angefertigt werden, bevor diese von anderen Instrumenten näher analysiert werden.
• Der „Mars Descent Imager“ (MARDI) ist an der Unterseite Curiositys befestigt und wird dessen Landung auf dem Mars ab einer Höhe von weniger als 3,7 Kilometern bis zum Aufsetzen auf der Planetenoberfläche bildlich dokumentieren. Während der Mission werden die MARDI-Aufnahmen des weiteren dazu genutzt, um die im Rahmen einer Fahrt direkt überquerten Oberflächenstrukturen abzubilden und so zu untersuchen.

Spektrometer:

• Das „Alpha Particle X-Ray Spectrometer“ (APXS) kann im Rahmen seiner Messungen die chemische und mineralogische Zusammensetzung der untersuchten Objekte ermitteln. Besonders empfindlich ist das APXS dabei für den Nachweis salzformender Elemente wie zum Beispiel Schwefel, Chlor oder Brom.
• Das „Chemistry & Camera“-Instrument (ChemCam) besteht aus einem Laser, einem Spektrometer und einem speziellen Teleskop und kann die Zusammensetzung von Gesteinen aus einer Entfernung von bis zu sieben Metern im Detail ermitteln. Zu diesem Zweck wird die Oberfläche des zu untersuchenden Objektes mit einem leistungsstarken Laserstrahl verdampft. Die Teleskopkamera fängt das Licht der so freigesetzten Gase und Plasmen ein, welche anschließend von dem Spektrometer der ChemCam analysiert werden. Mit der ChemCam ist es somit möglich, unterschiedliche Gesteinsarten relativ schnell zu identifizieren und erst anschließend den gesamten Rover für weitere Untersuchungen zu diesen Gesteinen zu steuern.
• Bei dem „Chemistry & Mineralogy X-RayDiffraction/ X-Ray Fluorescence Instrument“ (CheMin) handelt es sich um ein Analyselabor für die Untersuchung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung der Marsoberfläche. Zuvor gesammelte und in spezielle Probenkammern beförderte Bodenproben werden dazu mit einer Röntgenquelle bestrahlt und anschließend mit einem speziellen CCD-Sensor analysiert. Die so gewonnenen Daten können Aufschlüsse über eine zuvor erfolgte Interaktion der Proben mit Wasser und eventuell vorhandene biologische Signaturen liefern.
• Das „Sample Analysis at Mars“ (SAM) ist mit einem Gesamtgewicht von rund 38 Kilogramm das schwerste und zugleich auch leistungsfähigste Instrument Curiositys. Mittels dreier kombinierter Sensorensysteme soll das Gerät ermitteln, inwieweit der Mars einstmals als Habitat für primitive Lebensformen geeignet war oder ob dies eventuell auch heute noch der Fall sein könnte. Einhergehend mit dieser Zielsetzung liegt die Hauptaufgabe von SAM in der Identifizierung und Analyse von organischen Verbindungen. Außerdem dient das Instrument dem Nachweis von leichteren Elementen auf der Marsoberfläche und der Ermittlung der Isotopenverhältnisse in der Planetenatmosphäre.

Strahlungsmessgeräte:

• Der „Radiation Assessment Detector“ (RAD) ist ein Strahlendetektor, welcher die in der Planetenatmosphäre und auf der Oberfläche des Mars auftretende Strahlung ermitteln soll. Aufgrund der auf dem Mars auftretenden Strahlenwerte gilt es als unwahrscheinlich, dass eventuell vorhandene Lebensformen direkt auf der Planetenoberfläche existieren können. Die Strahlung dürfte auch zu einer Zersetzung eventueller biologischer Signaturen führen. RAD soll deshalb auch feststellen, ab welcher Tiefe unter der Oberfläche organische Komponenten dauerhaft existieren könnten. Als einziges der zehn Instrumente Curiositys lieferte RAD bereits während des Fluges zum Mars wissenschaftliche Daten. Aus diesen Datensätzen lässt sich die Strahlenbelastung ableiten, der ein zukünftiger Astronaut auf dem Weg zum Mars ausgesetzt sein wird.
• Das „Dynamic Albedo of Neutrons“-Instrument (DAN) ist ein Neutronendetektor. DAN soll die Verteilung von im Marsboden befindlichen wasserstoffhaltigen Verbindungen bis zu einer Tiefe von etwa einem Meter ermitteln.

Wetterstation:

• Bei der „Rover Environmental Monitoring Station“ (REMS) handelt es sich um eine Wetterstation, welche während der gesamten Missionsdauer von mindestens einem Marsjahr in regelmäßigen Abständen diverse meteorologische Daten wie die vorherrschenden Windgeschwindigkeiten und -richtungen, Lufttemperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit ermitteln wird. Auf diese Weise erhalten die an der Mission beteiligten Atmosphärenforscher einen tieferen Einblick in das über ein Marsjahr ablaufende Wettergeschehen im Bereich des Operationsgebietes des Rovers. In Kombination mit den Daten von weiteren Marsorbitern, Rovern und Landern kann so auch das Verständnis des allgemeinen marsianischen Wettergeschehens und der Entwicklung der Marsatmosphäre immens verbessert werden.

Mit diesen Instrumenten sind die Curiosity zur Verfügung stehenden Möglichkeiten für wissenschaftliche Analysen allerdings keineswegs ausgeschöpft.

Weitere Hilfskameras:

Zusätzlich zu diesen 10 wissenschaftlichen Instrumenten ist Curiosity noch mit verschiedenen Kameras ausgestattet, welche eigentlich primär für die Navigation des Rovers vorgesehen sind. Vier Navigationskameras, welche unmittelbar neben den Optiken der MastCam am Kameramast montiert sind, und weitere vier Gefahrenerkennungskameras – zwei am Vorderteil und zwei am Hinterteil der „Warm Electronics Box“ (WEB), der zentralen Grundstruktur des Rovers – liefern den für die Steuerung Curiositys verantwortlichen Roverdrivern des Jet Propulsion Laboratory (JPL) Aufnahmen der unmittelbaren Umgebung des Rovers. Diese Schwarz-Weiß-Bilder können aufgrund der Kameraanordnung zu stereoskopischen Aufnahmen kombiniert werden, welche einen räumlichen Eindruck der Umgebung vermitteln. Auch diese Bilder werden von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern für die Auswahl ihrer näher zu untersuchenden Ziele verwendet.

Hilfsinstrumente am Roboterarm:

Am Ende des 1,9 Meter langen, an der Vorderseite des Rovers befestigten Roboterarms (Fachbezeichnung „Sample Acquisition, Processing, and Handling“, kurz „SA/SPaH“) befindet sich ein fast 60 Zentimeter durchmessender und rund 33 Kilogramm schwerer, drehbarer Aufsatz. Neben dem APXS-Spektrometer und der MAHLI-Kamera sind an diesem Aufsatz drei weitere Geräte montiert, welche der indirekten Untersuchung der Marsoberfläche und der Entnahme von Bodenproben dienen.

• Das „Dust Removal Tool“ (DRT) ist eine Bürste, mit dem die zu untersuchenden Gesteinsformationen von der obersten Staubschicht befreit werden können. Eine solche Staubschicht, welche unter Umständen seit Jahrmillionen den auftretenden Umweltbedingungen – einschließlich der einfallenden Strahlung – ausgesetzt war, könnte zum Beispiel die Messergebnisse des APXS-Spektrometers verfälschen.
• Bei dem „Powder Acquisition Drill System“ (PADS) handelt es sich um einen Bohrer. Dieser kann 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Planetenoberfläche oder in Gesteine bohren.
• Bei dem „Collection and Handling for Interior Martian Rock Analysis“ (CHIMRA) handelt es sich dagegen um eine Konstruktion, welche mittels einer kleinen Schaufel Bodenproben entnehmen und in verschiedenen, mit Sieben versehene Auffangbehälter verteilen kann. Diese Proben, welche zuvor zum Beispiel mittels des Bohrers an die Oberfläche befördert wurden, werden anschließend an die im Inneren der WEB befindlichen Instrumente SAM und CheMin weitergeleitet.

Atmosphärenuntersuchung beim Abstieg durch die Marsatmosphäre:

• Bei dem „Mars Science Laboratory Entry Descent and Landing Instrument“ (MEDLI) handelt es sich um ein in dem Hitzeschild der Abstiegsstufe integriertes Sensorpaket. Insgesamt 14 Sensoren werden während des mehrminütigen Abstieges durch die Marsatmosphäre die in unterschiedlichen Höhen durch die Reibungshitze erzeugte Temperatur und die dort auftretenden Druckverhältnisse registrieren und aufzeichnen. Neben der Verfeinerung der aktuellen Atmosphärenmodelle der Marsatmosphäre werden diese Daten auch in die Planungen für weitere Missionen auf der Marsatmosphäre einfließen. Die Daten werden unter anderem dazu dienen, um die bei zukünftigen Marslandungen verwendeten Hitzeschilde und Landefallschirme noch effizienter zu gestalten.

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

Der Beitrag Die Instrumente des Marsrovers Curiosity erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: MSSS.

Das MSL stellt nach dem kleinen Sojourner-Rover der Pathfinder-Mission Mitte der 1990er Jahre und den beiden immer noch auf dem Roten Planeten aktiven Mars Exploration Rover bereits die dritte Generation amerikanischer Mars-Rover dar. Schon im Herbst nächsten Jahres – als Startfenster ist der Zeitraum zwischen dem 15. September und dem 4. Oktober 2009 vorgesehen – soll sich der neueste Rover der NASA auf den Weg zu unserem Nachbarplaneten machen. Die Landung auf dem Mars wird abhängig vom Starttermin zwischen Mitte Juli und Mitte September 2010 stattfinden.

Insgesamt vier Kameras wird das kalifornische Unternehmen Malin Space Science Systems (MSSS) zum mit Abstand leistungsfähigsten Mars-Rover der NASA beisteuern: Zwei Mastkameras, eine am Instrumentenarm des Rovers befestigte Kamera sowie die so genannte „Abstiegskamera“ MARDI (engl. „Mars Descent Imager“). Zusätzlich wird das MSL noch mit weiteren Navigationskameras ausgestattet sein, wie sie auch bei den derzeit aktiven Mars-Rovern Spirit und Opportunity vorhanden sind.

Als erste der vier bei MSSS in Auftrag gegebenen Kameras wurde nun MARDI fertiggestellt und ausgeliefert. Die an der Unterseite des Rovers befestigte 2 Megapixel-Farbkamera wird nur während der Landephase aktiv sein und in Aktion treten, sobald sich der Hitzeschutzschild während des Abstiegs in einigen Kilometern Höhe vom Rover getrennt hat. Von diesem Moment an werden mit einer Frequenz von vier bis fünf Bildern pro Sekunde Farbfotos der Landestelle angefertigt und in der Kamera zwischengespeichert. Die Aufnahmen werden so lange fortgesetzt, bis der Rover gelandet ist. Anschließend erfolgt die Übertragung der Fotos in den Speicher des MSL, von wo aus sie dann bei nächster Gelegenheit zur Erde gesendet werden. Im Ergebnis soll MARDI also eine an ein Daumenkino erinnernde Folge von Aufnahmen der Landestelle liefern.

Für das Missionsteam sind diese Aufnahmen gleich aus mehreren Gründen bedeutsam. Zunächst einmal kann durch den Vergleich der MARDI-Fotos mit Aufnahmen von Orbitern wie dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) oder Mars Express die exakte Landestelle des Rovers schnell ermittelt werden. Dann stellen die hochauflösenden Farbfotos mit einer Auflösung von 1.600 × 1.200 Pixeln – die schon kurz nach Beginn der MARDI-Aufnahmesequenz eine höhere optische Auflösung der Landestelle als die besten Orbiter-Aufnahmen bieten werden – natürlich eine wichtige Grundlage bei der Festlegung der ersten Ziele des Rovers dar: Auf den MARDI-Aufnahmen wird die geologische und topografische Struktur der Landeregion detailliert erkennbar sein, was eine sichere Identifizierung wissenschaftlich interessanter Ziele für den Mars-Rover möglich macht. 

Zu guter Letzt können die mit Hilfe der Abstiegskamera gewonnenen Aufnahmen auch für zukünftige Missionen hilfreich sein. Sollen spätere Landemissionen auf dem Mars (oder auch auf dem Mond) über die Möglichkeit verfügen, Hindernissen auf der Oberfläche wie beispielsweise größeren Gesteinsbrocken noch kurz vor der Landung automatisch ausweichen zu können, so müssen dafür erst einmal Bildauswertungsverfahren entwickelt werden, die solche Hindernisse zuverlässig erkennen können. Die MARDI-Aufnahmen würden dabei eine wertvolle Unterstützung sein, da mit Ihrer Hilfe Bildauswertungsverfahren während der Entwicklungsphase mit realistischem Datenmaterial auf ihre Funktionalität hin getestet werden könnten.
Beinahe wäre MARDI übrigens dem Rotstift zum Opfer gefallen: Im September vergangenen Jahres verkündete die NASA aufgrund von Kostenüberschreitungen während der MSL-Entwicklung das Aus für die Kamera. Da sich MARDI die Steuerelektronik jedoch mit den drei anderen von MSSS entwickelten Kameras teilt und auch die Kameraoptik zu diesem Zeitpunkt bereits fertiggestellt war wäre nach Angaben des Herstellers durch den Wegfall der Kamera nur ein geringer Betrag in Höhe von einigen 10.000 US-Dollar (zzgl. der Kosten für Tests und Montage in den Rover beim NASA-eigenen JPL) eingespart worden. Daher erklärte sich MSSS dazu bereit, die Kamera auf eigene Kosten fertigzustellen. In dieser Situation wurden weitere Gelder verfügbar, als das Team des Mars-Landers Phoenix aufgrund technischer Probleme erklärte, auf die Nutzung der an diesem Raumfahrzeug ebenfalls vorhandenen Abstiegskamera verzichten zu wollen – womit dann letztendlich MARDI gerettet war.

Noch im laufenden Monat soll die Abstiegskamera in den Mars-Rover eingebaut werden, nachdem MARDI zwischenzeitlich bereits erste Tests beim JPL erfolgreich absolviert hat.

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