Quelle: ESA, NASA, Caltech, Wikipedia

Die Erkenntnisse der berühmten Viking-Sonden, die im Jahr 1976 am Mars gelandet waren, waren nicht angetan Euphorie zu entfachen, und so dauerte es lange bis nach diesen der Mars wieder in den Fokus der Forschung gelangte. Im Rahmen des Planetary Observer Programms der NASA, einem Programm mit welchem nach den teuren Viking Missionen mit günstigeren Sonden die Planetenforschung wieder aufgenommen werden sollte, wurde 1992 Mars Observer gestartet. Jedoch wurde zu diesem schon 3 Tage vor Erreichen eines Marsorbits der Kontakt verloren, und das gesamte Programm fand damit ebenfalls gleich sein Ende.
1993 wurde das Mars Exploration Programm der NASA initiiert, ein weit in die Zukunft gerichtetes Programm zur Erforschung des Mars. Die Zielsetzungen waren weitreichend:

• Gibt oder gab es jemals Leben auf dem Mars?
• Wie läßt sich das Klima am Mars charakterisieren?
• Welche Geologie herrscht am Mars vor?
• Wie ist eine menschliche Präsenz am Mars möglich?

Dies alles sollten die zukünftigen Sonden, die man Richtung Mars senden wollte, klären. Die Programme wechselten in der Zukunft, die Zielsetzung im Grunde nicht.

Mars Global Surveyor (MGS)

MGS markierte somit die Wiederaufnahme der Erforschung des Mars durch die NASA. Am 7. November 1996 stand eine Delta II am LC-17A des Capes und hievte MGS mit einer Startmasse von 1062 kg in Richtung Mars. Als Erstes sah man es als erforderlich an den Mars zu kartieren. Dazu verfügte MGS über einige Instrumente, darunter auch eine Kamera und ein Laseraltimeter. Denn das Programm sah ja auch Lander und Rover vor, und um geeignete Landestellen festlegen zu können, musste man den Mars etwas besser kennen. Und damit ergab sich eine weitere Anforderung an MGS. Die Oberflächeneinheiten würden aufgrund von Massenbudgets, Stromversorgung und Orbitalmechanik niemals in der Lage sein die anfallenden Datenmengen Richtung Erde zu schicken. Die Orbiter konnte man jedoch mit ausreichenden Sendeanlagen versehen, so dass nur der kurze Datenverkehr von der Oberfläche in den Orbit verblieb, welcher von leichten, trotzdem breitbandigen, aber energiesparsameren Funkeinrichtungen bewerkstelligt werden konnte.
Auch MGS war damit von Beginn an als Relaisstation im Marsorbit ausgelegt. Eine 1,5 m durchmessende Hochgewinnantenne (HGA) stellte mit nur 25 Watt Sendeleistung im X-Band bei 8,4 GHz den Datenverkehr mit der Erde her. Die Datenrate ändert sich dabei natürlich mit dem Abstand von Erde und Mars und konnten bei kurzer Entfernung 85,3 kbit/s erreichen. Zur Sicherheit war auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden. Die Mars Relais Antenne stellte im UHF-Band bei 437.1 MHz die Verbindung Richtung Marsoberfläche her. Nur einen Monat nach MGS wurde die Mars Pathfinder Mission gestartet, mit dem der Rover Sojourner auf den Mars gebracht wurde. Da wurden diese Fähigkeiten von MGS bereits benötigt.
Am 2. November 2006 wurde der Kontakt zu MGS verloren. Anhand eines schwachen Signales konnte festgestellt werden, dass sich die Sonde im sogenannten „safe mode“ befindet. Da durch einen Irrtum beide Kopien der Bordsoftware fehlerhaft waren, war der Orbiter verloren.
MGS steht nicht mehr zur Verfügung.

Mars Climate Orbiter (MCO)

Praktisch jedes Programm der NASA hat mit den selben Problemen zu kämpfen. Mit Budgetüberschreitungen oder Kürzungen von Budgets. Unter der Prämisse „cheaper, better, faster“ wurde diese, sowie auch die Mission Mars Polar Lander (MPL), durchgeführt. Ob sie „schneller“ oder „billiger“ waren sei dahingestellt. „Besser“ waren sie allerdings nicht. Mit 638 kg Startmasse war sie auch „leichter“, ganz im Sinne der Prämisse. MCO hatte auch über eine 1,3 m durchmessende HGA für das X-Band und über eine UHF Funkeinrichtung zur Bodenkommunikation verfügt.
Am 11. Dezember 1998, nur gut 2 Jahre nach MGS, wurde MCO gestartet. Die Flugbahn, in die MCO nach der Ankunft am Mars kommandiert wurde, war jedoch zu tief über der Oberfläche. Das konnte die Sonde nicht überstehen. Als Ursache konnte festgestellt werden, das Lockheed Martin imperiale Einheiten statt der von der NASA geforderten SI Einheiten verwendete, und die Diskrepanz und Missinterpretation der Zahlenwerte führten zu der fehlerhaften Kursänderung.

Der ebenfalls stattgefundene Verlust von Mars Polar Lander wurde übrigens nie endgültig geklärt. Als warscheinlichste Ursache nahm man an, dass durch ein Softwareproblem die Landetriebwerke bereits in einer Höhe von ca. 40 m deaktiviert wurden und MPL zerschellte.
Durch die beiden Misserfolge zerschellte aber auch der „cheaper, better, faster“ Ansatz gleich mit.
MCO stand also nie zur Verfügung.

2001 Mars Odyssey (ODY)

Bereits am 7. April 2001, also keine zweieinhalb Jahre nach MCO, startete die NASA ihren nächsten Orbiter. Die Startmasse von ODY betrug 758 kg. Ein Schwerpunkt der Aufgaben von ODY war die Suche nach Wassereis und die globale Kartierung von Mineralien am Mars. Zu diesem Zweck hat sie unter anderem eine Multispektralkamera, einen Strahlungsdetektor und ein Gammastrahlenspektrometer an Bord. Wassereis konnte übrigens klar nachgewiesen werden. 2012 musste eines der Reaktionsräder abgeschaltet und durch ein Reserverad ersetzt werden. Das Partikelspektrometer ist bereits seit 2003 inaktiv.
Eine sehr wichtige Aufgabe fiel ODY aber auch mit der Weiterleitung der Daten der beiden Marsrover Spirit und Opportunity zu.
Die ebenfalls 1,3 m durchmessende HGA sendet wiederum im X-Band bei 8,4 GHz, mit der simultan Daten empfangen und gesendet werden können. Es stehen weiter eine Mittelgewinn- und eine Niedriggewinnantenne zur Verfügung. Zur Kommunikation mit den Bodeneinheiten wird wiederum ein UHF System benutzt.
2015 wurde der noch verfügbare Treibstoffvorrat auf ODY als ausreichend für einen Betrieb bis ins Jahr 2025 bewertet. Vielleicht konnte noch sparsamer mit diesem umgegangen werden, das Problem bleibt allerdings dass wir schon bald im Jahr 2026 stehen.
ODY ist nach wie vor im Einsatz, und gehört zum sogenannten Mars Relais Netzwerk, mit dem Daten der Marsrover zum Deep Space Network der NASA und an ESTRACK weitergeleitet werden. Mit 170,4Mbit/tag transferiert ODY einen relativ kleinen Teil der Gesamtdatenmenge.

Mars Express (MEx)

Nun wurde auch die ESA aktiv. MEx wurde am 25. Dezember 2003 bei einer Startmasse von 1120 kg von einer Sojus-FG/Fregat von Baikonur aus gestartet. An Board befand sich auch der Lander Beagle 2. Die Aufgaben solcher Orbiter sind immer vielfältig.
Die MARSIS-Antennen sollten bis in eine Tiefe von 5 Kilometer unter der Oberfläche nach Wasser suchen. Die hochauflösende HRSC Stereokamera kann den Mars mit einer Auflösung bis zu 10 m kartografieren; mit der Optik des Super Resolution Channel bis zu 2 m, was aber recht problematisch ist. Weitere Instrumente sind vorhanden um Atmosphäre und Mineralogie des Mars zu untersuchen.
Zur Kommunikation mit der Erde verfügt MEx über eine 1,6 m durchmessende HGA mit der im S-Band (2.1 GHz) und im X-Band (8,4 GHz) gesendet werden kann. Zur Sicherheit ist auch eine Niedriggewinnantenne vorhanden.
Um mit Beagle 2, und zukünfigen Bodeneinheiten kommunizieren zu können verfügt MEx über die Melacom UHF Sendeeinrichtung. Aber auch zu und von Bodeneinheiten der NASA, wie dem Rover Curiosity, können damit Daten transferiert werden. Auch MEx gehört zum Mars Relais Netzwerk, ist aber nur als Reserve vorgesehen.

Beagle 2 konnte übrigens gelandet werden, „gemeldet“ hat er sich nie. Der Mars Reconnaissance Orbiter der NASA konnte ihn später lokalisieren und feststellen daß sich eines der Solarpanele nicht geöffnet hatte.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Mit MRO plante die NASA wieder größer und leistungsfähiger. Am 12. August 2005, also bereits gut 4 Jahre nach ODY, stemmte eine Atlas 5 die 2180 kg von MRO vom SLC-41 der Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) nach oben.
Glanzstück des MRO ist wohl sein „High Resolution Imaging Science Experiment“, die HiRISE Camera die Auflösungen der Marsoberfläche mit bis zu 0,3 m pro Pixel ermöglicht. Natürlich verfügt er aber über ein ganzes Bündel an Sensorik, z. B. um Mineralien, wie etwa Hämatit, zu lokalisieren, Staub und Wasserdampf in der Atmosphäre zu untersuchen, Wasservorkommen zu lokalisieren und einiges mehr.
Der Datenmenge die durch die umfangreiche wissenschaftliche Tätigkeit anfällt, und jener die von Bodeneinheiten weiterzuleiten ist, musste auch Rechnung getragen werden. MRO verfügt über eine 3 m durchmessende HGA um im X-Band mit bis 100 W Sendeleistung Daten mit 500 kBit/s bis 4 Mbit/s zu transferieren. Auch das Ka Band bei 32 GHz für noch höhere Datenraten wurde erprobt, wird aber nicht mehr weiter genutzt, um es im Falle eines Ausfalles des X-Band Senders, der nicht mehr auf den Reserveverstärker umschalten kann, zur Verfügung zu stehen. Niedriggewinnantennen für Notfälle sind auch vorhanden. Die UHF Verbindung zu den Bodeneinheiten wurde weiterentwickelt und in das Electra Proximity Link Payload Package integriert. Datenraten von bis zu 2 Mbit/s zu den Bodeneinheiten können damit erzielt werden.
Auch MRO ist Teil des Mars Relais Netzwerks, und transferiert durchschnittlich 447.5 Mb/tag.

Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)

Diesmal dauerte es etwas länger bis zur nächsten großen Mars Mission. Am 18 November 2013, diesmal also gut 8 Jahre nach MRO, hob der 2454 kg schwere Orbiter wiederum auf einer Atlas 5 vom SLC-41 der CCAFS ab. Forschungsziel von MAVEN ist herauszufinden, warum und wie Mars seine Atmophäre an das Weltall verloren hat und Daten über die Entwicklung des marsianischen Klimas zu sammeln. Dafür sind eine Reihe von Instrumenten vorhanden. Die HGA hat 2 m Durchmesser, gesendet wird wieder im X-Band. Für die Bereitstellung der UHF Verbindung Richtung Mars kam wieder das Electra Package zum Einsatz.
Zwischen 19. und 28. November 2014 befand sich MAVEN im „Safe Mode“. Grund waren Synchronisationsproblem zwischen zwei Rechnern an Bord.
Im Jahr 2019 wurde der elliptische Orbit von MAVEN abgesenkt, um öfter und besser mit den Rovern am Mars in Kontakt treten zu können. MAVEN ist also sowohl als Wissenschaftsmission als auch als Teil des Mars Relais Netzwerks von Bedeutung. Über MAVEN werden durchschnittlich 897.5 Mb/tag an Daten transferiert.
Auch am 22. Februar 2022 versetzte sich MAVEN in den Safe Mode. Die Trägheitsnavigationseinheiten lieferten keine verwertbaren Daten mehr. Zur Behebung wurden nur noch Daten der Sternsensoren zur Lagebestimmung genutzt. Mit 28. Mai 2022 konnte MAVEN den Betrieb wieder aufnehmen.

Nun vermeldete die NASA dass von MAVEN am 6. Dezember, nach der Funkstille beim Umrunden der abgewandten Seite des Mars, kein Signal mehr empfangen werden konnte. Die Telemetrie von MAVEN hatte gezeigt, dass alle Subsysteme normal arbeiteten, bevor MAVEN in den Funkschatten des Mars eingetreten ist. Die Operationsteams untersuchen den Vorfall.

Die Frage ist nun, ob die NASA tatsächlich über „kein“ Signal, oder nur über keine regulären Signale, sondern nur über Signale welche der Safe Mode sendet, verfügt. Auch im Safe Mode kann die Sonde über die HGA Statusdaten versenden, bzw. Kommandos erhalten. Sollte die HGA nicht verfügbar sein, so müssten über eine Niedriggewinnantenne zumindest schwache Lebenszeichen der Sonde empfangbar sein. Auch dann besteht Hoffnung. Ohne jeglichen Kontakt zur Sonde wäre diese auf alle Fälle verloren. Nicht übersehen kann man jedoch die Tatsache, das die NASA seit nunmehr 12 Jahren keine Erneuerung der Orbiterinfrastruktur am Mars durchführt. Auch wenn der Treibstoff anscheinend noch über das Jahr 2030 reicht, so ist es trotzdem so, dass die Orbiterflotte altert. Raumfahrzeuge altern auch durch äußere Einflüsse wie Strahlung oder hohe Temperaturschwankungen, was irgendwann zu Ausfällen führen kann.
Außerdem müssten, selbst wenn man Anfang der dreißiger Jahre einen neuen Orbiter Richtung Mars schicken wollte, wegen der langen Projektlaufzeiten, bereits Maßnahmen eingeleitet worden sein. Sehr vielversprechend sieht es da nicht aus.
Bau und Start des Mars Telecommunications Orbiter wurden bereits 2005 abgesagt. Am 4. July 2025 wurde beschlossen das Projekt wieder aufzuehmen. Wann und ob überhaupt er sich wieder aus der Asche erhebt, bleibt abzuwarten.
Die International Mars Ice Mapper Mission sollte ursprünglich 2026 gestartet werden. 2022 wurde die Finanzierung des Projekts von der NASA eingestellt. Ob er nun wie geplant im Zeitraum 2031-2033 gestartet werden kann, bleibt angesichts des frühen Entwicklungsstadiums ebenfalls abzuwarten.

Sollte MAVEN nicht mehr aktivierbar sein, so müßte ca. das doppelte der Datenmenge welche MRO durchschnittlich transferiert, zusätzlich auf ihn selber und andere Orbiter umverteilt werden, falls das möglich ist. Ein Ausfall von MAVEN ist also durchaus schwerwiegend.

Zukünftig wird ja vom größten Startserviceprovider der USA beabsichtigt eigene Raumfahrzeuge, in der Folge sogar in bemannter Form, zum Mars zu schicken. Auch da wird man sich fragen müssen, inwieweit man sich da noch auf die bestehenden Orbiter stützen kann.

Ein Orbiter ist jedoch noch unerwähnt, da er erst nach MAVEN zum Mars aufgebrochen ist:
ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)

TGO ist ein Mars Orbiter der ESA. Am 14. März 2016 wurde TGO mit einer Proton-M/Briz-M von Baikonur Richtung Mars gestartet. Es war ein Schwergewicht mit 4332 kg Masse. Darin enthalten war jedoch auch das Landeexperiment Schiaparelli mit 577 kg.
Die Landung von Schiaparelli ist im übrigen nicht geglückt, zumindest nicht in einem Stück.
Die Aufgabe von TGO war die Untersuchung der Atmosphäre des Mars, insbesondere das Aufspüren von Spurengasen wie Methan, da man dieses auch als Biomarker in Betracht zieht. Weiter sollte TGO auch als Relaisstation für den Rosalind Franklin Rover dienen. Der befindet sich weiter auf der Erde und der Einsatz erscheint ungewiss. Die HGA von TGO misst 2,2 m und wird im X-Band mit 65 W betrieben. Richtung Mars wird wiederum per UHF gesendet. Sehr sinnvollerweise steuerte die NASA das Electra Package bei. Dies erleichert nun die Interoperabilität mit den derzeitlich am Mars befindlichen NASA Rovern Curiosity und Perserverance.
Auch der ESA Orbiter TGO ist Teil des Mars Relais Netzwerks. TGO transferiert zusätzlich auch Daten zu russischen Bodenstationen. Mit 1562.7 Mb/tag fließt über TGO der größte Anteil am Datenaufkommen des Mars Relais Netzwerks.

Die angeführten Datentransferraten entstammen Angaben der NASA von September 2025.

Nur als Ergänzung: Die kürzlich gestarteten EscaPADE Sonden, welche auch für den Marsorbit bestimmt sind, können keinerlei Relaisfunktionen übernehmen.

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• MAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN

Der Beitrag Kontaktverlust zu MAVEN und alternde Orbiter am Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: NASA.

Von den ersten Astronomen, die ihren Blick zum Himmel richteten bis zu den Raumsonden, die andere Planeten erforschten war es ein weiter Weg. Der Mars hat seit jeher die Fantasie der Menschen beflügelt. Auch mit unserem heutigen Wissen durch die Raumfahrt bleiben noch viele Fragen offen. Ein Planetenportrait.

Von unserer  aus betrachtet ist der Mars der vierte Planet im Sonnensystem. Er ist der äußere Nachbar der Erde und bildet mit den Planeten Merkur, Venus und Erde das innere Sonnensystem aus Gesteinsplaneten. Nach außen folgt der Asteroidengürtel und die äußeren (Gas-) Planeten. Bereits den frühen Astronomen war der Mars bekannt. Das Wort Planet leitet sich aus dem griechischen ab und bedeutet so viel wie „umherwandern“.

Gemeinsam mit den anderen mit dem bloßen Auge beobachtbaren Planeten im Sonnensystem bewegt sich der Mars jede Nacht vor dem scheinbar still stehenden Firmament. Hinzu kommt seine außergewöhnliche Bahn und natürlich die rote Farbe, der er auch seinen Namen verdankt. Die Römer nannten den Planeten nach dem Kriegsgott „Mars“ und verbanden die Farbe mit dem im Krieg vergossenen Blut. Seine rote Farbe verdankt der Mars jedoch dem Eisenoxid (Rost) auf seiner Oberfläche. Aus der griechischen Mythologie stammen die Namen der beiden Marsmonde „Phobos“ und „Deimos“ (griech. Furcht und Schrecken), benannt nach den Söhnen und Begleitern des griechischen Kriegsgottes „Ares“. Die Entdeckung der Monde erfolgte 1877 durch den amerikanischen Astronomen Asaph Hall.

Der Mars in der Geschichte der Astronomie

Auch in der Geschichte der Astronomie spielte der Mars eine große Rolle. Der dänische Hofastronom Tycho Brahe (1546 – 1601) lieferte mit seinen sehr exakten Himmelsbeobachtungen die Datenbasis mit der Johannes Kepler (1571 – 1630) die Bahn des Mars exakt bestimmen und daraus die nach ihm benannten Gesetze ableiten konnte.

Mit der Erfindung und stetigen Verbesserung des Fernrohrs wurden dem Mars weitere Geheimnisse entlockt. So beobachtete der niederländische Astronom Christian Huygens (1629 – 1695) im Jahre 1659 eine dunkle Fläche auf dem Mars, die sich bewegte. Er schloss daraus, dass der Mars rotieren müsse und berechnete die Umlaufzeit mit 24 Stunden. Später sollte Jean-Dominique Cassini (1625 – 1712) den Wert mit 24 Stunden und 40 Minuten noch genauer bestimmen. Auch die Polkappen des Mars wurden in diesem Zeitraum erstmals beobachtet. Friedrich Wilhelm Herschel konnte mit seinen selbstgebauten Spiegelteleskopen die Polachsenneigung des Mars sehr genau bestimmen.

Für großes Aufsehen sorgte schließlich der Mailänder Astronom Giovanni Virginio Schiaparelli (1835 – 1910). Er glaubte auf der Oberfläche des Mars feine linienförmige Strukturen erkannt zu haben, die er „Canali“ (italienisch für „Rinnen“ oder „Gräben“) nannte. Daraus wurden schnell „Kanäle“ abgeleitet, die die Fantasie der Menschen beflügelten und zu Spekulationen über eine Zivilisation auf dem Mars führten. Diese wurden erst im Zeitalter der Raumfahrt endgültig widerlegt.

Das heutige Bild vom Mars

Bereits durch die Mariner Sonden war bekannt, dass der Mars eine hochinteressante, abwechslungsreiche Oberfläche besitzt, mit Strukturen wie wir sie auch von der Erde kennen. Er besitzt wie die Erde Polkappen am Nord- und Südpol. Das Eis besteht sowohl aus gefrorenem Kohlendioxid, als auch aus Wassereis. Da der Mars eine ähnliche Achsneigung wie die Erde hat gibt es auf dem Mars jahreszeitliche Veränderungen, die man unter anderem deutlich an der südlichen Polkappe erkennen kann.

Der Mars ist zweigeteilt in eine nördliche Tiefebene die weit weniger Einschlagkrater aufweist wie das südliche Hochland. Auf der südlichen Hemisphere befindet sich auf dem Tharsis-Rücken der 26,4 km hohe Vulkan Olympus Mons mit ca. 600 km Durchmesser. Auf dem Gipfel des erloschenen Vulkans befindet sich ein riesiger Vulkankrater in dem die gesamte Stadt Berlin Platz finden würde. Eine weitere sehr auffällige Struktur auf dem Mars sind die Valles Marineris (die Mariner-Täler), sie stellen mit 4000 km Länge und bis zu 700 km Breite bei einer Tiefe von bis zu 7 km den Grand Canyon der Erde weit in den Schatten. Der Mars ist halb so groß wie die Erde, hat aber nur 11% seiner Masse. Der Oberflächendruck der Marsatmosphäre beträgt mit 0,006 bar weniger als ein Hundertstel des Atmosphärendrucks auf der Erdoberfläche. Die Marsatmosphäre besteht zu über 95% aus Kohlendioxid, knapp 3% aus Stickstoff und nur 0,13% entfallen auf Sauerstoff. Für den Menschen ist sie damit nicht atembar.

Es sollte die amerikanische Raumsonde Mariner 4 sein, die im Juli 1965 die ersten 21 Nahaufnahmen des Mars zurück zur Erde sendete und uns damit erstmals das wahre Antlitz des Mars zeigte. Die weiteren Mariner Sonden lieferten ein erstes vollständiges Bild des Planeten aus einigen tausend Fotos. Die erste weiche Landung gelang der Sowjetunion im Jahre 1971 mit der Sonde Mars 3. Leider brach der Funkkontakt unmittelbar nach der Landung ab. Einen weiteren Meilenstein in der Marsforschung setzten die beiden Sonden Viking 1 und 2 mit ihren weichen Landungen am 20. Juli und 3. September 1976. Die Ergebnisse ihrer Experimente beschäftigen noch heute die Wissenschaft. Sind sie das Resultat chemischer Reaktionen, oder ein erster Hinweis auf organisches Leben, wie Gilbert Levin einer der Entwickler der Experimente der Sonden glaubt?

Der erste Rover auf dem Mars landete am 04. Juli 1997 auf dem dem Mars. Es handelte sich um die Pathfinder Mission mit dem Rover „Sojourner“. Neben zahlreichen Fotos und Wetterdaten konnte er erste Analysen von Boden und Gestein zur Erde funken.

Ihm folgten die Rover „Spirit“ (Landung 4. Januar 2004 im Krater Gusev) und Opportunity (Landung 25. Januar 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum). Während der Kontakt zu „Spirit“ im März 2010 abbrach sammelt Opportunity noch immer fleißig Daten. Sie legen nahe, dass es auf dem Mars einmal flüssiges Wasser gab. Der derzeit letzte Rover landete am 26. November 2011. Es handelt sich um das Mars Science Laboratory (Curiosity) der NASA. Er soll weitere geologische Analysen des Marsbodens durchführen und ist ebenfalls noch aktiv.

Auch die Fernerkundung des Mars schritt mit den erfolgreichen Sonden wie dem Mars Global Surveyor (1997 – 2006) weiter voran. Die Sonde machte sehr hochauflösende Bilder des Mars. Auf den Bildern fanden die Wissenschaftler deutliche Beweise für einst flüssiges Wasser auf dem Mars in Form von ausgetrockneten Flüssen und Seen. Mars Odyssey (2001 – heute), die große Mengen Wassereis am Marssüdpol entdeckte, Mars Express der ESA (2003 – heute) entdeckte u.a. Spuren von Methan in der Atmosphäre. Der Mars Reconnaissance Orbiter kartografiert seit 2006 den Mars und soll unter anderem geeignete Landestellen für zukünftige Missionen finden. Außerdem dient er als Kommunikationsschnittstelle mit der Erde. Die Sonde Maven umkreist seit dem 22. September 2014 den Mars und untersucht seine Atmosphäre.

Sie und die Daten weiterer Sonden, wie dem ExoMars Trace Gas Orbiter werden uns noch viele Entdeckungen ermöglichen und unser Bild vom Mars auch in der Zukunft noch nachhaltig verändern.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im NASA Mars Fact Sheet zusammengestellt

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• Der Planet Mars

Der Beitrag Lexikon: Planet Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die am 7. April 2001 von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine sonnensynchrone Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein, welche fast genau über die Pole des Planeten führt. In den folgenden Monaten reduzierte die Raumsonde mit Hilfe eines komplizierten Aerobreaking-Manövers zunächst ihre Geschwindigkeit und senkte dabei zugleich die Höhe der Umlaufbahn über der Planetenoberfläche immer weiter ab (Raumfahrer.net berichtete).

Während der ersten Jahre der Mission war der Orbit von Mars Odyssey so gewählt, dass die Raumsonde auf ihrem Weg vom Nord- zum Südpol die von der Sonne beleuchtete Hemisphäre des Mars immer zu einer Zeit überflog, welcher in etwa 17:00 Uhr lokaler Marszeit entsprach. Auf ihrem „Rückweg“ vom Südpol zum Nordpol war es auf der „Nachtseite“ dann 5:00 Uhr morgens. Dieser Verlauf der Umlaufbahn bot ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer Mehrzweckkamera (THEMIS) und eines Gammastrahlen-Spektrometers (GRS) an Bord der Raumsonde. Während die THEMIS-Kamera eine Vielzahl von Aufnahmen der Marsoberfläche anfertigte, konnte mit dem GRS-Instrument unter anderem oberflächennahes Wassereis in den Polarregionen des Mars nachgewiesen werden. Außerdem gelang mit diesen beiden Instrumenten die Bestimmung der Verteilung von verschiedenen chemischen Elementen wie zum Beispiel Eisen, Silizium und Kalium auf der Marsoberfläche.

Ab dem 30. September 2008 wurde die Umlaufbahn von Mars Odyssey so verändert, dass die Tagseite der Marsoberfläche jetzt bereits in den Nachmittagsstunden überflogen wurde. Der Grund hierfür war die zu dieser Tageszeit noch vorherrschende größere Wärme auf der Planetenoberfläche, welche eine bessere Detektierung der Infrarotsignaturen von Mineralien auf der Oberfläche ermöglichte. Der Nachteil der neuen Umlaufbahn bestand allerdings darin, dass jetzt ein größerer Teil des Orbits der Raumsonde im Schatten des Planeten lag, so dass die Solarpaneele des Marsorbiters weniger Energie gewinnen konnten.

Ein neuer Orbit zeigt den Mars zukünftig in den Morgenstunden

„“Wir bringen einer alten Raumsonde gerade ein paar neue Tricks bei“, so Jeffrey Plaut vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, Projektwissenschaftler für die Mars Odyssey-Mission. „Mars Odyssey wird künftig in der Lage sein, den Mars in einem ganz anderen Licht zu betrachten als zuvor“.

Nachdem die Raumsonde Mars Odyssey im August 2012 bei der Landung des Marsrovers Curiosity als Relaisstation für die Kommunikation zwischen dem Rover und der Erde eingesetzt wurde (Raumfahrer.net berichtete über die hierfür notwendige Orbitveränderung und über die Kommunikation bei der Landung) wurde durch ein weiteres Manöver zunächst erneut eine allmähliche Verschiebung der Umlaufbahn eingeleitet. Durch die jetzt wieder etwas späteren Überflugzeiten sollte die zu gewinnende Energiemenge wieder schrittweise erhöht werden, wodurch unter anderem die Batterien des Orbiters geschont werden sollen.

Philip Christensen von der Arizona State University (ASU) in Tempe/USA, der wissenschaftliche Leiter des THEMIS-Kameraexperiments, unterbreitete schließlich den Vorschlag, diese Veränderung der Umlaufbahn erst dann zu beenden, wenn Mars Odyssey einen Orbit erreicht hat, welcher Beobachtungen ermöglicht, die gegen 06:45 lokaler Marszeit erfolgen. Aus diesem Orbit heraus könnte der Marsorbiter die Oberfläche unseres Nachbarplaneten dann unmittelbar nach dem dortigen Sonnenaufgang beobachten. Das Ziel dieser vorgeschlagenen Beobachtungen besteht in der Dokumentation von in den Morgenstunden auftretenden Bodennebel, Wolken und Bodenfrostablagerungen und deren jeweilige durch saisonale Effekte bedingten Veränderungen.

Entsprechende Daten wurden über längere Zeiträume hinweg bisher lediglich durch die beiden Orbiter der Viking-Mission Ende der 1970er Jahre gesammelt. Seitdem hat nur die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express unseren Nachbarplaneten gelegentlich in den frühen Morgenstunden abgebildet und dabei unter anderem spektakuläre Aufnahmen von zu den sich zu dieser Tageszeit bildenden Dunstschichten geliefert. Durch den jetzt angestrebten neuen Orbit könnte Mars Odyssey weitere und vor allem regelmäßig gewonnene Daten liefern.

„Wir wissen nicht genau, was wir zu sehen bekommen werden, wenn wir erst einmal auf einer Umlaufbahn sind, von wo aus wir die Landschaft kurz nach Sonnenaufgang untersuchen können“, so Philip Christensen. „Wir könnten aber nach saisonal bedingten Veränderungen Ausschau halten. Findet zum Beispiel die Bildung von Nebel im Winter häufiger statt als im Frühjahr? Wir wollen das zukünftig systematisch verfolgen und außerdem Wolken im sichtbaren Bereich beobachten sowie die Temperatur auf der Oberfläche im Infrarotbereich bestimmen.“

Orbitmanöver

Um den neuen Orbit noch schneller zu erreichen erfolgte bereits am vergangenen Dienstag, dem 11. Februar 2014 ein entsprechendes Kurskorrekturmanöver, welches um 21:03 MEZ erfolgreich abgeschlossen wurde. „Der Weltraumveteran hat genau das durchgeführt, was wir von ihm verlangt haben“, so der Mars Odyssey-Projektmanager David Lehman vom JPL.
Im Rahmen des Manövers wurden die vier Triebwerke von Mars Odyssey über einen Zeitraum von insgesamt 29 Sekunden gezündet. Der finale „06:45-Orbit“ soll jetzt schrittweise bis zum November 2015 erreicht werden. Sofern keine Komplikationen auftreten, welche zusätzliche Aktivierungen der Triebwerke zur Folge haben, sollte die Raumsonde laut den Berechnungen der Techniker und Ingenieure der NASA nach dem Erreichen dieses Orbits immer noch über genügend Treibstoff verfügen, um die Mission anschließend für weitere neun bis zehn Jahre erfolgreich fortzusetzen.

Dabei muss allerdings auch bedacht werden, dass es sich bei Mars Odyssey um den mit Abstand dienstältesten Orbiter handelt, den die Menschheit bisher in eine Umlaufbahn um dem Mars gebracht hat. Bereits am 15. Dezember 2010 löste diese Raumsonde den vorherigen Rekordhalter, den ebenfalls von der NASA betriebenen und zwischen den Jahren 1997 und 2006 über einen Zeitraum von 3.340 Tagen aktiven Marsorbiter Mars Global Surveyor ab.

Mars Odyssey erwies sich bisher als eine überaus erfolgreiche Mission, in deren Verlauf sich das Wissen der Menschheit um den Mars ungemein erweitert hat (Raumfahrer.net berichtete). Zudem ist diese Raumsonde ein wichtiger Bestandteil des Kommunikationsnetzwerkes, mit dem Daten zwischen der Erde und den beiden derzeit aktiven Marsrovern Opportunity und Curiosity ausgetauscht werden.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Mars Odyssey ist wieder im regulären Betrieb (13. November 2012)
• Mars Odyssey wechselt auf das Backup-Computersystem (4. November 2012)
• Mars Odyssey sendet wieder Daten (28. Juni 2012)
• Mars Odyssey: Sicherheitsmodus beendet (20. Juni 2012)
• Mars Odyssey mit Reaktionsradproblemen (9. Juni 2012)
• Mars Odyssey ist seit über 10 Jahren aktiv (3. März 2012)
• Mars Odyssey im Sicherheitsmodus (21. Juli 2010)
• Mars Odyssey befindet sich im Sicherheitsmodus (2. Dezember 2009)
• Mars Odyssey schließt Orbit-Änderung ab (25. Juni 2009)
• Mars Odyssey ändert ihren Orbit (10. Oktober 2008)
• Ein Geburtstagsgeschenk für Mars Odyssey (9. April 2006)
• Mars Odyssey macht Überstunden (27. August 2004)
• Marsklima wandelte sich dramatisch (14. Dezember 2003)
• Mars Odyssey: Marie ist verstummt (28. November 2003)
• Große Wassermengen auf dem Mars nachgewiesen (10. Oktober 2002)

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• 2001 Mars Odyssey

Der Beitrag Orbitänderung bei der Raumsonde Mars Odyssey erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die am 7. April 2001 von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein. In den folgenden Monaten reduzierte die Raumsonde mit Hilfe eines komplizierten Aerobreaking-Manövers ihre Geschwindigkeit und senkte so die Höhe der Umlaufbahn immer weiter ab (Raumfahrer.net berichtete).

Am 19. Februar 2002 – also vor mittlerweile über zehn Jahren – begann die THEMIS-Kamera, eines von drei wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Mars Odyssey, mit dem wissenschaftlichen Vollbetrieb. Seitdem hat der Orbiter den Mars fast 45.000 Mal umkreist. Im selben Zeitraum hat die THEMIS-Kamera mehr als 500.000 Bilder im infraroten und sichtbaren Wellenlängenbereich angefertigt und an das Mars Odyssey-Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt.
„THEMIS hat sich als ein wahres Arbeitstier erwiesen“, so Philip Christensen von der Arizona State University (ASU) in Tempe/USA, der Principal Investigator und Konstrukteur der Kamera. „Besonders erfreulich ist dabei die Bandbreite der Entdeckungen, welche mit dem Instrument gelangen.“

Besonders erwähnenswert sind hierbei die folgenden Entdeckungen:

• Bestätigung von Mineralablagerungen am Landeplatz des Marsrovers Opportunity
• Entdeckung von Kohlendioxid-Jets im Bereich der südlichen Polarkappe des Mars während des dortigen Frühlings
• Nachweis von Chloridsalzen in verschiedenen Regionen auf der Marsoberfläche
• Erstellung einer globalen Karte des Mars in hoher Auflösung
• Hilfestellung bei der Suche nach einem sicheren Landeplatz für den Marslander Phoenix
• Kontinuierliche Beobachtung von Staubaktivitäten in der Marsatmosphäre
• Nachweis, dass der Krater Aram Chaos einstmals einen See beherbergte
• Nachweis diverser durch Wassereinfluss geformter Talsysteme
• Nachweis von Dazit, einem zuvor nicht auf dem Mars bekannten magmatischen Gesteinstyp

Die THEMIS-Kamera erfasst die Marsoberfläche in fünf Spektralbereichen des sichtbaren Lichts und in zehn Spektralbereichen des infraroten Lichts.

Durch den Vergleich der Infrarot-Aufnahmen, welche während des Marstages angefertigt wurden, mit den Infrarot-Nachtaufnahmen der gleichen Region lässt sich aufgrund der gewählten Wellenlängenbereiche die Verteilung von Mineralien auf der Marsoberfläche ermitteln (Raumfahrer.net berichtete). Weitere wissenschaftliche Missionsschwerpunkte sind die Messung der kosmischen Strahlung im niedrigen Marsorbit und die Erfassung der Verteilung von Wassereisvorkommen in den obersten Bodenschichten des Mars.

Das nebenstehende Foto wurde am 19. Februar 2012 – also auf den Tag genau 10 Jahre nach der Inbetriebnahme – mit der THEMIS-Kamera angefertigt. Die Aufnahme zeigt einen 19 x 52 Kilometer großen Teilausschnitt der Region Nepenthes Mensae im sichtbaren Licht. Die Nepenthes Mensae befinden sich südwestlich der Elysium-Vulkanregion und bilden eine Übergangszone zwischen dem südlichen Hochland und dem nördlichen Tiefland des Mars. Die Region ist durch steile Geländekanten und zahlreiche tafelbergartige Erhebungen – daher die Bezeichnung Mensae – charakterisiert.

Aufgrund des wissenschaftlichen Erfolges wurde die Mission, welche eigentlich laut den ursprünglichen Planungen bereits im August 2004 enden sollte, von der NASA bisher viermal verlängert – zuletzt bis zum September 2012. Laut Philip Christensen befinden sich sowohl die THEMIS-Kamera als auch der Orbiter in einem „exzellenten Zustand“ und können eventuell noch über mehrere Jahre erfolgreich weiter betrieben werden.

Dies würde nicht zuletzt auch den Rovermissionen auf der Marsoberfläche zugute kommen. Mars Odyssey fungiert seit der Landung des Rovers Opportunity im Januar 2004 als primäre Datenrelaisstation zwischen diesem und dem JPL-Kontrollzentrum in Pasadena, wobei über 90 Prozent der zwischen der Erde und Opportunity ausgetauschten Daten den „Umweg“ über Mars Odyssey nahmen. Der Orbiter könnte nach der Landung des Rovers Curiosity, welche am 6. August 2012 erfolgen wird, auch bei dessen Mission eine ähnlich wichtige Rolle einnehmen.
Die Mission Mars Odyssey wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC geleitet.

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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 Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, NASA.

Nach seiner Landung auf dem Mars am 25. Mai 2008 untersuchte der Lander Phoenix fünf Monate lang die Umgebung seines Landegebietes in der nördlichen Tiefebene des Mars. Neben dem direkten Nachweis von Wassereis bestanden seine Aufgaben in der chemischen Analyse von Bodenproben und der Studie der meteorologischen Verhältnisse in der Nordpolarregion des Mars. Die Landestelle bei 68,22 Grad nördlicher Breite hatte allerdings für den ausschließlich mit Solarenergie betriebenen Lander den Nachteil, dass mit dem Einsetzen des Herbstes auf der Nordhälfte des Mars und der damit verbundenen immer geringeren täglichen Einstrahlung von Sonnenlicht nicht mehr genügend Energie generiert werden konnte. Als dann im Oktober 2008 zusätzlich auch noch ein Sandsturm das einfallende Sonnenlicht dämpfte, brach die Energieversorgung von Phoenix zusammen. Am 2. November 2008 gelang es zum letzten Mal, eine Funkverbindung herzustellen. Da alle weiteren Versuche einer Kontaktaufnahme erfolglos verliefen, erklärte die NASA die Phoenix-Mission am 10. November 2008 offiziell für beendet.
In den folgenden Monaten sanken die Temperaturen in der Umgebung von Phoenix auf unter minus 125 Grad Celsius ab. Im April 2009 setzte zusätzlich die Polarnacht ein und der Lander war für die folgenden Monate in vollständige Dunkelheit gehüllt. Unter diesen Bedingungen lagert sich das in der Marsatmosphäre enthaltene Kohlendioxid als Eis auf der Oberfläche ab. Dadurch dürfte auch Phoenix von einer bis zu 30 Zentimeter dicken Schicht aus Kohlendioxid-Eis bedeckt worden sein. Dies waren mechanische und thermische Bedingungen jenseits dessen, wofür Phoenix einst konzipiert, gebaut und getestet wurde.

Trotzdem gab man bei der amerikanischen Weltraumbehörde die Hoffnung nicht auf und begann Anfang dieses Jahres mit einer Suche nach Lebenszeichen von dem Lander (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings blieben die bisher erfolgten drei Horchkampagnen des NASA-Orbiters Mars Odyssey erfolglos. Bei 30 Überflügen im Januar, 60 Überflügen im Februar und weiteren 60 im April konnte der Orbiter keine Funksignale von Phoenix auffangen. Trotzdem startete man vor einer Woche eine weitere und diesmal letzte Suchaktion nach Signalen des Landers. Am 14. Mai 2010 fand auf dem Mars die Sonnenwende statt. An diesem Tag erreichte also die Sonne auf der nördlichen Planetenhemisphäre ihren höchsten Stand, so dass die zwei Solarpaneele von Phoenix theoretisch die größtmögliche Sonneneinstrahlung empfangen und in Energie umwandeln konnten. Spätestens unter diesen Bedingungen, so die Hoffnungen am JPL, sollte der Lander in der Lage sein, die Kommunikation mit der Erde erneut aufzunehmen.

Zwischen dem 17. und 21. Mai 2010 hat der Orbiter Mars Odyssey den Landeplatz von Phoenix in der nördlichen Tiefebene des Mars erneut 61 Mal überflogen und dabei auch nach Signalen des Landers gehorcht. Leider konnte auch bei diesen Überflügen kein Signal des Landers empfangen werden. Eine am 7. Mai 2010 von der HiRISE-Kamera des von der NASA betriebenen Marssatelliten Mars Reconnaissance Orbiter angefertigte Aufnahme liefert auch den vermutlichen Grund für das Schweigen des Orbiters.

„Die Bilder, welche direkt nach der Landung [von Phoenix] aufgenommen wurden, und die aktuellen Bilder unterscheiden sich dramatisch“, so Michael Mellon von der University of Boulder. „Der Lander erscheint jetzt schmaler und dieser Unterschied kann nur teilweise mit Staubablagerungen erklärt werden, welche seine Umrisse mit der Planetenoberfläche verschmelzen lassen.“ Die offensichtlichen Veränderungen im Schattenwurf des Landers lassen sich mit den Annahmen vereinbaren, welche bereits früher zu der Befürchtung Anlass gaben, dass das enorme Gewicht der Trockeneis-Ablagerungen zu einem Abbrechen der Solarpaneele des Landers führen könnte. Mellon kalkuliert die durch die bis zu 30 Zentimeter dicken Ablagerungen entstandene zusätzliche Masse auf mehrere hundert Kilogramm während der kältesten Phase des Winters.
Die im Jahr 2008 unmittelbar nach der Landung angefertigte Aufnahme des Landers zeigt zwei relativ deutlich erkennbare Solarpaneele an den Seiten von Phoenix. In der aktuellen Aufnahme ist dagegen nur ein dunkler Schatten erkennbar. Dieser wird von den Wissenschaftlern des JPL als der Schatten des Landers und dessen östlichem, also rechts gelegenem Solarpaneel angesehen. Der links gelegene, westliche Solarzellen-Ausleger wirft dagegen keinen Schatten mehr und dürfte daher, so die Schlussfolgerung, dem Gewicht des Trockeneises nicht standgehalten haben. Diese eindeutige Beeinträchtigung der Energiegewinnung sowie die des Weiteren daraus resultierenden Beschädigungen der Struktur des Landers sind somit das endgültige Aus dieser äußerst erfolgreichen Mars-Mission der NASA.
Im Verlauf seiner insgesamt fünf Monate andauernden Untersuchungen seines Landegebietes in der nördlichen Marshemisphäre entdeckte Phoenix oberflächennahe Ablagerungen von Wassereis. Außerdem wies der Lander Kalziumkarbonat nach, welches auf ein zumindest zeitweises Vorhandensein von flüssigem Wasser schließen lässt. Die Bodenchemie des Mars, so die gewonnenen Erkenntnisse, ermöglicht theoretisch die Entstehung von Leben. Weitere wichtige Erkenntnisse konnten durch diese Mission in Bezug auf die Meteorologie des Mars gewonnen werden. Eine Wetterstation lieferte durchgehend Daten über die Temperaturen, Windgeschwindigkeiten, Windrichtungen und den Luftdruck in der bodennahen Atmosphäre. Außerdem konnte der Lander mittels seines LIDAR-Instrumentes erstmals in der Geschichte der Marsforschung Schneefall auf unserem äußeren Nachbarplaneten nachweisen.

Die überraschendste Entdeckung der Mission war jedoch wahrscheinlich die hohe Konzentration von Perchloraten im Boden. Dieses stark hygroskopische Salz könnte sogar dazu führen, dass sich selbst unter den heutigen Umweltbedingungen zumindest zeitweise flüssiges Wasser auf dem Mars halten könnte (Raumfahrer_net berichtete). Eine ausführlichere Zusammenfassung der durch diese Mission gewonnenen Ergebnisse finden Sie hier.

Und nicht vergessen sollte man in diesem Zusammenhang auch die vielen Tausend Bilder von der Marsoberfläche, welche der interessierten Öffentlichkeit vom JPL, der NASA und der University of Arizona sozusagen in Echtzeit via Internet zur Verfügung gestellt wurden. Zum Abschluss hier eine Panorama-Aufnahme des Landers.

Die von Phoenix angefertigten Aufnahmen finden Sie auf der Internetseite der University of Arizona. Weitere unbearbeitete Aufnahmen der SSI-Kamera, der Panoramakamera des Landers, sind auf der Internetseite von Mark Lemmon, dem Team-Leiter dieses Instrumentes, zugänglich.

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Der Beitrag Letzte Horchkampagne nach Phoenix verlief erfolglos erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach seiner Landung am 25. Mai 2008 untersuchte der Marslander Phoenix fünf Monate lang die Umgebung seines Landegebietes in der nördlichen Tiefebene des Mars. Neben dem direkten Nachweis von Wassereis bestanden seine Aufgaben in der chemischen Analyse von Bodenproben und der Studie der meteorologischen Verhältnisse in der Nordpolarregion des Mars. Die Landestelle bei 68,22 Grad nördlicher Breite hatte allerdings für den ausschließlich mit Solarenergie betriebenen Lander den Nachteil, dass mit dem Einsetzen des Herbstes auf der Nordhälfte des Mars und der damit verbundenen immer geringeren täglichen Einstrahlung von Sonnenlicht nicht mehr genügend Energie generiert werden konnte.

Als dann im Oktober 2008 zusätzlich auch noch ein Sandsturm das einfallende Sonnenlicht abdämpfte, brach die Energieversorgung von Phoenix zusammen. Am 2. November 2008 gelang es zum letzten Mal, eine Funkverbindung zu Phoenix herzustellen. Da alle weiteren Versuche einer Kontaktaufnahme erfolglos verliefen, erklärte die NASA die Phoenix-Mission am 10. November 2008 offiziell für beendet.
In den folgenden Monaten sanken die Temperaturen in der Umgebung von Phoenix auf unter minus 125 Grad Celsius ab. Im April 2009 setzte zusätzlich die Polarnacht ein und der Lander war für die folgenden Monate in vollständige Dunkelheit gehüllt. Unter diesen Bedingungen lagerte sich das in der Marsatmosphäre enthaltene Kohlendioxid als Eis auf der Oberfläche des Planeten ab. Dadurch wurde auch Phoenix von einer bis zu 30 Zentimeter dicken Schicht aus Kohlendioxid-Eis bedeckt. Dies waren mechanische und thermale Bedingungen, die weit über das hinausgehen, wofür Phoenix einst konzipiert, gebaut und getestet wurde.

Trotzdem gab man bei der amerikanischen Weltraumbehörde die Hoffnung nicht auf und begann Anfang dieses Jahres mit einer Suche nach Lebenszeichen von dem Lander (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings blieben die bisher erfolgten drei Horchkampagnen des NASA-Orbiters Mars Odyssey erfolglos. Bei 30 Überflügen im Januar, 60 Überflügen im Februar und weiteren 60 Überflügen im April konnte der Orbiter keine Funksignale von Phoenix auffangen. Eigentlich, so die ursprünglichen Planungen der NASA, sollte die Suche nach Phoenix damit beendet sein.

Wie das Jet Propulsion Laboratory (JPL) gestern Abend bekannt gab, soll jetzt jedoch eine vierte und letzte Suchphase durchgeführt werden. Zwischen dem 17. und 21. Mai 2010 wird Mars Odyssey den Landeplatz von Phoenix in der nördlichen Tiefebene des Mars erneut 61 Mal überfliegen und dabei nach Signalen des Landers horchen. Am heutigen 14. Mai 2010 findet auf dem Mars die Sonnenwende statt. Dies hat zur Folge, dass die Sonne auf der nördlichen Planetenhemisphäre ihren höchsten Stand über dem Horizont erreicht und die zwei Solarpaneele von Phoenix somit theoretisch die größtmögliche Sonneneinstrahlung empfangen und in Energie umwandeln können.

Allerdings sind die Erwartungen bezüglich einer erfolgreichen Kontaktaufnahme im Vorfeld der vierten Horchkampagne eher gering. Neben den Gefahren einer Tiefentladung der Batterie und den sehr wahrscheinlich erfolgten kältebedingten Beschädigungen der elektronischen Bauteile während des zurückliegenden Marswinters stellen nach wie vor die beiden Solarpaneele von Phoenix einen Unsicherheitsfaktor dar. Es ist nicht auszuschließen, dass diese durch das Gewicht des darauf abgelagerten Eises beschädigt wurden. Sollte dieser Fall eingetreten sein, so wäre Phoenix unabhängig von der Höhe des Sonnenstandes und der täglichen Sonnenscheindauer definitiv nicht in der Lage, Energie zu erzeugen.

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Der Beitrag JPL startet neue Horchkampagne nach Phoenix erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JPL.

Zwischen dem 22. und dem 26. Februar 2010 überflog NASAs Mars Odyssey sechzig Mal das Landegebiet von Phoenix, und lauschte auf Signale des Landers vom Marsboden. Empfangen wurde dabei nichts.

Die dritte und letzte Suchkampagne soll zwischen dem 5. und 9. April 2010 stattfinden. Da die Sonne im Landegebiet dann dauerhaft über dem Horizont steht, ist es möglicherweise etwas wahrscheinlicher, dass die Solarzellenausleger von Phonix einen Neustart der Landersysteme auslösen, wenn sie und weitere wesentliche Anlagen und Geräte von Phoenix den Marswinter einigermaßen betriebsfähig überstanden haben.

Wirklich erwartet wird ein Erwachen des Landers nicht, er war für die Bedingungen des Marswinters nicht ausgelegt worden. Nach fünf Monaten wissenschaftlicher Untersuchungsarbeit auf dem Mars und zwei Monate nach dem Überschreiten seiner vorgesehenen Lebensdauer auf dem Mars verstummte Phoenix im November 2008.

Raumcon:

• kompletter Phoenix-Thread (seit Dezember 2006)

Der Beitrag Phoenix schweigt weiter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JPL. Vertont von Peter Rittinger.

Mars Odyssey hat am 22. Februar 2010 mit der zweiten Kampagne zur Suche nach einem Lebenszeichen von Phoenix begonnen. Dessen Solarzellenausleger könnten theoretisch einen Neustart der Landersysteme auslösen, wenn sie und weitere wesentliche Anlagen und Geräte von Phoenix den Marswinter einigermaßen betriebsfähig überstanden haben.

Bis zum 23. Februar 2010 überflog Mars Odyssey bereits zehn Mal in der zweiten Kampagne das Landegebiet von Phoenix und empfing dabei vom Marsboden keinerlei Signale. Bis zum 26. Februar 2010 sind zusätzliche fünfzig Überflüge vorgesehen, während derer versucht werden soll, Signale von Phoenix zu empfangen.

Eine dritte Kampagne ist für den Zeitraum vom 5. bis 9. April 2010 geplant, wenn die Sonne im Landegebiet dauerhaft über dem Horizont steht. Eventuell reicht die größere Sonneneinstrahlung dann für ein Erwachen von Phoenix aus. Der Lander, der seine vorgesehene Lebensdauer auf dem Mars um zwei Monate übertraf, war für die Bedingungen des Marswinters nicht ausgelegt worden.

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• kompletter Phoenix-Thread (seit Dezember 2006)

Der Beitrag Phoenix bleibt wie erwartet stumm erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JPL.

Mars Odyssey suchte zwischen dem 18. und dem 21. Januar 2010 nach einem Lebenszeichen von Phoenix, dessen Solarzellenausleger theoretisch einen Neustart der Landersysteme auslösen könnten, wenn sie und weitere wesentliche Anlagen und Geräte von Phoenix den Marswinter einigermaßen betriebsfähig überstanden haben.

Dreißigmal überflog Mars Odyssey das Landegebiet von Phoenix und empfing dabei vom Marsboden keinerlei Signale. Im Februar und März 2010 sind weitere Versuche, Signale von Phoenix zu empfangen, vorgesehen. Obwohl dessen Landegebiet dann eine größere Sonneneinstrahlung erfährt, wird nicht erwartet, dass Phoenix noch einmal erwacht. Der Lander ist für die Bedingungen des Marswinters nicht ausgelegt. Er übertraf seine vorgesehene Lebensdauer auf dem Mars um zwei Monate.

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• Aktuelle Diskussion zu Phoenix

Der Beitrag Phoenix bleibt stumm erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach seiner Landung am 25. Mai 2008 untersuchte der Marslander Phoenix fünf Monate lang die Umgebung seines Landegebietes in der nördlichen Tiefebene des Mars. Neben dem direkten Nachweis von Wassereis bestanden seine Aufgaben in der chemischen Analyse von Bodenproben und der Studie der meteorologischen Verhältnisse in der Nordpolarregion des Mars. Die Landestelle bei 68,22 Grad nördlicher Breite hatte allerdings für den ausschließlich mit Solarenergie betriebenen Lander den Nachteil, dass mit dem Einsetzen des Herbstes und der damit verbundenen geringeren Einstrahlung von Sonnenlicht nicht mehr genügend Energie generiert werden konnte. Als dann im Oktober 2008 zusätzlich auch noch ein Sandsturm das einfallende Sonnenlicht dämpfte, brach die Energieversorgung zusammen. Am 2. November 2008 gelang es zum letzten Mal, eine Funkverbindung zu Phoenix herzustellen. Da alle weiteren in den folgenden Tagen erfolgenden Kontaktversuche erfolglos waren, erklärte die NASA die Phoenix-Mission am 10. November 2008 für beendet.
In den folgenden Monaten sanken die Temperaturen in der Umgebung von Phoenix auf unter minus 125 Grad Celsius. Am 10. April 2009 setzte zusätzlich die Polarnacht ein und der Lander war für die folgenden Monate in vollständige Dunkelheit gehüllt. Unter diesen Bedingungen lagerte sich das in der Marsatmosphäre enthaltene Kohlendioxid als Eis auf der Oberfläche des Planeten ab. Dabei wurde auch der Lander von einer bis zu 30 Zentimeter dicken Eisschicht bedeckt. Dies sind mechanische und thermale Bedingungen, die weit über das hinausgehen, wofür Phoenix einst konzipiert, gebaut und getestet wurde.

Selbst wenn Phoenix durch die im letzten Jahr gebildete Eisschicht keinen direkten Schaden genommen haben sollte, so wird die Elektronik des Landers den Marswinter sehr wahrscheinlich nicht ungeschoren überstanden haben. Für ein optimales Funktionieren benötigen die verwendeten Leiterplatten eine Temperatur von minus 40 Grad Celsius. Zur Aufrechterhaltung dieser Betriebstemperatur wurde Phoenix sogar mit einer eigenen Heizung ausgestattet. Die monatelangen extreme Kälte, so die Einschätzung der Missionsverantwortlichen, wird sehr wahrscheinlich dazu geführt haben, dass einige der verwendeten Bauteile ihre Elastizität verloren haben und infolge von thermischen Spannungen beschädigt wurden.

Für den unwahrscheinlichen Fall, dass die beiden fast zwei Meter ausladenden Solarpaneele, die empfindliche Elektronik und die Lithiumbatterie den Winter entgegen allen Erwartungen doch unbeschadet überstanden haben, wurde der Lander im Vorfeld der Mission mit einem sogenannten „Lazarus-Modus“ ausgestattet. Mit zunehmender Sonneneinstrahlung, so die Hoffnung der Missionsplaner, empfangen die Solarpaneele erneut Sonnenlicht und laden die Batterien von Phoenix wieder auf. Sobald die Batterien erneut über einen ausreichenden Ladezustand verfügen, soll Phoenix seinen Bordcomputer neu starten und entsprechend einer vorgegebenen Grundprogrammierung in regelmäßigen Abständen ein sogenanntes „Lazarus-Signal“ aussenden. Dabei handelt es sich um ein einfaches Kommunikationssignal, welches lediglich signalisieren soll: „Hallo Erde, ich lebe noch…“.

In diesem „Lazarus-Modus“ ist Phoenix 19 Stunden lang ausschließlich damit beschäftigt, seine Batterie aufzuladen. Anschließend erfolgt für zwei Stunden die Ausstrahlung des „Lazarus-Signals“. Für den Fall, dass Teile der Kommunikationsanlage beschädigt sind, soll die Ausstrahlung des Signals abwechselnd über beide Sendeanlagen und über beide Antennen des Landers erfolgen. Danach beginnt ein erneuter Auflade-Zyklus der Batterie. Dieser 21-stündige Rhythmus ist so konzipiert, dass einer der Orbiter über kurz oder lang automatisch in den Sendebereich von Phoenixgelangt und dabei dessen Signale wahrnimmt.
Seit dem 10. Juli 2009 ist die Polarnacht am Landeplatz von Phoenix beendet. Die Sonne steigt jetzt täglich etwas höher und somit für einen längeren Zeitraum über den Horizont. Der damit verbundene Temperaturanstieg führt dazu, dass die abgelagerte Eisschicht langsam in die Atmosphäre sublimiert und den Lander wieder freigibt. Zur Zeit steht die Sonne wieder für etwa 17 Stunden pro Marstag über dem Horizont. Die jetzt wieder gegebenen Lichtverhältnisse entsprechen somit denen, welche auch geherrscht haben, als im November 2008 die letzte Kommunikation erfolgte. Man geht daher davon aus, dass Phoenix, sollte er den Marswinter unbeschadet überstanden haben, mittlerweile wieder genügend Energie generieren kann, um seine Batterien erneut aufzuladen und nach dem Erreichen eines positiven Energiehaushaltes sein „Lazarus-Signal“ abzusetzen.
Aus diesem Grund wird der ebenfalls von der NASA betriebene Mars-Orbiter Mars Odyssey in der nächsten Woche erstmals nach diesem Signal Ausschau halten. Vom 18. bis zum 20. Januar 2010 wird Mars Odyssey das Landegebiet von Phoenix 10 Mal pro Tag überfliegen und dabei versuchen, ein Lebenszeichen des Landers zu empfangen. Weitere entsprechende Versuche, welche dann auch über längere Zeiträume erfolgen sollen, sind vorerst für Februar und März 2010 vorgesehen. Allerdings geben sich die Verantwortlichen der NASA nicht sehr optimistisch. Chad Edwards vom Jet Propulsion Laboratory (JPL), der leitende Telekommunikations-Ingenieur für die Mars-Missionen der NASA, sagt dazu : „Wir erwarten nicht, dass Phoenix überlebt hat, und deshalb erwarten wir auch nicht, von ihm zu hören. Falls Phoenix allerdings sendet, dann wird Odyssey ihn auch hören. Wir werden eine ausreichende Anzahl von Kontaktversuchen durchführen und wenn es dabei nicht gelingt, eine Übertragung von Phoenix aufzufangen, dann können wir mit großer Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass der Lander nicht mehr aktiv ist.“

Neben den Gefahren einer erfolgten Tiefentladung der Batterie und den sehr wahrscheinlichen kältebedingten Beschädigungen der elektronischen Bauteile besteht die große Frage auch darin, wie die beiden Solarpaneele im Laufe der letzten Monate mit dem auf ihnen abgelagerten Trockeneises zurecht gekommen sind. Durch dessen Gewicht besteht die Gefahr, dass die Paneele beschädigt wurden. Um sich ein Bild von den Entwicklungen auf der Marsoberfläche zu machen, hat der NASA-Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter in den letzten Monaten mehrmals Aufnahmen von Phoenix angefertigt (Raumfahrer.net berichtete).

Die letzte dieser Aufnahmen erfolgte am 6. Januar 2010. Auf dem Bild ist der Lander deutlich auszumachen. Allerdings zeigt sich auch, dass Phoenix teilweise immer noch unter einer Eisschicht begraben liegt. Im Gegensatz zu Aufnahmen aus dem Jahr 2008, welche während des Marssommers aufgenommen wurden, sind die Solarpaneele auf der aktuellen Aufnahme nicht eindeutig erkennbar. Dies, so die auswertenden Bildanalysten, könnte daran liegen, dass speziell die Paneele immer noch von einer Eisschicht bedeckt sind. Auch aufgrund der nicht optimalen Lichtverhältnisse zum Aufnahmezeitpunkt ist es nicht möglich, mittels dieses Bildes eine Aussage darüber zu tätigen, ob die Solarpaneele noch intakt sind und wieder Energie generieren können.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Space.com.

Wie berichtet, hatte sich der MRO am 23. Februar größtenteils abgeschaltet, nachdem er eine Spannungsspitze in seiner Stromversorgungseinheit gemessen zu haben glaubte. Dabei handelte es sich definitiv um eine Fehlmessung, wahrscheinlich verursacht durch ein kosmisches Strahlungspartikel. Bei der „Wiedererweckung“ gingen die Ingenieure sehr vorsichtig vor, nahmen zunächst Bodentests vor und prüften nach jedem Schritt den Zustand der Sonde, um den wertvollen Satelliten nicht durch voreilige Handlungen zu gefährden.
Nachdem das MRO-Problem nun beseitigt ist, geht die Aufmerksamkeit zum dienstältesten Mars-Satelliten über: Mars Odyssey, die den Mars schon seit 2001 umkreist, wird seit geraumer Zeit von einem Problem im Bereich des Computer-Speichersystems geplagt. Dieses Problem soll nun gelöst werden. Dazu ist allerdings ein riskantes Neubooten des Bordrechners nötig, bei dem die alternde Sonde, wenn es schlecht läuft, nicht mehr „erwachen“ könnte und verloren wäre.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA-TV.

Heute Nacht ist mit einer fast schon beängstigenden Perfektion Phoenix auf dem Mars gelandet. Bisher hat bei dieser Landung alles, aber auch alles perfekt funktioniert. So konnte etwa die letzte geplante Kursänderung entfallen, da es am Kurs der Sonde ohnehin nichts mehr zu verbessern gab.

In den entscheidenden letzten sieben Minuten der Landung, zwischen dem Eintritt in die Marsatmosphäre und dem Aufsetzen auf der Oberfläche, war erwartet worden, dass das Funksignal von Phoenix abreißen würde, da normalerweise das Plasma von der Atmosphärenreibungshitze um eine Sonde den Funkkontakt unterbricht. Aber dieser so genannte Blackout blieb aus, das Signal von der Sonde hielt vielmehr an und wurde von Mars Odyssey, dem zu dieser Zeit am besten positionierten Marssatelliten, zur Erde weiter vermittelt. Vermutlich hing dies damit zusammen, dass die Sonde mehr oder weniger nach „oben“ funkte, also von ihrem eigenen Plasmaschatten profitierte, im Gegensatz zu Space Shuttles, die ja während ihrer Landung nach „unten“ funken.
NASA-TV übertrug natürlich live aus dem Kontrollraum des JPL. Gegen 1:50 Uhr MESZ, als der Sprecher eine erfolgreich absolvierte Abstiegsphase nach der anderen bestätigte und wenige Minuten später den Touchdown verkündete, begannen die bis dahin angespannt wartenden Ingenieure und Wissenschaftler erst zaghaft, dann immer ausgelassener zu jubeln. Verständlich, denn wenn bei der Landung etwas schief ginge, würde jahrelange harte Arbeit umsonst gewesen sein. Und obwohl die Sonde die eigentliche Landung problemlos überstanden hat und damit ganz klar aus dem Gröbsten heraus ist, ist der erfolgreiche Beginn der eigentlichen Mission noch nicht ganz gesichert.

Denn dazu muss erst noch das Ausfahren der Solarpaneele absolviert werden, um die Energieversorgung sicher zu stellen. Damit wird in den nächsten Stunden gerechnet. Dann können auch die ersten Instrumente in Betrieb genommen werden, darunter auch die Kamera. Im Laufe der Nacht wird dann mit den ersten Bildern von der mittlerweile dritten aktiven Mission auf dem Roten Planeten gerechnet.

Eine weitere sehr gute Nachricht nach Auswertung der ersten Bodensignale von Phoenix ist die Ausrichtung der Sonde: Sie steht mit einer Neigung von nur 0,25 Grad fast exakt waagerecht! Nach den Anstrengungen, die das JPL mit den hochaufgelösten Bildern des Mars Reconnaissance Orbiters von den potenziellen Landestellen unternommen hat, war die Wahrscheinlichkeit, auf einem Felsen zu landen, ohnehin niedrig – aber es ist natürlich eine Erleichterung, dass ein solches „Pech in der letzten Sekunde“ jetzt tatsächlich nicht eingetreten ist.

Update: Zwei der ersten Bilder zeigen die Umgebung der Landestelle und das erfolgreiche Aufklappen der Solarzellenflächen.

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Ein Beitrag von Christian Bewermeyer. Quelle: NASA.

Ein Forscherteam der University of Hawaii hat ca. 200 Plätze im Süden des Planeten gefunden, die bis zu 25 Quadratkilometer große Ablagerungen von Chlorid, das ein Bestandteil vieler Salze ist, aufweisen. Laut Mikki Osterloo, dem Leiter des Teams, könnte dort Grundwasser mit der Zeit an die Oberfläche gelangt sein, wo es verdunstete und dabei die Mineral-Ablagerungen zurückließ.

Die Entdeckungen wurden mit dem Thermal Emission Imaging System (THEMIS), einer Kamera der Raumsonde Mars Odyssey gemacht. Da diese Kamera auch Bilder im Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung aufnehmen kann, konnten verschiedene Typen von Mineralien und Gesteinen auf der Marsoberfläche analysiert werden. Diese Bilder konnten zu einer Mars-Karte zusammengefügt werden, mit der die Chlorid-Lagerstätten im gebirgigen Mars-Süden lokalisiert werden konnten. Viele dieser Lager liegen in Becken, zu denen Flüsse leiteten, was auf der Erde mit trockenen Salzseen, genannt Playa, ähnlich ist.
Man hat errechnet, dass die Ablagerungen ca. 3,5 bis 3,9 Milliarden Jahre alt sind. Damit stammen sie aus einer Zeit, in der die Bedingungen auf dem Mars deutlich wärmer als heute waren. Die Salzlager kämen nun als Ziele für zukünftige Marslander in Frage, da dort vielleicht organische Kleinstlebewesen existierten.

Links

• NASA-Seite zu Mars Odyssey
• Seite der THEMIS-Kamera

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Ein Beitrag von Axel Orth

Seit über zehn Jahren ist die Menschheit am Planeten Mars, dem erdähnlichsten des Sonnensystems, mit Raumfahrzeugen ständig präsent. Alle zwei Jahre sind diese Raumfahrzeuge von der Erde abgeschnitten, volle zwei Wochen lang. Der Grund dafür ist die so genannte „solare Konjunktion“. Mit diesem Begriff bezeichnet man die Anordnung von Erde, Sonne und Mars auf einer Linie, und es ist leicht nachvollziehbar, dass dann der riesige, feurige Sonnenball Radiowellen in die eine wie in die andere Richtung zuverlässig abblockt oder zumindest verfälscht. Und da der Mars für einen Umlauf um die Sonne doppelt so lange braucht wie die Erde, tritt die Konjunktion eben alle zwei Erdenjahre auf. Mit dem gleichen Rhythmus, nur zeitlich um ein Jahr versetzt, kommen sich Erde und Mars ja auch besonders nahe und dann ist auf der Erde Hochsaison für den Start von Marsmissionen, wie etwa 2001 Mars Odyssey, 2003 Mars Express und die Mars Rover, 2005 Mars Recon Orbiter, 2007 Phoenix Lander und so weiter. Dieses Jahr war hingegen mal wieder eine solare Konjunktion fällig, und zwar gerade in den letzten zwei Wochen.

Die Missionsteams auf der Erde reagieren auf den unvermeidlichen Kommunikationsabriss unterschiedlich. Sie stellen einige Instrumente ab. Sie lassen andere Instrumente weiter laufen und ihre Daten zwei Wochen lang zwischenspeichern und rufen sie dann en gros ab. In manchen Fällen lassen sie die Instrumente auch weiter ihre Daten senden und nehmen eben in Kauf, dass teilweise Daten verlorengehen – sonst geradezu ein Verbrechen für ehrgeizige Wissenschaftler.

Aber niemand ist so dumm, während einer Konjunktion neue Instruktionen zum Mars zu senden. Es ist unmöglich vorherzusagen, welche Information durch Wechselwirkung der Radiowellen mit geladenen Sonnenpartikeln nun gerade verloren geht und welche bei der Raumsonde ankommt, so dass die verstümmelte Information die Sonde gefährden könnte. Anstelle dessen senden die Ingenieure Instruktionen für zwei Wochen und… warten.

Dies mag riskant erscheinen. Aber über die Jahre, fast schon Jahrzehnte haben Ingenieure Erfahrung damit gesammelt, Marssonden sich selbst zu überlassen. Wie Eltern, die ihre Sprösslinge aufziehen und sie schließlich erste kleine Ausflüge mit ihren Freunden unternehmen lassen, so können auch Weltraumforscher ihre Sonden eine Weile sich selbst überlassen und davon ausgehen, dass sie sie nach der Konjunktion gesund und munter vorfinden, bereit, die Arbeit wieder aufzunehmen.

Das ist hier die Frage: Rasten …

„Wir sind ein bisschen besorgt, da es immer möglich ist, dass etwas Unvorhergesehenes passiert“, sagte Jake Matijevic, Leiter des Ingenieurteams des Marsrover. „Aber die Rover haben es schon durch ihre erste Konjunktion geschafft und wir denken, es wird auch diesmal gut gehen.“

Während der Konjunktion werden Spirit und Opportunity den Marshimmel nach Wolken absuchen, atmosphärischen Staub messen, ihre Spektrometer-Analysen umliegender Felsen und des Bodens fortsetzen und natürlich Bilder aufnehmen. Beide Rover werden ihre Daten speichern und sie später zur Erde übermitteln. Somit ist die Konjunktionsphase für einige Teammitglieder eine Gelegenheit für einige wohl verdiente freie Tage.

Spirit hat am 26. Oktober seinen 1000. Sol auf dem Mars verbracht. Ursprünglich geplant waren nur 90 Sols! Dass es überhaupt so lange gut gegangen ist, liegt daran, dass sich die Staubablagerung auf den Solarzellen als längst nicht so gravierend erwiesen hat wie ursprünglich angenommen. Allerdings zeigt der Rover mittlerweile doch Zeichen von Verschleiß – vor allem ist eines seiner sechs Räder „gelähmt“ – und hat sich wegen des geringen Lichteinfalls im noch andauernden Marswinter schon seit Monaten nicht mehr von der Stelle bewegt.

Auch Opportunity wird in wenigen Tagen die 1000-Sol-Grenze durchbrechen. Bei ihm macht vor allem der Instrumententragarm Probleme und ist ein Rad nicht mehr steuerbar, aber wegen der größeren Nähe zum Äquator und daher mehr Sonnenlicht kann er seine laufende Untersuchung des „Victoria-Kraters“ sofort wieder aufnehmen.

… oder nicht rasten?

Für das Team des Mars Reconnaissance Orbiter ist es hingegen hart, gerade jetzt die Arbeit einstellen zu müssen. Schließlich ist der Satellit eben erst frisch beim Mars angekommen, daher fiebern die Forscher natürlich geradezu darauf, die Instrumente auf interessante Bodenziele zu richten und sie mit bisher ungekannter Präzision neu zu untersuchen. Die HiRISE-Kamera wird zwar während der Konjunktion abgeschaltet, aber andere Instrumente werden weiter Daten sammeln.

Auch das Team von Mars Odyssey wird keine Ruhepause einlegen. Es bereitet einen Aufnahmemodus „Off-Nadir“ vor, der ab Dezember angewandt werden soll: Anstelle senkrecht nach unten zu blicken, werden die Navigatoren die Sonde so rotieren lassen, dass sie mit ihrer Thermalkamera dasselbe Terrain unter leicht verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen kann und so Infrarot-Stereo-Aufnahmen machen kann.

Manches geht im Alter besser

Womit die einen gerade erst anfangen, ist für die Profis alles schon Routine. Mars Global Surveyor, der Großvater unter den Marssonden, kartiert den Mars ununterbrochen seit 1999. Aufnahmen mit raffinierten Drehmanövern dieses Satelliten haben schon geholfen, verschollene Landesonden ausfindig zu machen, als andere Sonden erst im Versuchsstadium waren, und Sonnenkonjunktionen kennen sie ebenfalls schon zur Genüge. Die diesjährige Konjunktion – ihre fünfte – fällt ihnen noch wesentlich leichter als vorherige, denn ein früheres ärgerliches Antennenproblem hat sich mittlerweile von selbst gegeben.

Lange Jahre hindurch, so erläuterte Projektmanager Tom Thorpe, behinderte eine Blockierung die Bewegungsfreiheit der Hochgewinn-Antennenschüssel, die Daten zur Erde sendet. Um das Problem zu umgehen, mussten die Navigatoren die Schüssel in einer komplizierten Prozedur zur Erde ausrichten, die sie „Beta Supplement“ nannten. Dabei galt es aufzupassen, dass die Antenne nicht gegen den Ausleger stößt, auf dem sie befestigt ist.

Letztes Jahr verschwand die Blockierung plötzlich. Die Ingenieure schlossen daraus, dass das Problem wahrscheinlich von einem Knick in der Verkabelung her rührte und nicht, wie bis dahin angenommen, von einer lockeren Schraube, die sich beim Start losgerappelt haben könnte.

„Wir sind jetzt in unserem fünften Marsjahr“, sagte Thorpe. „Also fast zehn Erdenjahre – und wir machen nach all der Zeit immer noch neue Entdeckungen.“

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