Quelle: DLR/Aktuelles/Nachrichten/2026, 19. Februar 2026

Seit fünf Jahren erforscht der NASA-Rover Perseverance nun den Jezero-Krater auf dem Mars. Dort landete er am 18. Februar 2021 – seitdem hat er mehrere Dutzend Kilometer zurückgelegt und eine Vielzahl an Forschungsaufgaben im Jezero-Krater erledigt. Und fertig ist er noch nicht. Nun feiern die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA und alle wissenschaftlich sowie technologisch Beteiligten das fünfjährige Jubiläum des fleißigen Rovers auf dem Roten Planeten. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist an wissenschaftlichen Aufgaben und zentralen Instrumenten der Mission Mars 2020 und dem Rover Perseverance beteiligt. Dabei bringt das DLR langjährige Erfahrungen in der Entwicklung, Kalibrierung, Datengewinnung und -auswertung bei der Planetenexploration vor Ort auf der Marsoberfläche ein. Die enge internationale Zusammenarbeit zeigt, wie europäische und US-amerikanische Forschungseinrichtungen gemeinsam grundlegende Fragen zur Geschichte des Mars bearbeiten: War der Planet einst lebensfreundlich? Und finden sich Spuren früher biologischer Aktivität? Was können wir für zukünftige astronautische Marsmissionen lernen?

Stetig und beharrlich unterwegs – Perseverance auf dem Mars
Perseverance heißt Beharrlichkeit. Ein Name, der passt. In den Jahren auf der Marsoberfläche hat der Rover schon vier wissenschaftliche Kampagnen vollständig abgeschlossen und befindet sich in seiner fünften. Er hat mehr als 40 Kilometer zurückgelegt und über 30 Gesteins-, Regolith- und Atmosphärenproben gesammelt. Vor allem hat der Rover den Sedimentfächer eines ehemaligen Flussdeltas untersucht – eine geologische Umgebung, die besonders vielversprechend für die Suche nach Spuren früheren mikrobiellen Lebens auf dem Roten Planeten ist. Perseverance erkundete außerdem den vulkanischen Kraterboden, dann die Sedimente des Flussdeltas und befindet sich gegenwärtig hinter dem Kraterrand von Jezero. Dort gibt es wieder ganz anderes Gestein, das aus der tiefen Kruste des Mars bei der Entstehung des Kraters vor 3,9 Milliarden Jahren nach oben geschleudert wurde. Seit fünf Jahren überträgt Perseverance außerdem regelmäßig hochauflösende Bild-, Spektral- und Umweltdaten vom Mars zur Erde.

Aktivitäten des Rovers im Überblick

• 33 Proben gesammelt (Gestein, Regolith und Atmosphärengase)
• Zurückgelegte Strecke: von der Landestelle auf dem Kraterboden über die Sediment-Fächer des Jezero-Deltas, das Jezero-Ufergebiet und den Kraterrand bis in die Region Nili Planum
• Untersuchung der geologischen Geschichte des Mars
• Dokumentation des Klimas
• Bereitstellung der Datenbasis für grundlegende Erkenntnisse über die dynamischen Ursprünge, die Entwicklung und die Bewohnbarkeit eines terrestrischen Planeten wie dem Mars
• Erfolgreiche Demonstration der Sauerstoff-Gewinnung durch Spaltung von Kohlenstoff-Dioxidmolekülen aus der Marsatmosphäre

Bereits die Landung 2021 war eine technische Meisterleistung: Nach einem siebenminütigen Abbremsmanöver durch die Marsatmosphäre setzte das Landemodul den fast tonnenschweren Rover Perseverance zehn Meter über der Oberfläche an Nylonseilen sanft auf den Marsboden ab. Das gleiche Landemanöver wurde bereits 2012 bei der Landung des Rovers Curiosity („Neugierde“) erfolgreich durchgeführt.

Die große Frage: Beherbergte der Mars einst Leben?

Die nun anstehenden Schritte – zum Beispiel die gegenwärtig zwar ausgesetzte, aber technisch immer noch mögliche Rückführung ausgewählter Proben zur Erde – können die Klärung dieser und weiterer Fragen in den kommenden Jahren weiter voranbringen. Schon vor Ort konnte Perseverance an mindestens einer Stelle einen Hinweis auf mögliche Biosignaturen finden. Dieser kann allerdings nur durch die Untersuchung der an dieser Stelle erbohrten beiden Gesteinsproben auf der Erde verifiziert werden.

Ein besonderes Highlight der fünf Missionsjahre war die Untersuchung eines Felsens mit dem Spitznamen „Cheyava Falls“. Die Untersuchung lieferte einen der bisher stärksten Hinweise auf potenzielles, früheres mikrobielles Leben auf dem Roten Planeten: Der Felsen enthält ein Muster an hellen, von schwarzen, eisen- und phosphathaltigen Rändern umgebenen Flecken aus Kalziumsulfat, die an ein Leopardenfell erinnern. Diese Stoffe deuten auf chemische Reaktionen in einer wässrigen Umgebung hin, die vor Milliarden von Jahren mikrobielles Leben ermöglicht haben könnten. Die Flecken sind wahrscheinlich das Ergebnis von chemischen Prozessen, bei denen das Eisenmineral Hämatit in verwitterten Schichten umgewandelt wurde. Solche Reaktionen und Muster kennt man auch auf der Erde. Dort interpretiert man sie meist als versteinerte Überreste von Mikroorganismen. Obwohl sie als eine der stärksten Biosignaturen gelten, die je auf dem Mars gefunden wurden, ist dies kein definitiver Beweis für Leben. Die Flecken könnten auch durch rein geologische, nicht-biologische Prozesse entstanden sein.

Das DLR ist im internationalen Missionsteam von Mars 2020 und Rover Perseverance vertreten. So ist das DLR-Institut für Weltraumforschung in Berlin maßgeblich an der taktischen und strategischen Planung von Aufnahmen mit dem Kamerasystem Mastcam-Z beteiligt. Zudem wirken die Expertinnen und Experten an der wissenschaftlichen Auswertung und Prozessierung der Bilddaten mit. In die Bildverarbeitung fließen Erfahrungen aus Missionen wie zum Beispiel Mars Express, Dawn oder dem Lander MASCOT an Bord von Hayabusa2 ein. Diese Expertise ermöglicht es, dreidimensionale Geländemodelle zu erstellen, geologische Strukturen präzise zu analysieren und geeignete geografische Ziele für weiterführende Untersuchungen auszuwählen.

Darüber hinaus ist das Berliner DLR-Institut am operationellen Betrieb und an der Analyse von Messungen des Instruments SuperCam beteiligt – das mit der darunter angebrachten Mastcam-Z am Mastkopf von Perseverance sozusagen das „Gesicht des Rovers“ bildet. SuperCam nutzt verschiedene spektroskopische Methoden zur Analyse des Marsbodens, wobei zwei dieser Methoden einen gepulsten Laser zur Anregung verschiedener physikalischer Phänomene nutzen. Hinzu kommt die sogenannte passive Reflektions-Spektroskopie. Die verschiedenen rein optischen Methoden erlauben es, dass das SuperCam-Instrument Stellen im Abstand von mehreren Metern um den Rover herum geochemisch und mineralogisch analysiert.

Mastcam-Z verschafft 3D-Blick auf eine uralte Flusslandschaft des Mars
Mastcam-Z ist das hochauflösende, zoombare (daher das „Z“ im Namen) Kamerasystem des Rovers. Es befindet sich am Mast in etwa zwei Metern Höhe über dem Marsboden – vergleichbar mit der Augenhöhe eines stehenden Menschen – und besteht aus zwei Kameras im Abstand von 24,2 Zentimetern, die stereoskopische 3D-Aufnahmen ermöglichen. Das System liefert Panorama-Farbbilder, Videos und detailreiche Nahaufnahmen mit einer maximalen Auflösung von 1.600 mal 1.200 Pixel. Je nach Entfernung können Strukturen im Submillimeterbereich sichtbar gemacht werden. Die Zoomfunktion erlaubt es, auch weiter entfernte geologische Ziele präzise zu untersuchen. Für zusätzliche wissenschaftliche Untersuchungen verfügen die beiden Mastcam-Z-Kameras jeweils über ein Filterrad hinter der Optik. Die multispektralen Bilder helfen der Forschung dabei, die Marslandschaft auf die Vielfalt ihrer Zusammensetzung hin zu untersuchen. Die vom DLR mitverantwortete Planung der Bildsequenzen ist entscheidend, um wissenschaftlich relevante Strukturen im ehemaligen Flussdelta des Jezero-Kraters systematisch zu dokumentieren.

SuperCam – chemische und mineralogische Analyse per Laser
Die SuperCam, das „Zyklopenauge“ von Perseverance, kombiniert Kamera, Laser und mehrere Messprinzipien, um die chemische und mineralogische Zusammensetzung von Gesteinen und Böden zu bestimmen. Selbst aus einer Entfernung von über sieben Metern kann das Instrument Material analysieren, das nur wenige Millimeter groß ist.
Die vom Rover gewonnenen Daten geben Aufschluss über Entstehungsbedingungen und mögliche biologische Signaturen. DLR-Expertinnen und -Experten sind an der Erfassung und Auswertung der Spektraldaten beteiligt und tragen dazu bei, die untersuchten Stellen auf dem Mars umfangreich zu charakterisieren, vielversprechende Stellen für Aufnahmen von Bodenproben auszuwählen und diese mit möglichst vielen In-situ-Daten in Kontext zu setzen. Das DLR-Team in Berlin hat einzigartige Laborexperimente aufgebaut, die es erlauben, insbesondere die Marsdaten der SuperCam besser zu verstehen und auszuwerten.

MEDA – eine mobile Wetterstation auf dem Mars
Außerdem unterstützt das DLR bei der Kalibrierung von Sensoren und auch der Datenauswertung des Mars Environmental Dynamics Analyzers (MEDA), der das Marswetter erfasst. Mit MEDA verfügt Perseverance über eine umfassende Umweltmessstation. Sensoren an Mast und Rumpf des Rovers erfassen Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur, Luftfeuchtigkeit sowie Eigenschaften von Staubpartikeln in der Atmosphäre des Roten Planeten. Die kontinuierlichen Messungen liefern einen regelmäßigen „Mars-Wetterbericht“ aus dem Jezero-Krater. Das DLR-Institut für Weltraumforschung ist an der Kalibrierung einzelner Sensoren sowie an der wissenschaftlichen Analyse der Daten beteiligt. Diese Informationen sind nicht nur für das Verständnis des heutigen Klimas wichtig, sondern auch für die Planung weiterer Missionen – etwa im Hinblick auf Staubbelastung und andere atmosphärische Bedingungen, denen zukünftige Rover und auch Menschen auf der Marsoberfläche ausgesetzt sein werden.

Heimat und Arbeitsort des Rovers im Blick von Mars Express
Bereits vor der Landung von Perseverance hat die ESA-Raumsonde Mars Express – an der das DLR mit der hochauflösenden Stereokamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) beteiligt ist – Aufnahmen und digitale Geländemodelle des Jezero-Kraters geliefert. Die HRSC an Bord von Mars Express kartierte die Region dreidimensional und dokumentierte das verzweigte Kanalsystem des ehemaligen Flussdeltas. Diese Daten aus der Umlaufbahn des Mars-Express-Orbiters lieferten im Vorfeld der Mission Mars 2020 wichtige geologische Informationen zur Auswahl des Landegebiets für Perseverance und bilden bis heute den großräumigen Kontext für die Untersuchungen durch den Rover vor Ort.

Ein Video mit einem simulierten Überflug über den Krater Jezero auf dem Mars ist in der Originalveröffentlichung auf der Seite des DLR verfügbar (bitte nach unten scrollen): Flug über den Krater Jezero – Landestelle der Mission Mars 2020

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• Rover Perseverance (Mars 2020) – Missionsphase auf dem Mars

Der Beitrag Happy Anniversary, Perseverance! Fünf Jahre Forschung auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Seit unserem letzten ausführlichen Bericht über die Mission des Rovers Curiosity hat sich dieser von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover im Rahmen von mehreren Fahrten dem Nordrand der Region „The Kimberley“ genähert und diese schließlich am 18. März erreicht. In den folgenden Tagen erfolgte eine ausführliche Untersuchung der in diesem Bereich befindlichen Sandsteinablagerungen, wobei neben der MastCam auch mehrfach die am Instrumentenarm des Rovers montierte MAHLI-Kamera, das ebenfalls dort befindliche APX-Spektrometer und die ChemCam zum Einsatz kamen.

Der wissenschaftliche Schwerpunkt dieser Arbeiten konzentrierte sich gezielt auf die Untersuchung der dort befindlichen Gesteine, welche unterschiedliche Grade einer deutlich erkennbaren Verwitterung aufweisen.

„Unsere Hauptaufgabe besteht derzeit darin zu untersuchen, warum einige Steine in dieser Gegend den erosiven Prozessen offensichtlich besser wiederstanden haben als andere, obwohl sie offenbar alle aus Sandstein bestehen und zudem sehr eng beieinander liegen“, so Michael Malin, der für die MastCam-Aktivitäten hauptverantwortliche Wissenschaftler der Curiosity-Mission. Möglicherweise, so Michael Malin weiter, sind hierfür unterschiedliche Zusammensetzungen dieser Steine verantwortlich, welche durch unterschiedliche Umweltbedingungen bei deren Bildung bedingt sind.
Geplante Bodenanalysen
Ab dem 1. April begann Curiosity schließlich mit dem Umfahren der Region Kimberley, wobei der Rover sich zunächst in die östliche und schließlich in die südliche Richtung bewegte. Dabei näherte sich Curiosity in den letzten Tagen immer weiter einem Bereich von Kimberley, wo demnächst ausführliche Bodenuntersuchungen durchgeführt werden sollen. Bei diesen Analysen, welche diesmal voraussichtlich mehrere Wochen andauern werden, wird es sich um die umfangreichsten Untersuchungen eines einzelnen Oberflächenabschnitts des Gale-Kraters seit dem Verlassen der Region „Yellowknife Bay“ im Sommer 2013 (Raumfahrer.net berichtete) handeln. Neben den wissenschaftlichen Instrumenten des Rovers wird dabei auch erneut ein Gesteinsbohrer zum Einsatz kommen, mit dessen Hilfe Material von der Marsoberfläche entnommen und anschließend näher analysiert werden soll.

Zwecks der Auswahl des exakten Ortes, wo diese Probenentnahme durchgeführt werden wird, wurden während der vergangenen Woche eine Vielzahl von Aufnahmen angefertigt, welche derzeit von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern ausgewertet werden.

„Von einer kleinen Anhöhe aus hatten wir eine gute Sicht auf die verschiedenen geologischen Aufschlüsse in diesem Bereich“, so Melissa Rice vom California Institute of Technology (CIT) in Pasadena/Kalifornien, die für die Planung und Durchführung der Untersuchungen im Bereich von „The Kimberley“ verantwortlich ist.

Keine Probleme mit den Rädern
Auf der Suche nach einen erfolgversprechenden Ort für die anstehende Untersuchungskampagne wird Curiosity seine Fahrt auch in den kommenden Tagen fortsetzen. Keine Probleme dürften dabei die Räder des Rovers bereiten, welche speziell im vierten Quartal des Jahres 2013 deutlich auftretende Abnutzungserscheinungen zeigten (Raumfahrer.net berichtete).

„Dank der Kombination einer vorsichtigeren Fahrweise und einer sorgfältigen Auswahl der zu passierenden Route hält sich die Schadensrate mittlerweile in Grenzen“, so Richard Rainen vom JPL. „Wir denken, dass wir jetzt die richtige Herangehensweise gefunden haben.“ Mittlerweile bilden sich neue Löcher in den Rädern deutlich seltener als noch vor wenigen Monaten. Und selbst deutlich stärker abgenutzte oder beschädigte Laufflächen, so ausführliche Tests in einer speziellen Anlage des JPL, würden die weiteren Fahrten des Rovers nicht negativ beeinflussen.

Ein heller Fleck am Horizont
Aufnahmen, welche die Navigationskameras des Rovers am 2. und 3. April 2014 anfertigten, zeigen mehrfach einen „hellen Fleck“ am Horizont. Laut der NASA handelt es sich hierbei entweder um Partikel der kosmischen Strahlung, welche den CCD-Sensor der Kamera treffen, oder aber – und dies ist wahrscheinlicher – um die Reflektion des Sonnenlichtes von der Oberfläche eines Felsens, welcher sich in einer Entfernung von rund 160 Metern zu dem Rover befindet. Die „Lichtflecken“ wurden lediglich in den Aufnahmen der rechten NavCam registriert, nicht jedoch in den zeitgleich angefertigten Abbildungen der linken Navigationskamera. Vergleichbare Lichteffekte, so Justin Maki vom JPL, der für den Betrieb der Navigationskameras des Rovers verantwortlich ist, sind bei einer eingehenderen Analyse fast jede Woche aufs Neue auf den Aufnahmen der Kameras erkennbar.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 595 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity mit seinen Kamerasystemen 138.270 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

Insgesamt hat der Rover mittlerweile mehr als 6.100 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Die dabei letzte Fahrt erfolgte erst vor etwa 10 Stunden und führte erneut in die südliche Richtung, wobei rund 58 Meter überbrückt wurden. Vier längere Zwischenstopps während dieser insgesamt fast zwei Stunden andauernden Fahrt wurden genutzt, um mit den jeweils zwei Optiken der MastCam und der NavCam Stereoaufnahmen der Umgebung anzufertigen.

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Der Beitrag Marsrover Curiosity untersucht die Region Kimberley erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits vor mehr als einer Woche haben sich die Mitarbeiter der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, welche für die Durchführung der Mission des Marsrovers Curiosity verantwortlich sind, dazu entschieden, den Rover von seinem ursprünglich vorgesehenen Kurs abweichen zu lassen und stattdessen eine mit dem Namen „Dingo Gap“ belegte Formation anzusteuern (Raumfahrer.net berichtete). Als Grund für diese kurzfristige Neuplanung der Route, welche als Fernziel allerdings auch weiterhin die Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons zum Ziel hat, wird das zukünftig zu passierende Gelände genannt. Hinter „Dingo Gap“, so die für die Planung verantwortlichen Missionsmitarbeiter, befindet sich ein Gelände, welches für den Rover leichter und sicherer zu passieren sein wird als das Terrain auf der ursprünglich vorgesehenen Route.

Abnutzung der Radlaufflächen
Zur Fortbewegung über die Marsoberfläche ist Curiosity mit sechs Rädern ausgestattet. Jedes dieser Räder verfügt über einen Durchmesser von 51 Zentimetern und eine Breite von 40 Zentimetern. Die lediglich 0,75 Millimeter starken Laufflächen dieser Räder, auf denen das gesamte Gewicht des 899 Kilogramm schweren Rovers lastet, bestehen aus einer Aluminiumlegierung und sind mit verschiedenen Querrippen an den Oberseiten und Ringen an den Innenwänden verstärkt.

Bereits im Rahmen der ausführlichen Tests, welche im Vorfeld der Mission auf der Erde durchgeführt wurden, zeigte sich dass diese Räder bei ihrem Einsatz auf dem Mars nach einer gewissen Zeit verschiedene Beschädigungen wie zum Beispiel Dellen, aber auch Löcher und Risse aufweisen würden. Diese zu erwartenden Beschädigungen wurden von den für die Planung der Mission verantwortlichen Ingenieuren der NASA als für die Mission nicht bedrohlich eingeschätzt. Auch mit erheblich beschädigten Laufflächen, so zum Beispiel Matt Heverly, der Leiter des Roverdriver-Teams, welches für die Steuerung des Rovers verantwortlich ist, wird Curiosity auch weiterhin in der Lage sein, seine Fahrt fortzusetzen.

Und tatsächlich – schon nach wenigen Fahrten über die Marsoberfläche zeigten sich bereits im Jahr 2012 auf den Laufflächen der Räder einzelne Kratzer und Dellen. Während der letzten Wochen und Monate bildeten sich zudem verschiedene Löcher und teilweise mehrere Zentimeter lange Risse. Diese zuletzt vermehrt auftretenden Abnutzungserscheinungen resultieren laut den Einschätzungen der in die Mission eingebundenen Techniker und Ingenieure daraus, dass Curiosity speziell im vierten Quartal des Jahres 2013 ein Gelände überquerte, auf dessen felsigen Untergrund sich eine Vielzahl zwar nur wenige Zentimeter großer, dafür aber scharfkantiger Steine befand. Beim Überfahren dieser Steine traten dann die Mehrzahl der jetzt zu beobachtenden Beschädigungen auf.

Seit dem Dezember 2013 wurden mit den verschiedenen Kamerasystemen mehrfach ganze Serien von Aufnahmen angefertigt, mit denen der Zustand der Räder und deren Abnutzungserscheinungen dokumentiert und anschließend analysiert wurden. Dabei zeigte sich, dass speziell die vier mittleren und vorderen Räder beschädigt sind, während die beiden hinteren Räder nur geringe Abnutzungen aufweisen. Aus den so gewonnenen Daten soll jetzt eine Fahrweise entwickelt werden, durch welche die Räder möglichst geschont werden. Zur Diskussion stehen dabei zum Beispiel Fahrten im „Rückwärtsgang“ oder eine Fahrweise, bei der lediglich vier der sechs Räder aktiv angetrieben und zur Fortbewegung genutzt werden.

Auf jeden Fall werden die Roverdriver in Zukunft bemüht sein, für die durchzuführenden Fahrten ein Gelände auszuwählen, welches möglicht wenige dieser scharfkantigen Steine aufweist. Würde Curiosity jedoch auch weiterhin seinem eigentlich vorgesehenen Kurs folgen, dann müsste auch weiterhin eine Region passiert werden, wo solche Steine vermehrt auftreten. Dies war dann letztendlich auch der Grund für die Entscheidung der Fahrt zur Dingo Gap.

Hierbei handelt es sich um eine nur wenige Meter breite Lücke zwischen zwei ebenfalls nur wenige Meter hohen Steilböschungen. Hinter dieser Lücke, so die Analysen von verschiedenen hochaufgelösten Aufnahmen, welche der Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) mit seiner HiRISE-Kamera anfertigte, befindet sich dann ein Gelände, welches für Curiosity sehr wahrscheinlich deutlich weniger Steine parat halten dürfte.

Eine Sanddüne als potentielle Gefahr

Um dieses Gebiet zu erreichen und anschließend zu durchfahren muss der Rover allerdings zunächst eine in ihrem Zentrum etwa einen Meter hohe Sanddüne passieren, welche die potentielle Durchfahrt bei der Dingo Gap versperrt. Diverse Aufnahmen, welche während der letzten Woche von dieser Sanddüne angefertigt wurden, werden derzeit ausgewertet und genutzt, um die Gefährlichkeit dieser Düne für den Rover einzuschätzen. Curiositys zwei Vorgänger, die ebenfalls von der NASA betriebenen Marsrover Spirit und Opportunity, haben in den vergangenen Jahren mehrfach negative Erfahrungen mit solche Dünen, welche sich als regelrechte „Sandfallen“ – aber auch als höchst interessante Forschungsziele – herausstellen können, gemacht.
Der Rover Opportunity fuhr sich zum Beispiel am 26. April 2005 in einer eigentlich harmlos aussehenden, nachträglich mit dem Namen „Purgatory-Dune“ (zu deutsch „Fegefeuer-Düne“) belegten Sanddüne fest und konnte erst nach fünf Wochen aus dieser misslichen Lage befreit werden (Raumfahrer.net berichtete). Opportunity ist immer noch aktiv und konnte erst vor wenigen Tagen seinen „Zehnten Geburtstag auf dem Mars“ feiern (Raumfahrer.net berichtete).

Spirit hatte dagegen weniger Glück. Der Rover geriet im April 2009 in eine Region, wo sich unter einer nur wenige Zentimeter dicken versteinerten Kruste eine Schicht aus extrem feinem Sand und Staub befand. Am 23. April 2009 brach Spirit durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen Sand und konnte trotz aller Bemühungen nicht mehr „befreit“ werden. Am 25. Mai 2011 gab die NASA schließlich bekannt, dass die Mission beendet wird (Raumfahrer.net berichtete).

Seit dem 26. Januar 2014 hat sich Curiosity weiter auf die Dingo Gap zugbewegt und dabei im Rahmen von vier Fahrten insgesamt etwa 90 Meter zurückgelegt. Der Rover befindet sich seit dem 30. Januar direkt am Rand der dort gelegenen Sanddüne und hat diese noch am selben Tag mit den drei auf der rechten Seite befindlichen Rädern teilweise „umgegraben“. In den kommenden Tagen sollen zunächst mehrere der insgesamt zehn wissenschaftlichen Instrumente des Rovers dazu eingesetzt werden, um das auf diese Weise frisch freigelegte Material auf seine chemische und mineralogische Zusammensetzung hin zu analysieren. Erst nach der Auswertung dieser Daten wird frühestens im Laufe der nächsten Woche entschieden, ob und an welcher Stelle Curiosity diese Düne wirklich überqueren soll.

„Die Entscheidung ist noch nicht gefallen“, so Jim Erickson vom JPL der NASA in Pasadena/Kalifornien, der Projektmanager der Curiosity-Mission. „Außerdem wollen wir einen Blick über die Düne in das Tal direkt westlich davon werfen, um zu sehen, ob der dortige Untergrund hier wirklich so gut ist, wie es die Aufnahmen aus dem Orbit heraus erwarten lassen.“
Die hochaufgelösten Aufnahmen der MastCam, der wissenschaftlichen Hauptkamera des Rovers, werden dabei deutlich bessere Aufnahmen liefern können als die HiRISE-Kamera des MRO, welche unter optimalen Bedingungen Oberflächenformationen auf dem Mars mit einer Auflösung von „lediglich“ etwa 25 Zentimetern pro Pixel abbilden kann.

Kurs Richtung Aeolis Mons
Wie auch immer die Entscheidung ausfallen wird – eine Fortsetzung der Fahrt über die Düne und danach die neu vorgesehene Route abfahren, zurück auf den alten Kurs oder die Suche nach einer weiteren alternativen Route – das angepeilte „Fernziel“ Aeolis Mons, die Basis des Inneren des Gale-Kraters gelegenen und etwa 5.500 Meter hohen Zentralberges, bleibt auch weiterhin bestehen. Sehr fraglich ist dabei allerdings, ob der eigentlich für die Ankunft vorgesehene Termin „August 2014“ eingehalten werden kann. Auf dem Weg zu dem angepeilten Ankunftspunkt am Fuße des Berges wird Curiosity auch weiterhin kurze Zwischenstopps einlegen.

Der nächste der dafür vorgesehenen „Waypoints“ – Bereiche im Inneren des Gale-Kraters, wo Curiosity jeweils mehrtägige Stopps für ausführlichere wissenschaftliche Untersuchungen einlegen soll – befindet sich in einer Entfernung von noch etwa 800 Metern in südwestlicher Richtung. Das wissenschaftliche Ziel der Analysen an den „Waypoints“ besteht darin, Informationen über die Geologie des Geländes zu sammeln, welches sich zwischen der Region Shaler und dem Aeolis Mons befindet.

Diese Daten sollen den Wissenschaftlern dabei helfen, die bisher gewonnenen Informationen in einen Kontext zu den Erkenntnissen zu setzen, welche zukünftig bei den geschichteten Gesteinsablagerungen des Zentralberges erlangt werden. Ein spezielles Augenmerk soll dabei auf geologische Strukturen gerichtet werden, welche offensichtlich durch fließendes Wasser erzeugt beziehungsweise verändert wurden. Um den nächsten Punkt, welcher mit dem Namen „KMS-9“ belegt wurde, zu erreichen wird Curiosity allerdings deutlich mehr als diese 800 Meter Luftlinie überbrücken müssen.

„Im Bereich von KMS-9 zeigen die Orbitaufnahmen drei verschiedene Geländetypen und eine relativ staubfreie Oberfläche“, so Katie Stock vom California Institute of Technology (CIT), eine der an der Mission beteiligten Wissenschaftlerinnen. „Wir erkennen dort Geländeformen, denen wir mit Curiosity zuvor noch nicht begegnet sind. An einer Stelle sind Riefelungen auf der Oberfläche zu sehen, die alle in die gleiche Richtung zeigen. Andere Bereiche erscheinen glatt und es existieren keine Riefelungen. Wir wissen nicht, was das ist. Aber das ist gerade so spannend an dieser Erkundungsmission – wir sehen immer wieder neue Dinge.“

Eventuell, so die derzeitigen Überlegungen, wird in der Umgebung von KMS-9 auch erneut das Bohrsystem des Rovers dazu eingesetzt, um eine weitere Bodenprobe zu entnehmen und anschließend mit den Analyseinstrumenten eingehender zu untersuchen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 530 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.900 Metern auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity zudem mehr als 116.570 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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

Während der letzten Tage hat sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity in kleinen Schritten stetig in die grob südwestliche Richtung bewegt. Vor, während und nach diesen Fahrten wurden diverse Untersuchungen durchgeführt. Nach der bisher letzten Fahrt über eine Distanz von knapp 11 Metern, welche am 23. Januar 2014 erfolgte, wurden so zum Beispiel am gestrigen Tag die MastCam, die ChemCam und die MAHLI-Kamera eingesetzt.

Anschließend, so die ursprüngliche Planung, sollte sich der Rover eigentlich um rund 22 weitere Meter in die südliche Richtung bewegen. Diese Fahrt wurde allerdings kurzfristig gestrichen, da sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und die für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver für eine neue Route entschieden haben.

Am heutigen Tag sollen stattdessen zunächst „Fernerkundungen“ mit den Kamerasystemen und verschiedene direkte Untersuchungen von in der unmittelbaren Umgebung gelegenen Zielen auf der Planetenoberfläche durchgeführt werden. Hierbei sollen neben der Mikroskopkamera und dem ChemCam-Spektrometer auch das APX-Spektrometer zum Einsatz kommen.

Eine neue Route
Für den morgigen Tag ist dann eine weitere Fahrt vorgesehen, welche diesmal über eine Distanz von rund 24 Metern in die westliche Richtung führen soll. In dieser Richtung befindet sich das „neue“ Ziel von Curiosity – eine kleine „Lücke“ zwischen zwei flachen Erhebungen auf der Marsoberfläche. Diese mit dem Namen „Dingo Gap“ belegte Formation befindet sich rund 75 Meter vom aktuellen Standort entfernt.

Als Grund für diese kurzfristige Neuplanung der Route, welche als Fernziel allerdings auch weiterhin die Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons zum Ziel hat, wird das zukünftig zu passierende Gelände genannt. Hinter „Dingo Gap“, so die für die Planung verantwortlichen Missionsmitarbeiter, befindet sich ein Gelände, welches für den Rover leichter und sicherer zu passieren sein wird als das Gelände auf der ursprünglich vorgesehenen Route, welche vom aktuellen Standort aus in die grob südwestliche Richtung zeigte.

Am 27. Januar soll schließlich mit dem Tunable Laser Spectrometer, einem der drei Messinstrumente des SAM-Instrumentenkomplexes, eine erneute Analyse der Marsatmosphäre durchgeführt werden (Raumfahrer.net berichtete über frühere Messungen).

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 523 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.800 Metern auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity zudem mehr als 114.200 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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

Nach der Beendigung der Untersuchungen an der Oberflächenformation „Rocknest“ und der Fortsetzung seiner Fahrt am 16. November 2012 (Raumfahrer.net berichtete), erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity am 6. Dezember, dem Sol 120 der Mission, eine weitere Stelle mit offen zutage liegenden, geschichteten Grundgestein.

Nach der Vollendung der an diesem Tag durchgeführten Fahrt wurde die MastCam – hierbei handelt es sich um eine der wissenschaftlichen Kameras des Rovers – dazu genutzt, um die einzelnen Gesteinsschichten dieser formell mit dem Namen „Shaler“ belegten Gesteinsformation im Detail abzubilden. Außerdem wurde eines der Analyseinstrumente eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung der dort befindlichen Gesteine zu ermitteln. Zu diesem Zweck „feuerte“ die dafür verwendete ChemCam mehrere Laserpulse auf die Gesteinsformation ab. Das dabei verdampfte Oberflächenmaterial wurde anschließend durch ein in dieses Instrument integriertes Spektrometer analysiert.

Im Anschluss an diese Untersuchungen setzte Curiosity seine Fahrt bereits am darauffolgenden Tag fort, um sich weiter in Richtung auf die Oberflächenformation „Yellowknife Bay“ zu bewegen. Hierbei wurde zunächst ein in die nordöstliche Richtung zielender Kurs eingeschlagen, welcher im Verlauf der anschließenden Fahrten in die nördliche Richtung verlagert wurde. Eine der dabei erfolgenden Fahrten, die Fahrt vom 10. Dezember (Sol 123), führte dabei über eine Entfernung von rund 19 Metern. Allerdings fiel sie damit um etwa 30 Prozent geringer aus als ursprünglich geplant.

Vor dem Beginn einer jeden Fahrt legen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Roverdriver“ bestimmte Sicherheitsparameter fest. Welche maximale Neigung darf der Rover während einer Fahrt zum Beispiel aufweisen? Wie hoch darf der Schlupf der Räder bei dieser Fahrt ausfallen? Sobald die Navigationssoftware des Rovers erkennt, dass diese Vorgaben überschritten sind, wird der Fahrbetrieb automatisch eingestellt. Der am 10. Dezember erfolgte Fahrtabbruch kam dadurch zustande, dass der Rover im Rahmen seiner Fahrt aufgrund der Unebenheit des passierten Geländes eine größere Neigung einnahm als ursprünglich vorausberechnet.

„Der Rover bewegt sich gegenwärtig über ein Gelände, welches anders gestaltet ist als die zuvor überquerten Regionen“, so Rick Welch, einer der Missionsmanager der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien, von wo aus die Aktivitäten des Rovers gesteuert werden. „Dies hat zur Folge, dass der Rover dabei auch anders reagiert. Wir befinden uns immer noch in einer Lernphase und dies hat zur Folge, dass wir den Rover in diesem Terrain vorsichtiger und langsamer bewegen müssen als wir es uns eigentlich wünschen.“

Mit veränderten Sicherheitsparametern, welche der Unebenheit des Geländes Rechnung trugen, konnte Curiosity seine Fahrt jedoch bereits am darauffolgenden Tag fortsetzen. Am Ende des gestrigen Tages stand der Rover dabei unmittelbar vor der Oberflächenformation „Yellowknife Bay“. Im Verlauf einer am heutigen Tag,m dem Sol 125, erfolgten Fahrt konnte Curiosity erfolgreich den etwa 50 Zentimeter tiefen Abstieg zu Yellowknife Bay bewältigen.

In diesem Gebiet, so die aktuellen Planungen, soll noch vor den Weihnachtsfeiertagen erstmals der am Ende des Roboterarms des Rovers befestigte Gesteinsbohrer eingesetzt werden. Das „Powder Acquisition Drill System“ (kurz „PADS“) kann 1,6 Zentimeter durchmessende und bis zu fünf Zentimeter tiefe Löcher in die Marsoberfläche oder in die dort abgelagerten Gesteine bohren. Das im Rahmen eines solchen Bohrvorganges pulverisierte Marsgestein kann anschließend durch die verschiedenen Analyseinstrumente des Rovers eingehend untersucht werden.

Erst nach dem Abschluss dieses ersten PADS-Einsatzes und weiteren ausführlichen Untersuchungen der gegenwärtig erreichten Region wird sich Curiosity zu Beginn des Jahres 2013 in die südwestliche Richtung bewegen und sich dabei langsam der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges annähern. Im Rahmen der weiteren Mission soll der Rover an diesem Berg Stück für Stück emporsteigen und dabei die dort beobachteten geschichteten Gesteinsablagerungen ausführlich untersuchen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 125 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von 622 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 29.700 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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

Bisher verläuft die Curiosity-Mission seit der Landung am Montagmorgen auf unserem äußeren Nachbarplaneten bilderbuchmäßig: „Curiosity funktioniert weiterhin reibungslos und hat alle geplanten Aktionen für den gestrigen Tag ausgeführt“, so Mike Watkins, Missionsmanager des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA auf der Pressekonferenz am Donnerstagabend (MESZ). Mehrere wissenschaftliche Instrumente und Kameras an Bord des Rovers wurden zwischenzeitlich ersten Tests unterzogen, die allesamt ohne Beanstandungen absolviert wurden.

Mit der erfolgreichen Inbetriebnahme der Hochgewinn-Antenne sowie dem Aufrichten des 1,10 Meter hohen Kameramastes sind mittlerweile zwei weitere wichtige Meilensteine auf dem Weg zur vollen Einsatzbereitschaft des Rovers erreicht worden. Die schwenkbare, auf dem Rover-Deck montierte sechseckige Hochgewinn-Antenne erlaubt es, Status- und Telemetriedaten von Curiosity direkt zur Erde sowie Befehlssequenzen vom Missionskontrollzentrum in Pasadena (Kalifornien) direkt zum Rover zu senden. Damit gibt es nun drei voneinander unabhängige Kommunikationskanäle unterschiedlicher Leistungsfähigkeit zwischen dem Rover-Kontrollzentrum und Curiosity. Mehr dazu können Sie in unserem Artikel Curiosity: Kommunikation mit der Erde erfahren.

Mittlerweile laufen auch die Vorbereitungen für einen umfassenden „Software-Tausch“ im Rover-Bordcomputer. Die bisher aktive – und nun nicht mehr erforderliche – Software zur Steuerung des Fluges von der Erde zum Mars sowie des Landevorgangs wird in den kommenden Tagen schrittweise durch eine Software ersetzt, die für die anstehenden Bodenoperationen von Curiosity optimiert ist.

Das Aufrichten des Kameramastes war Voraussetzung für die Inbetriebnahme der dort angebrachten vier Navigations- und zwei hochauflösenden Mast-Kameras wie auch der sogenannten ChemCam; weiterhin ist auch die Wetterstation REMS an ihm befestigt. Nach dem Aufrichten des Kameramastes haben die dort angebrachten Navigationskameras eine ganze Reihe von Aufnahmen des Rovers und seiner Umgebung fabriziert, die mittlerweile mit Hilfe der beiden US-amerikanischen Mars-Orbiter Mars Odyssey sowie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) zur Erde übertragen worden sind.

Neue und beeindruckende Bilder aus dem Gale-Krater
Das gestern veröffentlichte Selbstportrait von Curiosity zeigt unter anderem große Teile des Rover-Decks in beeindruckender Auflösung und Schärfe. Auf der aus mehreren Einzelaufnahmen zusammengesetzten Ansicht des Rovers sind unter anderem relativ viele, bis zu etwa einem Zentimeter große Geröllstücke und kleine Steine zu sehen, die auf dem Rover-Deck liegen. Offensichtlich sind sie während der Landung durch die Triebwerke des Sky Cranes aufgewirbelt worden. Die Mitarbeiter des EDL-Teams (= „Entry, Descent and Landing“, dt. „Eintauchen, Abstieg und Landung“) hatten derartig viele und große Geröllstücke vom Mars-Boden nach der Landung nicht auf dem Rover-Deck vermutet – möglicherweise ein Zeichen dafür, dass die auf dem Mars-Boden liegenden Geröllstücke und kleinen Steine leichter sind als angenommen. Ein Problem für die Funktionsfähigkeit der auf dem Rover-Deck angebrachten Geräte und Instrumente stellen sie jedoch nach bisherigem Erkenntnisstand nicht dar.

Ein anderes Highlight war ohne Frage das erste farbige 360-Grad-Panorama der Umgebung von Curiosity. Das Panorama setzt sich aus 130 Vorschaubildern zu je 144 x 144 Pixel zusammen, die von der 34 Millimeter Mast-Kamera aufgenommen wurden. Vor der Veröffentlichung wurden das Panorama etwas aufgehellt, da es an der Landestelle von Curiosity zum Zeitpunkt der Aufnahme bereits Nachmittag und deshalb nicht mehr besonders hell war.

Sehr gut sind auf dieser Aufnahme links und rechts im Mars-Boden die grau eingefärbten Furchen zu sehen, die die Abgase der Triebwerke des Sky Cranes während des Landevorgangs verursacht haben. In der Bildmitte ist am oberen Rand die Basis des „Mount Sharp“ genannten zentralen Kraterhügels zu sehen. Im Laufe der kommenden Wochen und Monate wird Curiosity zum Fuß des Kraterhügels fahren, um dort Sedimentschichten näher zu untersuchen. An den Bildrändern sind – aufgrund der großen Entfernung in leichten Dunst gehüllt – die Wände des Gale-Kraters zu sehen. Relativ nah beim linken Bildrand ist auch die sechseckige Hochgewinn-Antenne des Rovers erkennbar, und etwa in der Mitte des Panoramas wirft der Kopf des Kamera-Mastes von Curiosity einen deutlich identifizierbaren Schatten auf dem Mars-Boden.

Eine Vielzahl weiterer Fotos von Curiosity können Sie in unserer Mediengalerie entdecken. Immer aktuelle Neuigkeiten und interessante Diskussionen rund um den Fortgang der neuesten Rover-Mission auf dem Mars finden Sie auch in dem Curiosity-Diskussionsthread in unserem RaumCon-Forum.

Der Beitrag Curiosity: Neue Fotos und erreichte Meilensteine erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter

Die „Mast Camera“ (kurz „MastCam“) des Marsrovers Curiosity verfügt im Wesentlichen über einen Aufbau, welcher mit dem Aufbau der Panoramakameras seiner beiden unmittelbaren Vorgänger, den Marsrovern Spirit und Opportunity, vergleichbar ist. Diese beiden Marsrover verfügen über jeweils zwei identische Panoramakameras, welche an einem speziellen Kameramast montiert sind und das umliegende Gelände bei einer fest eingestellten Brennweite von 43 Millimetern mit einem Gesichtsfeld von 16 x 16 Grad abbilden können. Der horizontale Versatz der Kameras um 30 Zentimeter hat zur Folge, dass in Entfernungen von minimal 5 Metern bis hin zu maximal etwa 100 Metern dreidimensionale Bilder anfertigen werden können.

Auch die beiden nochmals hochauflösenderen Optiken der MastCam von Curiosity sind am Oberteil eines Kameramastes, des „Remote Sensing Mast“, befestigt und befinden sich in einer Höhe von 1,97 Metern über der Marsoberfläche. Mit den durch die Kamera angefertigten Aufnahmen werden die an der Mission beteiligten Wissenschaftler die Topologie des umliegenden Geländes, feine Strukturen auf der Marsoberfläche und die Atmosphäre unseres Nachbarplaneten auf optischem Wege im sichtbaren und im nahem Infrarot-Spektrum untersuchen. Durch eine Überlagerung der zeitgleich angefertigten Aufnahmen der rechten und der linken Kameraoptik können dabei ebenfalls dreidimensionale Bilder der Umgebung erstellt werden. Der wissenschaftliche Sinn solcher 3D-Aufnahmen besteht darin, dass sich anhand dieser 3D-Bilder ein besser wissenschaftlicher Kontext für die Analyse der verschiedenen geologischen Formationen und der Auswertung der durch die anderen Instrumente gesammelten Daten herstellen lässt. Aus technischer Sicht sind diese 3D-Bilder sogar extrem wichtig, da durch sie die Steuerung eines Rovers durch ein ansonsten völlig unbekanntes Gelände auf der Marsoberfläche ungemein erleichtert wird.

Im Gegensatz zu den bei den Missionen von Spirit und Opportunity verwendeten Panoramakameras sind die beiden Kameras der Curiosity-MastCam allerdings nicht identisch. Eine der beiden Kameras, die in Fahrtrichtung rechts am Kameramast platzierte, so genannte „MastCam-34“, verfügt über eine fest eingestellte Brennweite von 34 Millimetern und deckt im Betrieb ein Gesichtsfeld von etwa 15 x 15 Grad ab. Die MastCam-34 erreicht die 1,25-fache räumliche Auflösung der bei den Rovern Spirit und Opportunity verwendeten Panoramakameras. Die zweite Kamera, die etwa 25 Zentimeter entfernt gelegene „MastCam-100“, besitzt eine feste Brennweite von 100 Millimetern und gibt mit ihren Aufnahmen ein Gesichtfeld von 5,1 x 5,1 Grad wieder. Die MastCam-100 erreicht dabei die 3,67-fache Auflösung der Panoramakameras.

Beide Kameras verwenden dabei einen baugleichen Bayer-Sensor, welcher eine Auflösung von 1200 x 1200 Pixel – dies entspricht 1,44 Megapixeln – erreicht und der dabei theoretisch in der Lage ist, 720p-Videos in einer Auflösung von 1.280 x 720 Pixeln mit einer Aufnahmerate von bis zu 10 Bildern pro Sekunde anzufertigen.

Auch die für die Verarbeitung und Zwischenspeicherung der Bilddaten verwendete Elektronik der beiden von der in San Diego im US-Bundesstaat Kalifornien ansässigen Firma Malin Space Science Systems (MSSS) entwickelten und gebauten Mast-Kameras ist identisch. Die durch die MastCam angefertigten Aufnahmen können entweder verlustfrei oder verlustbehaftet mittels des JPEG-Verfahrens komprimiert und anschließend in einem Computerspeicher abgelegt werden. Jede der beiden Kameras verfügt hierfür über einen eigenen Flash-Speicher mit einer Kapazität von acht GB, in welchem sich jeweils mehr als 5.500 unbearbeitete Aufnahmen vor ihrer Übertragung an das Rover-Kontrollzentrum in Pasadena/USA speichern lassen.

Es ist geplant, von allen durch die MastCam angefertigten Aufnahmen zuerst verkleinerte Vorschau-Versionen in einer Größe von etwa 150 x 200 Pixeln an das Kontrollzentrum zu übermitteln. Anhand dieser „Thumbnail Images“ wird das wissenschaftliche Team eine Prioritätsliste erstellen und entscheiden, welche Aufnahmen anschließend in welcher Reihenfolge in ihrer vollen Auflösung übertragen werden.

Beide Kameras können über einen Bereich von zwei Metern bis ins Unendliche fokussieren, wobei die höher auflösende MastCam-100 bei einer Distanz von 2,1 Metern zum angepeilten Ziel Oberflächenstrukturen mit einer Genauigkeit von bis zu lediglich 0,15 Millimetern pro Pixel auflösen kann. In einer Entfernung von 1.000 Metern zum Ziel erreicht diese Kamera dagegen immer noch eine Auflösung von etwa 7,4 Zentimetern pro Pixel. Die MastCam-34 kann dagegen aus einer Entfernung von 2,1 Metern Strukturen von etwa 0,45 Millimetern und aus einer Entfernung von 1.000 Metern Strukturen von 22 Zentimetern Größe pro Pixel wiedergeben.

Beide Kameras sind mit einem Filtersystem ausgestattet, welches die Abbildung der zu untersuchenden Strukturen in unterschiedlichen Längenbereichen des Lichtes ermöglicht. Durch die Verwendung dieser Filter ist es möglich, die Oberfläche unseres Nachbarplaneten sowohl in Echtfarben als auch in so genannten Falschfarben wiederzugeben. Speziell durch diese Falschfarben-Aufnahmen wird es möglich sein, Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung des Bodens hervorzuheben.

Die zur Verfügung stehenden Filter sind auf einem Rad vor dem Bildsensor der jeweiligen Kamera montiert und werden diesem je nach Bedarf durch eine Drehung des Filterrades vorgeschaltet. Jede der beiden Kameras verfügt über jeweils acht Filter, wobei die MastCam-34 eher auf den sichtbaren, die MastCam-100 dagegen eher auf den infraroten Bereich des Lichtes ausgelegt ist. Die beiden Filterräder sind so ausgelegt, dass es etwa fünf bis acht Sekunden dauert, bis die Kameras von einem Filter auf den nächsten wechseln können. Die MastCam-34 kann dabei innerhalb von etwa 25 Minuten 150 hochaufgelöste Aufnahmen anfertigen, welche die Umgebung in einem 60-Grad-Panorama in Echtfarben wiedergibt. Die Erstellung eines farbigen 360-Grad-Panoramas ist innerhalb einer Stunde möglich.

Die beiden MastCams des Marsrovers Curiosity sollen im Rahmen der Mission hauptsächlich die folgenden wissenschaftlichen Zielsetzungen erfüllen:

• Beobachtung und Dokumentation der Marsoberfläche zwecks Erstellung einer vollständigen Beschreibung der Topografie, der Geomorphologie und der geologischen Rahmenbedingungen im Bereich des Landegebietes „Gale-Krater“.
• Ermittlung der Abmessungen von Oberflächenformationen und Bodenaufschlüssen und der Dokumentation von Interaktionen zwischen den Hardwarekomponenten des Rovers und der Marsoberfläche (in welchem Umfang dringen zum Beispiel die Räder des Rovers bei einer erfolgenden Fahrt in die Oberfläche ein?). Hierdurch sollen unter anderem die Morphologie, Zusammensetzung, Struktur, Mineralogien und Stratigrafie der einzelnen Gesteins- und Oberflächentypen ermittelt werden. Aus diesen Erkenntnissen erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Informationen über die Prozesse, welche zur Bildung der aktuellen Oberfläche führten und über die Prozesse und das Ausmaß, welche zu deren anschließenden Verwitterung führten.
• Studium der Disaggregation des Oberflächenmaterials: In welchem Umfang beeinflussen sich die auf der Marsoberfläche befindlichen Objekte (von Felsen über Sandkörner bis hin zum Staub) gegenseitig.
• Die Beobachtung von eventuell vorhandenen Frost- und Eisablagerungen und von allgemeinen periglazialen Strukturen. Sofern diese vorhanden sind, soll deren aktuelle Position, Ausdehnung und vertikale Mächtigkeit bestimmt werden und unter anderem in einen Kontext mit dem Vorhandensein von Regolith gesetzt werden. Außerdem sollen diese Ablagerungen und eventuell erfolgende Veränderungen über einen längeren Zeitraum beobachtet werden.
• Dokumentation sowohl allgemeiner atmosphärischer und meteorologischer Ereignisse als auch spezieller und dabei zeitlich begrenzter Vorgänge wie zum Beispiel Wolkenbildung und -bewegung, der Aktion von Staubteufeln oder kurzfristig auftretende Staubbewegungen unmittelbar auf oder direkt oberhalb der Planetenoberfläche beziehungsweise in der unteren Atmosphärenschicht.
• Unterstützung der allgemeinen Aktivitäten des Rovers: Zum einen werden die Aufnahmen der MastCam durch die hochaufgelöste Wiedergabe der Umgebung die Arbeit der für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver ungemein erleichtern. Zum anderen werden diese Aufnahmen dazu genutzt, um für die anderen wissenschaftlichen Instrumente Curiositys bereits aus Entfernungen von teilweise bis zu über 100 Metern potentiell interessante Forschungsziele auszuwählen, welche anschließend zwecks eingehender Analysen direkt angesteuert werden können.

Das für den Betrieb der MastCam und die damit verbundene Datenauswertung verantwortliche Team umfasst unter anderem mehrere Personen, welche bereits zuvor im Rahmen verschiedener Marsmissionen der NASA aktiv waren. Michael C. Malin, der Gründer der für die Entwicklung und den Bau der MastCam verantwortlichen Firma Malin Space Science Systems (MSSS) und der zugleich für deren Betrieb hauptverantwortliche Wissenschaftler, war bereits zuvor für die Entwicklung verschiedener Kameras verantwortlich, welche im Rahmen früherer NASA-Missionen zum Mars, zum Erdmond und zu erdnahen Asteroiden geflogen sind beziehungsweise immer noch aktiv sind. Ein weiterer beteiligter Wissenschaftler, James Bell von der Arizona State University, ist federführend an der Mission des immer noch aktiven Marsrovers Opportunity beteiligt und dabei speziell für den Betrieb von dessen beiden Panoramakameras verantwortlich. Mark T. Lemmon von der Texas A&M University war dagegen im Jahr 2008 der für die Mastkamera des Marslanders Phoenix hauptverantwortliche Wissenschaftler.

Eine weitere direkt in die Aktivitäten der MastCam involvierte Person dürfte allerdings auch der weniger an der Marsforschung interessierten Öffentlichkeit bekannt sein. James Francis Cameron, der unter anderem für seine auf der 3D-Technik beruhenden Spiel- und Dokumentarfilme berühmt gewordene Regisseur, ist ebenfalls in die Curiosity-Mission involviert und dabei für die Video-Dokumentation dieser Mission verantwortlich, welche zu einem nicht unwesentlichen Teil auf den diversen Aufnahmen der MastCam basieren wird.

Die beiden Kameras MastCam-34 und MastCam-100 wurden bereits im Jahr 2010 in einem Reinraum des JPL auf dem Rover Curiosity montiert. Allerdings handelt es sich dabei nicht um die Kameraversionen, welche ursprünglich für diese Mission vorgesehen waren. Das eigentliche Konzept von MSSS sah vor, dass Curiosity über zwei baugleiche MastCams verfügen sollte, welche die Umgebung mittels einer stufenlos variierbare Brennweite zwischen 6,5 und 100 Millimetern wiedergeben können. Aufgrund der im Rahmen der Curiosity-Mission auftretenden Kostenüberschreitungen entschied sich die NASA im September 2007 dazu, dieses ursprünglich vorgesehene Kamerasystem zu vereinfachen. Hieraus resultierten die beiden jetzt verwendeten Kamerasysteme mit fest eingestellten Brennweiten von 34 beziehungsweise 100 Millimetern. Die dadurch erreichte Kosteneinsparung belief sich allerdings auf lediglich rund 1,5 Millionen US-Dollar.

In der Folgezeit setzte sich bei der NASA die Meinung durch, diese beiden Kameras wieder durch die ursprünglich vorgesehen Zoom-Versionen zu ersetzen. Die Herstellerfirma MSSS nahm darauf hin die zuvor eingestellten Arbeiten an der Entwicklung und dem Bau der Zoom-Kameras wieder auf. Trotz aller Anstrengungen war es allerdings nicht möglich, diese Kameras rechtzeitig fertig zu stellen und anschließend noch ausreichend zu testen. Die Auslieferung der neu gebauten Zoom-Kameras an das JPL erfolgte Anfang des Jahres 2011. Dies war leider zu kurzfristig, um die äußerst komplizierten und anspruchsvollen Kameras und die mit ihnen verbundenen elektronischen Komponenten im erforderlichen Umfang zu testen und rechtzeitig vor dem Start von der Erde in der Hardware des Rovers zu integrieren. Aber auch die beiden jetzt verwendeten Kameras werden in der Lage sein, die für sie gesetzten Ziele im vollen Umfang zu erfüllen.

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Verwandte Webseiten

• NASA: Camera Duo (engl.)
• NASA: MastCam (engl.)
• Malin: MastCam (engl.)

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