Autor: Ralph-Mirko Richter

Nach neun Wochen intensiver und erfolgreicher Untersuchungen verließ Opportunity schließlich den Eagle-Krater und nahm die Fahrt zum etwa 750 Meter östlich gelegenen und etwa 120 Meter durchmessenden „Endurance-Krater“ auf. Auf der Fahrt dorthin entdeckte der Rover am 15. April 2004 einen auffällig geformten Stein vulkanischen Ursprungs. Analysen mit den zwei in Deutschland entwickelten und gebauten Instrumenten des Rovers, dem Alpha-Röntgen-Spektrometer APXS des Max-Planck-Institutes für Chemie und dem Mössbauer-Spektrometer der Universität Mainz, ergaben, dass es sich dabei um einen Vertreter der „Shergottite“ handelt. Bei diesen, bisher etwa 20 Vertreter zählenden Gruppe von auf der Erde gefundenen Meteoriten, wurde bis zu diesem Zeitpunkt angenommen, dass sie vom Mars stammten. Durch ein früheres Impaktereignis auf dem Mars sollte Grundgestein ins Weltall geschleudert worden sein, welches dann später durch das Gravitationsfeld der Erde eingefangen wurde und als Meteoriten die Erdoberfläche erreichte. Da man jedoch auf dem Mars bislang kein Gestein mit einer ähnlichen Zusammensetzung finden konnte, gab es keinen endgültigen Beweis für diese Theorie. Dieser war mit dem jetzigen Fund erbracht. Die Mineralienzusammensetzung von „Bounce Rock“, so wurde der Felsen benannt, entspricht nicht der Zusammensetzung der anderen Gesteine in der Umgebung, aber Infrarotaufnahmen des Orbiters Mars Odyssey legen die Vermutung nahe, dass Bounce Rock aus dem Auswurfmaterial eines ca. 50 Kilometer entfernten und 25 Kilometer durchmessenden Impaktkraters besteht.

Am 1. Mai 2004 oder Sol 95 der Mission erreichte Opportunity den Endurance-Krater. „Sol“ ist die Bezeichnung für einen kompletten Marstag und umfasst somit eine Zeitspanne von 24 Stunden, 37 Minuten und 22 Sekunden. Mit diesem Maß wird bei Forschungen auf dem Mars in der Regel die Missionsdauer beschrieben. Nach mehreren Tagen Erkundung am Kraterrand begab sich der Rover am 8. Juni 2004 sehr vorsichtig in den mit 25 bis 30 Grad für seine fahrtechnischen Möglichkeiten gefährlich steil abfallenden Krater. Auch im Inneren des Kraters fanden sich eindeutige Anzeichen für einstiges Wasser. Beispielsweise nahm der Chloridgehalt des Oberflächengesteins auf dem Weg zum Kratergrund sehr schnell zu. Dies legte die Interpretation nahe, es könnte sich um die Salzablagerungen eines ausgetrockneten Sees handeln. Der Rover setzte seine Forschungen innerhalb des Kraters bis Ende November fort, um dann Richtung Süden weiter zu fahren. Dort befanden sich in einem geologisch äußerst interessant erscheinenden Gelände eine Reihe von Kratern, welche man jetzt der Reihe nach untersuchen wollte.

Auf seinem Weg zum ersten dieser neuen Ziele, dem „Vostok-Krater“, gelangte Opportunity 250 Meter vom Endurance-Krater entfernt nach mittlerweile 2.100 auf dem Mars zurückgelegten Metern zu seinem Hitzeschild und verbrachte drei Wochen damit, dieses gründlich zu inspizieren. Dabei bot sich erstmals in der Geschichte der Raumfahrt die Gelegenheit, ein Hitzeschild nach der Landung auf einem fremden Planeten detailliert auf Materialschäden und Abnutzungserscheinungen zu untersuchen. Besonders wertvolle Erkenntnisse lieferte dabei der Einsatz des in den Instrumentenarm des Rovers eingebauten Mikroskops, welches eigentlich für detaillierte Studien des Marsgesteines vorgesehen war. Unterbrochen wurde diese Arbeit lediglich durch die Entdeckung eines etwa fußballgroßen Eisenmeteoriten am 6. Januar 2005 (Sol 339), übrigens der erste Meteorit, welcher jemals auf einem anderen Himmelskörper entdeckt wurde.

Aufgrund der günstigen Bodenbeschaffenheit legte der Rover nach der Weiterfahrt in Richtung „Erebus-Krater“ jeden Tag bis zu 220 Meter zurück, bevor man zwecks neuer Gesteinsuntersuchungen und zum Aufladen der Batterien eine kurze Pause einlegte. Dabei wurde auch ein neu entwickeltes Softwareprogramm eingesetzt, welches es Opportunity ermöglichte, seinen Weg vorbei an Hindernissen selbstständig festzulegen und zurückzulegen. Am 17. April 2005 blockierte der für die Steuerung des rechten Vorderrades zuständige Servomotor bei einer Radstellung von 8 Grad nach links. Seitdem ist die Lenkung dieses Rades ausgefallen, was jedoch keine größeren Konsequenzen nach sich zog. Das Rad selbst dreht frei und die Steuerung des Rovers kann über die restlichen Räder ausgeglichen werden. Das so durchquerte Gebiet stellte sich für die Forscher allerdings als relativ langweilig heraus, da es nur geringe Mengen freiliegenden Untergrundgesteins aufwies. Interessant waren lediglich mehrere kleine, jedoch stark verwitterte und größtenteils unter Sand begrabene Krater, deren untersuchte Randgesteine jedoch ebenfalls weitere Rückschlüsse auf die geologische Vergangenheit ermöglichten.

Allerdings befinden sich zwischen diesen Gesteinsformationen und Kratermulden auch ausgedehnte Verwehungen von losem Marsboden, welche anfangs aber keine Gefahr für den Rover darstellten. Am 26. April 2005 jedoch (Sol 446) blieb der Rover beim Versuch, eine weitere dieser Dünen zu überqueren, unvermittelt stecken. Opportunity sollte an diesem Tag eine Distanz von 90 Metern zurücklegen. Die am Ende des Tages übermittelten Daten und Bilder zeigten jedoch, dass sich der Rover nach 40 zurückgelegten Metern im ungewöhnlich feinen Sand einer etwa 35 Zentimeter hohen Düne festgefahren hatte. Er versank mit allen sechs Rädern bis zu den Achsen im Treibsand der später „Purgatory-Düne“ benannten Erhebung und konnte sich nicht mehr aus diesem befreien. Die Ingenieure und Wissenschaftler des JPL bildeten daraufhin auf einem Testgelände das Terrain nach, mischten Sand mit vergleichbaren Eigenschaften zusammen und analysierten mit einem Testrover, der zwecks Simulation der niedrigeren Schwerkraft auf dem Mars auf ein Drittel seines Normalgewichtes erleichtert wurde, die neue Situation. Auf diese Weise gelang es schließlich, eine Strategie zu entwickeln, um Opportunity langsam aus diesem gefährlichen Gebiet herauszumanövrieren, wobei man anfangs 11 Tage benötigte, um ihn ganze 27 Zentimeter rückwärts zu bewegen. Dabei drehten sich seine Räder so oft, dass man auf normalem Gelände 48 Meter hätte zurücklegen müssen. Trotzdem gelang es, nach fünf Wochen wieder auf sicheren Untergrund zu gelangen. Um solche gefährlichen Situationen in Zukunft zu vermeiden, wurden daraufhin sowohl die Schlupfparameter der Räder als auch die Geschwindigkeit des Rovers herabgesetzt. Beide hatte man bewusst relativ hoch gewählt, um Opportunity ein zügiges Vorankommen zu ermöglichen. Dr. Steve Squyres von der Cornell-Universität, der wissenschaftliche Missionsleiter, sagte hierzu : „Wir benötigen einige zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen in dieser Art von Terrain. Und diese Maßnahmen werden mit Sicherheit die Geschwindigkeit herabsetzen, mit der wir vorwärts kommen.“ Opportunitys Streckenrekord von 219 an einem Tag zurückgelegten Metern wurde am 18. März 2005 aufgestellt.

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Konstruktion und Bau der Rover

Der Beitrag 5 Jahre Opportunity (2) erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Christian Bewermeyer. Quelle: University of Arizona.

In den letzten beiden Wochen benutzte Phoenix seinen 2,4 Meter langen Roboterarm, um einen Stein zu bewegen, den die beteiligten Forscher auf den Namen „Kopflos“ getauft haben. Der Ausleger mit der kleinen Schaufel an der Spitze nahm außerdem Bilder des Felsens auf und beförderte etwa einen Teelöffel der Erde unter dem Stein zu den Mikroskopen des Landers. Die Bodenprobe, der man den Spitznamen „Captain Hessian“ verpasste, wird derzeit einigen vorbereitenden Untersuchungen unterzogen.

Das Erdreich unter dem Stein habe wegen seiner vermutlich hohen Salzkonzentration das Interesse der Forscher geweckt, meinte Diana Blaney vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Wenn Wasser auf der Erde in einer trockenen, ariden Umwelt verdunste, hinterließe es Salze, die man in der Nähe von Steinen finden könne, fügte sie hinzu. „Darum wollten wir unter „Kopflos“ schauen – um zu sehen, ob dort ein höherer Salzgehalt ist.“

Zudem wollen die Phoenix-Wissenschftler eine feste, eisige Schicht unter der Oberfläche analysieren, die Aufschlüsse über die auf das Eis wirkenden Vorgänge versteckt halten könnte. So hat der Roboterarm erst kürzlich in einer „La Mancha“ genannte Furche gegraben, um zu sehen wie tief die Eisschicht auf dem Mars wirklich ist. Des Weiteren plant die Missionsleitung, die Sonde einen weiteren Graben ausheben zu lassen, der sich mit den bereits existierenden schneiden soll und so einen Querschnitt in der Eisschicht ergeben würde. „Wir hoffen, mehr darüber zu lernen, wie die Tiefe des Eises von den physikalischen Abläufen kontrolliert wird“, erklärt Mike Mellon von der University of Colorado.
Für die Phoenix-Sonde, die eigentlich nur für drei Monate auf der Mars-Oberfläche arbeiten sollte, ist nun schon der fünfte Monat auf dem Roten Planeten angebrochen. Inzwischen haben die Wetter-Sensoren der Sonde aber Schleierwolken aus Wassereis im nordpolaren Himmel entdeckt. Darüber hinaus werden die Tage kürzer, während die Temperatur fällt – die Vorboten des hereinbrechenden Winters. Die Offiziellen der NASA erwarten, dass der Abfall an Sonnenenergie in den kommenden Wochen die Aktivitäten des Landers drosseln werden. Wahrscheinlich wird Phoenix noch vor Jahresende „sterben“.

Weblinks (englisch):

• NASA-Seite zu Phoenix
• Phoenix bei der University of Arizona

Der Beitrag Phoenix zeigt dem Winter die kalte Schulter – noch erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: New Scientist.

Die größte, an die bisher wohl niemand gedacht hatte, war fester Niederschlag in Form von Schnee. Die Schneeflocken konnten vom amerikanischen Marslander Phoenix mit Hilfe eines Lasersystems in etwa 4.000 Metern Höhe gemessen werden.

„Bisher wurde noch nichts Vergleichbares auf dem Mars gesehen“, sagte Jim Whiteway, leitender Wissenschaftler bei der Arbeit mit der meteorologischen Station des Marslanders. Bisher scheint es, als würden die Schneeflocken noch nicht den Boden erreichen. Dies könnte sich aber im Verlaufe des Winters ändern. „Wir werden auf Anzeichen dafür warten, dass der Schnee den Boden erreicht“, verspricht der Wissenschaftler von der York University in Toronto

Geplant sei auch, das Mikrofon zu reaktivieren, dass ursprünglich die Geräusche beim Eintritt des Landers in die Marsatmosphäre aufgenommen hatte und seitdem abgeschaltet ist. Man würde dann erstmals Windgeräusche von der Marsoberfläche hören können.

Aber auch die letzten Untersuchungen mit den Messkomplexen MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyser), einem Forschungsgerät, dass Proben mikroskopisch und nasschemisch überprüft sowie TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer), einem Labor, dass flüchtige Bestandteile von Bodenproben durch Erhitzen freisetzt und seine Zusammensetzung anschließend in einem Massenspektrometer bestimmen kann, haben Neues ergeben. Demnach hat man Kalziumkarbonat (Kalk) und Ton gefunden, beides Bodenbestandteile, die auf der Erde nur in Verbindung mit größeren Wasseransammlungen entstanden sind. Man wertet dies als weiteres Zeichen für eine wasserreiche Vergangenheit des Roten Planeten.

Phoenix war am 26. Mai 2008 auf dem Mars gelandet und hat seitdem umfangreiche und vielfältige Untersuchungen vorgenommen. Seine geplante Einsatzdauer hat er bereits weit überschritten. Man hofft nun, weitere Forschungen noch bis in den November hinein betreiben zu können.

Raumcon:

• Phoenix (ab Schnee)

Der Beitrag Schneefall, Kalk und Ton auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA/JPL.

Das Teilchen ist ein abgerundetes Partikel von etwa einem Mikrometer Größe und stammt aus dem Staub, der den ganzen Mars bedeckt. „Die Größe stimmt mit Voraussagen überein, die aus der [bläulichen] Farbe der Sonnenuntergänge auf dem Mars gewonnen wurden“, sagte Urs Staufer von der Universität von Neuchatel/Schweiz, der das Konsortium leitet, das das Mikroskop gebaut hat.

Es dauerte sehr lange, etwa ein Dutzend Jahre, um ein auf atomaren Kräften basierendes Mikroskop zu entwickeln, das nicht wie sonstige Geräte dieser Art in einem bestens ausgestatteten Labor auf der Erde operiert, sondern Millionen Kilometer entfernt in der Polarregion des Mars´, und mit den bescheidenen technischen Möglichkeiten einer Raumsonde.

Die grundsätzliche Technik des Rasterkraftmikroskops wurde Ende der 1980er-Jahre von dem deutschen Wissenschaftler Dr. Gerd Binnig entwickelt, der 1986 den Nobelpreis für Physik für das ähnlich funktionierende Rastertunnelmikroskop erhielt. Ein Rasterkraftmikroskop scannt eine Probe mit einem eigentlich simpel anmutenden Prinzip: Am Ende einer sehr kleinen Feder, die wie ein Sprungbrett geformt ist und „Cantilever“ genannt wird, sitzt eine extrem feine Spitze. Diese wird von piezoelektrischen Elementen in einem sehr kleinen rechteckigen Bereich über die Oberfläche der Probe geführt. Die Bewegung der Spitze wird von hochempfindlichen Sensoren überwacht und daraus die Messsignale gewonnen; verschiedene berührende und nicht-berührende Modi stehen zur Verfügung.

Da das Messprinzip auf der Auswirkung atomarer Kräfte resultiert – daher auch die Bezeichnung Rasterkraftmikroskop – sind mit einem solchen Gerät auf der Erde unter idealen Laborbedingungen Auflösungen bis hinunter zur Größe einzelner Atome möglich. Das Mikroskop an Bord von Phoenix, das zum Gerät MECA gehört und schon 2001 für den Mars Polar Lander geliefert wurde, ist immerhin in der Lage, die Formen von 100 Nanometer großen Partikeln abzubilden. Das entspricht einem Tausendstel der Dicke eines menschlichen Haares und stellt eine 100mal bessere Vergrößerung dar als die von MECAs optischem Mikroskop, das vor zwei Monaten seinerseits seine ersten Aufnahmen zur Erde sandte und bis jetzt den Rekord für die höchstaufgelöste Aufnahme von einem anderen Planeten hielt.

Zu dem Erfolg trug noch ein zweites Element bei: Eine sehr glatte Trägerscheibe aus Silizium mit winzigen Vertiefungen von nur fünf Mikrometer Größe („Nanokörbe“ genannt), die dafür sorgen, dass sich Partikel in ihnen halten und gescannt werden können. Diese Scheibe wurde am Imperial College in London gefertigt. Schon Anfang Juli wurde die Scheibe mit einer Probe Marsboden von der Stelle „Snow White“ beschickt. Mit dem optischen Mikroskop wurde anschließend eine geeignete Stelle bestimmt, die frei von großen Partikeln sein musste, welche die Abbildung von erwünschten, feinen Partikel gestört hätten.

Dass MECAs Rasterkraftmikroskop aber erst jetzt, nach zwei Dritteln der Primärmission, erfolgreich ein Bild von einem solchen kleinen Partikel produzieren konnte, lag an der komplizierten Inbetriebnahme. Vor allem ist es für eine erfolgreiche Messung unbedingt erforderlich, die Temperatur in einem bestimmten Bereich konstant zu halten. Da aber die eigene Elektronik des Mikroskops Wärme produziert und damit die Anordnung signifikant aufheizt, musste das Mikroskopteam erst wochenlang einen Modus ausknobeln, wann und wie genau es die Aufnahme vornehmen muss, um brauchbare Bilder zu produzieren. Da dieses Gerät das erste seiner Art außerhalb der Erde ist und somit keinerlei Erfahrungswerte vorlagen, hätte sein Einsatz auch durchaus scheitern können. Dies war dem Phoenix-Team vor der Mission wohl bewusst, weshalb das Rasterkraftmikroskop auch nicht zum Katalog der Missionserfolg-Kriterien zählt – es läuft sozusagen unter „kann, nicht muss“.
„Dieser erste Erfolg ist ein Beweis für das Potenzial des Mikroskops“, sagte Staufer. „Wir können jetzt wissenschaftliche Experimente starten, die eine neue Dimension zu den Messungen der anderen Phoenix-Instrumente beisteuern.“

Der Beitrag Supermikroskop auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Damit will man die Hinweise auf Perchlorate bestätigen, die man durch Untersuchungen mit dem chemischen Messkomplex MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer) gefunden hat. Die neue Bodenprobe stammt von einer „Rosy Red“ genannten Stelle des Marsbodens und wurde mit kleineren Problemen in den seit dem 20. Juni nur halb geöffneten Ofen Nummer 5 transportiert. Die Öfen, bei denen der Öffnungsmechanismus möglicherweise komplett funktioniert, möchte man sich für spätere Untersuchungen aufheben. Der Verdacht auf Perchlorate hatte sich mit Proben von „Snow White“ und „Rosy Red“ ergeben. Die tiefste Grabung auf dem Marsboden hat mittlerweile 9 cm erreicht.

Mit dem Thermal and Evolved-Gas Analyzer werden Proben erwärmt und die dabei entstehenden Gase analysiert. Wasser und bestimmte Kohlenstoffverbindungen lassen sich damit nachweisen.

Im zweiten oben genannten Gerät, dem Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA), werden die Proben ebenfalls erwärmt. Danach werden zwei chemische Substanzen hinzugefügt. Die erste ist eine Säure, die kohlenstoffhaltige Bestandteile der Probe auswäscht. Die zweite Substanz besteht aus Reagenzien, mit denen die Probe auf das Vorhandensein von Sulfaten und Bodenoxidantien untersucht werden kann.

Zusätzlich enthält MECA ein optisches und ein Rasterkraft-Mikroskop. Die Auflösung des optischen Mikroskopes liegt bei 4 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) pro Pixel, die des Rasterkraftmikroskops bei 10 Nanometern (Millionstel Millimetern). Für die optische Mikroskopie wird die Probe mit roten, grünen und blauen LED beleuchtet, wodurch Farbbilder möglich werden. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung ultravioletten Lichtes auch das Feststellen von Luminiszenzeffekten. Das Rasterkraftmikroskop tastet besonders interessante Teile der Probe mit einer sehr feinen Nadel ab. Damit kann eine überaus genaue Karte der Oberflächenbeschaffenheit erstellt werden.

Vor dieser genauesten Untersuchung, die je auf einem anderen Himmelskörper durchgeführt wurde, passiert die Probe ein Buquet von 69 verschiedenen Substraten. Damit untersucht man die Wirkung unterschiedlicher Adhäsionsmechanismen und gewinnt dabei Informationen über Korngröße, magnetische Eigenschaften sowie Haftkräfte.

Der Beitrag Dritte Bodenprobe in TEGA erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA/JPL.

Wissenschaftliche Ergebnisse

Neben den aufregenden Ergebnissen vom 20. Juni 2008, welche auf Wassereis an der Landestelle hindeuten, wurden weitere Ergebnisse über den Boden gewonnen und weitere Experimente vorbereitet. Am 21. und 23. Juni hat der Roboterarm eine Bodenprobe an das optische Mikroskop des MECA-Instruments (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer) geliefert. Am 25. Juni wurden weitere Teile derselben Probe an das „Wet Chemistry Experiment“ in MECA geleitet, um den Boden in von der Erde mitgebrachtem destillierten Wasser aufzulösen und zu untersuchen. Das Wasser wurde in gefrorenem Zustand zum Mars transportiert. Ziel dieser Untersuchungen ist der Test auf Säuregehalt und Mineralien im Marsboden und wie er sich unter früher evtl. vorhandener Feuchtigkeit verhalten haben könnte.

Erste Ergebnisse zeigen, dass der Boden Ähnlichkeiten zu dem in trockenen Hochtälern in der Antarktis aufweist. Der Boden scheint basisch zu sein, mit pH-Werten zwischen acht und neun. Außerdem wurden mehrere Bestandteile von Salzen aufgespürt, unter ihnen Natrium, Magnesium, Kalium und Chlorid. Die genaue Zusammensetzung muss noch bestimmt werden. Auch verschiedene Minerale und Nährstoffe, welche auch von irdischem Leben genutzt werden, konnten nachgewiesen werden. All das zusammen sind weitere Indizien für die frühere Anwesenheit von flüssigem Wasser.

Gleichzeitig läuft das Erwärmungsexperiment im TEGA-Instrument (Thermal and Evolved-Gas Analyzer) weiter. Am 10. Juni war es gelungen, den ersten Ofen des Instruments zu befüllen. Über mehrere Tage wurde die feinkörnige Probe darin stufenweise bis auf 1000 °C erhitzt, um die verdampfenden Bestandteile aufzuspüren. Nach Abschluss dieses Prozesses steht jetzt die Auswertung der gewonnen Daten an, welche mehrere Wochen in Anspruch nehmen soll.

Die optischen Instrumente des Landers arbeiten kontinuierlich weiter, um ein hochaufgelöstes 360°-Farbpanorama der Landestelle zu erstellen. Jeden Tag werden neue Segmente des Bildes aufgenommen und übertragen. Des Weiteren werden täglich Daten zum lokalen Wetter aufgefasst und übertragen.

Technische Probleme

Im TEGA-Instrument wurde mittlerweile ein mechanischer Fehler festgestellt. Nachdem sich nur eines der beiden Tore des ersten Ofens vollständig geöffnet hatte, öffneten sich beide Tore des nächsten Ofens nicht vollständig. Eine Untersuchung ergab, dass es zu mechanischen Problemen im Öffnungmechanismus von vier der acht Öfen kommen kann, so dass deren Nutzung nicht garantiert werden kann. Ursache scheint ein Fertigungsfehler zu sein. Simulationen am Boden haben ergeben, dass die beeinträchtigten Öfen befüllt werden können, wenn sich je ein Tor vollständig öffnet. Die verbliebenen vier voll funktionsfähigen Öfen sollen für Bodenproben mit Wassereis genutzt werden.

Außerdem wurde im TEGA-Instrument ein Kurzschluss erzeugt. Dieser scheint durch die mehrmalige und andauernde Aktivierung des Rüttlers zum Befüllen der Öfen ausgelöst worden zu sein, um die erste Bodenprobe in den ersten Ofen zu befördern. Das Problem wird weiter untersucht, um bei weiteren Arbeiten mit TEGA Probleme zu vermeiden.

Der Beitrag Phoenix – Neue Ergebnisse und aktueller Status erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: New Scientist.

Die auf einem Bild, das kurz nach der Landung gemacht wurde, erkennbaren polygonalen Strukturen mit Abmessungen um 2 Meter entsprechen nicht den Erwartungen der Wissenschaftler auf der Erde. Die hatten eigentlich mit größeren Strukturen (um 5 Meter) gerechnet, die sie bereits aus dem Orbit gesehen hatten. Möglicherweise gibt es kleinere und größere Polygone, die bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen entstehen. Bei starkem Frost zieht sich das im Boden befindliche Eis zusammen und bildet Risse, die sich mit nachrutschendem Marsboden füllen. Wenn es wieder wärmer wird, dehnt sich das Eis aus, kann aber die bereits gefüllten Lücken nur teilweise zurück erobern. Also bilden sich zwischen den Rissen kleine Hügel.

Bereits in den Übungsproben, mit deren Entnahme eigentlich die Funktionstüchtigkeit von Schaufel und Manipulatorarm überprüft wurde, fanden sich interessante Objekte. Der sandartige Boden ist von kleinen, weißen Strähnen durchsetzt. Die hellen, kristallinen Strukturen bestehen nach Meinung der Wissenschaftler entweder aus Eis oder Salz. Handelt es sich um Eis, so würde dies mit den Klimamodellen und bisherigen Messungen aus dem Orbit übereinstimmen. Andernfalls könnte es sich um das sulfathaltige Mineral Kieserit handeln, das schon im Rahmen des Viking-Projekts in den Siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts gefunden wurde.

Das bereits vor Tagen erwähnte Problem mit dem Kurzschluss in einem Heizelement wurde umgangen. Man will nun ausschließlich das zweite Heizelement nutzen, das erste wurde sozusagen deaktiviert. Ursache für den Kurzschluss könnte eine Verunreinigung sein. Die Heizelemente sind Bestandteile des Massenspektrometers TEGA von Phoenix, mit dem einzelne Elemente verdampfter Proben identifiziert werden können.

Das mittlerweile gelöste Kurzschlussproblem und die mehrfachen Kommunikationsunterbrechungen der Relaissonden Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Odyssey, welche die Befehle von der Erde an den Marslander weiterleiten sollen, führten zur Verschiebung der ersten detaillierten Untersuchungen mittels TEGA (Thermal and Evolved-Gas Analyzer) und MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer). Jetzt ist man aber bereit. Dass sich eine der beiden Klappen des ersten Probenbehälters nicht vollständig geöffnet hat, macht das Einfüllen zwar schwieriger aber nicht unmöglich. Die ersten Proben sollen von einer „Baby Bear“ genannten Oberflächenstruktur entnommen werden. Die NASA hat alle besonderen Objekte auf der Oberfläche mit Namen von Märchenfiguren benannt.

Inzwischen wurde das erste Mikroskopbild von Marsstaub veröffentlicht. Dieser Staub wurde bei der Landung aufgewirbelt und lagerte sich auf einem kleinen Schieber ab, den man später eingezogen hat. Hier wurde das feinkörnige Material durch eine Mikroskopkamera begutachtet. Zusätzlich zu den erwarteten roten Staubkörnern fanden sich auch lichtdurchlässige Partikel aus Salz oder Quartz.

Am Freitag schließlich wurde nun die erste richtige Probe entnommen und die Schaufel über dem Gasanalysator positioniert. Am Samstag soll sie die erste von acht nur einmal nutzbaren Untersuchungskammern füllen. Hier wird die Probe erhitzt und anschließend alle ausgasenden Stoffe analysiert. Diese Untersuchungen sollen etwa vier Tage dauern. Sowohl die beteiligten Wissenschaftler als auch die interessierte Öffentlichkeit wartet gespannt auf die Ergebnisse.

Der Beitrag Marsprobenuntersuchung steht unmittelbar bevor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA.

Diese Bodenproben können dann zwei Messkomplexen zugeführt werden. Mit dem Thermal and Evolved-Gas Analyzer werden Proben erwärmt und die dabei entstehenden Gase analysiert. Wasser und bestimmte Kohlenstoffverbindungen lassen sich damit nachweisen.

Im zweiten Gerät, dem Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer (MECA), werden die Proben ebenfalls erwärmt. Danach werden zwei chemische Substanzen hinzugefügt. Die erste ist eine Säure, die kohlenstoffhaltige Bestandteile der Probe auswäscht. Die zweite Substanz besteht aus Reagenzien, mit denen die Probe auf das Vorhandensein von Sulfaten und Bodenoxidantien untersucht werden kann. Zusätzlich enthält MECA ein optisches und ein Rasterkraft-Mikroskop. Die Auflösung des optischen Mikroskopes liegt bei 4 Mikrometern (Tausendstel Millimetern) pro Pixel, die des Rasterkraftmikroskops bei 10 Nanometern (Millionstel Millimetern). Für die optische Mikroskopie wird die Probe mit roten, grünen und blauen LED beleuchtet, wodurch Farbbilder möglich werden. Zusätzlich ermöglicht die Verwendung ultravioletten Lichtes auch das Feststellen von Luminiszenzeffekten. Das Rasterkraftmikroskop tastet besonders interessante Teile der Probe mit einer sehr feinen Nadel ab. Damit kann eine überaus genaue Karte der Oberflächenbeschaffenheit erstellt werden.

Vor dieser genauesten Untersuchung, die je auf einem anderen Himmelskörper durchgeführt wurde, passiert die Probe ein Buquet von 69 verschiedenen Substraten. Damit untersucht man die Wirkung unterschiedlicher Adhäsionsmechanismen und gewinnt dabei Informationen über Korngröße, magnetische Eigenschaften sowie Haftkräfte.

An der Schaufel selbst befindet sich eine Kamera, da man unmittelbar entscheiden möchte, ob man eine interessante Probe aufnehmen kann. Insgesamt können nämlich nur 4 Proben so detailliert wie oben beschrieben, untersucht werden. Man muss also auswählen.

Komplettiert wird die wissenschaftliche Ausrüstung durch eine Wetterstation. Damit misst man Temperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeiten und Trübung der Luft (Staubgehalt). Die Werte von Marstag 1:

• sonnig bei klarem Himmel
• Temperaturen zwischen -80°C und -34°C
• Luftdruck: 8,5 hPa (weniger als ein Hundertstel des normalen Luftdrucks auf der Erde)
• Wind mit 20 km/h aus Nordost

Und noch ein Bonbon zum Schluss. Mittels der HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiters gelang ein erstes Bild von Phoenix auf der Marsoberfläche. Phoenix ist etwa anderthalb Meter lang und mit ausgeklappten Solarzellen fünfeinhalb Meter breit.

Der Beitrag Phoenix – Roboterarm einsatzbereit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Raumfahrer.net Redaktion

Auf dieser Seite halten wir Sie ständig über die aktuellsten Entwicklungen des Mission des amerikanischen Mars-Rovers Opportunity auf dem Laufenden. Alle Zeiten auf dieser Seite sind in Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) angegeben, soweit nichts anderes ausdrücklich genannt wird.

Alle aktuellen und interessanten Fotos von Opportunity und Spirit finden Sie sofort nach der Veröffentlichung durch die NASA täglich in unserem Bilderarchiv.

SOL 93:
Opportunity erreicht den großen Endurance Krater. Zunächst fährt er den Rand entlang um den Krater vom Rand aus zu beobachten.

SOL 90:
Opportunity beendet seine Primärmission und beginnt seine erweiterte Mission. Bisher ist er in seinem Landekrater geblieben um dort die geologisch interessanten Steine zu untersuchen. Nun bricht er zum großen Endurance Krater auf indem sein Landekrater liegt.

SOL 15:

Opportunity setzt seine Untersuchungen erfolgreich fort und hat nun den Felsen Snout, am Rand der Landestelle untersucht. In Folge wird er seine nähere Umgebung genauer mit dem Moessbauer Spektroskop und dem Röntgenspektroskop unter die Lupe nehmen. Bei seinem Ausflug konnte Opportunity ein Foto seines Fallschirms machen der etwa fünfhundert Meter vom Rover entfernt ist. In den nächsten Tagen wird Opportunity die Gegend rund um den Gusev Krater weiter untersuchen und wissenschaftliche Arbeit leisten.

SOL 10:
Opportunity hat heute zum ersten Mal den Instrumentenarm („Instrument Deployment Device“, IDD) ausgefahren, an dessen Ende zwei in Deutschland gebaute Spektrometer sowie der so geannte Microscopic Imager (MI) angebracht sind. Mit Hilfe des MI sind mikroskopische Aufnahmen möglich, die den Geologen auf der Erde Informationen über die Struktur marsianischen Bodens und Gesteins liefern können. Im Laufe der nächsten 24 Stunden soll zunächst die Struktur einer Stelle des Marsbodens vor dem Rover mit dem MI untersucht werden, bevor das Mössbauer-Spektrometer dieselbe Stelle auf das Vorhandensein eisenhaltiger Mineralien prüfen wird. Einen Tag später dann wird zu guter Letzt das APX-Spektrometer die chemische Struktur dieser Stelle untersuchen – die Arbeit kann beginnen!

Auf der mittlerweile fertig gestellten farbigen Rundum-Panoramaaufnahme sind deutlich die Spuren im Marsboden sichtbar, die von den Airbags des Opportunity-Landers hinterlassen worden sind. Mit dieser so genannten Mission Success-Aufnahme ist ein weiteres der definierten Missionsziele erreicht worden. Die beeindruckende Aufnahme der PanCam liefert nicht nur den Wissenschaftlern Indizien über die Beschaffenheit des Marsbodens und Informationen über mögliche Fahrtziele. Die am Mast des Rovers angebrachte Kamera verfügt über 14 verschiedene Filter, die jeweils für verschiedene Wellenlänge des sichtbaren und infraroten Lichts durchlässig sind und dadurch die Identifizierung verschiedener Gesteinsarten erlauben. „Durch Untersuchung der Helligkeitswerte in jeder dieser Wellenlängen können wir eine Idee davon bekommen, welche Ziele für uns insbesondere in Hinblick auf die Aufdeckung der geologischen Geschichte der Landestelle interessant sind“, so erläutert Dr. Jeff Johnson vom Wissenschaftlerteam der Mars-Rover die Leistung der PanCam auf diesem Gebiet.

SOL 8:
Wie bereits berichtet konnte Opportunity erfolgreich auf die Marsoberfläche rollen und sein „Mutterschiff“ verlassen. Schon wurden auch die ersten Fotos gemacht. Sie zeigen die Landungsplattform. Für die nächsten Tage sind die ersten Ausflüge und Tests geplant. Auch Spirit scheint wieder voll einsatzbereit zu sein. Somit hat die NASA das erste mal in der Geschichte zwei Roboter auf einem Planeten.
 
SOL 6:
Die ersten Tage hat der Marslander Opportunity ohne Probleme überstanden. Jetzt werden alle Systeme überprüft, um das bevorstehende Verlassen der Landeplattform vorzubereiten. Es wird die Bewegungsfreiheit und Funktionstüchtigkeit aller Räder kontrolliert, zudem wurde der Roboterarm von der Plattform gelöst. All diese vorbereitenden Vorgänge konnten ohne Schwierigkeiten beendet werden.

SOL 4:
Nach der erfolgreichen Landung von Opportunity und den ersten Fotos des Landers versuchen die NASA-Wissenschafter jetzt, den Lander auf sein Rolloff vorzubereiten. Wie bei Spirit wird nun das störende Airbagmaterial entfernt um das problemlose Verlassen der Landerplattform zu garantieren. Außerdem konnte der Rover wieder neue Fotos zur Erde. Es wurden die Airbagabdrücke auf der Marsoberfläche dokumentiert.
 
Sonntag, 25.01.2004, 20:15 Uhr:
Es ist tiefe Nacht im Meridiani Planum (03:20 Uhr Ortszeit). Opportunity spart nachts seine Energie für die arbeitsreichen Tage, an denen er zudem mithilfe der Solarpaneele an seiner Oberseite die Batterien wieder aufladen kann. Bis auf eine kurze Datenübertragung während eines Überflugs der NASA-Sonde Mars Odyssey wird der Rover die ganze Nacht schlafen. Am Marsmorgen stehen dann die schon von Spirit bekannten Aktivierungs-Aktivitäten an, die einige Tage in Anspruch nehmen sollten. Erst danach kann der Rover seine Landeplattform verlassen und seine absolut faszinierende Umgebung erforschen.
 
11:42 Uhr
Das erste Panoramafoto wurde veröffentlicht. In den kommenden Tagen sind sehr viel höhere Auflösungen zu erwarten.
 
11:23 Uhr
Unerwarteterweise wurde soeben auf einer weiteren NASA-Pressekonferenz ein erstes Farbfoto der Landschaft nahe Opportunity veröffentlicht. Darauf zu sehen sind drei große gut erkennbare Airbag-Abdrücke direkt neben dem Rover und weiter hinten der Horizont.
 
10:45 Uhr
Diese Strukturen erinnern Missionswissenschaftler Steve Squyres an keine Struktur, die er von der Erde her kennt:
 
10:35 Uhr
Der erste Blick von Opportunity auf eine ungewöhnliche und unerwartete Marslandschaft:
 
10:25 Uhr
Die Umgebung scheint sich völlig von den Landegebieten aller bisherigen Landesonden zu unterscheiden. Über die Monitore im Kontrollraum ziehen Bilder mit dünenartigen Landschaften, aufgeworfene Sandhügel und auf der anderen Seite sehr große Abdrücke der Airbags des Landeraumschiffs. Die ersten Fotos werden Sie in Kürze auch auf Raumfahrer.net finden.
 
10:21 Uhr
Die ersten Ansichten der Umgebung fluten durch den Kontrollraum. Auf den ersten Blick ist die Umgebung unterschiedlich zu der von Spirit auf der gegenüberliegenden Marsseite.
 
10:17 Uhr
Die übertragenen Daten und Bilderfragmente weisen darauf hin, dass es Opportunity gut geht.
 
10:15 Uhr
„Der erste Blick in eine neue Welt!“ Das erste Foto von Opportunity ist auf dem Weg und wird gerade zusammengesetzt.
 
10:12 Uhr
Nach Kalibrierung der niedrig auflösenden NavCam an Bord von Opportunity wird demnächst das erste Foto der Umgebung des Rovers zu sehen sein. Die Gesichter im NASA-Kontrollraum in Pasadena, Kalifornien, wo es mittlerweile weit nach Mitternacht ist, sind angespannt: Man wartet die erste Ansichten vom Roten Planeten.
 
10:00 Uhr
Nach dem Erduntergang auf Mars an der Landestelle von Odyssey kann das Raumfahrzeug nun für einige Stunden nicht direkt mit der Erde kommunizieren. Allerdings überfliegt momentan der NASA-Orbiter Mars Odyssey das Gebiet und konnte erfolgreich Daten von Opportunity weiterleiten. Es wurden knapp 25 MBit Daten übertragen. Sie geben ersteinmal nur Auskunft über den Zustand des Rovers.
 
8:50 Uhr
Das Entlüften der Airbags und das Öffnen des Landeraumschiffs sollte jetzt abgeschlossen sein. Die Meldungen über diesen Vorgang und die ersten Fotos sind vermutlich auf einer NASA-Pressekonferenz gegen 09:45 Uhr heute morgen verfügbar.
 
8:20 Uhr
Nach Angaben des Landeteams ist Opportunity etwa 24 Kilometer neben seinem anvisierten Ziel gelandet. Allerdings verlief ansonsten (anders als bei Spirit) alles völlig normal während des Abstiegs auf den Roten Planeten. Der erste Blick des Rovers nach erfolgter Drehung des Landeraumschiffs dürfte nach Osten zeigen.
 
Die NASA hat seit heute fünf von sechs Landungen Landungen auf dem Mars erfolgreich durchgeführt: Viking 1 und 2, Pathfinder, Spirit und Opportunity, nur der Mars Polar Lander landete nicht erfoglreich. Missionsmanager Pete Theisinger sagte auf einer Pressekonferenz am Morgen, er könne die aktuellen Ereignisse noch nicht begreifen. Der Erfolg für das Team und die NASA sei enorm und dürfte noch große Auswirkungen haben.
 
06:45 Uhr:
Trotz der Tatsache, dass der Lander erst noch seine Lage verändern muss, bevor er sich öffnen und anschließend Opportunity seine Solarpaneele aufklappen kann, wird der Abschluss dieses Vorgangs noch für den laufenden Mars-Tag („Sol 1“) erwartet (die Landung ist nach Mars-Zeit am Nachmittag folgt). Der Lander scheint übrigens doch nicht so lange wie zuerst vermutet über die Marsoberfläche gerollt zu sein – die Schwankungen der Stärke des empfangenen Funksignals haben höchstwahrscheinlich andere Ursachen. Zur Zeit läuft noch die Analyse weiterer, von MGS empfangener Daten. Für 07:30 Uhr hat die NASA eine Pressekonferenz angesetzt, auf der mehr Informationen über die Landung des zweiten amerikanischen Mars-Rovers bekannt gegeben werden sollen. Wir werden Sie natürlich auch über den Inhalt dieser Pressekonferenz informieren.
 
06:26 Uhr:
Opportunity scheint nicht auf der Basis-Plattform des Landers, sondern auf der „Y+“ genannten Plattform zur Ruhe gekommen zu sein – er liegt also derzeit quasi auf der Seite. Das heißt, dass der Lander erst noch seine Lage verändern muss, bevor die drei Plattformen nach dem Entlüften der Airbags – ganz ähnlich wie eine sich öffnende Blüte – aufgeklappt werden können. Die Interpretation der Funksignale von Opportunity ist zur Zeit aber noch mit Unsicherheiten behaftet, noch also weiß die Missionskontrolle nicht sicher, ob der Lander wirklich „auf der Seite“ liegt.
 
06:22 Uhr:
Während des Landevorgangs wurden keine „Fehler-Töne“ empfangen, die das Nicht-Funktionieren von Systemen hätten anzeigen sollen. Weiterhin wurde bekannt, dass bei der Landung Kräfte von 2 bis 3 G aufgetreten sind, was für eine sehr weiche Landung spricht. Ein Teil dieser Informationen wird vom amerikanischen Orbiter Mars Global Surveyor (MGS) empfangen und zur Erde weitergeleitet, der sich gerade über der Landestelle des Rovers befindet.
 
06:11 Uhr:
Immer noch scheint der Rover in seine Airbags eingehüllt über den Mars zu rollen, wie die Missionskontrolle gerade mitteilte. Dies vermuten die Missionsspezialisten aufgrund ständiger, schwacher Veränderungen des von Opportunity ausgesandten Signals.
 
06:06 Uhr (SOL 1):
OPPORTUNITY IST AUF DEM MARS GELANDET! Erneut liegen sich jubelnde und weinende Missionsspezialisten in den Armen, als nach dem Auftreffen auf dem Marsboden permanent eintreffende starke Signale den Erfolg der Landung signalisieren.
 
06:05 Uhr:
Jubel brandet auf, als Tonsignale das Zünden der Bremsraketen anzeigen.
 
06:00 Uhr:
Opportunity ist in die Marsatmosphäre eingetreten, erste Doppler-Signale indizieren eine Abremsung der Sonde.

Samstag, 24.01.2004, 21:45 Uhr:
Opportunity wird in weniger als neun Stunden in der Marsregion Meridiani Planum aufsetzen. Missionsmanager Jim Erickson sagte: „Wir sind in guter Form.“
 
Das Vehikel ist korrekt ausgerichtet – seine Solarpaneele in Richtung der Sonne und seine Kommunikationsantenne zur Erde. Die letzte Möglichkeit, die Landung doch noch zu verhindern, ist nun verstrichen. Das Raumfahrzeug ist auf der richtigen Bahn, ohne dass noch Kurskorrekturen vorgenommen werden müssen, so NASA-Ingenieure.
 
20:50 Uhr:
Derzeit bereitet sich ein zweites Team der Mars Exploration Rovers der NASA auf die Landung des Spirit-Zwillings Opportunity auf dem Roten Planeten vor. Der zweite Rover soll auf der gegenüberliegenden Seite von Mars landen. Aufgrund der fast idealen Landebedingungen bei Spirit wird das Team die Landung des Zwillings am frühen Sonntagmorgen mit unveränderten Einstellungen am Landesystem angehen.
 
Trotz aller guter Erfahrungen bei der Landung von Spirit sagte Chefingenieur Wayne Lee: „Wir haben sehr viel Respekt vor dieser Landung, da eine Landung auf Mars weiterhin sehr gefährlich ist.“

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Autor: Michael Stein. Vertont von Dominik Mayer.

Die wissenschaftlichen Instrumente und Kameras kann man in zwei Gruppen unterteilen. Zum einen sind dies zwei Systeme, die Aufnahmen der näheren und weiteren Umgebung im sichtbaren und infraroten Wellenbereich anfertigen können: Pancam und Mini-TES. Diese beiden Instrumente dienen zur Orientierung im Gelände sowie zur Auswahl von wissenschaftlich lohnenswerten Zielen, die dann von den Rovern angefahren und näher untersucht werden. Der anderen Instrumentengruppe gehören zwei Spektrometer und eine Kamera an, mit denen detaillierte Untersuchungen einzelner Gesteinsbrocken und des Marsbodens möglich sind: APXS, das Mössbauer-Spektrometer sowie der Microscopic Imager.

Die Fernaufklärer
Die Pancam (= Panoramic Camera) ist an der Spitze eines hochklappbaren Mastes angebracht, so dass sie Aufnahmen aus einer Höhe von ca. 1,30 m über dem Marsboden machen kann. Das Kamerasystem besteht aus zwei identischen Kameras, die im Abstand von 30 cm fast parallel zueinander auf einer waagerechten Halterung an der Mastspitze angebracht sind. Diese Halterung beherbergt darüber hinaus noch Kameras für die Rover-Navigation und ist um 360° drehbar, so dass ohne eine Bewegung des Rovers Aufnahmen in jeder gewünschten Richtung möglich sind. Tatsächlich sind die beiden „Pancam-Augen“ minimal zueinander gedreht (mit insgesamt 1° Abweichung von der Parallelen), was den stereoskopischen Effekt der Aufnahmen noch verbessert. Die Pancam ist in der Lage, wissenschaftlich nutzbare stereoskopische Aufnahmen in einem Entfernungsbereich von rund 5 bis 100 m zu schießen. Vor jeder der beiden Pancam-Linsen befindet sich ein Rad mit acht Filtereinsätzen, so dass Aufnahmen in verschiedenen Wellenlängen zwischen 430 und 980 nm, also im gesamten Bereich des sichtbaren Lichts bis hin zum Infrarot gemacht werden können. Die Pancam-Aufnahmen werden bereits im Rover-Computer automatisiert bearbeitet, bevor sie in komprimierter Form Richtung Erde geschickt werden.

Beim Mini-TES (= Mini-Thermal Emission Spectrometer) handelt es sich um einen Spektrometer, der die von Gesteinsbrocken und anderen Untersuchungsobjekten emittierte infrarote Strahlung (= Wärmestrahlung) auffängt und analysiert. Die zu untersuchende Strahlung wird durch Spiegel an der Mastspitze zu dem unterhalb des Kameramastes angebrachten Gerät geführt, da das Mini-TES für eine Montage an der Mastspitze viel zu groß und schwer ist. Eine spektrale Analyse der aufgefangenen infraroten Strahlung enthüllt viel über die Zusammensetzung des untersuchten Gesteins oder Marsbodens: Kohlenstoffe, Silikate, organische Moleküle und durch Wasser geformte Minerale können auf diese Weise entdeckt werden. Da die infrarote Strahlung sogar die Staubschichten durchdringt, mit denen sämtliche Oberflächenstrukturen aufgrund der staubhaltigen Marsatmosphäre bedeckt sind, ist das Mini-TES für die Entdeckung von interessanten Untersuchungsobjekten besonders wertvoll. Die gemessene Wärmestrahlung gibt den Wissenschaftlern weiterhin Aufschluss über die Wärmespeicherkapazität der verschiedenen marsianischen Gesteine und Böden, und durch Messung der von oben einfallenden infraroten Strahlung wird erstmals sogar die Erstellung eines hochaufgelösten Temperaturprofils der Marsatmosphäre möglich.

Auf Tuchfühlung
Wenn die Missionsspezialisten auf der Erde mit Hilfe von Pancam und Mini-TES einen interessanten Gesteinsbrocken (oder eine interessante Stelle des Marsbodens) ausfindig gemacht haben, wird der Rover mit Hilfe der Navigationskameras und der Pancam-Aufnahmen in unmittelbare Nähe zu dem ausgewählten Kandidaten gebracht. Anschließend werden die an einem ausfahrbaren Arm montierten wissenschaftlichen Geräte der zweiten Gruppe in Stellung gebracht, was hier nichts anderes bedeutet als direkt an den Untersuchungsgegenstand gehalten zu werden. Damit die Ergebnisse nicht durch den bereits erwähnten allgegenwärtigen Marsstaub verfälscht werden – schließlich möchten die Wissenschaftler mehr über die Zusammensetzung der Gesteine und nicht über die des Marsstaubes wissen – haben sich die Ingenieure ein kleines, aber geniales Werkzeug einfallen lassen: RAT. Das Rock Abrasion Tool ist das marsianische Pendant zum Geologenhammer, den Geologen auf der Erde benutzen, um das Innere von Felsen und Gestein für Untersuchungszwecke freizulegen. Das RAT wird von dem Instrumentenarm des Rovers gegen die Gesteinsoberfläche gepresst und schleift dann mit Hilfe einer Schleifscheibe eine kreisförmige Fläche mit 5 cm Durchmesser und 5 mm Tiefe in die äußere Staub- und Gesteinsschicht. Wenn diese vorbereitende Arbeit erledigt ist, kommen die beiden Spektrometer und die Kamera für mikroskopische Aufnahmen zum Einsatz.

Der Microscopic Imager ist eine Kombination aus Mikroskop und Kamera, mit dem Nahaufnahmen von Gestein und Marsboden gemacht werden können. Er ist zusammen mit dem RAT, dem APXS und dem Mössbauer-Spektrometer an dem ausfahrbaren Instrumentenarm des Rovers angebracht und soll visuelle Informationen über die mit den anderen beiden Instrumenten untersuchten Gesteine liefern, um eine korrekte Analyse der von diesen Instrumenten gelieferten Daten zu erleichtern. Die Kamera wird zu diesem Zweck bis auf eine Entfernung von etwa 6 cm an die aufzunehmende Probe gebracht und kann dann ein Schwarzweiß-Bild aufnehmen, das eine Fläche von rund 3 × 3 cm abdeckt. Die Aufnahmen des Imagers werden die Charakterisierung von unter Wasser geformtem Sedimentgestein erleichtern und dadurch Rückschlüsse auf frühere Wasservorkommen zulassen. Auch Verformungen des Gesteins aufgrund vulkanischer Aktivitäten oder durch Asteroideneinschläge werden mit Hilfe des Microscopic Imager sichtbar gemacht.

Zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Marsgestein und Marsböden dient der APXS (= Alpha-Particle-X-Ray Spectrometer) an Bord der Mars-Rover. Hierzu wird das Instrument direkt an die zu untersuchende Probe gepresst, die dann mit Alphateilchen und Röntgenstrahlung aus einer Quelle im Inneren des Spektrometers beschossen wird. Durch Analyse der Energiespektren der von der Probe zurückgeworfenen Alphateilchen und emittierten Röntgenstrahlung kann das Vorhandensein einer Vielzahl chemischer Elemente (allerdings nicht von Wasserstoff) in der Probe nachgewiesen werden. Der Messvorgang ist relativ langwierig und nimmt mindestens zehn Stunden in Anspruch, wofür üblicherweise die Marsnacht genutzt werden wird. Die so gewonnenen Erkenntnisse können den Wissenschaftlern beispielsweise Auskunft über Verwitterungsprozesse und Aktivitäten von Wasser auf dem Mars liefern.

Das letzte Instrument zur Nahuntersuchung von Marsgestein und -böden schließlich ist der so genannte Mössbauer-Spektrometer. Auch dieses Gerät wird wie der APXS in direkten Kontakt zur Probe gebracht und benötigt eine lange Messdauer von mindestens 12 Stunden, um akkurate Ergebnisse zu liefern. Der Mössbauer-Spektrometer soll das Vorhandensein und die Zusammensetzung eisenhaltiger Mineralien mit hoher Genauigkeit messen, da die wichtigsten Mineralien auf dem Mars Eisen enthalten und Informationen über die frühen Umweltbedingungen des Planeten liefern können. Darüber hinaus kann das Gerät die magnetischen Eigenschaften von Oberflächenmaterial untersuchen und Minerale identifizieren, die in heißen, wasserhaltigen Umgebungen geformt wurden und möglicherweise fossile Spuren marsianischer Lebensformen bewahrt haben könnten.

Wissenschaftliche Ziele
Die Landestellen der beiden Missionen werden Gebiete sein, in denen früher einmal mit hoher Wahrscheinlichkeit Wasser vorhanden war. Das wissenschaftliche Ziel der Mars Rover ist dementsprechend die Gewinnung neuer Erkenntnisse über die Geschichte des Marsklimas und -wassers durch Untersuchung geologischer Formationen vor Ort. Dahinter steht natürlich auch die Frage, wie lebensfreundlich die Bedingungen auf diesem Nachbarplaneten der Erde einmal gewesen sein mögen – uns Menschen ist anscheinend der Drang eigen, Nachbarn in einem ansonsten unfassbar und lebensfeindlich erscheinenden Universum zu suchen, auch wenn es hier wohl nur um Nachbarn einer niedrigen Entwicklungsstufe in einer längst vergangenen Zeit geht.

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