Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Seit dem 4. Januar 2004 ist Opportunity auf dem Mars und hat schon so einiges überstanden. Gerade gilt es für den Rover, dessen ursprüngliche Einsatzdauer auf nur 90 Mars-Tage angesetzt war, im 15. Jahr seiner Mission auf dem roten Planeten eine neue Herausforderung zu meistern.

Ein planetarischer Staubsturm zwingt den Rover zu einer längeren Pause. Für die Wissenschaftler der NASA ist das nicht neu, schon 2007 gab es eine Unterbrechung durch einen Staubsturm. Allerdings veröffentlichte die NASA bereits Ende Juli 2018 ein Statement, dass der Staubsturm langsam nachlässt, aber noch ist der Rover stumm.

Durch Daten aus dem Orbit und vom Rover Curiosity, der für seine Stromversorgung nicht auf Sonnenenergie angewiesen ist, haben die Forscher der NASA eine Vorstellung vom Ausmaß der Verschleierung der Atmosphäre durch den Staubsturm. Sie können daher abschätzen wann der Rover wieder genügend Sonnenlicht bekommt, um über die Solarzellen die Akkumulatoren des Rovers laden zu können.

Das Ausmaß der Verschleierung wird in „Tau“ gemessen. Je kleiner der Tau-Wert ist, desto klarer ist die Atmosphäre. Ein durchschnittlicher Tau-Wert für den Standort von Opportunity auf dem Mars ist normalerweise 0,5. Die Forscher gehen davon aus, dass ein Wert von unter 2,0 notwendig ist, damit der Rover die Akkumulatoren wieder laden kann. Der letzte von Opportunity gemessene Wert war am 10. Juni 2018 10,8.
Man weiß, dass die Akkumulatoren des Rovers vor dem Sturm in recht gutem Zustand waren, so dass man zuversichtlich ist, dass sich der Rover wieder meldet.

Was kann man von der Erde aus tun?
Mehrmals pro Woche nutzen die Ingenieure das Deep Space Network (DSN) der NASA, um zu versuchen den Rover auf dem Mars zu „wecken“. Daneben durchsuchen Forscher des JPL (Jet Propulsion Laboratory) Radiosignale vom Mars nach Funksignalen des Rovers.

Wie reagiert der Rover auf dem Mars?
Der Rover kann auf Situationen wie sie der Staubsturm verursacht verschieden reagieren. Die Forscher der NASA sind auf folgende Szenarien vorbereitet:

• Der Rover versetzt sich in den Winterschlaf, da nicht mehr genug Sonnenlicht zum Laden der Akkumulatoren zur Verfügung steht. Dies ist der wahrscheinlichste Grund für den Kommunikationsausfall seit dem 10. Juli. Der Rover sollte selbständig erwachen, sobald wieder ausreichend Licht zur Verfügung steht.
• Seine Borduhr kann gestört sein, so dass der Rover nicht weiß wann es Zeit ist mit der Erde zu kommunizieren.
• Wenn der Rover lange Zeit nichts von der Erde gehört hat, kann es zu einem „Verbindungs-Fehler“ kommen. Eine Warnung, dass seine Kommunikationsausrüstung möglicherweise nicht funktioniert. Bei dieser Fehlermeldung beginnt Opportunity eine Diagnose seiner Systeme und versucht auf verschiedenen Wegen, mit der Erde zu kommunizieren.

Wenn sich der Rover wieder meldet, wird das Team der NASA erst einmal so viele Daten wie möglich über seinen Zustand sammeln, in der Hoffnung, daß er den Sturm gut überstanden hat. Dazu können mehrere Übertragungen vom Mars notwendig sein, bis ein vollständiges Bild vorliegt und man weiß, ob die Kapazität der Akkumulatoren z.B. durch eine möglicherweise zu tiefe Entladung abgenommen hat.

Bis sich der Rover meldet bleibt aber alles eine Spekulation. „Er hat sich als bemerkenswert widerstandsfähiger Rover erwiesen“, sagte NASA-Manager Jim Watzin. Raumfahrer Net drückt die Daumen.

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• Opportunity & Spirit

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Autor: Star-Light, Quelle: NASA.

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

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

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

Der Mars in der Geschichte der Astronomie

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

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

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

Das heutige Bild vom Mars

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

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

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

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

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

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

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

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

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• Der Planet Mars

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

Bei einer ‚Sonnenkonjunktion‘ befindet sich der Mars von unserem Heimatplaneten aus betrachtet in einer Entfernung von weniger als zwei Grad zu der Sonne. Aufgrund dieser speziellen, etwa alle 26 Monate eintretenden Planetenkonstellation ist die Datenübertragung zwischen der Erde und den in einer Umlaufbahn um den Mars operierenden Raumsonden oder einem direkt auf der Oberfläche aktiven Rover für einen Zeitraum von mehreren Wochen stark beeinträchtigt oder sogar unmöglich, da die von der Sonne ausgehende solare Strahlung die Funksignale, welche regelmäßig zwischen der Erde und den ‚Marskundschaftern‘ hin und her gesandt werden müssen, zu sehr stört.

Eingeschränkte Kommunikation und Aktivität
Um den Empfang von unvollständigen oder gar ‚verstümmelten‘ und damit fehlerhaften Kommandosequenzen zu vermeiden, werden den aktiven Marsorbitern und -rovern von ihren Bodenstationen auf der Erde bereits im Vorfeld einer Sonnenkonjunktion spezielle Kommandos übermittelt, welche von diesen in den folgenden Wochen autonom ausgeführt werden. In der Regel haben diese Befehle zur Folge, das die jeweiligen wissenschaftlichen Aktivitäten auf ein Minimum reduziert werden. Während der Wochen rund um die Hauptphase der Konjunktion – der diesjährige Höhepunkt wird am 14. Juni 2015 erreicht, wobei sich der Mars weniger als 0,5 Grad von der Sonne entfernt befinden wird – verzichten die für den Betrieb der Marskundschafter verantwortlichen Weltraumagenturen sogar gänzlich auf die Übermittlung von weiteren Instruktionen.

Derzeit befinden sich fünf aktive Orbiter in einer Marsumlaufbahn und zwei aktive Rover auf dessen Oberfläche, welche von drei Weltraumagenturen betrieben werden. NASA und ESA haben bei vorherigen Sonnenkonjunktionen bereits entsprechende Erfahrungen gesammelt. Neu in der Riege der ‚in situ‘-Marsforscher ist dagegen die indische Raumfahrtbehörde ISRO, deren erste Marsmission – der Marsorbiter Mangalyaan – erst am 24. September 2014 in eine Marsumlaufbahn eintrat.

ISRO
Bereits am 8. Juni 2015 gab die ISRO bekannt, dass aus den weiter oben erwähnten Sicherheitsgründen in dem Zeitraum zwischen dem 27. Mai und dem 1. Juli keine Kommunikation mit der Raumsonde Mangalyaan erfolgen wird. In diesem Zeitraum werden auch die fünf Instrumente der Raumsonde außer Betrieb sein und keine Daten sammeln. Zwischenzeitlich anfallende Telemetriedaten sollen im Bordcomputer des Orbiters gespeichert und erst nach dem 1. Juli zur Erde transferiert werden. Die zuletzt empfangenen Telemetriewerte zeigten, dass sich Mangalyaan in einem guten technischen Zustand befindet, so dass in den kommenden Wochen nicht mit dem Auftreten von Problemen zu rechnen ist.

ESA
Die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express befindet sich mittlerweile seit dem 25. Dezember 2003 in einer Marsumlaufbahn und hat somit bereits mehrere Sonnenkonjunktionen gut überstanden. Aber auch diese Raumsonde hat den primären wissenschaftlichen Betrieb bereits am 24. Mai eingestellt und soll ebenfalls erst am 1. Juli wieder den normalen Beobachtungsbetrieb aufnehmen.

Der Zeitraum zwischen dem 25. und dem 28. Mai wurde jedoch noch genutzt, um verschiedene Subsysteme der Raumsonde – speziell handelte es sich dabei um die für die Energieversorgung benötigten Solarzellen, die Batterie, das interne Heizsystem und das Kommunikationssystem – einer ausführlichen Überprüfung zu unterziehen. Die für die Sonnenkonjunktion notwendigen Befehle wurden am 27. und 28. Mai über das ESTRACK-Kommunikationsnetzwerk der ESA an Mars Express übermittelt. Diese Kommandos enthielten unter anderem Anweisungen für das für die Lage- und Bahnsteuerung der Raumsonde verantwortliche „attitude and orbit control system“ und sollen sicherstellen, dass Mars Express auch in den Wochen der Konjunktion ohne ein Eingreifen des Kontrollteams ‚auf Kurs‘ bleibt.

NASA
Noch mehr Erfahrung mit Sonnenkonjunktionen als die ESA hat die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA, welche aktuell mit gleich zwei Rovern und drei Orbitern auf beziehungsweise um den Mars herum vertreten ist. Die NASA hat bereits am 3. Juni 2015 mitgeteilt, dass in dem Zeitraum zwischen dem 7. und dem 21. Juni keinerlei neue Kommandos an ihre Marsorbiter und -rover übermittelt werden sollen. Auch in den Tagen unmittelbar davor und danach erfolgt nur eine stark eingeschränkte Kommunikation. Unabhängig davon sollen die Orbiter und Rover jedoch während der Konjunktion zumindest ein minimales Arbeitspensum absolvieren und dabei wenigstens einige Daten sammeln.

„Im Allgemeinen basieren unsere diesjährigen Planungen auf den Erfahrungen aus unserer Vorgehensweise bei der letzten Konjunktion vor zwei Jahren, welche gut funktioniert hat“, so Nagin Cox vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, welche dort als Systemingenieurin für die Marsrover-Mission Curiosity für die Planungen der diesjährigen Konjunktionsphase verantwortlich war. „Es ist sehr hilfreich, dass wir das alles schon einmal miterlebt haben.“

Erst am 22. September 2014 erreichte MAVEN, der jüngste der drei NASA-Marsorbiter, seine Umlaufbahn um unseren Nachbarplaneten und dessen Team hat somit weitestgehend keine direkten Erfahrungen bezüglich einer Sonnenkonjunktion. Trotzdem soll MAVEN auch in den kommenden Wochen weiterhin Messungen durchführen und so zum Beispiel kontinuierlich den Sonnenwind untersuchen, welcher die äußeren Atmosphärenschichten des Mars in den kommenden Wochen erreicht, und dessen Stärke aufzeichnen.

„Diese Daten werden zunächst gespeichert und erst dann zur Erde übermittelt, wenn die Konjunktionsphase vorüber ist“, so James Morrissey, der stellvertretende Projektmanager der MAVEN-Mission am Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA in Greenbelt im US-Bundesstaat Maryland.
Deutlich mehr Routine im Umgang mit einer solaren Konjunktion haben die Mitarbeiter der NASA-Marsorbiter Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO), für die das diesjährige Ereignis bereits die sechste beziehungsweise fünfte Sonnenkonjunktion darstellt. Beide Orbiter werden auch in den kommenden Wochen ihre jeweiligen Beobachtungen in einem eingeschränkten Modus fortsetzen und sollen die dabei gewonnenen Daten zudem auch weiterhin im gewohnten Turnus über das Deep Space Network der NASA zur Erde übertragen.

Allerdings gehen die an diesen beiden Mission beteiligten Ingenieure und Wissenschaftler davon aus, dass zumindestens ein Teil dieser Datentransmissionen ihr Ziel nur ‚verstümmelt‘ erreichen und somit nicht wissenschaftlich verwertbar sein werden. Um diesen Datenverlust vorzubeugen sollen alle wissenschaftlichen Daten und Telemetriewerte zusätzlich in den jeweiligen Bordcomputern abgelegt und im Bedarfsfall nach dem Ende der Konjunktion erneut zur Erde gesendet werden. Dadurch beeinträchtigt wird zum Beispiel der wöchentliche ‚Marswetterbericht‘ sein, welcher aus den Daten der MARCI-Kamera an Bord des Orbiters MRO erstellt wird.

Auch der mittlerweile seit dem Januar 2004 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aktive Marsrover Opportunity durchlebt gerade seine fünfte Sonnenkonjunktion. Während der letzten Wochen war Opportunity mit der Untersuchung eines kleinen, lediglich etwa 30 Meter durchmessenden Impaktkraters namens „Spirit of St. Louis“ beschäftigt. Opportunity hat diesen Krater dabei teilweise umrundet und zwischenzeitlich auch dessen Inneres ausführlich erkundet (Raumfahrer.net berichtete).

Während einer Konjunktion ist es jedoch aus Sicherheitsgründen nicht möglich, dass der Rover seine Fahrt fortsetzt. Deshalb wird immer bereits mehrere Tage vor dem Beginn einer Sonnenkonjunktion ein Oberflächenbereich angesteuert, welcher eine interessante wissenschaftliche Ausbeute verspricht und der dann während der anstehenden Konjunktion ausführlicher untersucht werden soll.

Bereits am 27. Mai 2015, dem Sol 4031 seiner Mission, bewegte sich der Rover zu diesem Zweck im Rahmen einer Fahrt über etwa 19 Meter zu dem nördlichen Rand des Kraters „Spirit of St. Louis“ und positionierte sich dort direkt vor einer vielversprechenden Oberflächenformation. Diese wurde dann auch bis zum 11. Juni intensiv mit den verschiedenen Instrumenten analysiert. Am 12. Juni führte der Rover schließlich eine zuvor programmierte minimale Drehung aus, durch welche ein unmittelbar benachbarter Oberflächenbereich in die direkte Reichweite des am Instrumentenarm des Rovers platzierten APX-Spektrometers gelangte. Diese Stelle soll jetzt mit diesem Instrument bis zum Ende der Konjunktion im Rahmen einer Langzeitmessung untersucht werden.

Die dabei zu gewinnenden Daten soll Opportunity am Ende eines jeden Arbeitstages zunächst an die in der Marsumlaufbahn befindlichen NASA-Orbiter senden, wo sie zunächst gespeichert und von dort aus erst nach dem Ende der Konjunktion zur Erde weiter geleitet werden. Auf eine Nutzung des bordeigenen Flash-Speichers soll dagegen während der Konjunktionsphase verzichtet werden, da dieser spezielle Speicher in den vergangenen Monaten immer wieder zu kurzzeitigen Ausfällen neigte, welche in einigen Fällen zu einem Neustart des Bordcomputers führten. Und das Eintreten einer solchen Situation wollen die für den Betrieb von Opportunity verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler speziell während einer Konjunktion verständlicherweise möglichst vermeiden.

Die zuletzt direkt von Opportunity empfangenen Telemetriedaten zeigten, dass sich auch dieser Rover in einem guten Allgemeinzustand befand, welcher keine ungewöhnlichen Eigenschaften aufwies. Am 2. Juni 2015, dem Sol 4037, konnte Opportunity 500 Wattstunden Energie generieren. Der Tau-Wert, welcher die Lichtdurchlässigkeit der Marsatmosphäre trotz der darin enthaltenen Staubpartikel beschreibt, lag an diesem Tag bei einem Wert von 0,952. Der Bedeckungsgrad der Solarpaneele des Rovers mit Staub erreichte am gleichen Tag einen Wert von 0,688.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers. Opportunity steht somit auch während der jetzigen Sonnenkonjunktion genügend Energie für die geplanten Aktivitäten zur Verfügung.

Die Sonnenkonjunktion begann für das Opportunity-Team offiziell am 3. Juni 2015 und wird nach dem derzeitigen Planungsstand noch bis zum 24. Juni andauern. Sollten gegen Ende dieser Periode auf der Sonne jedoch signifikante koronale Masseauswürfe registriert werden, deren Auswirkungen den Funkverkehr zwischen Erde und Mars auch weiterhin beeinträchtigen würden, so könnte sich die Fortsetzung der geplanten Aktivitäten auch um mehrere Tage verzögern.

Auch der zweite NASA-Rover – der am 6. August 2012 auf dem Mars gelandete Rover Curiosity – ist in Bezug auf das Thema Sonnenkonjunktion kein ‚Neuling‘ mehr, denn er durchläuft gerade seine zweite solare Konjunktion. Aber auch dieser Rover hat seine Aktivitäten seit Ende Mai 2015 deutlich reduziert. Nach dem Ablauf des Missionstages Sol 1000 am 30. Mai 2015 wurde dessen Instrumentenarm im Rahmen der Vorbereitung auf die Konjunktion zunächst in einer ‚Ruheposition‘ verstaut.

In den folgenden Tagen erfolgten dann zunächst noch einige wenige Aktivitäten, welche sich auf die Anfertigung weiterer Aufnahmen der Umgebung durch die Kamerasysteme beschränkten. Die dabei bis zum 2. Juni angefertigten Aufnahmen sollen mit zukünftig anzufertigenden Fotos der gleichen Oberflächenbereiche verglichen werden, um so eventuelle zwischenzeitlich erfolgte und durch eine Winderosion bedingte Veränderungen zu registrieren und gegebenenfalls zu untersuchen.

Laut dem derzeitigen Planungsstand soll das nächste Meeting der für den wissenschaftlichen Betrieb von Curiosity zuständigen „MSL tactical operations group“ erst am 25. Juni stattfinden. Erst danach kann der Rover seinen nominalen wissenschaftlichen Betrieb fortsetzen und dabei zum Beispiel auch den Instrumentenarm erneut ‚entfalten‘ und die dort platzierten Analyseinstrumente zum Einsatz bringen. Wie bereits bei der vorherigen Konjunktion im Frühjahr 2013 sollen jedoch auch in diesem Jahr regelmäßig durchzuführende Messungen mit den Instrumenten RAD, REMS und DAN erfolgen. Die dabei zu gewinnenden Daten werden in diesem Fall allerdings zunächst im Bordcomputer des Rovers Curiosity abgelegt, von wo aus sie dann nach dem Ende der Konjunktion weitergeleitet werden sollen.

So lauten jedenfalls die Pläne der verschiedenen derzeit mit der Erforschung des Mars beschäftigten Raumfahrtagenturen. Bereits in wenigen Wochen wird sich zeigen, ob auch diesmal wirklich alle Orbiter und Rover die Phase der Sonnenkonjunktion überstanden haben.

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

In den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwarfen die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA den Plan, eine aus zwei baugleichen Rovern bestehende Robotermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten zu entsenden. Das primäre Ziel dieser Mission, so die gestellte Zielsetzung der NASA, sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten zu diesem Zweck die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralien und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen der beiden Rover untersucht werden.

In Anlehnung an ihre instrumentarische Ausstattung mit verschiedenen Spektrometern und diversen Kamerasystemen sowie einer Mikroskopkamera und einem Gesteinsbohrer zur direkten Untersuchung der Marsoberfläche werden die beiden Rover Spirit, dessen Mission allerdings bereits im Mai 2011 beendet wurde (Raumfahrer.net berichtete), und Opportunity auch als „Robotergeologen“ bezeichnet.

Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, in denen jeder dieser beiden Rover auf der Marsoberfläche eine Strecke von optimistisch veranschlagten etwa 700 bis bestenfalls 1.000 Metern zurücklegen sollte, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die am höchsten angesetzten Erwartungen bei Weitem.

Trotz einer Vielzahl von zuvor nicht vorhersehbaren komplizierten Situationen und den daraus resultierenden Problemen, welche im Laufe der Jahre immer wieder die Fortsetzung der Opportunity-Mission in Frage stellten, war es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern, Ingenieuren und Rover-Drivern immer wieder möglich, die Funktionalität von Opportunity seit seiner am 25. Januar 2004 erfolgten Landung auf dem Mars aufrecht zu erhalten. Dabei gelang es den an der Mission beteilten Wissenschaftlern auch immer wieder, neue Daten zu sammeln, welche den Kenntnisstand der Menschheit über die Entwicklungsgeschichte unseres äußeren Nachbarplaneten ungemein erweiterten. Eine ausführliche Berichterstattung über die bisherigen Aktivitäten Opportunitys finden Sie auf einer entsprechenden Sonderseite von Raumfahrer.net.

Neben einer Vielzahl an wissenschaftlichen Erkenntnissen – unter anderem auch aufgrund der während dieser Untersuchungen gesammelten Daten gilt es mittlerweile zum Beispiel als gesichert, dass auf der Oberfläche des Mars vor Jahrmilliarden Wasser geflossen ist, welches dabei lange genug auftrat, um die auf der Marsoberfläche befindlichen Gesteine auch chemisch zu verändern – wurde der Rover Opportunity bereits im Juli 2014 zu dem neuen ‚Rekordhalter‘ für jenseits der Erde zurückgelegte Fahrten und die dabei überbrückten Distanzen.

Erst kürzlich stellte dieser Rover anschließend einen weiteren Rekord auf, welcher voraussichtlich wohl noch über Jahrzehnte hinweg Bestand haben wird. Mit einer Fahrt über 46,5 Meter erreichte der ‚Kilometerzähler‘ von Opportunity nach fast genau elf Jahren und zwei Monaten am 24. März 2015 einen Stand von 42.195 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Metern, was der bei einem Marathonlauf zurückzulegenden Entfernung entspricht.

4.000 Sols
Der heutige Tag markiert dann auch in erster Linie keinen neuer Entfernungsrekord sondern steht vielmehr für den Zeitraum, den dieser Rover im aktiven Modus auf der Marsoberfläche verbracht hat. Der Marsrover Opportunity ist seit dem heutigen Tag seit mittlerweile genau 4.000 Sols – wie anfangs erwähnt wurden lediglich 90 Sols erwartet – auf dem Mars aktiv. Und erst vor wenigen Stunden in seinem Kontrollzentrum auf der Erde eingegangene Telemetriedaten zeigen jetzt, dass auch dieser Missionstag erfolgreich absolviert wurde.

Derzeit befindet sich der Marsrover Opportunity nach einer am 23. April 2015 erfolgten Fahrt am südlichen Rand des etwa 30 Meter durchmessenden Kraters „Spirit of St. Louis“. Hierbei handelt es sich um einen bereits älteren und dementsprechend stark erodierten Krater, der in den kommenden Tagen eingehender untersucht werden soll. Im Anschluss an diese Analysen soll dann die intensive Erkundung des benachbarten „Marathon Valley“ beginnen. Hierbei handelt es sich um ein zwar flaches, dafür aber auch relativ breites Tal, in dessen Inneren in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) der NASA erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert wurden, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen in dieser Region erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler in den kommenden Wochen und Monaten weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.

Weiterhin Probleme mit dem Flash-Speicher
Im Jahr 2014 traten vermehrt Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf. Diese Probleme waren letztendlich so gravierend, dass der Rover seit dem Dezember 2014 auf diesen nichtflüchtigen Speicher verzichten musste. Dies hatte zur Folge, dass der Rover alle an einem ‚Arbeitstag‘ gesammelten Daten noch vor dem Einbruch der Marsnacht und dem dann beginnenden ‚Schlafmodus‘ an sein Kontrollzentrum übermitteln musste. Daten, welche nicht vor dem routinemäßig erfolgenden Wechsel in den nächtlichen Ruhemodus übertragen werden konnten, gingen dagegen beim Neustart des Computersystems am nächsten Tag unwiderruflich verloren.

Als für die Flashspeicher-Probleme verantwortliche Fehlerquelle wurde eine der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers identifiziert. Am 24. Februar 2015 wurde schließlich eine neue Softwareversion an den Rover überspielt, durch deren Einsatz diese Speicherbank in Zukunft dauerhaft außer Betrieb gesetzt wurde. Die von Opportunity bereits am 20. März an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelte Telemetriewerte zeigten, dass die Übertragung des Softwareupgrades und der anschließend am 19. März erfolgte Reboot des Systems erfolgreich verlaufen ist. Seitdem steht dem Rover somit auch wieder der Flash-Speicher zur Verfügung.

Allerdings zeigte sich in den letzten Wochen, dass das Flash-Speicher-Problem entgegen den Hoffungen der beteiligten Mitarbeiter doch nicht gelöst ist, denn auch in den folgenden Wochen kam es mehrfach zu Aussetzern dieses Systems. Im Gegensatz zu früheren vergleichbaren Vorfällen erfolgte dabei jedoch kein kompletter Neustart des Systems. Der Rover konnte sein Programm somit ohne Unterbrechungen fortsetzen und es gingen keine wissenschaftlichen oder telemetrischen Daten verloren. Der Rover, so die Mitarbeiter des JPL, befindet sich nach wie vor in einem guten technischen Zustand.

In den letzten Tagen wurde deshalb die eingehende Untersuchung der Umgebung des Kraters „Spirit of St. Louis“ fortgesetzt. Erst vor wenigen Stunden erfolgte dabei eine Umpositionierung des Rovers. Durch eine Fahrt über etwa fünf Meter gelangte ein neuer Oberflächenbereich in den Aktionsbereich der am Roboterarm des Rovers montierten Instrumente, welcher sich im Inneren dieses Kraters befindet.

Bis zum heutigen Tag – dem gerade ablaufenden Sol 4.000 seiner Mission – hat der Marsrover Opportunity 202.829 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

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

In den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelten Wissenschaftler der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA den Plan, eine aus zwei Rovern bestehende Robotermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten zu entsenden. Das primäre Ziel dieser aus zwei baugleichen Rovern bestehenden Robotermission, so die gestellte Zielsetzung der NASA, sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten dazu die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralien und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen der beiden Rover untersucht werden. In Anlehnung an ihre instrumentarischen Ausstattung mit verschiedenen Spektrometern und diversen Kamerasystemen sowie einer Mikroskopkamera und einem Gesteinsbohrer zur direkten Untersuchung der Marsoberfläche werden die beiden Rover Spirit, dessen Mission allerdings bereits im Mai 2011 beendet wurde (Raumfahrer.net berichtete), und Opportunity auch als „Robotergeologen“ bezeichnet.

Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, in denen jeder der beiden Rover eine Strecke von optimistisch veranschlagten etwa 700 bis bestenfalls 1.000 Metern zurücklegen sollte, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die am höchsten angesetzten Erwartungen bei Weitem. Neben einer Vielzahl an wissenschaftlichen Erkenntnissen – unter anderem auch aufgrund der während dieser Untersuchungen gesammelten Daten der beiden Rover gilt es mittlerweile zum Beispiel als gesichert, dass auf der Oberfläche des Mars vor Jahrmilliarden Wasser geflossen ist, welches dabei lange genug auftrat, um die auf der Marsoberfläche befindlichen Gesteine auch chemisch zu verändern – wurde der Rover Opportunity bereits im Juli 2014 zu dem ‚Rekordhalter‘ für jenseits der Erde zurückgelegte Fahrten und die dabei überbrückten Distanzen (Raumfahrer.net berichtete).

Die Marathondistanz – ein letztendlich allerdings lediglich symbolischer Wert
Mit einer Fahrt über 46,5 Meter erreichte der Kilometerzähler des Marsrovers Opportunity nach fast genau elf Jahren und zwei Monaten schließlich am 24. März 2015 einen Stand von 42.195 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Metern, was der bei einem Marathonlauf zurückzulegenden Entfernung entspricht.

„Natürlich geht es uns bei dieser Mission nicht um das Aufstellen von Entfernungsrekorden. Es geht vielmehr um wissenschaftliche Entdeckungen auf dem Mars, die späteren Missionen noch bedeutendere Funde ermöglichen sollen“, verdeutlicht Dr. Steve Squyres von der Cornell University in Ithaca im US-Bundesstaat New York, der für diese Mission verantwortliche wissenschaftliche Projektleiter, den letztendlich lediglich symbolischen Wert dieses weiteren Meilensteins der Opportunity-Mission. „Aber es fühlt sich schon ziemlich cool an, auf dem Mars einen Marathon gelaufen zu haben.“

Nach dieser Fahrt vom vergangenen Dienstag befindet sich der Marsrover Opportunity jetzt am westlichen Rand des etwa 30 Meter durchmessenden Kraters „Spirit of St. Louis“. Hierbei handelt es sich um einen bereits älteren und dementsprechend stark erodierten Krater, der in den kommenden Tagen untersucht werden soll. Im Anschluss an diese Analysen soll dann die intensive Erkundung des benachbarten „Marathon Valley“ beginnen. Hierbei handelt es sich um ein zwar flaches, dafür aber auch sehr breites Tal, in dessen Inneren in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) der NASA erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert wurden, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen in dieser Region erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten. Bei diesen Arbeiten kann Opportunity in Zukunft auch wieder auf seinen Flash-Speicher zurückgreifen.

Der Flash-Speicher steht wieder zur Verfügung
Im Jahr 2014 traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf. Diese Probleme waren letztendlich so gravierend, dass der Rover seit dem Dezember 2014 auf diesen nichtflüchtigen Speicher verzichten musste (Raumfahrer.net berichtete). Dies hatte zur Folge, dass der Rover alle an einem ‚Arbeitstag‘ gesammelten Daten noch vor dem Einbruch der Marsnacht und dem dann beginnenden ‚Schlafmodus‘ an sein Kontrollzentrum übermitteln musste. Daten, welche nicht vor dem routinemäßig erfolgenden Wechsel in den nächtlichen Ruhemodus übertragen werden konnten, gingen dagegen beim Neustart des Computersystems am nächsten Tag unwiderruflich verloren.

Als für die Flashspeicher-Probleme verantwortliche Fehlerquelle wurde eine der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers identifiziert. Am 24. Februar 2015 wurde schließlich eine neue Softwareversion an den Rover überspielt, durch deren Einsatz diese Speicherbank in Zukunft dauerhaft außer Betrieb gesetzt werden soll (Raumfahrer.net berichtete). Die von Opportunity bereits am 20. März an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelte Telemetriewerte zeigten, dass die Übertragung des Softwareupgrades und der anschließend am 19. März erfolgte Reboot des Systems erfolgreich verlaufen ist. Seitdem steht dem Rover somit auch wieder der Flash-Speicher zur Verfügung.

„Wie wir in den vergangenen drei Monaten gesehen haben kann Opportunity auch ohne seinen Flash-Speicher produktiv arbeiten“, so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Aber mit diesem Speicher sind wir flexibler. Der Rover kann mehr Daten sammeln, als an einem einzigen Tag zur Erde geschickt werden können. Größere, im Rahmen von intensiven Untersuchungen gesammelte Datenmengen können dagegen zunächst im Flash-Speicher abgelegt und anschließend über mehrere Tage hinweg zur Erde geschickt werden.“
Bis zum heutigen Tag – dem gerade beginnenden Sol 3971 seiner Mission – hat der Marsrover Opportunity 201.794 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

• Opportunity: Die Marathondistanz ist fast geschafft (22. März 2015)
• Opportunity erreicht den Gipfel des Cape Tribulation (10. Januar 2015)
• Opportunity: Weiterfahrt auch ohne Flash-Speicher (20. Dezember 2014)
• Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs (16. November 2014)
• Opportunity: Speicherformatierung war erfolgreich (21. September 2014)
• Opportunity: Formatierung des Flash-Speichers nötig (30. August 2014)
• Marsrover Opportunity stellt neuen Streckenrekord auf (30. Juli 2014)

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Der Beitrag Marsrover Opportunity überbrückt die Marathondistanz erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity bereits am 9. August 2011 den Rand des etwa 22 Kilometer durchmessenden und bis zu 300 Meter tiefen Endeavour-Kraters. Seitdem ist der Rover damit beschäftigt, am westlichen Rand dieses rund 3,8 Milliarden Jahre alten Impaktkraters diverse Gesteinsformationen zu untersuchen. Durch die Ermittlung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung dieser Gesteine ergeben sich für die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neue Einblicke in die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte dieser Region unseres Nachbarplaneten.

Seit Mitte August 2014 bewegt sich Opportunity am Rand einer mit dem Namen „Cape Tribulation“ belegten Geländeformation, welche einen mehrere Kilometer langen Teilbereich des stark erodierten Randes des Endeavour-Kraters bildet. Am 7. Januar 2015, dem Sol 3894 der Mission, erreichte der Rover schließlich den Gipfel des Cape Tribulation (Raumfahrer.net berichtete) und verbrachte die nächsten Tage damit, aus dieser erhöhten Position heraus diverse Aufnahmen der Umgebung anzufertigen. Ab dem 15. Januar setzte Opportunity seine Fahrt schließlich in die südliche Richtung fort. Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelte es sich um ein in rund 500 Metern Entfernung gelegenes und mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des Cape Tribulation befindet.

Diese Strecke wurde letztendlich im Rahmen von 13 Etappen zurückgelegt. An den Endpunkten der einzelnen Fahrten wurden jeweils mehrtägige Stopps für die Anfertigung von weiteren Aufnahmen der Planetenoberfläche und für die Untersuchung einzelner Boden- und Gesteinsformationen eingelegt. Auf dem Weg zu diesem Tal überschritt der Rover am 8. Februar, dem Sol 3926 der Mission, im Rahmen einer Fahrt über 31,2 Meter auch die Marke von insgesamt 42 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. Am 14. März wurde schließlich mit der Gesteinsformation „Jean Baptiste Charbonneau“ ein Bereich erreicht, welcher sich unmittelbar am nordwestlichen Rand des Marathon Valley befindet.

Die folgenden drei Tage wurden mit eingehenden Analysen dieser Formation sowie mit der Anfertigung weiterer Panoramaaufnahmen verbracht. Erste Auswertungen der dabei gewonnenen Daten zeigen, dass die hier untersuchten Gesteine einen ungewöhnlich hohen Anteil an Aluminium aufweisen, während Magnesium und Eisen in lediglich eher geringeren Mengen vertreten sind. Anschließend steuerte Opportunity ein weiteres, etwa 30 Meter südlich gelegenes Ziel namens „Sergeant Charles Floyd“ an, welches zwischen dem 3. und dem 9. März ebenfalls intensiv mit den verschiedenen Kamerasystemen sowie einem Alphapartikel-Röntgenspektrometer (kurz „APXS“) untersucht wurde.

Das APXS verfügt an seinem Kopfende über ein Ringstück, welches eine Isotopenquelle – es handelt sich hierbei um das radioaktiv strahlende Isotop Curium-244 – beinhaltet. Bei den Messungen wird dieses Kopfstück unmittelbar über dem zu untersuchenden Objekt platziert. Die Isotopenquelle sendet bei der anschließenden Messung eine Alphastrahlung in Form von Heliumkernen aus, welche aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Sobald die Heliumkerne in dem zu untersuchenden Objekt auf andere Atomkerne treffen, werden diese dabei abhängig von der Atommasse der getroffenen Atome auf eine charakteristische Art und Weise gestreut und abgelenkt.

Misst man dabei den Winkel der erfolgten Ablenkung und die dabei auftretende Energie, so erhält man genaue Daten über die Masse der für die Ablenkung verantwortlichen Atomkerne und kann so auch die dafür verantwortlichen Elemente bestimmen. Aus der sich so ergebenden Zusammensetzung der verschiedenen Elemente kann wiederum auf das zugrunde liegende Mineral und daraus auf die chemische und mineralogische Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Mit dieser Methode lassen sich speziell leichte Elemente wie Natrium, Magnesium und Schwefel identifizieren und ihre Mengenanteile in der untersuchten Gesteinsprobe bestimmen. Das APX-Spektrometer von Opportunity wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt.

Anschließende Analysen hatten bis zum 16. März einen unmittelbar benachbarten Felsen namens „Sergeant Nathaniel Pryor“ zum Ziel bevor sich der Marsrover am 17. März im Rahmen einer weiteren Fahrt um 28 Meter in die westliche Richtung und somit vom Marathon Valley weg bewegte. Hier befindet sich in einer Entfernung von nur wenigen Metern von der mit dieser Fahrt erreichten Position ein etwa 50 Meter langes und flaches Tal, welches zunächst fotografisch dokumentiert werden sollte, bevor Opportunity in den nächsten Tagen den am westlichen Ende des Marathon Valley gelegenen und etwa 30 Meter durchmessenden Krater „Spirit of St. Louis“ erkunden wird.

Um diesen Krater zu erreichen erfolgte am heutigen Tag, dem Sol 3966 der Mission, eine weitere Fahrt über diesmal 54 Meter in die südliche Richtung. Derartige Impaktkrater, so Ray Arvidson von der Washington University in St. Louis/USA – der stellvertretende wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission – sind natürliche Zugänge in den Untergrund und ermöglichen einen Einblick in die Zusammensetzung der obersten Schichten der Planetenoberfläche.
Im Anschluss an die Untersuchungen im Bereich dieses alten und somit bereits stark erodierten Kraters soll dann die intensive Erkundung des Marathon Valley beginnen. Hierbei handelt es sich um ein zwar ebenfalls eher flaches, dafür aber auch sehr breites Tal, in dessen Inneren in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) der NASA erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert wurden, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen in dieser Region erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die frühe klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Der Flash-Speicher
In den vergangenen Monaten traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf. Diese Probleme waren letztendlich so gravierend, dass der Rover seit dem Dezember 2014 auf diesen nichtflüchtigen Speicher verzichten musste (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings gehen die für die technische Durchführung der Mission zuständigen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien davon aus, dass der Flash-Speicher in Kürze wieder genutzt werden kann, denn offenbar – so zeigten entsprechende Analysen bereits im Oktober 2014 – sind die aufgetretenen Probleme auf eine einzige der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers zurückzuführen, welche für die zwischenzeitliche Ablage von Daten genutzt werden.

Mit einem speziellen Software-Update soll diese anscheinend durch eine altersbedingte Abnutzung fehlerhafte Speicherbank Nummer 7 des Flashspeichers vom Rest des Speichers isoliert und anschließend dauerhaft nicht mehr genutzt werden. Die sich dadurch hoffentlich wieder ergebende Stabilität des Flash-Speichers würde die damit verbundene Reduzierung der Gesamtkapazität des Speichers um rund 14 Prozent auf dann nur noch 192 Megabyte mehr als nur ausgleichen. Während der letzten drei Monate wurde die speziell hierfür entwickelte Softwareversion R9.4 ausführlichen Tests unterzogen und sollte eigentlich bereit am 20. Februar zu Opportunity überspielt werden. Schlechtes Wetter sowie ein technisches Problem bei der hierfür vorgesehenen DSN-Anlage bei Canberra/Australien und die damit verbundenen Kommunikationsengpässe haben dies jedoch zunächst verhindert.

Die Übertragung erfolgte somit erst am 24. Februar. Am folgenden Tag wurde der Rover zunächst neu gebootet und anschließend einem ersten Funktionstest unterzogen. Dabei zeigte sich, dass die neu überspielte Software-Version anscheinend fehlerfrei läuft. Die Tests wurden in den folgenden Wochen – parallel zum ’normalen‘ Betrieb des Rovers – fortgesetzt. Sofern dabei nicht doch noch bisher unentdeckte Schwachstellen erkannt werden ist beabsichtigt, in den nächsten Tagen eine Neuformatierung des Flashspeichers durchzuführen, womit die Isolation der Speicherbank 7 abgeschlossen werden soll.

Wetter und Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers – und dieser kann trotz einiger weiterer altersbedingter Abnutzungserscheinungen immer noch als gut bezeichnet werden – muss bei der Opportunity-Mission jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf das Sonnenlicht angewiesen.

Für den Betrieb des Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Opportunity pro Marstag ein Minimum von etwa 160 Wattstunden Energie. Zusätzlich zur Verfügung stehende Energie kann für wissenschaftliche Arbeiten oder für die Durchführung von Fahrten genutzt werden. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten drei Monate.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 11.03.2015: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,658 , Lichtdurchlässigkeit 72,50 Prozent
• 03.03.2015: 0,545 kWh/Tag , Tau-Wert 0,708 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 26.02.2015: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,734 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 18.02.2015: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,816 , Lichtdurchlässigkeit 69,50 Prozent
• 09.02.2015: 0,479 kWh/Tag , Tau-Wert 0,824 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 03.02.2015: 0,484 kWh/Tag , Tau-Wert 0,949 , Lichtdurchlässigkeit 63,20 Prozent
• 27.01.2015: 0,534 kWh/Tag , Tau-Wert 0,891 , Lichtdurchlässigkeit 63,60 Prozent
• 21.01.2015: 0,440 kWh/Tag , Tau-Wert 1,037 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 13.01.2015: 0,395 kWh/Tag , Tau-Wert 1,056 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 06.01.2015: 0,438 kWh/Tag , Tau-Wert 1,041 , Lichtdurchlässigkeit 63,10 Prozent
• 17.12.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,189 , Lichtdurchlässigkeit 64,60 Prozent

Die Marsoberfläche ist weitflächig von großen Mengen an Staub bedeckt, welcher durch auftretende Stürme regelmäßig in die Atmosphäre befördert wird, sich dort zunächst verteilt und letztendlich wieder auf der Planetenoberfläche ablagert. Dabei bleibt es nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckt. Dieser Effekt einer kontinuierlich zunehmenden „Staubbedeckung“ der Paneele führt dazu, dass der Rover im Laufe der Zeit immer weniger Energie generieren kann.

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen durch die Bildung diverser regional begrenzter Staubstürme bedingten stetig erfolgenden Anstieg des Tau-Wertes, welcher sein Maximum erst Ende Oktober erreichte. In den folgenden Monaten haben Anzahl und Stärke der Stürme zwar abgenommen – gleichzeitig haben sich jedoch auch größere Mengen an Staub wieder auf der Marsoberfläche und somit auch auf den Solarpaneelen des Rovers abgelagert.
Teilweise aufgehoben wird dieses Manko allerdings immer wieder durch sogenannte „Dust Cleaning Events“. Die auf dem Mars wehenden Winde „fegen“ dabei von Zeit zu Zeit über die Solarpaneele des Rovers und „reinigen“ diese teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Am 16. Februar 2015, dem Sol 3934 der Mission, hatte Opportunity das erneute Glück, von einer Windböe getroffen zu werden. Dadurch bedingt erhöhte sich die tägliche Energieausbeute des Rovers im Vergleich zur Vorwoche um etwa 12 Prozent. Ein weiteres, diesmal allerdings schwächer ausfallendes Dust Cleaning Event erfolgte Anfang März.

Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch – trotz erneuter Sturmaktivitäten entlang des „Acidalia Storm Track“ – die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.

Der Acidalia Storm Track hat seinen Ursprung in der Tiefebene Acidalia Planitia auf der nördlichen Marshemisphäre. Diese Region ist eine der typischen ‚Geburtsstätten‘ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in die südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen anschließend das Xanthe Terra und überqueren dann den östlichen Bereich der am Marsäquator gelegenen Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zu dem Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre. Bedingt durch die jahreszeitlich bedingten klimatischen Veränderungen auf dem Mars treten solche dem Acidalia Storm Track folgenden Stürme etwa alle zwei Jahre speziell während der Zeit des auf der südlichen Hemisphäre beginnenden Frühlings auf.

In dem Zeitraum zwischen dem 9. und dem 15. März 2015 registrierte die MARCIE-Kamera – ein weiteres der insgesamt sieben Instrumente an Bord des NASA-Marsorbiters MRO, welches speziell für die Beobachtung des globalen Wetters auf unserem Nachbarplaneten ausgelegt ist – im Bereich der nördlichen Marshemisphäre eine deutlich zunehmende Aktivität von diversen Staubsturmgebieten. Speziell ein größeres Sturmgebiet, welches sich im Grenzbereich der Regionen Acidalia Planitia, Chryse Planitia und Tempe Terra entwickelte, zog dabei in die südliche Richtung und überquerte – dem besagten Acidalia Storm Track folgend – zunächst die Hochebenen Lunae Planum und Xanthe Terra, bevor es sich ab dem 11. März über den Valles Marineris langsam auflöste.
Weitere lokal begrenzte Sturmgebiete wurden in dem Beobachtungszeitraum zudem über der nördlichen Hemisphäre des Mars über dem Tempe Terra, dem Amazonis Planitia und nordwestlich von Arabia Terra registriert. Des weiteren wurde über der Südhemisphäre im Bereich des Terra Cimmeria ein moderates Sturmgebiet beobachtet, welches sich im Verlauf von mehreren Tagen in die Nähe der südlichen Polarkappe des Mars bewegte. Über dem Meridiani Planum – dem Operationsgebiet von Opportunity – und über dem Gale-Krater – hier agiert der Rover Curiosity – war der Himmel dagegen relativ staubarm und über Entfernungen von mehreren hundert Kilometern frei von Sturmaktivitäten.

Ist Opportunity ein Rover, dessen Zeit abgelaufen ist?
Eine deutlich größere Gefahr für die weitere Fortsetzung der – nicht nur ausschließlich aus wissenschaftlicher Sicht, sondern auch in Bezug auf das Interesse der Öffentlichkeit überaus erfolgreichen Mission des Marsrovers Opportunity – als lösbare technische Probleme oder ’schlechtes Wetter‘ findet sich dagegen derzeit anscheinend – wieder einmal – auf dessen Heimatplaneten.

Wie jedes Jahr üblich wird derzeit in den USA über das NASA-Budget für das anstehende Fiskaljahr 2016 verhandelt. In einer diesbezüglichen Anhörung in einem Unterausschuss des US-Senats stellte der NASA-Administrator Charles Bolden am 12. März 2015 die von ihm angedachte Finanzplanung vor. Trotz einer bewilligten Aufstockung der Finanzmittel des Gesamtbudgets der NASA um 2,9 Prozent ist dabei von Charles Bolden keine Bewilligung weitere Finanzmittel für die Opportunity-Mission vorgesehen. Auch die Mission des seit dem 23. Juni 2009 in einer Mondumlaufbahn befindlichen Mondorbiters Lunar Reconnaissance Orbiter soll laut dieser Präsentation eingestellt werden.

Diese Planung steht in einem deutlichen Widerspruch zu einer erst im Sommer 2014 durchgeführten NASA-Studie – der Planetary Science Senior Review, in deren Verlauf alle zwei Jahre die verschiedenen planetaren Missionen der NASA bezüglich ihres wissenschaftlichen Nutzens in Relation zu dem damit verbundenen finanziellen Aufwand eingestuft werden. Beide Missionen wurden dabei im Jahr 2014 als „Exzellent“ beziehungsweise „Sehr gut“ bewertet.

Auf diesen Widerspruch von dem republikanischen US-Senator Cory Gardner angesprochen antwortete Charles Bolden: „Wir können nicht weiterhin Instrumente nutzen und Missionen fortsetzen, deren Zeit abgelaufen ist. Unter diesen Voraussetzungen kann ich keine weitere Missionen wie zum Beispiel die 2016 zu startende Marsmission InSight umsetzen… Ich muss Entscheidungen treffen.“

Charles Bolden befindet sich hier in einem sich deutlich abzeichnenden Konflikt mit der Abteilung für Planetare Forschung der NASA, deren Mitarbeiter eine Weiterfinanzierung der Mission des Marsrovers Opportunity ausdrücklich befürworten. Und auch aus den Reihen der unmittelbar in die Mission involvierten Wissenschaftler und der Mitarbeiter des JPL sind vermehrt kritische Stimmen zu vernehmen, welche auch deutlich auf einer erst kürzlich auf einer in der vergangenen Woche im US-Bundesstaat Texas durchgeführten Fachkonferenz geäußert wurden.

Erst die kommenden Monate werden zeigen, ob die für den Weiterbetrieb von Opportunity benötigten Finanzmittel aufgetrieben werden können. Diese belaufen sich übrigens aktuell auf eine für die Umsetzung einer interplanetaren Mission eher geringe Summe von 16 Millionen US-Dollar pro Jahr. Einen weiterführenden Bericht hierzu – verfasst von Casey Dreier – finden Sie in englischer Sprache auf der Internetseite der Planetary Society.

Bis zum heutigen Tag – dem gerade beginnenden Sol 3967 seiner Mission – hat der Rover Opportunity rund 42.172 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 201.717 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt. Bereits in Kürze wird der Rover die noch fehlenden Meter zurücklegen, welche jetzt noch für die Bewältigung der symbolträchtigen Marathondistanz von 42.195 Metern fehlen.

• Opportunity erreicht den Gipfel des Cape Tribulation (10. Januar 2015)
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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Malin Space Science Systems, The Planetary Society, UMSF-Forum, New Mexico Museum of Natural History & Science.

In den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelten Wissenschaftler der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA den Plan, eine aus zwei baugleichen Rovern bestehende Robotermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten zu entsenden. Das primäre Ziel dieser Mars Exploration Rover-Mission, so die gestellte Zielsetzung der NASA, sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten dazu die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralien und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen der beiden Rover untersucht werden.
In Anlehnung an ihre instrumentarische Ausstattung mit verschiedenen Spektrometern und diversen Kamerasystemen sowie einer Mikroskopkamera und einem Gesteinsbohrer zur direkten Untersuchung der Marsoberfläche wurden die beiden Rover Spirit und Opportunity auch als ‚Robotergeologen‘ bezeichnet.

Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, in denen jeder der beiden Rover eine Strecke von optimistisch veranschlagten etwa 700 bis bestenfalls 1.000 Metern zurücklegen sollte, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die höchsten der in sie gesetzten Erwartungen bei Weitem.

Opportunity, der zweite der beiden an dieser Mission beteiligten Rover, landete vor mittlerweile fast elf Jahren am 25. Januar 2004 um 06:05 Uhr MEZ bei zwei Grad südlicher Breite und 353,8 Grad östlicher Länge auf der Hochebene Meridiani Planum. Bereits wenige Tage danach begann dieser ‚Kundschafter der Menschheit‘ mit seiner Untersuchung der Marsoberfläche. In den folgenden Jahren bewegte sich Opportunity über eine Distanz von mehr als 41 Kilometern und untersuchte dabei neben verschiedenen signifikanten Bodenstrukturen auch diverse auf dem Weg gelegenen Krater.

Aufgrund der während dieser Untersuchungen gesammelten Daten gilt es mittlerweile als gesichert, dass in diesem Bereich der Oberfläche des Mars vor Jahrmilliarden Wasser geflossen ist, welches seine deutlich nachweisbaren Spuren auf der Marsoberfläche hinterlassen hat. Das Wasser trat dabei lange genug auf, um die auf der Marsoberfläche befindlichen Gesteine auch chemisch zu verändern.

Der Endeavour-Krater
Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte Opportunity bereits am 9. August 2011 den Rand des etwa 22 Kilometer durchmessenden und bis zu 300 Meter tiefen Endeavour-Kraters. Seitdem ist der Rover damit beschäftigt, am westlichen Rand dieses rund 3,8 Milliarden Jahre alten Impaktkraters diverse Gesteinsformationen zu untersuchen. Durch die Ermittlung der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung dieser Gesteine ergeben sich für die an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler neue Einblicke in die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte dieser Region unseres Nachbarplaneten.

Das besondere Interesse ist dabei auf die Suche nach Tonmineralen und Schichtsilikaten gerichtet, deren eindeutige Signaturen erstmals im Jahr 2010 mit einem der Instrumente des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in dieser Region nachgewiesen werden konnten. Bei dem betreffenden Instrument handelt es sich um das CRISM-Spektrometer (kurz für „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“), einem bildgebenden Spektrometer für die Erkennung von Mineralen auf der Marsoberfläche. Speziell konnte das CRISM dabei eisen-, magnesium- und aluminiumhaltige Smektite detektieren.

Das Cape Tribulation
Seit Mitte August 2014 bewegte sich Opportunity am Rand einer mit dem Namen Cape Tribulation belegten Geländeformation, welche einen mehrere Kilometer langen Teilbereich des stark erodierten Randes des Endeavour-Kraters bildet. In den letzten Wochen hat sich der Rover dabei immer weiter dem Gipfel dieser Formation genähert. Am 7. Januar 2015 erreichte Opportunity diesen Gipfel schließlich im Rahmen einer Fahrt über weitere rund 12 Meter. Der jetzt erreichte Punkt ist zugleich die höchste Stelle in der Umgebung des Endeavour-Kraters, welche der Rover bisher erreichte.

Eine faszinierende Aussicht auf die Umgebung
Von seinem neuen Standort aus, welcher sich um etwa 135 Meter über die im Westen angrenzende Ebene des Meridiani Planum erhebt, bietet sich dem Rover ein faszinierender Blick aus das umliegende Gelände. Auf ersten Panoramaaufnahmen, welche mit der Navigationskamera des Rovers angefertigt wurden, sind nicht nur das mit Sanddünen bedeckte Innere des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters und der auf der anderen Seite des Kraters gelegene östliche Kraterrand, sondern auch Teilbereiche des ‚Kamms‘ des Cape Tribulation und anderer Geländeerhebungen am westlichen Kraterrand erkennbar. Sogar ein weiterer Impaktkrater, der rund 15 Kilometer südlich vom Endeavour-Krater gelegene und etwa fünf Kilometer durchmessende Iazu-Krater ist auf diesen Aufnahmen ansatzweise erkennbar.

In den kommenden Tagen soll mit der Panoramakamera von Opportunity ein Farbmosaik der Umgebung – das so genannte „Tribualtion-Gipfel-Panorama“ – angefertigt werden, welches bestimmt noch spektakulärer ausfallen wird als die Schwarz-Weiß-Aufnahmen der Navigationskamera. Allerdings werden voraussichtlich noch mehrere Wochen vergehen, bis die zuständigen Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission die dafür erforderlichen Einzelaufnahmen im Anschluss an die damit verbundenen aufwendigen Aufarbeitungen zu einem finalen Panorama zusammengesetzt haben, welches dann der Öffentlichkeit präsentiert werden kann.
Hierbei bleibt nur zu hoffen, dass der Mars in den kommenden Tagen mit den für die Planung dieser Aufnahmen zuständigen Wissenschaftlern ‚kooperiert‘ und möglichst wenig Staub die Fernsicht der Kamera ‚trübt‘. In der zweiten Hälfte des Jahres 2014 registrieren die Marsforscher – über den gesamten Planeten verteilt – eine größere Zahl von regional begrenzten Staubstürmen, durch die größere Mengen an Staubpartikeln in die Marsatmosphäre befördert wurden. Mittlerweile haben die Anzahl und Stärke diese Stürme zwar wieder deutlich abgenommen – trotzdem befinden sich immer noch deutlich erkennbare Mengen an Staub in der Atmosphäre.

Während der bereits seit dem 8. Januar laufenden Kampagne zur Erstellung dieses Panoramas darf der Rover seine derzeitige Position nicht verändern. Diese mehrere Tage andauernde Phase soll jedoch trotzdem genutzt werden, um auch die ‚üblichen‘ Forschungen fortzusetzen. Zu diesem Zweck erfolgte am vergangenen Donnerstag noch vor dem Beginn der Fotokampagne eine minimale Umplatzierung des Rovers. Hierdurch gelang ein interessant erscheinender Stein in die Reichweite des Instrumentenarms, welcher in den kommenden Tagen mit den dort platzierten Instrumenten eingehender untersucht werden soll.

Das nächste Ziel: Marathon-Valley
Nach dem Abschluss der Fotokampagne soll Opportunity seine Fahrt fortsetzen. Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelt es sich um ein mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des Cape Tribulation befindet. Auch hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des MRO (kurz MRO) erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen registriert, welche sich dort anscheinend auf einem engen Raum konzentrieren.
Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.

Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Bis zum Erreichen dieses Tals muss Opportunity noch weitere rund 600 Meter in die südliche Richtung zurücklegen. Die beteiligten Mitarbeiter der NASA gehen davon aus, dass dieses nächste Ziel bereits in wenigen Wochen erreicht werden wird.

Der Flash-Speicher
In den vergangenen Monaten traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf. Diese Probleme waren letztendlich so gravierend, dass der Rover seit dem Dezember 2014 auf diesen nichtflüchtigen Speicher verzichten muss (Raumfahrer.net berichtete). Allerdings gehen die Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien davon aus, dass der Flash-Speicher in Zukunft wieder genutzt werden kann. Offenbar – so zeigten entsprechende Analysen bereits im Oktober 2014 – sind die aufgetretenen Probleme auf eine einzige der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers zurückzuführen, welche für die zwischenzeitliche Ablage von Daten genutzt werden.

Die Spezialisten des JPL haben mittlerweile jedoch eine Lösung für dieses Problem gefunden. Mit einem speziellen Software-Update soll die betreffende Speicherbank vom Rest des Speichers isoliert und anschließend dauerhaft nicht mehr genutzt werden. Die sich dadurch hoffentlich wieder ergebende Stabilität des Flash-Speichers würde die damit verbundene Reduzierung der Gesamtkapazität des Speichers um rund 14 Prozent mehr als nur ausgleichen. Derzeit wird das hierfür erstellte Software-Update ausführlichen Tests unterzogen, welche sich allerdings aufgrund der damit verbundenen Komplexität vermutlich noch über mehrere Wochen hinziehen werden.

„Das entsprechende Update für den Flash-Speicher erfordert einen dauerhaften Eingriff in die Betriebssoftware des Rovers. Deshalb führen wir jetzt zunächst erst einmal ausführliche Tests durch um sicherzustellen, dass sich durch diese Veränderung keine ungewollten Nebeneffekte beim Betrieb des Rovers einstellen“, so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission vom JPL.
Bis zum heutigen Tag – dem Sol 3897 seiner Mission – hat der Rover Opportunity rund 41.620 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 199.708 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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• Opportunity: Weiterfahrt auch ohne Flash-Speicher (20. Dezember 2014)
• Marsrover Opportunity ist wieder auf Südkurs (16. November 2014)
• Opportunity: Speicherformatierung war erfolgreich (21. September 2014)
• Opportunity: Formatierung des Flash-Speichers nötig (30. August 2014)
• Marsrover Opportunity stellt neuen Streckenrekord auf (30. Juli 2014)

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Der Beitrag Opportunity erreicht den Gipfel des Cape Tribulation erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Malin Space Science Systems, The Planetary Society, UMSF-Forum, New Mexico Museum of Natural History & Science.

Üblicherweise kann der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity einen Großteil seiner an einem bestimmten ‚Arbeitstag‘ aufgezeichneten wissenschaftlichen Daten und Telemetriewerte noch am späten Nachmittag des gleichen Tages an einen der drei NASA-Marsorbiter Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter oder MAVEN übermitteln, von wo aus diese dann bei passender Gelegenheit an das Deep Space Network der NASA weitergeleitet werden. Alle nicht übermittelten Daten werden dagegen am Ende eines jeden Arbeitstages zunächst in dem nichtflüchtigen Flash-Speicher des Bordcomputers abgelegt, wo sie dann auch während der routinemäßigen nächtlichen Abschaltungen des Rovers erhalten bleiben.

Allerdings ist der für eine Missionsdauer von gerade einmal drei Monaten ausgelegte Rover jetzt bereits seit fast elf Jahren auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten aktiv und das permanente Überschreiben des Flash-Speichers hat zur Folge, dass dieser mittlerweile deutliche Anzeichen einer ‚Altersschwäche‘ aufweist. Dies macht sich dadurch bemerkbar, dass die Daten in manchen Fällen nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden können und der Bordcomputer dadurch bedingt am Beginn des nächsten Arbeitstages einen ‚Reboot‘ ausführt.

Als Reaktion auf den dadurch ausgelösten Computer-Reset stoppt Opportunity automatisch alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzt sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Betriebszustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrt und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartet. Die für die Mission verantwortlichen Ingenieure entschlossen sich daher bereits im September 2014 dazu, eine Neuformatierung des Speichers durchzuführen (Raumfahrer.net berichtete).

Hierbei testete ein speziell zu diesem Zweck entwickelter und an den Rover übermittelter Algorithmus die einzelnen Komponenten des Flash-Speichers und identifizierte und markierte die fehlerhaften Speicherbereiche. Diese wurden daraufhin nicht mehr für die weitere Ablage von Daten genutzt. Ursprünglich betrug die Größe des Flash-Speichers 227.985.408 Bytes. Durch die ‚Entfernung‘ der fehlerhaften Bereich reduzierte sich diese Speichergröße um 1.728.000 Bytes beziehungsweise um 0,758 Prozent. Leider stellte sich in den folgenden Tagen heraus, dass diese prinzipiell erfolgreich verlaufene Neuformatierung doch nicht den gewünschten Erfolg hatte. Auch an den folgenden Missionstagen kam es mehrfach zu ungewollten Neustarts des Hauptcomputers von Opportunity.

Diese Situation verschlechterte sich Ende November 2014 so sehr, dass das für die Kontrolle des Rovers zuständige Team am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien am 4. Dezember eine zweite Neuformatierung des Flash-Speichers durchführte. Bereits am 6. und dann erneut am 7. Dezember trat das Problem jedoch erneut auf. Aus diesem Grund entschlossen sich die Mitarbeiter der Mission dazu, bis auf weiteres komplett auf den Einsatz des Flash-Speichers zu verzichten und die gesammelten Daten stattdessen im normalen RAM-Speicher des Bordcomputers abzulegen. Seit einem entsprechend modifizierten Neustart des Computersystems am 8. Dezember traten dann bisher auch keine weiteren Computerprobleme auf.

Allerdings handelt es sich bei dem RAM-Speicher um einen flüchtigen Speicher. Alle hier abgelegten Informationen gehen somit unwiderruflich verloren, sobald Opportunity sich am Abend eines jeden Tages aus energiebedingten Gründen in den „Deep Sleep“-Modus versetzt. Um den Datenverlust möglichst gering zu halten müssen somit die gesammelten Daten noch vor dem Übertritt in den Schlafmodus zur Erde transferiert werden.

Die Gewinnung von nächtlichen Telemetriedaten, welche Auskunft über den technischen Zustand der einzelnen Systeme während der kalten Marsnächte geben, ist dagegen derzeit nicht mehr möglich. Auch müssen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler bis auf weiteres darauf verzichten, die Instrumente des Rovers während der Nachtstunden zu betreiben. Speziell das am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelte APX-Spektrometer von Opportunity wurde bisher hauptsächlich während der kühlen Marsnächte oder in den frühen Vormittagsstunden eingesetzt.

Allerdings gehen die beteiligten Mitarbeiter davon aus, dass der Rover nicht dauerhaft ohne seinen Flash-Speicher auskommen muss. Offenbar – so zeigten die bisherigen Analysen bereits im Oktober 2014 – sind die derzeitigen Probleme auf eine einzige der insgesamt sieben Speicherbänke des Flash-Speichers zurückzuführen, welche zum zwischenzeitlichen Ablegen von Daten genutzt werden. Die Spezialisten des JPL arbeiten derzeit an der Entwicklung einer Methode, mit der diese spezielle Speicherbank in Zukunft komplett ‚isoliert‘ und anschließend nicht mehr genutzt werden soll. Die sich dadurch hoffentlich wieder ergebende Stabilität des Flash-Speichers würde die damit verwundene Reduzierung der Gesamtkapazität des Speichers um rund 14 Prozent mehr als nur ausgleichen.

„Die Mission kann auch fortgesetzt werden, ohne dass wir unsere Daten in dem Flash-Speicher ablegen“, so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission vom JPL. „Während wir Opportunity weiterbetreiben, arbeiten wir an einer Lösung, durch die wir den Flash-Speicher wieder nutzen können. Aber wir wollen dieses Verfahren erst eingehend testen, bevor wir die entsprechenden Änderungen in die Praxis umsetzen.“

Weiterfahrt nach Süden
Obwohl das Problem mit dem Flash-Speicher in den letzten Wochen mehrfach zu unvorhergesehenen Komplikationen geführt hat, konnte Opportunity seine Fahrt am Westrand des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters trotzdem erfolgreich fortsetzen. Am 10., 12. und 16. Dezember – dies entspricht dem Missionstagen Sol 3868, Sol 3870 und Sol 3873 – überbrückte der Rover dabei eine Distanz von insgesamt rund 110 Meter. Bei der bisher letzten Fahrt, welche erst am 18. Dezember erfolgte, wurden weitere 80 Meter in die südliche Richtung zurückgelegt.

Bei dem dabei angepeilten ‚Fern-Ziel‘ handelt es sich um ein mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich ebenfalls im Bereich des westlichen Endeavour-Kraterrandes befindet. Hier wurden in den vergangenen Jahren durch das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen und Schichtsilikaten registriert, welche sich dort anscheinend auf engen Raum konzentrieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche einstmals zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Außerdem sind auf den Aufnahmen der ebenfalls an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera an den Innenwänden dieses Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier für die Marsforscher eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Sofern keine weiteren Probleme auftreten sollte der Rover dieses derzeit noch etwa 720 Meter entfernt liegende Tal bereits in wenigen Wochen erreichen. Zuvor soll Opportunity jedoch noch den Gipfel des Cape Tribulation – so der Name des in den letzten Monaten von dem Rover untersuchten Teilbereiches des Randes des Endeavour-Kraters – ‚erklimmen‘. Bis zum Erreichen des Gipfels muss noch eine Strecke von etwa 120 Metern zurückgelegt werden. Von diesem ‚Aussichtspunkt‘ aus dürfte sich ein hervorragender Blick auf das umgebende Gelände bieten, welches die für den Betrieb der Hauptkamera des Rovers verantwortlichen Wissenschaftler wohl auch erneut für die Anfertigung von weiteren Panoramaaufnahmen nutzen werden.

Während der kommenden Weihnachtstage wird Opportunity jedoch zunächst einmal nur ein eingeschränktes Programm absolvieren, welches nur wenige Fahrten beinhaltet. Die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen ‚Roverdriver‘ des JPL werden dazu sogenannte ‚Multi-Sol‘-Pläne erstellen, in denen die Aktivitäten für jeweils mehrere Tage enthalten sind, welche der Rover dann selbstständig und ohne weitere Kontrolle abarbeiten soll. Für das jetzige Wochenende sehen die Pläne zum Beispiel in erster Linie diverse Fotoaufnahmen vor, welche von den Navigations- und Panoramakameras des Rovers angefertigt werden sollen.

Wetter und Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des Rovers muss bei der Opportunity-Mission jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonne angewiesen. Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen.

Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 17.12.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,189 , Lichtdurchlässigkeit 64,60 Prozent
• 09.12.2014: 0,500 kWh/Tag , Tau-Wert 1,215 , Lichtdurchlässigkeit 65,90 Prozent
• 01.12.2014: 0,468 kWh/Tag , Tau-Wert 1,376 , Lichtdurchlässigkeit 63,80 Prozent
• 26.11.2014: 0,469 kWh/Tag , Tau-Wert 1,458 , Lichtdurchlässigkeit 65,10 Prozent
• 19.11.2014: 0,494 kWh/Tag , Tau-Wert 1,467 , Lichtdurchlässigkeit 67,40 Prozent
• 11.11.2014: 0,516 kWh/Tag , Tau-Wert 1,474 , Lichtdurchlässigkeit 71,30 Prozent
• 06.11.2014: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 1,359 , Lichtdurchlässigkeit 71,10 Prozent

Bereits seit dem Juli 2014 registrieren die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler einen durch die Bildung diverser regional begrenzter Staubstürme bedingten stetig erfolgenden Anstieg der Tau-Werte, welcher sein Maximum erst Ende Oktober erreichte. Seitdem haben Anzahl und Stärke der Stürme zwar abgenommen – gleichzeitig haben sich jedoch auch große Mengen an Staub, welche zuvor in die Atmosphäre befördert wurden, wieder auf der Marsoberfläche und somit auch auf den Solarpaneelen des Rovers abgelagert. Trotzdem steht Opportunity derzeit immer noch mehr als genügend Energie zur Verfügung, um seine Aktivitäten auch weiterhin ungestört fortzusetzen. Allerdings beeinträchtigt dieser Staub die Qualität der derzeit anzufertigen den Aufnahmen doch beträchtlich.

Anzeichen für einen globalen Staubsturm?
In der Zeit zwischen dem 8. und dem 14. Dezember registrierte die MARCIE-Kamera – ein weiteres der insgesamt sieben Instrumente des NASA-Marsorbiters MRO – im Randbereich der südlichen Polarkappe des Mars eine Vielzahl an kleineren Sturmgebieten. Der dabei aufgewirbelte Staub erzeugte in diesem Bereich der Marsatmosphäre eine ausgedehnte, diffuse Staubwolke. Über der nördlichen Marshemisphäre war dagegen über dem Utopia Planitia über mehrere Tage hinweg ein lokal begrenztes Sturmgebiet aktiv. Deutlich auffälliger war dagegen ein weiteres Sturmgebiet, welches sich im gleichen Zeitraum – dem „Acidalia Storm Track“ folgend – von dem auf der Nordhälfte des Mars gelegenen Chryse Planitia bis weit in die südliche Hemisphäre bewegte. Zum ‚Stillstand‘ kam dieses spezielle Sturmgebiet erst über dem östlich des Aryre Planitia gelegenen Hochland Noachis Terra.

Der Acidalia Storm Track hat seinen Ursprung in der Tiefebene Acidalia Planitia auf der nördlichen Marshemisphäre. Diese Region ist eine der typischen ‚Geburtsstätten‘ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in die südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen anschließend das Xanthe Terra und überqueren dann den östlichen Bereich der am Marsäquator gelegenen Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zu dem Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre.

Bedingt durch die klimatischen Bedingungen auf dem Mars treten solche dem Acidalia Storm Track folgenden Stürme etwa alle zwei Jahre speziell während der Zeit des auf der südlichen Hemisphäre beginnenden Frühlings auf. Es ist jedoch ungewöhnlich, dass sich derartige Staubstürme auch zu solch späten Zeitpunkten – der Frühling begann auf der Südhemisphäre bereits vor fünf Monaten und mittlerweile herrscht Sommer – bilden. Zuletzt wurde ein vergleichbares Phänomen von den Marsforschern im Jahr 2007 registriert. Die damals beobachteten Stürme waren die Vorläufer für einen globalen Staubsturm, welcher den gesamten Mars für einen Zeitraum von mehreren Wochen vollständig mit einer dichten Staubschicht umhüllte und der dabei eine ernsthafte Bedrohung für den Marsrover Opportunity darstellte.

Die Marsforscher werden diese Entwicklung auch in den kommenden Tagen und Wochen im Blick behalten. Nach den umfangreichen Aktivitäten von diversen regionalen Staubstürmen, welche während der letzten Monate auf der südlichen Marshemisphäre beobachtet wurden, und die sich dabei keineswegs zu den gesamten Planeten umspannenden Stürmen entwickelten, wird es allerdings als eher unwahrscheinlich angesehen, dass sich aus dem jetzt beobachteten Sturmgebiet ein globales Ereignis entwickeln wird.

Bis zum heutigen Tag – dem Sol 3877 seiner Mission – hat der Rover Opportunity rund 41.500 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 199.314 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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

Bereits in unserem letzten Bericht über den aktuellen Verlauf der Mission des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde betriebenen Marsrovers Opportunity zeigte sich, dass sich die derzeitige Energiesituation des ausschließlich mit Sonnenenergie betriebenen Rovers in Anbetracht des gerade erst zu Ende gehenden Marswinters gegenwärtig als außergewöhnlich positiv darstellt. Hierfür verantwortlich waren in erster Linie verschiedene sogenannte ‚Dust Cleaning Events‘.

Die im Bereich des westlichen Randes des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters – des gegenwärtigen Operationsgebietes des Rovers – fast kontinuierlich wehenden Winde ‚fegten‘ seit dem Februar 2014 mehrfach über die Solarpaneele des Rovers und ‚reinigten‘ diese dabei teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Hierdurch bedingt erreichte in den letzten Wochen immer mehr Sonnenlicht die Oberfläche der Solarpaneele und konnte zur Energiegewinnung genutzt werden.

Dieser Prozess konnte mittlerweile auch mit Aufnahmen belegt werden, welche die an einem Kameramast montierte Panoramakamera von Opportunity von der Oberseite des Roverdecks anfertigte. In den entsprechenden Mosaikaufnahmen ist gut erkennbar, dass der Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staub in den letzten Monaten deutlich zurückgegangen ist und dass sich die Paneele gegenwärtig in einem ungewöhnlich staubfreien Zustand befinden. Vergleichbar ’saubere‘ Solarpaneele wurden zuletzt im September 2008 registriert.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte des Marsrovers Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 15.04.2014: 0,622 kWh/Tag , Tau-Wert 0,413 , Lichtdurchlässigkeit 83,10 Prozent
• 08.04.2014: 0,642 kWh/Tag , Tau-Wert 0,423 , Lichtdurchlässigkeit 84,30 Prozent
• 01.04.2014: 0,661 kWh/Tag , Tau-Wert 0,433 , Lichtdurchlässigkeit 86,80 Prozent
• 20.03.2014: 0,574 kWh/Tag , Tau-Wert 0,450 , Lichtdurchlässigkeit 77,70 Prozent

Der hier zu erkennende Rückgang um fast 40 Wattstunden pro Tag seit dem 1. April resultiert in erster Linie aus mehreren in den letzten Tagen erfolgten Positionsveränderungen. Aufgrund der extrem günstigen Energiesituation positionierte sich der Rover an den Endpunkten dieser Fahrten an Stellen, welche keine optimale Ausrichtung der Solarpaneele in Richtung Sonne gestatteten. Vielmehr waren die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure darum bemüht, im Rahmen dieser Fahrten Oberflächenbereiche zu erreichen, deren Untersuchung eine möglichst hohe wissenschaftliche Ausbeute versprachen.
Am 10. April wurde dabei im Rahmen einer Fahrt über rund acht Meter eine lokale Erhöhung erreicht, von der aus sich den Kameras des Rovers ein spektakulärer Blick über den Endeavour-Krater bot. Am 13. und 14. April wurde die Panoramakamera schließlich dazu eingesetzt, um von hier aus unter der Verwendung verschiedener Farb- und Spektralfilter eine aus mehreren Einzelbildern bestehende Panoramaaufnahme der Umgebung anzufertigen. Nach dem Abschluss dieser Arbeiten setzte der Rover seine Fahrt in die südliche Richtung fort. Hierbei wurden am 15. und 18. April insgesamt weitere rund 34 Meter überbrückt. Eine weitere Fahrt war für den heutigen Missionstag vorgesehen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3639 seiner Mission, hat der Rover Opportunity mehr als 38.950 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 191.250 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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Der Beitrag Marsrover Opportunity: Ein Selbstporträt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society, Unmanned Spaceflight, New Mexico Museum of Natural History & Science.

Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – bereits am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich knapp südlich des Äquators – erreichte die Sonne bis vor Kurzem eine immer niedrigere Höhe über dem nördlichen Horizont, was letztendlich zumindestens theoretisch zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führen sollte.

Während des vorherigen Marswinters wurde dieses Manko teilweise dadurch ausgeglichen, dass die für die Kontrolle des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien den Rover für die Zeit der Wintermonate zu einem in die nördliche Richtung geneigten Hang dirigierten, wo Opportunity während der ‚dunklen Jahreszeit‘ stationär verweilte. Dadurch wurden die Solarpaneele automatisch in Richtung auf die Sonne ausgerichtet, was eine höhere tägliche Energieausbeute zur Folge hatte.

Auch für seinen mittlerweile sechsten Marswinter wurde für Opportunity ein solches ‚Winterquartier‘ ausgewählt. Die nach Norden zeigenden Hänge des „Solander Point“ – ein rund 60 Meter hoher Bergrücken am Westrand des Endeavour-Kraters – weisen teilweise Neigungen von mehr als 15 Grad auf und bereits eine Veränderung des Einfallswinkels des Sonnenlichtes von lediglich zwei bis drei Grad kann zu einer um zehn Prozent veränderten Energieausbeute führen. Deshalb, so die Erwartungen der an der Rovermission beteiligten Wissenschaftler, sollte Opportunity diesmal sogar in der Lage sein, seinen Standort auch während der Wintermonate um einige Meter zu verändern und in regelmäßigen Abständen neue Forschungsziele anzusteuern und zu untersuchen. Erst nach der Wintersonnenwende auf der Südhemisphäre des Mars, welche am 14. Februar 2014 erfolgte, sollte sich die Energiesituation wieder verbessern.

Der Wind – ein diesmal unterschätzter Faktor
Bereits in unserem letzten ausführlichen Bericht über den aktuellen Verlauf der Opportunity-Mission deutete sich allerdings an, dass die Planetenforscher bei ihren Berechnungen über die zu erwartende Entwicklung der Energiesituation während des diesjährigen Marswinters einen entscheidenden Faktor unterschätzt hatten.

Die Marsoberfläche ist weitläufig von großen Mengen an Staub bedeckt, welcher durch auftretende Stürme regelmäßig in die Atmosphäre befördert wird, sich dort zunächst verteilt und letztendlich wieder auf der Planetenoberfläche ablagert. Dabei bleibt es nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckt. Dieser Effekt einer kontinuierlich zunehmenden ‚Staubbedeckung‘ der Paneele führt dazu, dass der Rover im Laufe der Zeit – unabhängig vom aktuellen Stand der Sonne – immer weniger Energie generieren kann.

Teilweise aufgehoben wird dieses Manko allerdings durch sogenannte ‚Dust Cleaning Events‘. Die auf dem Mars wehenden Winde ‚fegen‘ dabei von Zeit zu Zeit über die Solarpaneele des Rovers und ‚reinigen‘ diese teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Normalerweise handelt es sich hierbei um sporadische Ereignisse, welche bestenfalls alle paar Wochen auftreten und jeweils lediglich wenige Stunden bis maximal zwei Tage andauern. Seit dem Februar 2014 erfolgen diese Ereignisse jedoch fast täglich und führen zu einer kontinuierlich zunehmenden Energiemenge.

„Wir scheinen uns gegenwärtig in einer Art ‚Windkanal‘ zu befinden“, so Bill Nelson, der leitende Ingenieur der Mars Exploration Rover-Mission vom JPL. „Wir vermuten, dass es sich um eine Kombination aus dem aktuellen Standort des Rovers am Rand des Kraters und der Art und Weise handelt, wie der Wind durch den Endeavour-Krater strömt.“ Die Beantwortung dieser Frage wird die auf die Marsatmosphäre spezialisierten Wissenschaftler wohl noch einige Zeit beschäftigen und von daher ist es auch nicht weiter verwunderlich, dass der Effekt des die Solarpaneele reinigenden Windes in diesem Winter unterschätzt wurde.
Trotz aller in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten durchgeführten Missionen zu dem ‚Roten Planeten‘ stellt der Mars immer noch eine fremde Welt dar, welche noch weiter erforscht werden muss, um deren Rätsel zu entschlüsseln.

In den vergangenen Wochen hat sich dieser Wind-Effekt sogar noch weiter verstärkt. Alleine ein einziges ‚Dust Cleaning Event‘, welches sich am 16. und 17. März ereignete, sorgte für einen sprunghaften Anstieg der täglichen Energieproduktion um fast 15 Prozent im Vergleich zu den Vortagen. Im Vergleich zu den Energiewerten, welche zwei Monate vorher erreicht wurden, lag der Anstieg sogar bei über 70 Prozent. Auch in den letzten beiden Wochen sorgte diese anscheinend fast kontinuierlich wehende Windbrise für immer staubfreiere Solarzellen.

Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Bei komplett staubfreien Paneelen würde dieser Wert 100 Prozent betragen. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 01.04.2014: 0,661 kWh/Tag , Tau-Wert 0,430 , Lichtdurchlässigkeit 87,00 Prozent
• 20.03.2014: 0,574 kWh/Tag , Tau-Wert 0,450 , Lichtdurchlässigkeit 77,70 Prozent
• 12.03.2014: 0,498 kWh/Tag , Tau-Wert 0,446 , Lichtdurchlässigkeit 69,40 Prozent
• 05.03.2014: 0,492 kWh/Tag , Tau-Wert 0,451 , Lichtdurchlässigkeit 69,90 Prozent
• 26.02.2014: 0,464 kWh/Tag , Tau-Wert 0,498 , Lichtdurchlässigkeit 69,10 Prozent

Die nähere Zukunft
Die nächste Fahrt für den Rover ist bereits für den heutigen Missionstag vorgesehen und wird in etwa fünf Stunden beginnen. Gegenwärtig gehen die Planung dahin, dass Opportunity nach dem Abschluss seiner derzeitigen Untersuchungen zunächst den seinem Standort am nächsten gelegenen Hügel hinauf fahren wird. Von dort aus soll unter anderem das Innere des 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters abgebildet werden. Anschließend soll der Rover die Erkundung der Randgebiete des Solander Point fortsetzen und sich dabei Schritt für Schritt an der westlichen, dem Krater abgewandten Hangseite des Solander Point noch weiter in die südliche Richtung bewegen.

Bei der dabei als zukünftiges Ziel angepeilten Region handelt es sich um eine ausgedehnte Formation von offen zutage tretenden Grundgestein, welche sich etwa 600 Meter von dem derzeitigern Standort entfernt befindet. In diesem Bereich, so Ray Arvidson von der Washington University in St. Louis/USA, konnte das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter eindeutige Signaturen von Tonmineralen nachweisen.

Durch die eingehende Untersuchung der dort abgelagerten Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser gebildet haben können, erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, welche dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3625 seiner Mission, hat der Rover Opportunity mehr als 38.800 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 190.500 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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• Marsrover Opportunity untersucht Solander Point (15. Oktober 2013)
• Marsrover Opportunity: Solander Point ist erreicht (4. August 2013)
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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society, Unmanned Spaceflight, Malin Space Science Systems.

Bereits seit dem Dezember 2013 ist der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity mit der Untersuchung eines mit dem Namen „Cook Haven“ belegten Bereiches der Marsoberfläche beschäftigt, welche sich im Bereich des „Solander Point“ – einer mehrere Kilometer langen und etwa 60 Meter hohen Geländeformation am Westrand des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters – befindet (Raumfahrer.net berichtete). Anfang Januar ergab sich dabei eine Situation, welche bei den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern zunächst für eine gewisse Verwirrung sorgte.

Der Stein „Pinnacle Island“
In Anschluss an eine kurze Fahrt über eine Distanz von lediglich rund 50 Zentimetern bildeten die Kameras des Rovers am 8. Januar 2014 – dem Sol 3540 der Opportunity-Mission – einen kleinen, lediglich etwa vier Zentimeter durchmessenden Stein ab, welcher auf den nur 13 Tage zuvor angefertigten Aufnahmen des gleichen Oberflächenbereiches definitiv nicht zu erkennen war.
Wie war es möglich, dass dieser auffallend helle und etwas ungewöhnlich geformte Stein plötzlich und anscheinend aus dem Nichts heraus direkt neben dem Rover auftauchen konnte?

Einer der beiden zur Diskussion gestellten Erklärungsansätze ging davon aus, dass es sich bei dem kurz nach seiner Entdeckung mit dem Namen „Pinnacle Island“ belegten Stein eventuell um Auswurfmaterial handeln könnte, welches im Rahmen eines erst während der letzten Tage erfolgten Meteoriteneinschlags auf dem Mars zunächst in die Höhe geschleudert wurde und anschließend wieder auf der Marsoberfläche niederging. Obwohl diese Erklärung von den in die Opportunity-Mission involvierten Wissenschaftlern aus statistischen Gründen als sehr unwahrscheinlich angesehen wurde setzte die NASA im Februar den Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) dazu ein, um diese Theorie einer eingehenderen Überprüfung zu unterziehen.

Die Hauptkamera des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, ist unter optimalen Bedingungen in der Lage, die Marsoberfläche mit einer Auflösung von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel abzubilden. Eine zweite Kamera an Bord dieses Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht dagegen „lediglich“ eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel, kann dabei allerdings im Rahmen einer Aufnahme auch ein größeres Gebiet als die HiRISE abbilden. Sollte sich in der letzten Zeit in der Nähe von Opportunity ein Impakt ereignet haben, so sollten dessen Spuren auf den Aufnahmen des MRO erkennbar sein. Auf den entsprechenden am 14. Februar 2014 angefertigten Aufnahmen des Rovers waren allerdings keine Anzeichen für einen erst kürzlich in der näheren Umgebung erfolgten Meteoriteneinschlag auszumachen.

Die zweite Erklärung hatte dagegen von vornherein mehr Zustimmung gefunden. Diese Theorie besagte, dass der 185 Kilogramm schwere Rover bei seiner vorherigen Fahrt über einen zu diesen Zeitpunkt noch an einem anderen Ort abgelagerten Stein gefahren ist und dieser Felsbrocken dabei aufgeschleudert und „weggeschnippt“ wurde. Durch weiterführende Analysen und eine Vielzahl von Fotoaufnahmen stellte sich dann heraus, dass diese zweite Theorie im Prinzip zutrifft. Beim „Überfahren“ eines Steins wurde ein Teil von diesem Felsbrocken durch die dabei auftretenden mechanischen Belastungen abgesprengt und weggeschleudert.

„Als wir nach dem Abschluss der Untersuchungen von Pinnacle Island mit Opportunity ein kurzes Stück weitergefahren sind, konnten wir hangaufwärts einen umgedrehten Stein erkennen, der ein ähnlich ungewöhnliches Aussehen aufweist“, so Ray Arvidson von der Washington University of St. Louis, der stellvertretende wissenschaftliche Leiter der Opportunity-Mission. „Über diesen Stein sind wir gefahren. Die Spuren der Räder sind deutlich erkennbar. Von dort stammt Pinnacle Island.“
Vor dieser Weiterfahrt wurde Pinnacle Island jedoch zunächst mit den Instrumenten und Kameras des Rovers über mehrere Wochen hinweg ausführlich untersucht und abgebildet. Im Rahmen dieser Analysen stellte sich anhand der Messungen des mit dem am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelten APX-Spektrometers heraus, dass Pinnacle Island neben einem hohen Gehalt an Mangan auch ein ungewöhnlich hoher Anteil an verschiedenen wasserlöslichen Stoffen wie Magnesium und Schwefel beherbergt. Die Wissenschaftler vermuten, dass eine frühere Interaktion mit Wasser für diese signifikante Konzentration an wasserlöslichen Stoffen in dem Stein verantwortlich ist. Denkbar wäre dabei eine langsame Kristallisation von zuvor in Wasser gelösten Mineralen. Unklar ist derzeit allerdings noch, vor wie vielen Jahrmillionen beziehungsweise Jahrmilliarden sich dieser Prozess abspielte.

„Dies könnte erst vor [in geologischen Zeiträumen betrachtet] vergleichsweise kurzer Zeit direkt unter der Oberfläche geschehen sein, oder aber bereits vor längerer Zeit tiefer im Untergrund, wobei der Stein dann allmählich durch Erosionsprozesse freigelegt wurde“, so Ray Arvidson. Nach der „Entstehung“ des Steins wurden die darüber liegenden Oberflächenschichten, so das letztere Szenario, durch erosive Prozesse – also die Einwirkung von Wasser beziehungsweise Wind – allmählich abgetragen, so dass das mineralhaltige Gestein schließlich die Oberfläche erreichte.

In den folgenden Wochen wurden neben dem „Ursprungsstein“ Stuart Island auch diverse weitere in der unmittelbaren Umgebung befindliche Felsbrocken und Gesteinsformationen ausführlich untersucht. Durch den Abgleich der dabei auf einer Fläche von wenigen Quadratmetern gewonnenen Daten wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler versuchen, die geologische Entstehungsgeschichte dieser Region der Marsoberfläche und die Rolle, welche das Wasser dabei spielte, zu entschlüsseln.

Speziell die Untersuchungen von Pinnacle Island und Stuart Island stellten sich dabei als unvorhergesehene Glücksfälle heraus, da die dort analysierten Gesteinsoberflächen erst seit wenigen Tagen den auf dem Mars vorherrschenden Umweltbedingungen ausgesetzt sind. Mittlerweile sind die Wissenschaftler allerdings dazu übergegangen, diesem „Glück“ etwas auf die Sprünge zu helfen…

Gezieltes „Zerbrechen“ von Steinen
Wie auch sein „jüngerer Bruder“, der ebenfalls von der NASA betriebene Marsrover Curiosity, ist auch Opportunity mit sechs Rädern ausgestattet. Im Bedarfsfall kann jedes dieser Räder einzeln angesteuert und unabhängig von den restlichen Rädern in eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung versetzt werden.

Am 23. Februar 2014, dem Sol 3585 der Mission, wurde Opportunity so bewegt, dass dessen rechtes Vorderrad genau über einem mit dem Namen „Sledge Island“ belegten Stein zum Stillstand kam. Im Anschluss an diese Fahrt absolvierte dieses Rad – während der Rover selbst seine Position nicht mehr veränderte – eine Vierteldrehung nach vorne und anschließend eine Vierteldrehung nach hinten. Dieses Manöver wurde anschließend noch drei mal wiederholt. Anschließend bewegte sich Opportunity etwas von Sledge Island weg und betrachtete das Resultat dieser Bewegungen mit seinen Kameras.

Dabei zeigte sich, dass auch dieser Stein durch das Gewicht des Rovers und die diesmal bewusst durchgeführten Bewegungen der Räder zerbrochen wurde. Während der letzten Tage wurden daraufhin auch die Bruchstücke von Sledge Island mit den Instrumenten des Rovers eingehend analysiert. Derzeit wird überlegt, ob ein ähnliches Manöver mit anschließenden Untersuchungen auch bei anderen Steinen durchgeführt werden soll. Außerdem ist für die nähere Zukunft vorgesehen, Opportunity noch weiter in die südliche Richtung zu manövrieren und dabei die Untersuchung der Randgebiete des „Solander Point“ fortzusetzen. Bei der dabei angepeilten Region handelt es sich um eine größere Formation von offen zutage tretenden Grundgestein, welche sich knapp 600 Meter von dem derzeitigen Operationsgebiet des Rovers entfernt befindet. Auf dem dabei zurückzulegenden Weg sollen weitere Gesteinsformationen untersucht werden.

Die Energiesituation
Neben dem allgemeinen technischen Zustand des mittlerweile seit mehr als zehn Jahren auf der Marsoberfläche aktiven Rovers – während der letzten Wochen traten zum Beispiel erneut mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf – muss bei den Planungen der zukünftigen Aktivitäten jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Und diese entwickelt sich gegenwärtig zwar positiv, aber … ungewöhnlich.
Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – bereits am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich knapp südlich des Äquators – erreichte die Sonne bis vor Kurzem eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zumindestens theoretisch zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führen sollte.

Erst nach der Wintersonnenwende auf der Südhemisphäre des Mars, welche am 14. Februar 2014 erfolgte, sollte sich diese Situation wieder verbessern. In der Praxis gestaltete sich die Situation erfreulicherweise allerdings deutlich positiver.

Die Marsoberfläche ist weitläufig von großen Mengen an Staub bedeckt, welcher durch auftretende Stürme regelmäßig in die Atmosphäre befördert wird, sich dort zunächst verteilt und letztendlich wieder auf der Planetenoberfläche ablagert. Dabei bleibt es nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckt. Dieser Effekt einer kontinuierlich zunehmenden „Staubbedeckung“ der Paneele führt dazu, dass der Rover im Laufe der Zeit immer weniger Energie generieren kann.

Teilweise aufgehoben wird dieses Manko durch sogenannte „Dust Cleaning Events“. Die auf dem Mars wehenden Winde „fegen“ dabei von Zeit zu Zeit über die Solarpaneele des Rovers und „reinigen“ diese teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Normalerweise handelt es sich bei diesen „Dust Cleaning Events“ um Ereignisse, welche bestenfalls alle paar Wochen auftreten und dabei wenige Stunden bis maximal zwei Tage andauern. Seit dem Februar erfolgen diese Ereignisse jedoch fast täglich und führen zu einer kontinuierlich zunehmenden Energiemenge.

„Wir haben so etwas noch nie zuvor gesehen“, so Bill Nelson, der Chefingenieur der Mars Exploration Rover-Mission. „Normalerweise ist eine solche Staubreinigung ein ein- oder zweitägiges Ereignis, welches zu einer [mehr oder weniger] sprunghaften Zunahme der zu Verfügung stehenden Energiemenge führt. Gegenwärtig registrieren wir jedoch über Wochen hinweg einen kontinuierlich erfolgenden Anstieg. Der Staub wird dabei von den Solarpaneelen weggeweht und auch die Kameras des Rovers haben von Tag zu Tag eine bessere Sicht auf die Umgebung.“ Dadurch bedingt, so der Projektmanager John Callas, steht Opportunity in diesem Winter mehr Energie zur Verfügung als in den vorhergegangenen Wintern.

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

• 26.02.2014: 0,464 kWh/Tag , Tau-Wert 0,498 , Lichtdurchlässigkeit 69,10 Prozent
• 18.02.2014: 0,409 kWh/Tag , Tau-Wert 0,480 , Lichtdurchlässigkeit 61,40 Prozent
• 12.02.2014: 0,387 kWh/Tag , Tau-Wert 0,548 , Lichtdurchlässigkeit 61,00 Prozent
• 28.01.2014: 0,361 kWh/Tag , Tau-Wert 0,572 , Lichtdurchlässigkeit 59,00 Prozent
• 21.01.2014: 0,361 kWh/Tag , Tau-Wert 0,595 , Lichtdurchlässigkeit 59,40 Prozent
• 15.01.2014: 0,353 kWh/Tag , Tau-Wert 0,617 , Lichtdurchlässigkeit 58,50 Prozent

Trotz des durch die Jahreszeit bedingten abnehmenden Sonnenstandes stieg die Energiemenge, welche Opportunity täglich generieren konnte, in den letzten Wochen immer weiter an. Bemerkenswert ist dabei der deutlich erkennbare Sprung Ende Februar. Anfang März stieg die täglich generierte Energiemenge dann sogar auf einen Wert von über 0,47 kWh pro Sol an. „Mehr Energie“ ist natürlich eine gute Nachricht für die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure. Gleichzeitig kommt dabei aber auch die wissenschaftliche Frage auf, warum diese „Dust Cleaning Events“ gerade jetzt und an diesem Ort vermehrt auftreten. Neben der aktuellen Jahreszeit und der dadurch bedingten Wettersituation scheint dafür in erster Linie die aktuelle Position von Opportunity verantwortlich zu sein.

„Wir scheinen uns gegenwärtig in einer Art ‚Windkanal‘ zu befinden“, so Bill Nelson. „Wir vermuten, dass es sich um eine Kombination aus dem aktuellen Standort des Rovers am Rand des Kraters und der Art und Weise handelt, wie der Wind durch den Endeavour-Krater strömt.“ Die Beantwortung dieser Frage wird die auf die Marsatmosphäre spezialisierten Wissenschaftler wohl noch einige Zeit beschäftigen.

Sollten auf dem Mars in näherer Zukunft keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen. Hierfür spricht auch die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars.

Die meisten der in den vergangenen Woche durch den Mars Reconnaissance Orbiter beobachteten Staubsturmgebiete befanden sich über der nördlichen Hemisphäre und gingen hauptsächlich von den Randbereichen der nördlichen Polarkappe aus, von wo aus sie sich in die nördlichen Tiefebenen ausdehnten. Hiervon waren in der vergangenen Woche speziell das Acidalia Planitia und der nördliche Bereich des Tempe Terra betroffen. Weitere Sturmgebiete waren in den Bereichen Aonia Terra, Syria Planum und nördlich der Valles Marineris aktiv. Bei der Mehrzahl dieser Stürme handelte es sich um lokal begrenzte und nur wenige Tage andauernde Ereignisse.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3596 seiner Mission, hat der Rover Opportunity mehr als 38.740 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 189.000 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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• Opportunity: Seit zehn Jahren Forschung auf dem Mars (24. Januar 2014)
• Opportunity als Bergsteiger bei Solander Point (10. November 2013)
• Marsrover Opportunity untersucht Solander Point (15. Oktober 2013)
• Marsrover Opportunity: Solander Point ist erreicht (4. August 2013)
• Opportunitys nächstes Ziel ist fast erreicht (29. Juni 2013)

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Der Beitrag Marsrover Opportunity überrascht die Wissenschaftler erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Das primäre Ziel dieser aus zwei baugleichen Rovern bestehenden Robotermission, so die gestellte Zielsetzung der NASA, sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten dazu die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralien und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen der beiden Rover untersucht werden. In Anlehnung an ihre instrumentarischen Ausstattung mit verschiedenen Spektrometern und diversen Kamerasystemen sowie einer Mikroskopkamera und einem Gesteinsbohrer zur direkten Untersuchung der Marsoberfläche wurden die beiden Rover Spirit und Opportunity auch als „Robotergeologen“ bezeichnet.

Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, in denen jeder der beiden Rover eine Strecke von optimistisch veranschlagten etwa 700 Metern zurücklegen sollte, entwickelte sich im Laufe der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die am höchsten angesetzten Erwartungen bei Weitem.

Vor zehn Jahren…

Vor zehn Jahren, am 25. Januar 2004, landete Opportunity, der zweite der beiden an dieser Mission beteiligten Rover, um 06:05 Uhr MEZ bei zwei Grad südlicher Breite und 353,8 Grad östlicher Länge auf der Hochebene Meridiani Planum. Bereits wenige Tage danach begann dieser Kundschafter der Menschheit mit seiner Untersuchung der Marsoberfläche. In den folgenden Jahren bewegte sich Opportunity über eine Distanz von mehr als 38,7 Kilometern und untersuchte dabei neben verschiedenen signifikanten Bodenstrukturen diverse auf dem Weg gelegenen Krater und mehrere Meteoriten (Raumfahrer.net berichtete mehrfach). Aufgrund der während dieser Untersuchungen gesammelten Daten gilt es mittlerweile als gesichert, dass in diesem Bereich der Oberfläche des Mars vor Jahrmilliarden Wasser geflossen ist, welches seine deutlich nachweisbaren Spuren auf der Marsoberfläche hinterlassen hat. Das Wasser trat dabei lange genug auf, um die auf der Marsoberfläche befindlichen Gesteine auch chemisch zu verändern.

Auf seinem Weg über das Meridiani Planum erreichte Opportunity schließlich am 9. August 2011, dem Sol 2681 der Mission, den Endeavour-Krater (Raumfahrer.net berichtete). Der Rover befand sich jetzt direkt an der Südspitze des Cape York, einer mehrere hundert Meter langen und nur wenige Meter hohen Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand dieses etwa 22 Kilometer durchmessenden Impaktkraters befindet.

Der Endeavour-Krater entstand vor etwa 3,7 bis vier Milliarden Jahren durch den Einschlag eines Asteroiden. Zu dieser Zeit, welche auch als die Noachische Periode des Mars bezeichnet wird, verfügte unser Nachbarplanet noch über eine dichte Atmosphäre, welche das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche ermöglichte. Durch den Impakt, bei dem der Krater erzeugt wurde, wurde Material an die Oberfläche befördert, welches sich üblicherweise tief im Untergrund befindet und das sich direkten Untersuchungen somit normalerweise entzieht. Speziell dieses freigelegte Material erweckte das Interesse der Marsforscher.

Einstmals vorhandenes Wasser

Messungen mit dem CRISM-Spektrometer des ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) lieferten im Jahr 2008 eindeutige Hinweise darauf, dass sich am Westrand des Kraters an verschiedenen Stellen Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert haben. Die Existenz dieser Minerale weist auf eine in der Vergangenheit erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser hin. Sowohl Opportunity als auch sein baugleicher „Zwillingsbruder“, der mittlerweile leider nicht mehr aktive Rover Spirit, haben im Verlauf ihrer Forschungsarbeiten mehrfach Minerale auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten nachgewiesen, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser bilden können.
Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang besonders der Nachweis von Sulfaten. Diese Sulfate benötigten für ihre Bildung jedoch wahrscheinlich lediglich punktuell auftretende Konzentrationen von verhältnismäßig salzreichen Wasser, welches zudem nicht dauerhaft auf der Planetenoberfläche aufgetreten sein muss. Für die Bildung von Tonmineralen muss die Marsoberfläche dagegen über einen deutlich längeren Zeitraum mit Wasser interagiert haben.

Ein weiterer Unterschied zwischen der Bildung von Sulfaten und Tonmineralen ist der pH-Wert des dafür benötigten Wassers. Bei einem der Sulfate, welches Opportunity in den zuvor untersuchten Gesteinen nachweisen konnte, handelt es sich um das Mineral Jarosit, welches sich ausschließlich in einer sehr „sauren“ Umgebung bildet. Eine solche Umgebung stellt für die meisten irdischen Lebensformen, abgesehen von hochspezialisierten extremophilen Organismen, jedoch eine eher schlechte Lebensgrundlage dar. Die meisten Astrobiologen halten es für unwahrscheinlich, dass sich unter solchen extremen Voraussetzungen Leben bilden kann.

Tonminerale entstehen dagegen bei höheren, nahezu neutralen pH-Werten. Ihr Vorhandensein im Bereich des Endeavour-Kraters wird als ein Hinweis darauf interpretiert, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen auch in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum. Eine solche Umgebung könnte in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen die Entstehung von primitiven Lebensformen auf dem Mars begünstigt haben.

Opportunity war letztendlich bis zum 13. Mai 2013 mit der Untersuchung der Region Cape York beschäftigt. Nicht nur durch den Nachweis von verschiedenen Gipsadern konnte dabei die frühere Einwirkung von pH-neutralem Wasser bestätigt werden. Messungen mit dem am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelten APX-Spektrometer zeigten zum Beispiel, dass die dort befindliche Gesteinsformation „Esperance“ einen deutlich höheren Anteil an Aluminium- und Siliziumoxiden aufweist als andere Gesteine, welche der Rover während seiner vorherigen Erforschung der Marsoberfläche untersuchte. Dagegen fällt der dort gemessene Anteil von Kalzium und Eisen niedriger aus. Diese Daten wurden dahingehend interpretiert, dass sich Esperance aus Tonmineralen zusammensetzt, welche in der Vergangenheit durch eine intensive, durch Wasser verursachte Veränderung der dortigen Oberfläche erzeugt wurden.

Am 14. Mai verließ Opportunity das Cape York und begann seine Fahrt zu der etwas mehr als zwei Kilometer weiter südlich gelegenen Geländeformation Solander Point, einem weiteren Segment des den Endeavour-Krater umgebenden, allerdings stark erodierten Ringgebirges, dessen nordöstlicher Bereich schließlich am 4. August 2013 erreicht wurde. Anschließend begann der Rover mit einer langsamen Umrundung der Nordspitze dieses Höhenzuges. Dabei wurde speziell die Kontaktzone zwischen der zuvor durchfahrenden, mit einer dünnen Sandschicht bedeckten Ebene „Botany Bay“ und der Basis von Solander Point erforscht. Am 8. Oktober 2013, dem Sol 3451 der Mission, verließ Opportunity die Basis von Solander Point und begann mit der „Besteigung“ dieser Formation (Raumfahrer.net berichtete). In den folgenden Wochen wurden mehrfach interessant erscheinende Ziele angesteuert und anschließend über Zeiträume von jeweils mehreren Tagen hinweg untersucht.

Wie bereits das Cape York besteht auch Solander Point aus verschiedenen Lagen von geschichteten Gesteinsablagerungen und jede einzelne dieser Schichten enthält, vergleichbar mit den Jahresringen eines Baumes, Informationen über deren Alter sowie über differierende chemische und mineralogische Zusammensetzungen. Durch die Analyse dieser Informationen können die an der Mission beteiligten Wissenschaftler Einzelheiten über die Entstehungs- und Entwicklungsgeschichte dieser Region ableiten. Im Rahmen der Erkundung näherte sich der Rover gezielt einem Gebiet, in dem das CRISM-Spektrometer des MRO ebenfalls eindeutige Hinweise auf Ablagerungen von Schichtsilikaten entdecken konnte. Diese mit dem formalen Namen „Moreton Island“ belegte Region wurde im November 2013 erreicht und soll von Opportunity während der kommenden Monate eingehend analysiert werden.

Ein hier befindlicher Oberflächenbereich namens „Cook Haven“ wurde im Dezember angesteuert. Im Bereich von Cook Haven, hiermit ist ein Areal von rund 30 x 30 Metern gemeint, wird Opportunity auch den nächsten Winter verbringen. Die Endpunkte einer jeden Fahrt waren während der letzten Monate so gewählt, dass der Rover dabei vor weiteren aus wissenschaftlicher Sicht interessant erscheinenden Gesteinsformationen zum Stillstand kam, welche anschließend analysiert wurden. Des weiteren wurde jedoch auch darauf geachtet, dass die Endpunkte dieser Fahrten auf einem Gelände lagen, welches eine Neigung von mindestens fünf Grad in die nördliche Richtung aufweist.

Der nächste Winter beginnt

Der Grund hierfür ist der Energiehaushalt des Rovers. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – bereits am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich knapp südlich des Äquators – erreicht die Sonne gegenwärtig eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führt. Erst nach der Wintersonnenwende, welche auf dem Mars am 14. Februar 2014 erfolgt, wird sich diese Situation wieder verbessern.

Dieser Effekt kann allerdings teilweise ausgeglichen werden, indem der Rover während der „dunklen Jahreszeit“ auf dem Mars nach Norden ausgerichtete Berghänge aufsucht und dort einen Teil des Winters verbringt. Dabei werden die starr am Rover montierten Solarpaneele aufgrund der dadurch gegebenen Ausrichtung des Roverchassis automatisch auf die in nördlicher Richtung stehende Sonne ausgerichtet, was wiederrum eine höhere Energieausbeute zur Folge hat. Eine auf diese Weise herbeigeführte Veränderung des Einfallswinkels des Sonnenlichtes von lediglich zwei bis drei Grad kann bereits zu einer um zehn Prozent veränderten Energieausbeute führen.

Trotz des hohen Alters immer noch einsatzfähig

Die einzelnen Hardware-Komponenten und Instrumente von Opportunity haben die Garantiezeiten der jeweiligen Herstellerfirmen mittlerweile bereits deutlich überschritten. Trotzdem befindet sich der Rover immer noch in einem als gut zu bezeichnenden technischen Allgemeinzustand.

Zwei der Spektrometer, das Mini-TES-Instrument und das Moessbauer-Spektrometer, sind mittlerweile nicht mehr einsatzfähig, was die Analyse von Mineralen ungemein erschwert. Und auch die Bohrkrone des Rock Abrasion Tool (RAT), mit dem bis zu fünf Millimeter tiefe Löcher in die Oberfläche gebohrt werden können, weist mittlerweile Abnutzungserscheinungen auf. Die verschiedenen Kamerasysteme liefern jedoch immer noch exzellente Aufnahmen. Staubablagerungen auf deren Optiken, welche die Qualität der Fotos beeinträchtigen, können durch entsprechende Softwareprogramme „herausgerechnet“ werden. Und auch das APX-Spektrometer liefert immer noch exzellente und wissenschaftlich wertvolle Daten.

Das rechte Vorderrad des Rovers kann aufgrund eines ausgefallenen Motors bereits seit mehren Jahren nicht mehr eingeschlagen werden und benötigt außerdem für den Fahrbetrieb mehr Energie als die anderen Räder. Dieses Problem kann allerdings umgangen werden, indem der Rover während des Fahrbetriebes im „Rückwärtsgang“ über die Marsoberfläche dirigiert wird. Auch der Ausfall von einem der Gelenke, mit denen die Bewegungen des Instrumentenarmes gesteuert werden, hat sich während der letzten Jahre als ein nur unwesentliches Problem herauskristallisiert. Und auch wiederholt auftretende Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity konnten immer wieder behoben werden und haben keine größeren Auswirkungen auf die Fortsetzung der Mission.

Auch verschiedene, zuletzt im Dezember 2013 aufgetretene Probleme mit dem Marsorbiter Mars Odyssey, welcher sich zeitweise in einem Sicherheitsmodus befand, und dem Deep Space Network der NASA, welche beide für die Kommunikation mit Opportunity benötigt werden, konnten den Betrieb des Rovers nicht nachhaltig beeinträchtigen.

Wetter und Energiesituation
Neben dem technischen Zustand des Rovers muss jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Monate waren auf dem Mars mehrfach verschiedene, allerdings immer nur lokal begrenzte Staubstürme aktiv, welche sich dabei zudem nicht direkt über das Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, hinweg bewegt haben. Im Rahmen dieser Stürme wurden allerdings auch immer wieder größere Mengen an Staub in die Marsatmosphäre befördert, welcher sich dort zunächst verteilte und anschließend wieder auf der Planetenoberfläche ablagerte. Dabei blieb es auch nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckte.
Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 21.01.2014: 0,361 kWh/Tag , Tau-Wert 0,595 , Lichtdurchlässigkeit 59,40 Prozent
• 15.01.2014: 0,353 kWh/Tag , Tau-Wert 0,617 , Lichtdurchlässigkeit 58,50 Prozent
• 07.01.2014: 0,360 kWh/Tag , Tau-Wert 0,563 , Lichtdurchlässigkeit 55,50 Prozent
• 01.01.2014: 0,371 kWh/Tag , Tau-Wert 0,569 , Lichtdurchlässigkeit 56,60 Prozent
• 17.12.2013: 0,314 kWh/Tag , Tau-Wert 0,590 , Lichtdurchlässigkeit 49,40 Prozent
• 07.12.2013: 0,268 kWh/Tag , Tau-Wert 0,587 , Lichtdurchlässigkeit 46,80 Prozent
• 05.12.2013: 0,270 kWh/Tag , Tau-Wert 0,549 , Lichtdurchlässigkeit 46,70 Prozent
• 25.11.2013: 0,310 kWh/Tag , Tau-Wert 0,603 , Lichtdurchlässigkeit 49,60 Prozent
• 21.11.2013: 0,302 kWh/Tag , Tau-Wert 0,668 , Lichtdurchlässigkeit 49,80 Prozent
• 05.11.2013: 0,311 kWh/Tag , Tau-Wert 0,536 , Lichtdurchlässigkeit 49,10 Prozent

Bis Mitte Dezember 2013 fiel der Energiewert von Opportunity – wie für die gegenwärtige Jahreszeit zu erwarten – kontinuierlich ab, stieg dann jedoch zunächst wieder an. Für den deutlich erkennbaren Sprung während der Jahreswende waren mehrere sogenannte „Dust Cleaning Events“ verantwortlich. Stärkere Windböen, welche den Rover am 31. Dezember und am 1. Januar trafen, „reinigten“ die Solarpaneele des Rovers teilweise von dem zuvor dort abgelagertem Staub. Vergleichbare Ereignisse traten auch in den folgenden Wochen immer wieder auf. Sollten in näherer Zukunft auf dem Mars keine signifikanten Staubstürme auftreten, so wird der derzeitige Staubbedeckungsgrad und der damit verbundene Energiewert eine Fortsetzung der Aktivitäten des Rovers während der kommenden Monate deutlich begünstigen.

Hierfür spricht auch die gegenwärtige Wettersituation auf dem Mars. Die meisten der in den vergangenen Wochen durch die verschiedenen Marsorbiter beobachteten Staubsturmgebiete befanden sich über der nördlichen Hemisphäre und gingen hauptsächlich von den Randbereichen der nördlichen Polarkappe aus, von wo aus sie sich in die nördlichen Tiefebenen ausdehnten. Hiervon waren in der vergangenen Woche speziell das Acidalia Planitia und der nördliche Bereich des Chryse Planitia betroffen. Bei der Mehrzahl dieser Stürme handelte es sich um lokal begrenzte und nur wenige Tage andauernde Ereignisse.

Die nähere Zukunft
Opportunity wird wahrscheinlich noch bis zum Mai 2014 in der Region Cook Haven operieren. Anschließend, so die derzeitigen Planungen der an der Mission beteiligten Wissenschaftler, soll der Rover die Erkundung der Randgebiete des Solander Point fortsetzen und sich dabei Schritt für Schritt noch weiter in die südliche Richtung bewegen. Bei der dabei angepeilten Region handelt es sich um eine weitere Formation von offen zutage tretenden Grundgestein, welche sich etwa 600 Meter von dem derzeitigern Standort entfernt befindet. Auch dort, so Ray Arvidson von der Washington University in St. Louis/USA, konnte das CRISM-Spektrometer des Mars Reconnaissance Orbiter eindeutige Signaturen von Tonmineralen nachweisen.

„Im Rahmen unserer Untersuchungen betrachten wir derzeit eine Geologie, welche durch unterschiedliche Einwirkungen von Wasser geschaffen wurde. Entlang der Westseite des Solander Point bis hinunter zum Cape Tribulation [der nächsten Geländeerhöhung am Westrand des Endeavour-Kraters] befinden sich laut dem CRISM-Spektrometer noch viele weitere interessante Formationen – und wir wissen, wo die interessantesten dieser Formationen zu finden sind“, so Ray Arvidson.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3556 der Mission, hat Opportunity insgesamt 38.736,91 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei mehr als 188.200 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Durch die im bisherigen Missionsverlauf gesammelten Daten hat sich das Wissen der Menschheit über den Mars ungemein erweitert. Am gestrigen Tag veränderte der Rover seine Position minimal. In den kommenden Tagen soll zunächst die Untersuchung des Steins „Pinnacle Island“ fortgesetzt werden.

Aufgrund des fortgeschrittenen Alters von Opportunity muss allerdings eigentlich jederzeit damit gerechnet werden, dass überlebensnotwendige Komponenten des Rovers dauerhaft ausfallen und die Mission dadurch bedingt eingestellt werden muss. Selbst wenn dieser Fall in Kürze eintreten sollte werden die an der Mission beteiligten Wissenschaftler jedoch noch viele weitere Jahre damit beschäftigt sein, die bisher gewonnenen Daten auszuwerten und in einen wissenschaftlichen Kontext zu versetzen.

Momentan deutet jedoch alles darauf hin, dass der Robotergeologe seine Arbeit auch weiterhin zuverlässig ausführen und dabei als Kundschafter der Menschheit auf einem bis vor Kurzem noch fremden Planeten agieren wird. Raumfahrer.net wird Sie auch weiterhin über die zukünftigen Fortschritte bei dieser überaus spannenden und erfolgreichen Mission informieren.

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

• Opportunity als Bergsteiger bei Solander Point (10. November 2013)
• Marsrover Opportunity untersucht Solander Point (15. Oktober 2013)
• Marsrover Opportunity: Solander Point ist erreicht (4. August 2013)
• Opportunitys nächstes Ziel ist fast erreicht (29. Juni 2013)
• Marsrover Opportunity ist auf Südkurs (20. Mai 2013)
• Opportunity mit jetzt zweitlängster Fahrstrecke (17. Mai 2013)
• Opportunity: Die Sonnenkonjunktion ist beendet (5. Mai 2013)

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

Bereits seit dem August 2011 ist der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity damit beschäftigt, einen Teilbereich des westlichen Randes des rund 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters zu untersuchen. Im Rahmen seiner Analysen erreichte der Rover im August 2013 den nordöstlichen Rand einer mit dem Namen „Solander Point“ belegten Geländeformation, welche einen Teilbereich dieses stark erodierten Kraterrandes bildet, und begann mit einer Untersuchung der dort abgelagerten Gesteine (Raumfahrer.net berichtete).

Dabei bewegte sich der Rover zunächst – dem Rand von Solander Point folgend – in die nördliche Richtung und setzte die Umrundung schließlich am westlichen Rand von Solander Point in die südliche Richtung fort. Opportunity hat dabei an den Hängen des Solander Point einige interessante Ablagerungen untersucht, welche aus der sogenannten „Noachischen Periode“, dem ältesten der drei geologischen Zeitalter des Mars, stammen, und die durch den Einschlag eines größeren Asteroiden oder Kometen, welcher vor etwa 3,5 Milliarden Jahren zur Entstehung dieses Impaktkraters führte, freigelegt wurden. Dieses in diesem Bereich frei zugänglich auf der Marsoberfläche abgelagerte ältere Material ist an anderen Stelle tief unter der Oberfläche verborgen und somit für die Planetenforscher nicht zugänglich.

Im Rahmen der Analysen wurde zunächst an mehreren Punkten die Übergangszone an der Basis des Solander Point untersucht, wo sich sowohl altes als auch jüngeres Gestein abgelagert hat. Neben den Instrumenten des Rovers wurden dabei auch dessen Kamerasysteme eingesetzt, um das umliegende Gelände eingehend zu dokumentieren. Aus Aufnahmen der Panoramakamera, welche zwischen dem 3. und dem 7. Oktober angefertigt wurden, wird derzeit ein weiteres Panoramabild erstellt. Dieses „Ridge Pan“-Panorama soll demnächst veröffentlicht werden.

Zeitgleich suchten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure in den vergangenen Wochen auch nach einer Stelle, welche geeignet erschien, um den Rover auf diese Erhebung hinaufzusteuern. Durch die „Besteigung“ von Solander Point sollen weitere Erkenntnisse über die dort abgelagerten Gesteine gewonnen werden.

„Wir haben uns die Zeit genommen, um den besten Punkt zu finden, an dem wir mit dem Aufstieg beginnen können“, so John Callas, der Projektmanager der Opportunity-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. Die letztendlich hierfür ausgewählte Stelle wurde schließlich am 8. Oktober 2013 – dem Sol 3451 der Opportunity-Mission – erreicht. An diesem Tag verließ der Rover im Rahmen einer Fahrt über 19,5 Meter die Basis des Solander Point und begann mit der „Besteigung“ dieser Geländeformation, welche sich an ihrer höchsten Stelle um etwa 40 Meter über die umgebende Ebene erhebt.
„Dies ist das erste Mal, dass Opportunity zu einem Bergsteiger wird“, ergänzt Dr. Steve Squyres von der Cornell University in Ithaca/USA, der für den Rover hauptverantwortliche Wissenschaftler. „Wir gehen davon aus, dass wir in diesem Bereich einige der ältesten Gesteinsformationen erreichen werden, die wir bislang mit dem Rover untersuchen konnten. Dies ermöglicht uns einen Blick in die frühe Geschichte des Mars.“

Solander Point ist deutlich höher als das „Cape York“, ein anderer Hügel am Rand des Endeavour-Kraters, den Opportunity in den Jahren 2011 und 2012 untersucht hat. „Bei Cape York haben wir fantastische Dinge gefunden“, so Dr. Squyres weiter. „Gipsadern, tonhaltige Böden und kleine Kügelchen, die wir inzwischen als „Newberries“ bezeichnen. Wir wissen, dass es an unserem nächsten Ziel sogar noch größere Mengen an tonhaltigen Materialien gibt. Es könnte dort genauso aussehen wie bei Cape York – oder aber auch ganz anders.“

Bei den „Newberries“ handelt es sich um eine Vielzahl von kleinen Kügelchen, welche an die bereits unmittelbar nach der Landung des Rovers auf dem Mars entdeckten „Blueberries“ ( zu deutsch „Blaubeeren“) erinnern und die beim Cape York in der dortigen Region „Kirkwood“ entdeckt wurden. Die zuvor entdeckten Blueberries sind lediglich wenige Millimeter bis maximal einen Zentimeter durchmessende Kügelchen, welche über einen hohen Anteil an Hämatit verfügen. Die Mehrheit der Marsforscher geht davon aus, dass es sich hierbei um so genannte Konkretionen handelt, welche sich einstmals in den Hohlräumen von Sedimentgesteinen bildeten.

Die derzeit wahrscheinlichste Erklärung für die Entstehung der Blueberries ist eine in der Vergangenheit erfolgte Interaktion der Planetenoberfläche mit mineralhaltigem Wasser. Allerdings sind auch andere Entstehungsprozesse wie zum Beispiel vulkanische Aktivitäten oder Meteoriteneinschläge denkbar. Eine vorläufige Analyse der bei Kirkwood abgelagerten Newberries hat jedoch ergeben, dass diese sich sowohl in ihrer chemischen Zusammensetzung als auch in ihrer Struktur und Verteilung deutlich von den zuvor beobachteten Blueberries unterscheiden und deshalb aller Wahrscheinlichkeit eine andere Entstehungsgeschichte aufweisen.

Die Besteigung von Solander Point
Opportunity bewegte sich nach dem 8. Oktober im Rahmen mehrerer Fahrten zunächst in die grob südöstliche Richtung und setzte dabei die Besteigung von Solander Point fort. Die Endpunkte einer jeden Fahrt waren so gewählt, dass der Rover dabei vor weiteren interessant erscheinenden Gesteinsformationen zum Stillstand kam. Des weiteren wurde darauf geachtet, dass die Endpunkte einer jeden Fahrt auf einem Gelände lagen, welches eine Neigung von mindestens fünf Grad in die nördliche Richtung aufweist.

Der Grund hierfür ist der Energiehaushalt des Rovers. Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich bei 2,3 Grad südlicher Breite – erreicht die Sonne gegenwärtig eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führt.

Dieser Effekt kann teilweise ausgeglichen werden, indem der Rover während der „dunklen Jahreszeit“ auf dem Mars nach Norden ausgerichtete Berghänge aufsucht und dort einen Teil des Winters verbringt. Dabei werden die starr am Rover montierten Solarpaneele von Opportunity aufgrund der dadurch gegebenen Ausrichtung des Roverchassis automatisch auf die in nördlicher Richtung stehende Sonne ausgerichtet, was wiederum eine höhere Energieausbeute zur Folge hat. Eine auf diese Weise herbeigeführte Veränderung des Einfallswinkels des Sonnenlichtes von lediglich zwei bis drei Grad kann zu einer um zehn Prozent veränderten Energieausbeute führen.

Das erste im Rahmen der Besteigung von Solander Point angesteuerte Ziel war eine Gesteinsformation namens „Kangaroo Paw“, welche am 15. Oktober nach einer Fahrt über 23,5 Meter erreicht und in den folgenden Tagen ausführlich studiert wurde. Neben einer Mikroskopkamera und einem APX-Spektrometer kam dabei auch das „Rock Abrasion Tool“ (kurz „RAT“) zum Einsatz. Hierbei handelt es sich um einen kleinen Bohrer, welcher bis zu fünf Millimeter tiefe Löcher in Gesteine bohren kann. Außerdem ist das RAT mit einer Art Bürste ausgestattet, mit der Staubablagerungen und Verwitterungskrusten von Gesteinsoberflächen „weggebürstet“ werden können. Nach einem Einsatz dieser Bürste haben die anderen Instrumente die Möglichkeit, nicht erodiertes und nicht durch Staub verunreinigtes Material zu untersuchen.

Die Arbeiten bei Kangaroo Paw wurden am 24. Oktober beendet und Opportunity bewegte sich an diesem Tag um weitere 12,5 Meter in die südöstliche Richtung. Auch bei „Waratah“ und „Baobab“, so die inoffiziellen Bezeichnungen der beiden jetzt erreichten Formationen, wurden ausführliche Analysen durchgeführt. Nach der vorläufigen Auswertung der dabei gewonnenen Daten kamen die beteiligten Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich hierbei anscheinend um Impaktbrekzien handelt, deren Entstehung in einem direkten Zusammenhang mit der Entstehung des Endeavour-Kraters steht.

Die Fahrt wurde am 29. Oktober fortgesetzt, wobei sich der Rover um weitere 29 Meter in die südliche Richtung bewegte. Nach zwei weiteren Fahrten über zehn beziehungsweise acht Meter wurde am 31. Oktober ein kleines Dünenfeld namens „Yellow Bellied Glider“ erreicht. Diese Formation wurde vom erreichten Standort aus bis zum 4. November untersucht. Am nächsten Tag umrundete der Rover Yellow Bellied Glider im Rahmen einer Fahrt über rund 17 Meter und setzte die Analysen dieser Formation daraufhin auf deren anderen Seite fort. Nach der Anfertigung weiterer Fotoaufnahmen verließ Opportunity diese Region von Solander Point am 7. November endgültig. Die entsprechende Fahrt führte über weitere rund 47 Meter in die südliche Richtung.

Noch weiter nach Süden
Auch in den kommenden Wochen, so die aktuellen Planungen, wird Opportunity seine Fahrten in die südliche Richtung fortsetzen und dabei nacheinander verschiedene Formationen aus offen zutage liegenden Gesteinen ansteuern und untersuchen. Dabei soll sich der Rover einer Region nähern, in der eines der sechs Instrumente des ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), das CRISM-Spektrometer, eindeutige Hinweise auf Ablagerungen von Schichtsilikate und Tonminerale entdecken konnte. Diese Minerale bilden sich auf der Erde ausschließlich unter der Einwirkung von Wasser, welches über einen nahezu neutralen pH-Wert verfügt. Die entsprechende Region soll von Opportunity während der kommenden Monate eingehend analysiert werden.

Trotz des demnächst beginnenden Winters auf der Südhemisphäre auf dem Mars und dem damit verbundenen Absinken der zur Verfügung stehenden Energiemenge gehen die beteiligten Mitarbeiter davon aus, dass Opportunity im Gegensatz zum letzten Marswinter diesmal in der Lage sein wird, auch in den kommenden Monaten seine Fahrt fortzusetzen und dabei Ziel für Ziel anzusteuern und zu untersuchen. Die Bestrebungen der JPL-Mitarbeiter gehen dahin, dass Opportunity während der kommenden Wintermonate permanent mehr als 0,250 kWh Energie pro Tag generiert.

Aber selbst mit einer täglichen Energieausbeute von lediglich etwa 220 Wattstunden könnte der Rover noch wissenschaftliche Arbeiten verrichten und sich dabei ein bis zwei mal pro Woche von Ort zu Ort weiterbewegen. Erst ab einen Wert von weniger als 200 Wattstunden pro Tag würde der Rover in einen energiesparenden „Survival Mode“ versetzt werden, in dem sämtliche nicht unbedingt notwendigen Aktivitäten Schritt für Schritt auf das absolute Minimum reduziert werden.

Wetter und Energiesituation
Neben dem nach wie vor immer noch als gut zu bezeichnenden technischen Zustand des Rovers, welcher mit einer Einsatzzeit von mittlerweile fast zehn Jahren auf der Marsoberfläche seine ursprünglich angestrebte Missionszeit von drei Monaten mehr als deutlich überschritten hat, muss dabei jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Monate waren auf dem Mars mehrfach verschiedene Staubstürme aktiv, welche sich allerdings nicht direkt über das Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity hinweg bewegten.

Im Rahmen dieser Events wurden auch immer wieder größere Mengen an Staub in die Marsatmosphäre befördert, welcher sich dort zunächst verteilte und anschließend wieder auf der Planetenoberfläche ablagerte. Dabei blieb es auch nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckte.

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

• 05.11.2013: 0,311 kWh/Tag , Tau-Wert 0,536 , Lichtdurchlässigkeit 49,10 Prozent
• 30.10.2013: 0,299 kWh/Tag , Tau-Wert 0,510 , Lichtdurchlässigkeit 48,80 Prozent
• 23.10.2013: 0,320 kWh/Tag , Tau-Wert 0,596 , Lichtdurchlässigkeit 51,40 Prozent
• 16.10.2013: 0,334 kWh/Tag , Tau-Wert 0,685 , Lichtdurchlässigkeit 52,70 Prozent
• 09.10.2013: 0,328 kWh/Tag , Tau-Wert 0,649 , Lichtdurchlässigkeit 50,80 Prozent
• 01.10.2013: 0,323 kWh/Tag , Tau-Wert 0,633 , Lichtdurchlässigkeit 49,40 Prozent
• 24.09.2013: 0,322 kWh/Tag , Tau-Wert 0,620 , Lichtdurchlässigkeit 50,50 Prozent

Im Zeitraum zwischen dem 28. Oktober und dem 3. November bewegten sich mehrere Stürme im Randbereich der nördlichen Polarkappe und dehnten sich dabei von der den Pol umgebenden Tiefebene Vastitas Borealis bis in den nördlichen Bereich des Acidalia Planitia und des Tempe Terra aus. Auf der südlichen Marshemisphäre wurden dagegen lokale Sturmgebiete über den Regionen Terra Sirenum, Terra Cimmeria, Aonia Terra und Solis Planum beobachtet. Eine weitere Sturmfront bewegte sich vom Noachis Terra ausgehend in die östliche Richtung und überquerte dabei zuerst das Hellas-Impaktbecken und anschließend das Promethei Terra.
Aus Wassereiskristallen bestehende Wolken wurden im gleichen Zeitraum im Randbereich der nördlichen Polarkappe, über den Hängen der größeren Marsvulkane sowie über dem Tempe Terra, dem Terra Sirenum und dem Arabia Terra registriert. Bis zum 8. November verbesserte sich der Tau-Wert der Marsatmosphäre über dem Meridiani Planum auf einen Wert von 0,490.

Nach seiner Fahrt am 5. November 2013, dem Sol 3478 seiner Mission, hatte der Rover Opportunity eine Strecke von 38.527,70 Metern auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt. Durch die am 7. November, dem Sol 3480, erfolgte Fahrt erhöhte sich der „Kilometerstand“ um weitere 47 Meter. Eine weitere Fahrt erfolgte am gestrigen Sol 3482. Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3483 seiner Mission, hat Opportunity185.853 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Der Beitrag Opportunity als Bergsteiger bei Solander Point erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits seit dem August 2011 ist der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity damit beschäftigt, einen Teilbereich des westlichen Randes des Endeavour-Kraters zu untersuchen. Durch den Einschlag, welcher zur Entstehung dieses etwa 22 Kilometer durchmessenden Impaktkraters führte, wurde Material freigelegt, welches aus der sogenannten „Noachischen Periode“, dem ältesten der drei geologischen Zeitalter des Mars, stammt und das jetzt in dem allerdings bereits stark erodierten Randgebirge enthalten ist, welches den Krater umgibt. Während der letzten Jahre richten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler ein besonderes Augenmerk auf die Untersuchung der Grenzschicht zwischen den Gesteinen aus der noachischen Epoche und den unmittelbar benachbarten jüngeren Gesteinsablagerungen.

Verschiedene Untersuchungen des ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) zeigten, dass sich am Westrand dieses Kraters an verschiedenen Stellen Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert haben. Diese Minerale bilden sich auf der Erde ausschließlich unter der Einwirkung von Wasser, welches über einen nahezu neutralen pH-Wert verfügt.

Das Vorhandensein dieser Minerale im Bereich des Endeavour-Kraters wird deshalb als ein Beweis dafür interpretiert, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen auch in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum. Diese Minerale, so die Vermutung, könnten sich zu einer Zeit gebildet haben, welche noch vor der Bildung der sulfathaltigen Minerale begann, die der Marsrover Opportunity zu früheren Zeitpunkten bei der Untersuchung von Gesteinen in der zuvor durchquerten Meridiani-Ebene untersucht hat. Im Gegensatz zu den Tonmineralen bildeten sich die Sulfate durch die Einwirkung von säurehaltigem Wasser.

Solander Point
Im Rahmen seiner Analysen erreichte der Rover bereits im August 2013 den nordöstlichen Rand einer mit dem Namen „Solander Point“ belegten Geländeformation, welche einen Teilbereich des stark erodierten Kraterrandes bildet (Raumfahrer.net berichtete). Solander Point verfügt über eine Länge von mehreren Kilometern und erhebt sich um bis zu 60 Meter über den Endeavour-Krater. Somit fällt diese Geländeerhebung deutlich größer aus als die in den Jahren 2011 und 2012 untersuchte Formation „Cape York“ und sollte – so die Erwartung der Wissenschaftler – einen noch besseren Einblick in die geologische Geschichte des Mars gewähren.

Während der letzten Tage der Annäherung wurden verschiedene Formationen aus offen zutage liegenden Grundgesteinen, welche anscheinend nicht zu den Ablagerungen aus dem Noachium gehören, sowie mehrere größere Felsbrocken eingehend mit den Analyseinstrumenten und den Kameras des Rovers untersucht. Anschließend begab sich Opportunity noch näher an die Basis des Solander Point und begann mit einer langsamen Umrundung von dessen Nordspitze, wobei systematisch weitere Messungen durchgeführt wurden.

Anfang September erreichte der Rover dabei eine mit dem Namen „Coal Island“ belegte Gesteinsformation. Bei Coal Island, so zeigte sich in den folgenden Wochen, handelt es sich lediglich um einen Teil einer etwa 90 Meter langen Hangböschung, welche zugleich die Überganszone zwischen dem alten, noachischen Gestein, aus dem sich Solander Point zusammensetzt, und jüngeren Ablagerungen bildet. Nach dem Abschluss der Analysen von Coal Island bewegte sich Opportunity, dem Verlauf dieser Böschung folgend, über mehrere Wochen hinweg in die nördliche Richtung und untersuchte dabei verschiedene Gesteinsformationen auf beiden Seiten der Übergangszone. Mit einer Fahrt über eine Distanz von 12 Metern, welche am 16. September 2013 – dem Sol 3430 der Mission – erfolgte, erreichte Opportunity schließlich die Nordspitze von Solander Point.

In den folgenden Tagen setzte Opportunity seine Umrundung von Solander Point fort und bewegte sich dabei im Rahmen mehrerer Fahrten in die südwestliche Richtung. Auch hierbei wurden verschiedene interessant erscheinende Gesteinsformationen mit den Instrumenten des Rovers ausführlich untersucht. Das dabei angestrebte Ziel befindet sich etwa 200 Meter südlich der Nordspitze an der Westflanke von Solander Point. Speziell dort, so die neuesten Datenauswertungen des CRISM-Spektrometers an Bord des Orbiters MRO, konzentrieren sich anscheinend größere Mengen an Tonmineralen. Bei dem „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“, so der vollständige Name dieses Instrumentes, handelt es sich um ein Spektrometer, welches die Marsoberfläche regelmäßig mit 544 verschiedenen Spektralkanälen abtastet und dabei gezielt nach dem Vorkommen von verschiedenen Mineralen sucht.
Der nächste Winter

Auf dem Weg zu dieser „geologischen Schatztruhe“ müssen die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des JPL derzeit aber ein verstärktes Augenmerk auf die Energiesituation des Rovers richten.

Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich bei 2,3 Grad südlicher Breite – erreicht die Sonne gegenwärtig eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führt.

Dieser Effekt kann teilweise dadurch ausgeglichen werden, indem der Rover während der „dunklen Jahreszeit“ auf dem Mars nach Norden ausgerichtete Berghänge aufsucht und dort einen Teil des Winters verbringt. Dabei werden die starr am Rover montierten Solarpaneele von Opportunity aufgrund der dadurch gegebenen Ausrichtung des Roverchassis automatisch in Richtung auf die Sonne ausgerichtet, was wiederum eine höhere Energieausbeute zur Folge haben wird. Eine auf diese Weise herbeigeführte Veränderung des Einfallswinkels des Sonnenlichtes von lediglich zwei bis drei Grad kann zu einer um zehn Prozent veränderten Energieausbeute führen. Ein solches Verweilen in einem Winterquartier war in den vergangenen Jahren bei dem weiter südlich operierenden, mittlerweile aber nicht mehr aktiven Zwillingsrover von Opportunity, dem Rover Spirit, üblich. Und auch Opportunity verbrachte seinen bisher letzten Marswinter „stationär“ am Nordhang des Cape York (Raumfahrer.net berichtete).

Aus diesem Grund sind die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen „Roverdriver“ des JPL bemüht, für den Rover eine zukünftige Route zu wählen, welche an den Endpunkten einer jeden Fahrt eine gewisse Neigung in die nördliche Richtung aufweist. Aufgrund der in den letzten Wochen immer weiter abgesunkenen täglichen Energieausbeute wurde Opportunity aus diesem Grund am 8. Oktober in die südöstliche Richtung dirigiert. Am Ende dieser Fahrt wurde dadurch eine Neigung von etwa fünf Grad erreicht.

Die Bestrebungen der JPL-Mitarbeiter gehen dahin, dass Opportunity während der kommenden Wintermonate permanent mehr als 0,250 kWh Energie pro Tag generiert. Aber selbst mit einer täglichen Energieausbeute von etwa 220 Wattstunden könnte der Rover noch wissenschaftliche Arbeiten verrichten und sich dabei ein bis zwei mal pro Woche von Ort zu Ort weiterbewegen. Erst ab einen Wert von weniger als 200 Wattstunden pro Tag würde der Rover in einen energiesparenden „Survival Mode“ versetzt werden, in dem sämtliche nicht unbedingt notwendigen Aktivitäten auf das absolute Minimum reduziert werden.

Derzeit gehen die für die Missionsplanung verantwortlichen Mitarbeiter davon aus, dass noch bis etwa Mitte Dezember eine Neigung von rund fünf Grad ausreicht, um die gewünschte Energiemenge zu erzeugen. Ab dann wird der Rover Positionen ansteuern, welche Neigungen von zehn Grad aufweisen. Mit der Wintersonnenwende, welche auf dem Mars am 14. Februar 2014 erfolgt, wird dann wahrscheinlich eine Neigung von 15 Grad erforderlich sein. Allerdings zeigen die detaillierten Aufnahmen der an Bord des MRO befindlichen HiRISE-Kamera, dass sich in dieser Region für den Rover zugängliche Bereiche befinden, welche über Neigungen von sogar mehr als 20 Grad verfügen.

Somit, so die Erwartung der Roverdriver und der an der Mission beteiligten Wissenschaftler, sollte Opportunity im Gegensatz zum letzten Marswinter diesmal in der Lage sein, auch in den kommenden Monaten seine Fahrt fortzusetzen und dabei Ziel für Ziel anzusteuern und zu untersuchen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3458 seiner Mission, hat der Rover Opportunity mehr als 38.000 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 185.000 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Die bisher letzte Fahrt führte dabei am heutigen Tag über eine Entfernung von 23,5 Meter in die ost-südöstliche Richtung.

Trotz der derzeitigen Haushaltssituation in den USA ist der Weiterbetrieb der Opportunity-Mission – wie auch die Fortführung aller anderen durch das JPL betriebenen Weltraummissionen – für noch mindestens eine weitere Woche garantiert.

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• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Der Beitrag Marsrover Opportunity untersucht Solander Point erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 13. Mai 2013, dem Sol 3307 seiner Mission, beendete der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity seine im August 2011 begonnene Untersuchung einer mehrere hundert Meter langen und nur wenige Meter über die Umgebung herausragenden Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand des etwa 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters befindet. Nach dem Verlassen dieser mit dem formellen Namen „Cape York“ belegten Geländeerhebung begab sich der Rover zunächst in die südliche Richtung.

Das Ziel des Rovers war dabei eine weitere, mehr als zwei Kilometer entfernt gelegene Geländeerhebung namens „Solander Point“. Wie auch bei dem zuvor untersuchten Cape York handelt es sich bei Solander Point um einen Teilbereich des westlichen Randes des Endeavour-Kraters. An der Nordseite dieser etwa 80 Meter hohen Geländeerhebung soll Opportunity den jetzt bevorstehenden nächsten Marswinter verbringen.

Der nächste Winter
Im Gegensatz zu dem zweiten derzeit aktiven Marsrover der NASA, dem durch einen Radioisotopengenerator mit Strom versorgten Rover Curiosity, ist der mit Solarpaneelen ausgestattete Rover Opportunity bezüglich seiner Energieversorgung ausschließlich auf die Sonnenenergie angewiesen. Aufgrund des Fortschreitens der Jahreszeiten – am 31. Juli 2013 begann auf der südlichen Hemisphäre des Mars der Herbst und Opportunitys Operationsgebiet befindet sich bei 2,3 Grad südlicher Breite – erreicht die Sonne gegenwärtig eine immer niedrigere Höhe über dem Horizont, was letztendlich zu einer immer geringeren täglichen Energieausbeute der Solarzellen führt.

Dieser Effekt kann teilweise ausgeglichen werden, indem der Rover die „dunkle Jahreszeit“ auf einem nach Norden ausgerichteten Berghang verbringt. Dabei werden die starr am Rover montierten Solarpaneele von Opportunity aufgrund der dadurch gegebenen Ausrichtung des Roverchassis automatisch in Richtung auf die Sonne ausgerichtet, was wiederrum eine höhere Energieausbeute zur Folge haben wird. Ein solches Verweilen in einem Winterquartier war in den vergangenen Jahren bei dem weiter südlich operierenden, mittlerweile aber nicht mehr aktiven Zwillingsrover von Opportunity, dem Rover Spirit, üblich. Und auch Opportunity verbrachte seinen bisher letzten Marswinter „stationär“ am Nordhang des Cape York (Raumfahrer.net berichtete).

„Basierend auf unseren aktuellen Berechnungen bezüglich der zu erwartenden Bedeckung der Solarpaneele des Rovers mit Staubablagerungen sind wir bemüht, noch vor dem Einsetzten des mittlerweile sechsten Winters, den Opportunity auf dem Mars verbringen wird, ein Gebiet zu erreichen, welches eine Neigung von mindestens 15 Grad in die nördliche Richtung aufweist“, so Scott Lever, einer der Projektmanager der Mars Exploration Rover-Mission vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA im Mai 2013. „Solander Point bietet uns diese Neigung.“ Dabei wurde angestrebt, dieses nächste Winterquartier bis etwa Anfang August 2013 zu erreichen.
Nach einer zwischenzeitlichen kurzen Untersuchung von zwei weiteren zum Ringsegment des Endeavour-Kraters gehörenden Geländeerhebungen namens „Sutherland Point“ und „Nobby’s Head“, welche der Rover auf dem Weg zu seinem nächsten Winterquartier passierte (Raumfahrer.net berichtete), setzte der Rover seine Fahrt zur Nordspitze von Solander Point fort.

Zusätzliche Untersuchungen
Hierbei überbrückte Opportunity im Rahmen mehrerer kurz aufeinanderfolgender Fahrten innerhalb von 11 Tagen weitere rund 450 Meter. Dieser „Geländegewinn“ fiel so groß aus, dass sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler in Absprache mit den für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen Roverdrivern des JPL dazu entschlossen, die Weiterfahrt kurzzeitig zu unterbrechen und den sich ergebenden Zeitpuffer zu nutzen, um einen kurzen Abstecher in die östliche Richtung hin zum inneren Rand des Endeavour-Kraters zu unternehmen.

In dem für diese zwischenzeitlichen Untersuchungen ausgewählten Gebiet hatten zuvor zwei der Instrumente des ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), das „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“ (kurz „CRISM“) und die hochauflösende Telekamera HiRISE, ungewöhnliche Strukturen ausgemacht.

Die von dem CRISM-Spektrometer gewonnenen Daten deuteten darauf hin, dass sich in dieser Region größere Mengen an Schichtsilikaten und Tonmineralen abgelagert haben. Das Vorhandensein dieser Minerale, so die Wissenschaftler der NASA, ist ein eindeutiger Hinweis auf eine früher erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser. Die HiRISE-Kamera konnte dagegen mit ihren Aufnahmen das Vorhandensein von für diese Region ungewöhnlich großen Formationen aus offen zutage liegenden Grundgesteinen und Felsblöcken nachweisen.

Zwecks einer ausführlichen Untersuchung von einem dieser Felsblöcke und des umgebenden Geländes bewegte sich Opportunity ab dem 13. Juli, dem Sol 3366 der Mission, im Rahmen von vier Fahrten zunächst um weitere rund 265 Meter in die südöstliche Richtung. Neben der Anfertigung von weiteren Aufnahmen der Umgebung erfolgten dabei ausführliche Untersuchungen der Planetenoberfläche, wofür neben der Mikroskopkamera des Rovers auch mehrfach dessen APX-Spektrometer eingesetzt wurde.

Black Shoulder

Am 23. Juli unternahm Opportunity schließlich eine weitere Fahrt über diesmal lediglich 3,7 Meter. Durch diese Bewegung geriet „Black Shoulder“, so der Name des ausgewählten Untersuchungsobjektes, in die direkte Reichweite der am Instrumentenarm des Rovers befestigten Analyseinstrumente. In den folgenden Tagen wurden verschiedene Bereiche dieses Felsens mit dem APX-Spektrometer analysiert und zudem mit der Mikroskopkamera abgebildet.

Am 29. Juli wurde für diese Analysen zusätzlich auch das „Rock Abrasion Tool“ (kurz „RAT“) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen kleinen Bohrer, welcher bis zu fünf Millimeter tiefe Löcher in Gesteine bohren kann. Außerdem ist das RAT mit einer Art Bürste ausgestattet, mit der Staubablagerungen und Verwitterungskrusten von Gesteinsoberflächen „weggebürstet“ werden können. Nach einem Einsatz dieser Bürste haben die anderen Instrumente die Möglichkeit, nicht erodiertes und nicht durch Staub verunreinigtes Material zu untersuchen.

Nach dem Abschluss der entsprechenden Analysen bewegte sich Opportunity am 31. Juli zunächst um etwa 10 Meter in die östliche Richtung und fertigte mehrere dokumentierende Fotoaufnahmen an. Nach dem Abschluss dieser Arbeiten setzte Opportunity seine Fahrt fort und begab sich auf direktem Weg zu dem noch etwa 200 Meter entfernt gelegenen nordöstlichen Rand von Solander Point.

Solander Point
Eine erste Fahrt führte dabei am Sol 3385 der Mission, dem 1. August 2013, über eine Distanz von rund 115 Metern. Gleich zu Beginn dieser Fahrt überbrückte der Rover die Marke von mittlerweile 38 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. Im Rahmen einer weiteren Fahrt über etwa 60 Meter konnte sich Opportunity dem Rand von Solander Point schließlich am 4. August bis auf wenige Meter nähern.

In den kommenden Tagen, so die aktuellen Planungen, soll der Rover die Nordspitze dieses Berges langsam umfahren und dabei die Kontaktzone zwischen der bisher durchfahrenden, mit einer dünnen Sandschicht bedeckten Ebene „Botany Bay“ und der Basis von Solander Point erforschen. Anschließend soll Opportunity an der nordwestlichen Flanke mit der „Besteigung“ von Solander Point beginnen. Während der anstehenden Wintermonate wird sich Opportunity bis mindestens zum Frühjahr 2014 an der Nordflanke des Berges aufhalten und dabei systematisch an verschiedenen Stellen die dort befindlichen Gesteinschichten untersuchen.

Neben den immer noch als gut zu bezeichnenden technischen Zustand des Rovers, welcher mit einer Einsatzzeit von mittlerweile fast zehn Jahren auf der Marsoberfläche seine ursprünglich angestrebte Missionszeit mehr als deutlich überschritten hat, muss dabei jedoch auch immer ein Blick auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Monate waren auf dem Mars mehrfach verschiedene Staubstürme aktiv, welche sich allerdings nicht direkt über das Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity hinweg bewegten. Trotzdem wurden im Rahmen dieser Events größere Mengen an Staub in die Marsatmosphäre befördert, welche sich dort verteilten und anschließend wieder auf der Planetenoberfläche ablagerten. Dabei blieb es auch nicht aus, dass ein Teil dieses Staubes auch die Solarpaneele des Rovers bedeckte.

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

• 31.07.2013: 0,395 kWh/Tag , Tau-Wert 0,800 , Lichtdurchlässigkeit 57,40 Prozent
• 23.07.2013: 0,431 kWh/Tag , Tau-Wert 0,757 , Lichtdurchlässigkeit 56,60 Prozent
• 16.07.2013: 0,450 kWh/Tag , Tau-Wert 0,705 , Lichtdurchlässigkeit 58,40 Prozent
• 10.07.2013: 0,435 kWh/Tag , Tau-Wert 0,786 , Lichtdurchlässigkeit 60,60 Prozent
• 26.06.2013: 0,457 kWh/Tag , Tau-Wert 0,805 , Lichtdurchlässigkeit 60,07 Prozent

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3387 seiner Mission, hat der Rover Opportunity insgesamt rund 38.200 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 182.200 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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