Erstellt von Ralph-Mirko Richter. Quelle: DLR, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA

Nach einem mehr als zehn Jahre andauernden Flug durch unser Sonnensystem, bei dem eine Distanz von rund 6,4 Milliarden Kilometern zurückgelegt wurde, erreichte die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Rosetta am 6. August 2014 das Ziel ihrer Reise – den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (der Einfachheit halber ab hier als „67P“ abgekürzt) . Seitdem ‚begleitet‘ Rosetta den Kometen, ohne sich dabei jedoch zunächst in einer wirklichen Umlaufbahn um 67P zu befinden.

Seitdem waren die an der Rosetta-Mission beteiligten Wissenschaftler damit beschäftigt, den Kometen mit den elf Instrumenten an Bord der Raumsonde genauer zu untersuchen und zu charakterisieren. Neben den verschiedenen Messinstrumenten wird hierfür die OSIRIS-Kamera – die vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickelte und betriebene Hauptkamera an Bord von Rosetta – eingesetzt. Weitere Aufnahmen des Kometenkerns liefert die Navigationskamera der Raumsonde.

Der Kometenlander Philae – Landeplatz gesucht…

Neben der allgemeinen Charakterisierung des Kometen dienen diese Daten allerdings auch dazu, um einen geeigneten Landeplatz für den von der Raumsonde mitgeführten Kometenlander Philae zu finden. Philae soll nach dem derzeitigen Planungsstand am 11. November 2014 auf der Oberfläche von 67P niedergehen und dort anschließend über einen Zeitraum von mindestens zwei Tagen mit den zehn mitgeführten Instrumenten weitere Daten direkt von der Kometenoberfläche aus sammeln.

Zwecks einer Vorauswahl für das zukünftige Landegebiet von Philae trafen sich am vergangenen Wochenende die Mitarbeiter der „Landing Site Selection Group“ in Toulouse/Frankreich, um aus einem ersten, vorläufigen Kreis von zehn Kandidaten die fünf vielversprechendsten Landeplätze auszuwählen.

Aufgrund der ‚Unebenheit‘ des Geländes – auf der Oberfläche von 67P befinden sich nicht nur relativ ‚flache‘ Regionen, sondern auch zahlreiche Risse, Hänge, Krater und größere Felsblöcke – kommen hierfür allerdings nur wenige Regionen in Frage.

Verschiedene Kriterien müssen hierbei bedacht werden…

Hierbei mussten von den beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren verschieden Kriterien berücksichtigt werden. Aus rein wissenschaftlicher Sicht ist dabei natürlich eine Landezone erstrebenswert, welche ein möglichst aktives, ausgasendes, aber auch ursprüngliches Gebiet beinhaltet, in dem die Oberfläche von 67P seit seiner Entstehung vor etwa 4,5 Milliarden Jahren nur geringfügige Veränderungen erfahren hat.

Allerdings muss die Landezone auch verschiedenen anderen Kriterien entsprechen. Unter anderem müssen hierbei die Beleuchtungsverhältnisse bedacht werden, welche in der ausgewählten Landezone vorherrschen. Philae ist mit einer Batterie ausgestattet, welche genügend Energie liefert, um die mitgeführten Instrumente über einen Zeitraum von zunächst mindestens zwei Tagen zu betreiben. Weitere Energie wird durch Solarzellen gewonnen, welche sich an der Außenhülle des Landers befinden.

Kann in der Folgezeit durch die Solarzellen nicht genügend Energie generiert werden, weil der Lander zum Beispiel im Inneren eines tiefen Kraters oder unmittelbar am Rand eines Hanges niedergegangen ist, so hat dies negative Auswirkungen auf die geplante „Long term science phase“, jener Phase, in der die Instrumente des Landers die Entwicklung des Kometen auf seinem weiteren Weg in das innere Sonnensystem über einen möglichst langen Zeitraum weiter untersuchen sollen. Angepeilt ist hierzu, dass der Lander an seinem Landeort pro Tag mindestens für einen Zeitraum von sechs Stunden direkt von der Sonne beschienen wird.

Aber auch ‚zu viel Sonnenlicht‘ muss vermieden werden, da eine permanente Sonnenlichteinstrahlung ein Überhitzen des Landers zur Folge haben könnte, wodurch die Lebensdauer von Philae beziehungsweise einzelner Instrumente unter Umständen deutlich reduziert werden könnte.

Und auch die Zeitspanne, welche zwischen der Trennung des Landers von der Raumsonde Rosetta bis zur eigentlichen Landung auf der Kometenoberfläche vergeht, hat Auswirkungen auf die geplanten Untersuchungen. Je länger der Landevorgang dauert, desto weniger Energie steht Philae nach seiner Landung für die erste wissenschaftliche Phase auf der Kometenoberfläche zur Verfügung. Optimalerweise sollten die Energiereserven der Bordbatterie ausreichen, um die Instrumente zunächst über einen Zeitraum von rund 64 Stunden unabhängig von der Sonnenenergie zu betreiben.

Ein weiterer Faktor ist die weitflächige Beschaffenheit der Oberfläche im Landegebiet, da dieses nur mit einer Genauigkeit von etwa einem Kilometer festgelegt werden kann. Somit darf die Landezone nicht zu sehr zerklüftet sein und zudem nur über eine begrenzte Anzahl von Vertiefungen, größeren Felsbrocken oder steilen Hängen verfügen, da eine Landung ansonsten zumindestens riskant wäre. Setzt der Lander nicht exakt in einem angepeilten flachen Gebiet auf, so könnte er in dem angrenzenden Gelände auf eine für die Landung ungeeignete Umgebung treffen.

Nicht zuletzt muss die Landezone von Philae auch mit dem Rosetta-Orbiter erreichbar sein. Selbst unter der Berücksichtigung aller denkbaren Geschwindigkeiten, Flugbahnen und Orientierungen der Raumsonde relativ zu dem Kometen im Moment des Abdockens des Landers sowie die verschiedenen möglichen Ablösegeschwindigkeiten der Landeeinheit selbst können nicht alle Punkte der Oberfläche von 67P durch Philae erreicht werden. Und auch in der Folgezeit muss Rosetta diese Region regelmäßig überfliegen und dabei mit Philae kommunizieren können. Da der Lander nicht direkt mit der Erde kommunizieren kann, sondern Rosetta als ‚Realissation‘ benötigt, können die gewonnenen Daten nur auf diese Weise zur Erde gelangen beziehungsweise neue Betriebskommandos den Kometenlander erreichen.

Fünf Kandidaten bestanden das bisherige Auswahlverfahren

67P setzt sich aus einem kleineren ‚Kopf‘, einem größeren ‚Körper‘ und einem schmalen, aber anscheinend sehr aktiven ‚Hals‘ zusammen. „Wenn man die außergewöhnliche Form und die globale Topografie des Kometen sieht, ist es sicherlich keine Überraschung, dass viele Gebiete gleich aus der Auswahl herausfielen“, so Dr. Stephan Ulamec, der Philae-Projektleiter vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).“Es waren schwierige Beratungen, aber wir haben einige Stellen identifizieren können, mit denen sowohl die Flugingenieure als auch die Wissenschaftler sehr zufrieden sind“, ergänzt Dr. Hermann Böhnhardt vom MPS, der wissenschaftlicher Leiter der Landemission.

Erfolg versprechende Landeplatzkandidaten befinden sich laut der Meinung der beteiligten Wissenschaftler demzufolge auf den beiden Hauptteilen des Kometen. Gleich drei mögliche Landezonen befinden sich auf dem ‚Kopf‘, zwei weitere auf dem ‚Körper‘. Die ‚Halsregion‘, welche vielen Wissenschaftlern aufgrund ihrer auffälligen hellen Färbung besonders interessant erscheint, bietet dagegen nicht die nötigen Voraussetzungen für eine sichere Landung und dem anschließenden erfolgreichen Betrieb des Landers.

Hier eine kurze Auflistung der am vergangenen Wochenende ausgewählten fünf Kandidaten, welche jetzt in den nächsten Wochen zunächst noch eingehender analysiert werden sollen:

• Die potentielle Landestelle „A“ befindet sich in einer interessanten Region auf dem größeren Kometenteil, welche einen direkten Blick zum Kometenkopf ermöglicht. Das schmale Gebiet zwischen diesen beiden Bereichen des Kometen ist sehr wahrscheinlich auch im November aktiv, denn dort gast der Komet bereits jetzt schon aus. Zunehmend höher aufgelöste Aufnahmen sollen nun genauere Untersuchungen ermöglichen, um die Risiken durch kleineren Vertiefungen und Hänge bei der Landung besser einschätzen zu können. Auch die Beleuchtungsbedingungen müssen noch detaillierter analysiert werden.
• Landestelle „B“ befindet sich einer kraterähnlichen Struktur am Kopf des Kometen und bietet für die Landung sehr wahrscheinlich ein relativ großes und flaches Gelände im Inneren des Kraters. Allerdings fällt an dieser Stelle das Tageslicht, welches Philae erreicht, geringer aus als es ideal wäre. Dies könnte zu einem Problem bei den geplanten längerfristigen wissenschaftlichen Untersuchungen führen. Mit weiteren Aufnahmen der Kometenoberfläche sollen zudem die Gefahren genauer abgeschätzt werden, welche sich durch die Gesteinsbrocken im Kraterinneren ergeben. Die Gesteinsbrocken in diesem Gebiet deuten zudem daraufhin, dass es sich um verändertes und somit nicht ursprüngliches Material handelt, wie es an anderen Orten auf dem Kometen untersucht werden könnte.
• Landestelle „C“ liegt auf dem ‚Hauptkörper‘ des Kometen. Die Wissenschaftler identifizierten hier diverse unterschiedliche Strukturen wie Vertiefungen, Klippen, Hügel und ebene Gebiete. Außerdem befindet sich hier auch Material, welches auf den Kameraaufnahmen heller als gewöhnlich erscheint und somit besonders interessant ist. Doch speziell diese unterschiedlichen Oberflächenstrukturen müssen jetzt noch genauer analysiert werden, um die Risiken für eine sichere Landung einzuschätzen. Die Landestelle „C“ verfügt allerdings über genügend Tageslicht, von dem die späteren wissenschaftlichen Untersuchungsphasen profitieren würden.
• Landestelle „I“ befindet sich in einem relativ ebenen Gebiet und könnte zudem verhältnismäßig ‚frisches‘ Material enthalten. Mit Kameraaufnahmen soll in den nächsten Wochen die dortige Oberfläche im Detail betrachtet werden, um das Ausmaß der vorhandenen rauen Strukturen exakter bestimmen zu können. Die Beleuchtung der Landestelle hingegen ist günstig und gestattet eine länger andauernde wissenschaftliche Phase auf der Kometenoberfläche.
• Die potentielle Landestelle „J“ hat große Ähnlichkeit mit „I“. Diese Region befindet sich ebenfalls auf dem kleineren Kometenteil, weist interessante Oberflächenstrukturen auf und verfügt über eine gute ‚Beleuchtung‘ bei der Rotation des Kometen. Speziell für das Philae-Experiment CONSERT, bei dem Radiowellen von dem Lander durch das Innere des Kometen zu dem Orbiter gesendet und empfangen werden sollen, ist diese Landestelle günstiger als die Landestelle „I“. Da allerdings auch im Bereich von „J“ einige größere Brocken und terrassenartige Geländeabstufungen zu erkennen sind, sind auch hier höher aufgelöste Kameraaufnahmen notwendig, um die Details des Geländes genauer zu charakterisieren.

„Jede Landestelle unter diesen Kandidaten hat das Potenzial für einmalige wissenschaftliche Entdeckungen“, so Dr. Stephan Ulamec. Vor der entgültigen Entscheidung über den tatsächlichen Landeort werden in den kommenden Wochen noch diverse weitere Analysen erfolgen.

Bis zum 14. September wird die „Landing Site Selection Group“ aus den Kandidaten ein primäres Landeziel auswählen und zudem eine zweite Stelle als ‚Ersatz-Landestelle‘ einstufen. Diese beiden dann noch verbliebenen Kandidaten sollen dann in den folgenden vier Wochen von Rosetta aus Überflughöhen von etwa 20 bis 30 Kilometern noch weiter studiert werden. Am 12. Oktober wird eine abschließende Empfehlung abgegeben, wo die Landung erflogen soll. Basierend auf dieser Empfehlung soll die endgültige Entscheidung am 14. Oktober getroffen werden.

Nochmals vier Wochen später soll am 11. November die Landung von Philae erfolgen. Dabei wird erstmals ein Raumfahrzeug direkt auf der Oberfläche eines Kometen niedergehen und diesen anschließend direkt untersuchen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich 67P in einer Entfernung von etwa 450 Millionen Kilometern zur Sonne.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Mission Rosetta
• Kometen

Verwandte Seiten bei Raumfahrer.net:

• Rosetta-Sonderseite
• Rosetta-Newsarchiv
• Kometen-Newsarchiv

Der Beitrag Rosetta: Fünf Landeplatzkandidaten für Philae erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: Astrium, ESA, OHB.

Die Astrium GmbH fungiert als Hauptauftragnehmer der Europäischen Raumfahrtorganisation (ESA) und organisiert Aufbau und Betrieb des gesamten europäischen Datenrelais- und Kommunikationssatellitensystems (European Data Relay System, EDRS). Das System soll künftig eine schnellere und breitbandigere Weiterleitung von Informationen zwischen wissenschaftlichen Raumfahrzeugen, Anwendungssatelliten, anderen Vehikeln wie unbemannten Drohnen sowie den Bodenstationen ermöglichen.

Die OHB System AG wurde mit dem neuen Vertrag beauftragt, einen der Träger von Datenrelais- und Kommunikationsnutzlasten des EDRS, nämlich den Satelliten EDRS-C, zu entwickeln und zu bauen. Für die Lieferung des auf OHBs SmallGEO-Plattform basierenden Satelliten durch die OHB System AG erhält diese 157,5 Millionen Euro. Der Satellitenbus SmallGEO entstand im Rahmen eines ESA-Programms zur Entwicklung eines kleinen Busses für geostationäre Satelliten (small European geostationary platform, SGEO) unter dem Titel ARTES-11.

Die Tesat Spacecom GmbH, eine Tochter von Astrium, steuert die eigentliche Datenrelais- und Kommunikationsnutzlast bei. Diese besteht aus einem Laserkommunikationsterminal (Laser Communication Terminal, LCT) und einem im Ka-Band-Komponenten sind insbesondere für die Verbindung mit Bodenstationen vorgesehen.

An Bord von EDRS-C wird sich außerdem eine Kommunikationsnutzlast für die Avanti Communications Ltd. aus Großbritannien befinden. Diese ist bei MacDonald, Dettwiler and Associates (MDA) beauftragt. Die Avanti Communications Ltd. führt den Satelliten mit der Bezeichnung Hylas 3 und will mit ihm wachsenden Bedarf auf dem afrikanischen Kontinent bedienen.

Im Jahr 2016 soll EDRS-C alias Hylas 3 an einer Position im Geostationären Orbit einsatzbereit sein. Geplant ist eine Stationierung des Raumfahrzeugs mit einer voraussichtlichen Startmasse von rund 3.350 Kilogramm bei 31 Grad Ost. Überwachung und Steuerung sollen von einem Kontrollzentrum am Standort Oberpfaffenhofen aus erfolgen. Die vorgesehene Lebenserwartung des Satelliten liegt bei 15 Jahren.

Den Aufbau des europäischen Datenrelais- und Kommunikationssatellitensystems hatte die ESA-Ministerratskonferenz 2008 im niederländischen Den Haag beschlossen. Deutsche Industrieunternehmen aus der Raumfahrtbranche setzen den Beschluss mit maßgeblicher Unterstützung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) um.

Diskutieren Sie in unserem Forum mit:

• EDRSS (European Data Relay Satellite System)

Der Beitrag Astrium und OHB vereinbaren Bau von EDRS-C erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 5. November 2012 wurde die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Odyssey planmäßig in einen Sicherheitsmodus versetzt, um einen notwendig gewordenen Wechsel auf das redundante Backup-Computersystem durchzuführen (Raumfahrer.net berichtete). Das für den Betrieb des Marsorbiters verantwortliche Jet Propulsion Laboratory (JPL) teilte jetzt in einer Presserklärung mit, dass dieser Wechsel erfolgreich verlief und dass die Raumsonde sich wieder im regulären Betrieb befindet.

„Die Umschaltung des Bordcomputers verlief erfolgreich. Alle jetzt erstmals eingesetzten Subsysteme arbeiten wie geplant“, so Gaylon McSmith, der für die Mars Odyssey-Mission verantwortliche Missionsmanager des JPL.
Nach der Beendigung des Sicherheitsmodus leitete Mars Odyssey bereits in der Nacht zum Montag Daten an die Erde weiter, welche zuvor von dem Marsrover Opportunity via UHF-Telekommunikationsverbindung empfangen wurden. Im Rahmen der für diese Woche geplanten Aktivitäten soll die Raumsonde auch für den zweiten derzeit aktiven Marsrover Curiosity als Kommunikationsrelaisstation dienen und zudem die eigenen wissenschaftlichen Arbeiten fortsetzen.

„Die Tatsache, dass uns jetzt nach mehr als 11 Jahren im Marsorbit ein brandneues Computersystem zur Verfügung steht, ist ein Beweis für das exzellente Design dieser Raumsonde“, so Gaylon McSmith.

Die bisherigen Analysen der Techniker und Ingenieure des JPL führten zu dem Schluss, dass die mit dem bisher eingesetzten A-Side-Computer verbundene Inertial Measurement Unit (kurz „IMU“) immer noch voll funktionsfähig ist und gegebenenfalls noch über einen Zeitraum von mehreren Monaten verwendet werden kann. Sollten in Zukunft ernsthafte Probleme mit dem jetzt aktivierten Backup-Computer auftreten, so könnte Mars Odyssey wieder auf dieses A-Side-Computersystem zurückgreifen.

Die am 7. April 2001 an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat kurz darauf in eine Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein. Anfang 2002 nahm die Raumsonde ihre reguläre wissenschaftliche Arbeit auf. Außerdem stellt sie seit dem Januar 2004 eine wesentliche Relaisstation für den Datentransfer zwischen den auf der Planetenoberfläche operierenden Marsrovern der NASA und deren Kontrollzentrum am JPL dar.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• 2001 Mars Odyssey

Der Beitrag Mars Odyssey ist wieder im regulären Betrieb erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Wie die meisten Raumsonden verfügt auch der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsorbiter Mars Odyssey über zwei baugleiche Hauptcomputersysteme. Aufgrund dieser Redundanz kann die Raumsonde im Fall eines Ausfalls des einen Computersystems auf das Reservesystem umgeschaltet werden. Sowohl der A-Side-Computer als auch der als Backup vorgesehene B-Side-Computer verfügen dabei über verschiedene ebenfalls redundante Subsysteme, welche ausschließlich mit dem jeweiligen Computer verbunden sind.

Das für den Flugbetrieb des Orbiters Mars Odyssey verantwortliche Team des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien hat sich jetzt dafür entschieden, den seit dem Start der Raumsonde eingesetzten A-Side-Computer zu deaktivieren und Mars Odyssey bis auf weiteres mit dem B-Side-Computer zu betreiben.

Dieser Schritt hat zur Folge, dass die Lagekontrolle des Marsorbiters zukünftig durch die mit der „B-Side“ verbundene Inertial Measurement Unit (kurz „IMU“) erfolgen wird. Die IMU überprüft mittels eines Gyroskops regelmäßig die aktuelle Orientierung der Raumsonde im All. Der mit der IMU verbundene Computer kann mit den so gewonnenen Lagedaten wichtige Informationen über die gegebene Ausrichtung der für die Energieversorgung benötigten Solarpaneele, der für die Kommunikation mit der Erde eingesetzten Antennen und der an Bord befindlichen wissenschaftlichen Instrumente berechnen.

„Wir haben die Raumsonde jetzt seit mehr als 11 Jahren ausschließlich mit dem A-Side-Computer betrieben. Dieser Computer arbeitet nach wie vor einwandfrei, aber die mit ihm verbundene IMU zeigt langsam erste Abnutzungserscheinungen“, so Chris Potts, der für Mars Odyssey verantwortliche Missionsmanager des JPL. „Wir beabsichtigen, am 5. November auf die B-Side zu wechseln. Sollten mit diesem System in Zukunft Probleme auftreten, so haben wir dann die immer noch voll funktionsfähige A-Side in Reserve.“

In vielen potentiellen Problemsituationen würde die Raumsonde automatisch von dem gerade aktiven Computersystem automatisch auf das Reservesystem umschalten. Die jetzt vorgesehene Umschaltung auf den B-Side-Computer stellt sicher, dass die Raumsonde im Falle eines solchen automatischen Umschaltens auf den dann immer noch voll einsatzfähigen A-Side-Computer zugreift.

„Die IMU des B-Side-Computers befindet sich praktisch noch in einem fabrikneuen Zustand. Sie wurde zuletzt am Tag vor dem Start aktiviert“, so Chris Potts. Die am 7. April 2001 an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein. Anfang 2002 nahm die Raumsonde ihre reguläre wissenschaftliche Arbeit auf. Außerdem stellt sie seit dem Januar 2004 eine wesentliche Relaisstation für den Datentransfer zwischen den auf der Planetenoberfläche operierenden Marsrovern der NASA und deren Kontrollzentrum am JPL dar.

Im Rahmen der geplanten Computerumschaltung wird sich Mars Odyssey am 5. November in einen so genannten Sicherheitsmodus versetzen und dabei sowohl ihre regulären wissenschaftlichen Arbeiten als auch die Tätigkeit als Kommunikationsrelaisstation vorerst einstellen. Nach der erfolgten Umschaltung wird das für die Kontrolle der Raumsonde zuständige Team des JPL über einen Zeitraum von mehreren Tagen hinweg überprüfen, ob die Umschaltung erfolgreich war und ob Mars Odyssey fehlerfrei arbeitet. Erst danach wird die Raumsonde die entsprechenden Kommandos erhalten, um wieder in den Normalbetrieb zurückzukehren.

Während dieses Zeitraumes wird der zweite derzeit aktive Marsorbiter der NASA, die Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), neben ihren eigenen Aufgaben auch die Kommunikationstätigkeiten von Mars Odyssey übernehmen und den Kontakt mit den beiden Marsrovern Opportunity und Curiosity aufrecht erhalten. Diese erhöhte Kommunikationsaktivität des Mars Reconnaissance Orbiter wird allerdings zur Folge haben, dass in diesem Zeitraum nur eine verminderte Datenmenge von diesen beiden Rovern zur Erde transferiert werden kann.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• 2001 Mars Odyssey

Der Beitrag Mars Odyssey wechselt auf das Backup-Computersystem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Simon Plasger. Quelle: NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Durch ein sechs Sekunden langes Brennmanöver wurde am Dienstag, dem 24. Juli, die Bahn des Mars-Orbiters, welcher sich seit mehr als 10 Jahren in einer Marsumlaufbahn befindet, angepasst. Dadurch wird sich Mars Odyssey, kurz MODY, während der Landung des neuen Rovers Curiosity über diesem befinden und kann so als Relais dienen.

Das Manöver war notwendig, da die Sonde sich aufgrund eines Problems mit einem Reaktionsrad in einen Sicherheitsmodus versetzte und dabei ein wenig die Bahn veränderte. Hieraus resultierte ein Orbit, in dem MODY erst zwei Minuten nach der Landung die Landestelle überflogen hätte und so die Daten der Landung nicht zur Erde hätte weiterleiten können.

Eine direkte Kommunikation mit der Erde ist auch nicht möglich, da nach dem Öffnen des Fallschirms und dem Einschweben in den Gale-Krater keine „Sichtverbindung“ zur Erde besteht. Die Kraterwände verhindern in diesem Fall die direkte Übertragung der Informationen.

Auch über die beiden anderen Orbiter, die Landedaten aufzeichnen, den europäischen Mars Express und der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter, ist keine Echtzeitkommunikation möglich: Die beiden Raumschiffe beherrschen nur eine „Store and forward“-Kommunikation, können die Daten also nur zwischenspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt zur Erde senden. Als direktes Relais kann nur der im Jahre 2001 gestartete MODY dienen.

Mit der Kurskorrektur steht einer Liveberichterstattung der Landung am Montag, dem 6. August, nichts mehr im Wege. Gegen 7.31 Uhr MESZ soll die frohe Botschaft, dass Curiosity erfolgreich die Marsoberfläche erreicht hat, die Erde erreichen.

Verfolgen Sie die Landung ab 6.30 Uhr MESZ live auf spacelivecast.de.

Diskutieren Sie mit:

• MSL Rover Curiosity
• 2001 Mars Odyssey
• Planet Mars

Der Beitrag Kurskorrektur für Mars Odyssey erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marssonde Mars Odyssey hatte sich nach dem Auftreten eines Problems mit einem der drei für die Lageorientierung im Raum benötigten Reaktionsräder bereits am 8. Juni 2012 in einen vorsorglichen Sicherheitsmodus versetzt (Raumfahrer.net berichtete). Dieser Sicherheitsmodus hatte zur Folge, dass alle nicht unbedingt erforderlichen Aktivitäten an Bord der Raumsonde vorübergehend ausgesetzt wurden und Mars Odyssey die Hauptantenne auf die Erde ausrichtete, um weitere Befehle abzuwarten.

In den folgenden Tagen wurde das aufgetretene Problem – eines der drei Reaktionsräder fiel für mehrere Minuten aus und wurde daraufhin von dem Bordcomputer der Raumsonde als nicht mehr zuverlässig eingestuft – von den für die Kontrolle von Mars Odyssey verantwortlichen Technikern und Ingenieuren des Jet Propulsion Laboratory (JPL) ausführlich analysiert. Im Rahmen dieser Arbeiten wurde ab dem 12. Juni 2012 auch das vierte, zuvor noch nie eingesetzte Reserve-Reaktionsrad ausführlich getestet.

Seit dem 16. Juni hat dieses Reserve-Schwungrad die Aufgaben des zuvor ausgefallenen und jetzt deaktivierten Reaktionsrades übernommen. Mars Odyssey hat daraufhin den vorsorglichen Sicherheitsmodus beendet und die Ausrichtung im All dahingehend verändert, dass die Instrumente der Raumsonde jetzt wieder direkt auf den Mars zeigen. Gegenwärtig sind die für die Steuerung des Marsorbiters verantwortlichen Mitarbeiter des JPL damit beschäftigt, das Verhalten des neu aktivierten Reaktionsrades zu überprüfen und dessen Funktionalität zu bestätigen.

Der erneute Vollbetrieb der Raumsonde – so die aktuellen Planungen des JPL – soll im Verlauf der kommenden Woche aufgenommen werden. Als ersten Schritt soll der Marsorbiter dazu wieder seine routinemäßige Funktion als Kommunikationsrelais für den Marsrover Opportunity erfüllen. Anschließend sollen auch die wissenschaftlichen Instrumente der Raumsonde reaktiviert werden und ihre Arbeiten fortsetzen.

Mars Odyssey soll neben der ebenfalls von der NASA betriebenen Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) und dem von der ESA betriebenen Mars Express die am 6. August 2012 erfolgende Landung des Marsrovers Curiosity überwachen und während dessen Abstiegsphase zur Marsoberfläche wichtige Telemetriedaten an die Erde übermitteln.

Die am 7. April 2001 an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein. Die Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), im Auftrag des Direktorats für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC geleitet.

Raumcon-Forum

• 2001 Mars Odyssey

Der Beitrag Mars Odyssey: Sicherheitsmodus beendet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: ESA.

Nach rund 11 Jahren im Weltraum ist die eigentliche Mission von Artemis erfolgreich abgeschlossen. Um die betrieblichen Bedürfnisse einiger permanenter Nutzer des Satelliten zu befriedigen, hat die Europäischen Raumfahrtagentur ESA (European Space Agency) beschlossen, den Satelliten bis zu seiner derzeit für 2014 geplanten endgültigen Außerbetriebnahme weiter einzusetzen.

Ausgestattet mit einer Bandbreite fortschrittlicher Kommunikationseinrichtungen war es Artemis möglich, eine Reihe von Erstleistungen im Kommunikationssatellitensektor zu erzielen. Entsprechend erfolgte die Namensgebung des Satelliten: Artemis steht für „Advanced Relay and Technology Mission“ und heißt so viel wie fortgeschrittene Relais- und Technologiemission. Weiter im Einsatz verdingt sich Artemis unter anderem als Vorläufer für die kommende Generation europäischer Bahnverfolgungs- und Datenrelaissatelliten des entsprechend bezeichneten Kommunikationsnetzwerkes „European Data Relay System“.

Mit Artemis wurde die Umsetzbarkeit zahlreicher neuer Technologien demonstriert, welche in der Folge bei zahlreichen Kommunikationssatellitenmissionen Anwendung fanden. Gleichzeitig war es mit dem Satelliten möglich, weitergehende Kommunikationsleistungen zu erbringen, als es die ursprünglichen Entwurfsziele vorgesehen hatten.

Via Artemis wurden zum ersten Mal überhaupt Laserkommunikationsverbindungen zwischen Raumfahrzeugen auf unterschiedlichen Erdumlaufbahnen hergestellt. Artemis ist der erste Kommunikationsatellit, dessen Bordrechner im All einer extensiven Neuprogrammierung unterzogen wurden. Und Artemis ist der Satellit, der auf Grund eines Trägerraketenfehles auf einer deutlich zu niedrigen Bahn ausgesetzt nach einer Drift in Rekordlänge als erster mit Hilfe von Ionentriebwerken einen geosynchronen Orbit erreichte.

Zu Artemis‘ aktuellen Aufgaben gehört, Missionen von unbemannten europäischen automatischen Raumtransportern (ATV, Automated Transfer Vehicle) zu unterstützen. Artemis kann mit einem ATV kommunizieren, wenn es von der Trägerrakete abgetrennt wurde, während des Anflugs der Internationalen Raumstation (ISS, International Space Station) und der Kopplung, beim Abflug und schließlich auch beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre.

Die Navigationsnutzlast an Bord von Artemis ist zur Zeit ein wesentlicher Bestandteil eines europäischen Systems zur Erhöhung der Genauigkeit von Satellitennavigation (EGNOS, European Geostationary Overlay System). Es bietet dem Schiffs- und Luftverkehr verbesserte Navigationsinformationen. Seit 2003 liefert Artemis entsprechende Daten.

In den Jahren 2006 und 2007 gelang es, zwischen Artemis und einem über der Südküste Frankreichs fliegenden Luftfahrzeug bidirektionale Verbindungen zu etablieren und einen vom Flugzeug gesendeten Bilddatenstrom mit 50 Mbit/s zu empfangen.

Darüber hinaus konnte man im Jahr 2007 via Artemis Telemetrie und Steuerkommandos mit einer Überschalldrohne austauschen. Die Drohne, die schneller als Mach 1 flog, war in rund 21 Kilometern Höhe vor der Küste Sardiniens von einem Flugzeug abgeworfen worden.

Artemis ist katalogisiert mit der NORAD-Nr. 26.863 bzw. als COSPAR-Objekt 2001-029A.

Der Beitrag Artemis auch nach 11 Jahren kein bisschen leise erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, Max-Planck-Institut für Chemie, Unmanned Spaceflight.

Vertont von Peter Rittinger.

Seit dem letzten ausführlicheren Statusbericht über die Mission des Marsrovers Opportunity konnte sich dieser von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene „Robotergeologe“ auch weiterhin erfolgreich in Richtung auf sein nächstes Ziel, den jetzt noch über zehn Kilometer entfernten Endeavour-Krater, bewegen. Am 8. Juli, dem Sol 2.295 der Opportunity-Mission, legte der Rover dabei weitere 68 Meter in die östliche Richtung zurück. Das anschließende Wochenende wurde mit der ausführlichen Untersuchung einer als „Juneau Road Cut“ bezeichneten Oberflächenformation aus offen zutage liegendem Grundgestein verbracht. Nach der Abbildung der Oberfläche durch ein am Instrumentenarm des Rovers befestigtes Mikroskop wurde die Oberfläche der Gesteinsschicht mit einem APXS-Spektrometer untersucht, um die genaue Zusammensetzung des Materials zu ermitteln.
Das APXS-Spektrometer verfügt an seinem Kopfende über ein Ringstück, welches über eine Isotopenquelle, es handelt sich hierbei um das radioaktiv strahlende Isotop Curium-244, verfügt. Bei den Messungen wird dieses Kopfstück direkt auf dem zu untersuchenden Objekt aufgesetzt. 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, so erhält man genaue Daten zur 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 Zusammensetzung der untersuchten Bodenformation geschlossen werden. Die APXS-Spektrometer der Mars Exploration Rover-Mission wurden am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelt.

Am 11. Juli 2010 wurde Opportunity während dieser Untersuchungskampagne von einer Windböe getroffen, welche einen Teil der auf den Solarflächen des Rovers befindlichen Staubablagerungen wegwehte. Bedingt durch dieses auch als „Dust Cleaning Event“ bezeichnete Ereignis verbesserte sich die Energiesituation des ausschließlich mittels Solarenergie betriebenen Rovers deutlich. Vor dem „Dust Cleaning Event“ konnte Opportunity am 7. Juli 2010 lediglich eine moderate Menge von 359 Wattstunden an Energie generieren (0,359 kWh). Nach dem reinigenden Windstoß stieg dieser Wert zuerst auf über 400 Wattstunden pro Tag an und erhöhte sich schließlich bis zum 14. Juli auf 492 Wattstunden.

Am darauffolgenden Tag gelang Opportunity zum wiederholten Mal eine Premiere im Rahmen seiner überaus erfolgreichen Forschungstätigkeit auf dem Mars. Auf einer Aufnahme, welche die Panoramakamera des Rovers zur Festlegung der zukünftigen Fahrstrecke anfertige, war ein sogenannter „Dustdevil“ erkennbar. Dabei handelt es sich um eine Art Windhose oder Minitornado, welcher Staub und Sand in die Höhe wirbelt. Solche Dustdevils sind auf dem Mars eigentlich keine besonders ungewöhnlichen Erscheinungen. Speziell im Frühling und Sommer sind sie beziehungsweise die von ihnen auf der Oberfläche hinterlassenen Spuren immer wieder zu beobachten. Auf der anderen Seite des Mars gelangen Spirit, dem baugleichen Zwillingsrover von Opportunity, im Verlauf der letzten Jahre Dutzende von Aufnahmen solcher Windhosen.
Im Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, konnte ein derartiges Phänomen im Verlauf der mittlerweile sechseinhalbjährigen Mission jedoch trotz intensiver Suche noch nie zuvor direkt beobachtet werden. Lediglich auf Aufnahmen, welche von den verschiedenen Marsorbitern erstellt wurden, waren von der Marsumlaufbahn aus deutlich die Spuren zu erkennen, welche die wirbelnden Luftmassen von Minitornados auf der Oberfläche des Meridiani Planum hinterlassen haben. Allerdings sind die Spuren im Meridiani Planum seltener zu entdecken als im Operationsgebiet von Spirit. Eventuell, so Dr. Mark Lemmon von der Texas A&M University, einer der Wissenschaftler der Mars Exploration Rover-Mission, liegt dies in der unterschiedlichen Struktur des Geländes begründet.
Minitornados bilden sich, bedingt durch Temperaturunterschiede in der Atmosphäre, sowohl im Gusev-Krater als auch im Meridiani Planum. Der Boden im Gusev-Krater, dem Landegebiet von Spirit, fällt dabei allerdings rauer und staubiger aus als die Oberfläche des Meridiani Planum. Die im Gusev-Krater auftretenden Luftwirbel können deshalb auch mehr Staub von der Oberfläche mit sich reißen. Die wirbelnden Luftströmungen über dem Meridiani Planum sind dagegen nur verhältnismäßig selten in der Lage auch genügend Sand mitzureißen, um dabei als Dustdevils in Erscheinung zu treten. Und wo nicht genügend loser Sand vorhanden ist, da können die Wirbel auch keine Spuren im Sand hinterlassen.

Auffällig ist hierbei allerdings auch das zeitliche Zusammentreffen des erst wenige Tage zuvor erfolgten Cleaning Events, des anschließenden weiteren Anstiegs der Energieproduktion und letztlich der erstmaligen direkten Beobachtung eines Dustdevils im Meridiani Planum. „Hierbei könnte es sich um ein zufälliges Zusammentreffen der Ereignisse handeln, aber es könnte auch eine Verbindung existieren“, so Mark Lemmon. Anscheinend herrschten in der Umgebung von Opportunity über mehrere Tage hinweg anhaltende relativ starke Winde. „Diese Beobachtung war wirklich interessant. Sie bedeutet, dass die Atmosphäre aktiver ist, als wir bisher angenommen haben“, so Bill Nelson, der Chefingenieur der Rover-Mission. Als Reaktion auf die Beobachtung des Dustdevils begannen die für die Planung der Fotoaufnahmen zuständigen Wissenschaftler in den folgenden Tagen mit der systematischen Suche nach weiteren Windhosen. Bisher verlief diese Suche jedoch ergebnislos.

Bedingt durch die jetzt zur Verfügung stehende größere Energiemenge konnte der Rover am 12., 14. und 15. Juli jeweils etwa 70 weitere Meter fahren, ohne dabei die zuvor noch nötigen Pausen zwischen den einzelnen Etappen der Fahrt einzulegen. Diese Pausen waren in den letzten Monaten erforderlich, um die beiden Batterien des Rovers zwischen den einzelnen Fahrten während des Marswinters neu aufzuladen. Trotz der jetzt deutlich verbesserten Energiesituation wurde die Weiterfahrt des Rovers in den nächsten Tagen zuerst einmal unmöglich, da sich der als Kommunikationsrelais zwischen Opportunity und dem Deep Space Network (DSN) der NASA eingesetzte Orbiter Mars Odyssey in einen Sicherheitsmodus versetzt und sämtliche nicht unbedingt erforderlichen Aktivitäten eingestellt hatte (Raumfahrer.net berichtete). Die Fahrt vom 15. Juli konnte nur deshalb ausgeführt werden, weil die entsprechenden Kommandosequenzen zufälligerweise noch unmittelbar vor dem Beginn des Sicherheitsmodus an den Rover übermittelt wurden.

Aufgrund des zeitweiligen Ausfalls seiner Relaisstation war Opportunity in der Folgezeit darauf angewiesen, die tägliche Kommunikation mit seinem in Pasadena/USA befindlichen Kontrollzentrum zum größten Teil ohne die Unterstützung einer Funkrelaisstation ausschließlich auf direktem Weg durchzuführen. Der zweite Marsorbiter der NASA, der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), wurde nur kurzfristig als Ersatz für Mars Odyssey eingesetzt. Allerdings wird die zu übertragende Datenmenge bei einer ausschließlichen Direktkommunikation zwischen dem Rover und dem DSN um mehr als das zehnfache reduziert.

Dies hatte zur Folge, dass auch die täglichen Aktivitäten des Rovers vorerst eingeschränkt werden mussten. Die einzigen Daten, welche Opportunity in diesem Zeitraum an sein Kontrollzentrum übermittelte, waren die grundlegendsten Telemetriedaten, welche sich auf den allgemeinen Zustand des Rovers bezogen. Eine Weiterfahrt in Richtung auf den Endeavour-Krater war aus diesem Grund in diesem Zeitraum nicht möglich.

Am 23. Juli wurde der Sicherheitsmodus von Mars Odyssey beendet und der Orbiter nahm seinen normalen Betrieb wieder auf. Am selben Tag führte Opportunity mit dem APXS-Spektrometer erneute Messungen zur Untersuchung des in der Atmosphäre enthaltenen Edelgases Argon durch. Nach Kohlendioxid (95,3 Prozent) und Stickstoff (2,7 Prozent) ist Argon mit einem Anteil von 1,6 Prozent das dritthäufigste Gas innerhalb der Marsatmosphäre. Die nächste Fahrt erfolgte am 25. Juli, dem Sol 2311 der Mission, wobei der Rover sich um 28 Meter in die ost-südöstliche Richtung bewegte.

Bei dieser Fahrt wurde auch erstmals eine neue Fortbewegungsweise erprobt, welche von Scott Maxwell, einem der für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen Roverdriver des Jet Propulsion Laboratorys (JPL) in Pasadena/Kalifornien, entwickelt wurde. Sollte die neue Fahrweise erfolgreich sein, so die Erwartung der Roverdriver, könnte damit die tägliche Fahrleistung des Rovers um bis zu 30 Prozent gesteigert werden, wodurch sich auch die Zeit bis zum Erreichen des Endeavour-Kraters um mehrere Monate verkürzen würde.

In den vergangenen Jahren konnte Opportunity problemlos Fahrten über mehr als 100 Meter absolvieren, aber lediglich die ersten etwa 70 Meter einer solchen Etappe werden dabei im Vorfeld der Fahrt detailliert von den Roverdrivern festgelegt. Zur Planung dieses ersten Teilbereichs der Route verwendet man dabei die Bilder der Panorama- und Navigationskameras des Rovers, welche die zukünftige Fahrtrichtung abbilden und mindestens einen Tag vor dem Beginn der Fahrt angefertigt und an das Kontrollzentrum übermittelt werden.

Aus diesen Aufnahmen, alle Kameras des Rovers verfügen über eine rechte und eine linke Optik, werden durch die Überlagerung der zeitgleich durch beide Optiken angefertigten Fotos anschließend unter anderem Stereobilder erzeugt, auf denen das zu passierende Gelände in seiner räumlichen Ausdehnung mitsamt der vorhandenen Höhenunterschiede und Hindernisse deutlich erkennbar ist. Außerdem werden dreidimensionale Geländemodelle, sogenannte DTMs, errechnet, auf denen zum Beispiel der Neigungswinkel der zu passierenden Sanddünen erkennbar ist. Erst mit Hilfe dieser Modelle wird dann von den Roverdrivern die exakte Fahrtroute festgelegt.

Die entsprechenden Fahrkommandos werden dann an den Rover übermittelt, welcher die vorgegebene Strecke in einem sogenannten „Blind Drive“-Modus abfährt. Die Fahrt wird dabei jeweils nach wenigen Metern kurz unterbrochen. Opportunity fertigt während dieser Unterbrechungen mit seinen Kamerasystemen, speziell mit den an der Vorder- und Hinterseite des Rovers angebrachten Gefahrenerkennungskameras, den sogenannten HazCams, Kontrollaufnahmen an, um eventuelle vorher noch nicht sichtbare Hindernisse zu erkennen und diesen auszuweichen.

Nach der Beendigung dieser „Blind“-Fahrt wechselt der Rover in den sogenannten Autonavigationsmodus und bestimmt den weiteren Kurs zu einem vorgegebenen Zielpunkt der Tagesetappe ab jetzt selbstständig. Dazu erstellt der Rover etwa alle zwei Meter Aufnahmen mit seinen Kameras, welche das vorausliegende Gelände abbilden. Eine spezielle Software wertet die Aufnahmen umgehend aus und berechnet den für Opportunity am sichersten erscheinenden Weg in Richtung auf das jeweilige Tagesziel.

Ab dem Februar 2009 zeigten die Telemetriedaten des Rovers einen erhöhten Reibungswiederstand des rechten Vorderrades von Opportunity und daraus resultierend einen erhöhten Stromverbrauch dieses Rades an. Als Ursache hierfür wird ein Problem mit dem Schmiermittel des betreffenden Radgetriebes angenommen. Anschließende Analysen ergaben, dass der Stromverbrauch des rechten Vorderrades bei einer Rückwärtsbewegung des Rovers geringer ausfällt als bei einer Vorwärtsbewegung. Um das Rad und das für dessen Antrieb verantwortliche Getriebe so weit wie möglich zu schonen, wurde Opportunity ab jetzt nur noch im „Rückwärtsgang“ über das Meridiani Planum gesteuert.

Bei der Rückwärtsbewegung des Rovers ergibt sich allerdings das Problem, dass Opportunity dabei nach einer Fahrt im „Blind Drive“-Modus nicht in den Autonavigationsmodus überwechseln kann. Für diesen „Autonav“-Modus benötigen der Rover zwingend die aktuellen Bilder seiner beiden Navigationskameras. Diese Kameras können das umliegende Gelände zwar in einem Winkel von 360 Grad abbilden, bei einem Blick in die rückwärtige Richtung behindert jedoch der direkt hinter den Kameras positionierte Mast der Niedriggewinnantenne (LGA-Antenne), welche neben der leistungsstärkeren HGA-Antenne für die Direktkommunikation mit dem Kontrollzentrum genutzt wird, die freie Sicht auf die Oberfläche unmittelbar vor dem Rover.

Da sich bei den in die rückwärtige Richtung zielenden Aufnahmen auch dieser Antennenmast im abgebildeten Bereich befindet und dabei einen Teil des zukünftig zu passierenden Geländes verdeckt, können aus diesen Aufnahmen keine aussagekräftigen Stereobilder erzeugt werden. Aus diesem Grund können die Aufnahmen nicht zur Erstellung einer sicheren Route im Autonavigationsmodus genutzt werden.

Die in die rückwärtige Richtung zeigenden Gefahrenerkennungskameras können ebenfalls dreidimensionale Bilder erzeugen, welche durch die Software des Rovers verarbeitet werden. Allerdings können diese Kameras das vorausliegende Gelände nur bis zu einer Entfernung von etwa drei Metern in einer brauchbaren Auflösung wiedergeben, was für eine erfolgreiche Planung der Weiterfahrt eine zu geringe Reichweite darstellt.

Bedingt durch dieses Problem waren die Fahrten der letzten Monate, welche ausschließlich in der Rückwärtsbewegung erfolgten, auf eine Distanz von maximal rund 70 Metern limitiert, welche dabei ausschließlich im „Blind Drive“-Modus erfolgten. Durch die neue Vorgehensweise hoffen die Roverdriver jedoch, die Fahrten in Zukunft durch eine erneute Aufnahme der Autonavigationsfahrten noch weiter ausdehnen zu können.

Zuerst soll dabei wie bisher im „Rückwärtsgang“ eine reguläre Distanz von etwa 70 Metern im „Blind Drive“-Modus überbrückt werden. Anschließend soll die Navigationskamera in ihrer horizontalen Ausrichtung um 162,5 Grad geschwenkt werden. Die Kamera kommt dabei an einem Punkt zum Stehen, welcher den Mast der LGA-Antenne noch nicht im Blickfeld hat. Anschließend wird sich der gesamte Rover um weitere 17,5 Grad drehen, was zur Folge hat, dass die Navigationskamera jetzt genau in die vorgesehene Fahrtrichtung zeigt, ohne dass deren Sichtfeld durch den Antennenmast verdeckt ist. Nach der Aufnahme der erforderlichen Navigationsfotos dreht sich Opportunity wieder um 17,5 Grad zurück in die Fahrtrichtung.

Nach dem Abschluss der Berechnungen der Navigationssoftware setzt der Rover seine Fahrt fort. In zwei getrennten Schritten wird Opportunity sich dabei um einen Meter nach vorne bewegen, bevor die Prozedur wiederholt wird. Abhängig von der Schwierigkeit des zu passierenden Geländes und den zur Verfügung stehenden Energiereserven kann die während einer einzelnen Fahrt zu überbrückende Strecke auf diese Weise eventuell um bis zu 30 Prozent gesteigert werden.

Das nebenstehende und das obrige Bild sollen die geplante Prozedur lediglich verdeutlichen. Beide Aufnahmen wurden zeitgleich erstellt und geben den Geländeabschnitt ohne eine zwischenzeitlich erfolgte Drehung des Rovers wieder. Die unterschiedliche Abbildung des Antennenmastes ist durch die räumlich versetzte Anordnung der beiden Optiken der Navigationskamera bedingt.

Was sich hier wie eine eigentlich naheliegende Idee liest, gestaltet sich in der Praxis allerdings doch bedeutend komplizierter. Zum einen sind sowohl die in sehr kurzen Abständen erfolgenden Zwischenstopps als auch die dabei durchzuführenden Drehungen des Rovers relativ zeit- und energieintensiv. Zum anderen ist dabei zu berücksichtigen, dass sowohl der für die Drehbewegung der Navigationskamera zuständige Aktuator als auch die für die Lenkung des Rovers zuständigen Steuerungsmotoren bei diesen Manövern einer erheblichen Mehrbelastung ausgesetzt sein werden. Erst die Zukunft wird zeigen, ob die einzelnen Bauteile des Rovers, welche ihre jeweilige vorgesehene Einsatzzeit mittlerweile weit überschritten haben, diesen Belastungen gewachsen sind.

Der am 25. Juli erfolgte erste Test der neuen Methode verlief nach der Meinung der Roverdriver befriedigend. Trotzdem legte Opportunity bei seiner nächsten Fahrt am 29. Juli erst einmal lediglich eine Distanz von 16 Metern zurück und begab sich dabei erneut zu einer Stelle mit offen zutage liegenden Grundgestein. Auch bei dieser als „Valparaiso“ bezeichneten Formation wurden über das Wochenende ausführliche Untersuchungen durchgeführt. Nachdem die Panoramakamera das zu untersuchende Gebiet abgebildet hatte, wurden dazu erneut zuerst das Mikroskop und anschließend das APXS-Spektrometer unmittelbar über der Oberfläche platziert.

Derartige Untersuchungen werden auch in Zukunft weiterhin in regelmäßigen Abständen erfolgen. Die Wissenschaftler wollen auf diese Weise eventuelle Veränderungen in der Zusammensetzung der Oberfläche im Bereich zwischen dem Viktoria-Krater und dem Endeavour-Krater dokumentieren. Die Fahrt wurde am 4. August, dem Sol 2320 der Mission, mit einer weiteren ausschließlich im „Blind Drive“-Modus durchgeführten Etappe über 71 Meter in die südöstliche Richtung fortgesetzt.

Die nächste Fahrt erfolgte zwei Tage später. Da die Kalkulationen der Techniker und Ingenieure ergaben, dass dem Rover genügend Energie für eine etwa dreistündige Fahrt zur Verfügung stand, wurde diese Fahrt dazu genutzt, um die neue Strategie der Fortbewegung erstmals im vollen Umfang zu testen. Sollte dabei alles wie vorgesehen funktionieren, so Scott Maxwell, könnte man bei dieser Etappe unter Umständen eventuell eine Distanz von bis zu 100 Metern zurücklegen. Real wurden während dieser Fahrt dann allerdings „lediglich“ etwa 78 Meter überbrückt, wobei der Rover die Fahrt nach etwa 90 Minuten selbstständig abbrach.

Im Verlauf der Fahrt überwand Opportunity an diesem Sol 2322 der Mission die Marke von 22 auf der Oberfläche des Mars zurückgelegten Kilometern. Für einen Rover, welcher daraus ausgelegt war, im Verlauf von prognostizierten 90 Sols etwa 700 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückzulegen, stellt dies wohl wahrlich eine beeindruckende Leistung dar.

Die Navigationssoftware des Rovers, so die anschließenden Analysen am JPL, kam während der „erweiterten Fahrt“ zu dem Ergebnis, dass der gewählte Weg eventuell nicht sicher genug sei, weshalb die Weiterfahrt im Autonavigationsmodus von dem Rover vorsorglich vorzeitig abgebrochen wurde. Trotzdem erreichte man bei dieser Fahrt eine Steigerung der zurückgelegten Strecke um etwa 10 Prozent. Dies, so die Beurteilung von Scott Maxwell, ist als ein positives Ergebnis für diesen ersten wirklichen Test der neuen Fahrweise zu bewerten. Es wurde ein über die normale Fahrt hinausgehender zusätzlicher Geländegewinn erzielt und die Software des Rovers hat dabei auf eine mögliche Gefahr wie vorgesehen reagiert.

Die Fahrtechnik mit einer autonomen Fahrt im Anschluss an eine vorgegebene 70-Meter-Fahrt wurde bisher noch nie in der Praxis erprobt. Von daher ist es verständlich, dass die Roverdriver die Sicherheitsparameter in dieser ersten Phase der Tests erst einmal eher vorsichtig einstellen, was dann auch frühzeitige Abbrüche der Fahrten nach sich ziehen kann. Sobald man mehr Erfahrung damit gesammelt hat, wie Opportunity bei diesen Autonavigationsfahrten auf bestimmte Situationen reagiert, können diese Parameter gelockert werden, was sich dann auch positiv auf die jeweils zurückgelegten Entfernungen auswirken wird.

Zusätzlich wird sich das Gelände in Zukunft zugunsten des Rovers verändern, je weiter Opportunity sich in Richtung Osten bewegt. Die Höhe der zu überquerenden Sanddünen wird in diese Fahrtrichtung bei einem leicht abschüssigen Gelände immer geringer ausfallen, was das Vorankommen des Rovers erleichtern wird. Unter anderem wird sich dabei auch der Blickwinkel der Kameras auf das zukünftig zu passierende Gelände verbessern, da die niedrigeren Dünen ein besseres Sichtfeld auf die zu überquerenden Geländebereiche erlauben.

„Wir haben den Bereich mit den gefährlichen Purgatory-Dünen (hierbei handelt es sich um relativ hoch ausfallende Dünen mit einer sehr lockeren Zusammensetzung) hinter uns gelassen und die Zukunft sieht sehr gut aus“, so Ray Arvidson, der stellvertretende Rover-Projektleiter von der Washington University in St. Louis/USA. „Die Dünen werden jetzt immer flacher und dabei leichter zu überqueren und das Fahren wird damit immer einfacher.“ Trotzdem wird man auf dem weiteren Weg zum Endeavour-Krater auch immer wieder Geländeabschnitte passieren müssen, wo Opportunity mit etwas höher ausfallenden Dünen konfrontiert wird oder wo diese Dünen sich aus einem etwas lockereren Untergrund als gewöhnlich zusammensetzen. Das bei der Überquerung dieser Geländeabschnitte auftretende „Durchdrehen“ der Räder wird dann wohl auch mehrfach zu frühzeitigen Fahrtabbrüchen beziehungsweise zu von vornherein kürzer angesetzten Tagesetappen führen.

Unabhängig von dem zu überquerenden Gelände hofft das Team der Mars Exploration Rover-Mission auf weitere Cleaning Events, welche die Energieproduktion des Rovers noch weiter steigern dürften. Neben dem Umstand, dass damit auch noch mehr Energie für zukünftige Fahrten zur Verfügung stehen würde, könnte davon auch eines der Instrumente des Rovers, das Mini-TES-Spektrometer, profitieren. Im Verlauf eine Staubsturmes hat sich im Jahr 2007 Staub auf einem der Spiegel dieses Instrumentes abgelagert und seitdem liefern die Messungen dieses Spektrometers keine brauchbaren wissenschaftlichen Daten. Im letzten Jahr wurde die Optik des Mini-TES-Spektrometers deshalb in regelmäßigen Abständen „in den Wind gedreht“. Die Hoffnung, dass der Staub dabei wieder von der Optik weggeweht werden könnte, hat sich bisher leider nicht erfüllt.
Ein Problem mit diesem Instrument war am 30. Mai 2010 dafür verantwortlich, dass der für die Azimut-Ausrichtung der Panoramakameras zuständige Aktuator nicht wie vorgesehen reagierte (lesen Sie hierzu auch den letzten Statusbericht). „Die dafür verantwortliche Fehlerquelle wird nach wie vor von uns gesucht und konnte bisher noch nicht identifiziert werden. Wir untersuchen derzeit, ob das Problem direkt in dem Mini-TES-Spektrometer zu suchen ist oder ob es sich in den Schnittstellen mit dem Rover befindet“, so Amy Knudson von der Arizona State University (ASU), welche für den Einsatz des Instruments bei Opportunity verantwortlich ist. „Zusätzlich versuchen wir festzustellen, ob es möglich ist, das Mini-TES wieder einzuschalten und erneut zu testen, ohne dabei Opportunity zu gefährden. Kurz gesagt ist diese Untersuchung mittlerweile bereits fortfahren, aber die Zukunft des Mini-TES bleibt trotzdem zunächst einmal ungewiss. Unabhängig davon werden wir den Spiegel des Spektrometers auch weiterhin regelmäßig öffnen und hoffen dabei, das der auf der Optik befindliche Staub weggeblasen wird.“

Opportunity setzte seine Fahrt am 8. August, dem Sol 2324 der Mission, fort und bewegte sich weitere 75 Meter in die südöstliche Richtung. Die nächste Fahrt erfolgte zwei Tage später. Im Anschluss an eine Fahrt über 74 Meter im „Blind Drive“-Modus konnte der Rover dabei erfolgreich weitere 12 Meter im Autonavigationsmodus zurücklegen. Die nächste Fahrt erfolgte bereits am darauffolgenden Tag. Im Anschluss an eine vorgegebene Fahrt über diesmal lediglich rund 35 Meter legte der Rover weitere sieben Meter ohne die Kontrolle der Roverdriver zurück.

Als nächsten Schritt wollen die Roverdriver des JPL analysieren, warum Opportunity seine bisherigen Fahrten im Autonavigationsmodus bisher früher beendet als erwartet. Erste Auswertungen der Telemetriedaten deuten dabei darauf hin, dass die erstellten Navigationsbilder in deren Randbereichen zu unscharf dargestellt werden. Durch eine geänderte Einstellung der Sicherheitsparameter kann die daraus resultierende vorzeitige Beendigung der Fahrten in Zukunft allerdings eventuell umgangen werden. Außerdem ist unter Umständen eine neue Kalibrierung der Kameras möglich, wodurch diese Abbildungsfehler eliminiert werden könnten. Bis dahin nimmt man die Situation am JPL so, wie sie sich gegenwärtig darstellt. Jeder zusätzlich zurückgelegte Meter stellt einen definitiven Gewinn für Opportunity dar und verkürzt dabei die Reisezeit bis zum Endeavour-Krater.

Trotz der Analysen setzte der Rover seine Fahrt fort und kam dabei in den folgenden Tagen gut voran. Die nächste Fahrt wurde bereits am 12. August, dem Sol 2328 der Mission, durchgeführt. In einer ausschließlichen „Blind Drive“-Fahrt wurden dabei weitere 70 Meter in die östliche Richtung überbrückt. Am 13. August führte die Fahrt erneut über 70 Meter, wobei Opportunity sich diesmal nach Südosten bewegte. Die anschließende Fahrt vom heutigen 14. August, dem gerade beendeten Sol 2330 der Mission, deutet darauf hin, dass die Roverdriver das Problem mit den relativ kurzen Autonavigationsfahrten in den Griff zu bekommen scheinen. Diese bisher letzte Fahrt führte wieder in die östliche Richtung, wobei der Rover weitere 95 Meter zurücklegen konnte.

Auch in den nächsten Wochen und Monaten wird der Rover sich weiterhin in die östliche Richtung bewegen und dabei seinem nächsten „großen Ziel“, dem Endeavour-Krater, nähern. Als Ankunftspunkt an diesem Krater ist dabei nach wie vor das Cape York vorgesehen. Hierbei handelt es sich um eine etwa 650 Meter lange und rund 150 Meter breite Geländeerhebung am Westrand des Endeavour-Kraters. Diese Geländeformation ist dabei von geschichteten Gesteinsablagerungen umgeben, welche aufgrund der durch Spektrometermessungen aus der Umlaufbahn erzielten Messergebnisse unter dem Einfluss von Wasser entstanden sind.

Cape York befindet sich etwa 300 Meter vom eigentlichen Kraterrand entfernt. Dieser wiederum, so die bisherigen Analysen aus den Daten der Orbiter, scheint Tonminerale zu enthalten, was auf eine früher erfolgte Interaktion mit Wasser hindeutet. Nach der Untersuchung von Cape York soll deshalb unmittelbar der eigentliche Kraterrand angesteuert werden. Um dieses Ziel auch zu erreichen gibt es vorläufig nur eine Vorgabe für den Rover: „Fahren, fahren, fahren…“, so Steve Squyres von der Cornell University.

Unterbrochen werden soll diese Fahrt, soweit es keine weiteren technischen Probleme mit dem als Kommunikationsrelais eingesetzten Orbiter Mars Odyssey oder mit Opportunity selbst gibt, lediglich durch gelegentliche und dann auch nur kurzzeitige wissenschaftliche Untersuchungen. „Im weiteren Verlauf der noch 11 Kilometer andauernden Fahrt werden wir auch weiterhin diverse Untersuchungen der Gesteinszusammensetzungen und auch ein oder zwei Untersuchungen der Bodenzusammensetzung durchführen“, so Ray Arvidson.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss bei den weiteren Fahrten auch immer der Energiehaushalt von Opportunity im Auge behalten werden. Da der Rover ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird, ist für dessen Energiesituation ausschließlich das Wetter auf dem Mars verantwortlich. Dieses hat sich auf unserem Nachbarplaneten auch in den vergangenen Wochen typisch für einen Sommer auf der nördlichen Mars-Hemisphäre entwickelt und zumindestens in dieser Hinsicht steht einer Fortsetzung der Forschungsreise von Opportunity gegenwärtig nichts im Weg.

Die fortschreitende Sublimation von Wassereis im Bereich der verbliebenen nördlichen Polarkappe führte global zu einem erhöhten Wasserdampfgehalt innerhalb der Marsatmosphäre, welcher wiederum eine verstärkte Bildung von Wassereiswolken in den äquatorialen Regionen zur Folge hatte. Dichtere Wolken aus Wassereiskristallen wurden dabei in den letzten Wochen speziell über den Vulkanen der Tharsis-Region, hierbei besonders über den Tharsis Montes, Olympus Mons und Alba Patera, der Elysium-Region und im Bereich des Valles Marineris beobachtet. Kurzlebige und lokal begrenzte Staubstürme wurden in den Randbereichen der nördlichen Polarkappe, im Hellas-Impaktbassin und nordwestlich des Argyre Planitia beobachtet. Der Himmel über dem Gusev-Krater, dem Operationsgebieten des Rovers Spirit, erschien während der letzten Woche frei von Wolken und Staub, während der Himmel über Opportunitys Einsatzgebiet von vereinzelten Wolken aus Wassereis durchsetzt war.

Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen gibt die folgende Auflistung. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Eiskristallen. 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 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 für den Energiehaushalt des Rovers. Der für den 27. Juli dokumentierte stark erhöhte Tau-Wert resultiert in erster Linie aus einer in der Vorwoche erfolgten Rekalibrierung der Tau-Messungen.

• 02.06.2010: 0,269 kWh/Tag , Tau-Wert 0,465 , Lichtdurchlässigkeit 56,60 Prozent
• 09.06.2010: 0,287 kWh/Tag , Tau-Wert 0,371 , Lichtdurchlässigkeit 58,90 Prozent
• 15.06.2010: 0,297 kWh/Tag , Tau-Wert 0,280 , Lichtdurchlässigkeit 57,00 Prozent
• 22.06.2010: 0,320 kWh/Tag , Tau-Wert 0,257 , Lichtdurchlässigkeit 55,85 Prozent
• 29.06.2010: 0,354 kWh/Tag , Tau-Wert 0,295 , Lichtdurchlässigkeit 57,70 Prozent
• 07.07.2010: 0,359 kWh/Tag , Tau-Wert 0,226 , Lichtdurchlässigkeit 57,70 Prozent
• 14.07.2010: 0,492 kWh/Tag , Tau-Wert 0,223 , Lichtdurchlässigkeit 70,00 Prozent
• 27.07.2010: 0,533 kWh/Tag , Tau-Wert 0,558 , Lichtdurchlässigkeit 79,50 Prozent
• 03.08.2010: 0,529 kWh/Tag , Tau-Wert 0,415 , Lichtdurchlässigkeit 74,40 Prozent

Bis zum 3. August 2010, dem Sol 2320 der Mission, konnte Opportunity insgesamt 21.948,13 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurücklegen. Im Verlauf der bis zum heutigen Tag erfolgten sieben weiteren Fahrten konnte der Rover etwa 500 weitere Meter zurücklegen. Bis zum Erreichen des Randes des Endeavour-Kraters muss der Robotergeologe jedoch noch weitere über zehn Kilometer überwinden.

Verwandte Artikel:

• 5 Jahre Opportunity

Verwandte Seite:

• Opportunity Newsarchiv

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Der Beitrag Marsrover Opportunity ist weiterhin auf Ostkurs erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Wie das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/USA gestern bekanntgab, hat sich der von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Mars-Orbiter Mars Odyssey bereits am 14. Juli 2010 automatisch in einen Sicherheitsmodus versetzt. Ausführliche Analysen der für die Kontrolle des Orbiters zuständigen Techniker ergaben, dass das Versetzen in den Sicherheitsmodus eine folgerichtige Reaktion der Sonde auf ein unerwartetes Verhalten eines elektronischen Encoders war.

Dieser Encoder steuert die Bewegung einer Aufhängung, welche für die korrekte Ausrichtung der Solarzellen-Module der Sonde verantwortlich ist. Mars Odyssey nutzt zur Zeit ein Ersatzsystem und das Techniker-Team am JPL konnte keine Hinweise darauf finden, dass ein mechanischer Defekt vorliegt.

Bereits am 16. Juli wurden daraufhin erste Schritte eingeleitet, um die Raumsonde wieder in den regulären Betriebsmodus zu versetzen. Inzwischen erfolgt die Kommunikation mit dem Orbiter wieder über dessen Hochleistungsantenne, nachdem Mars Odyssey direkt nach dem Beginn des „Safe Mode“ zunächst nur mittels einer schwächeren LGA-Antenne mit der Erde kommuniziert hatte.

„Wir erwarten, dass wir noch im Laufe dieser Woche wieder vollkommen einsatzbereit sein werden“, so Phil Varghese, der für Mars Odyssey verantwortliche Projektmanager des JPL.

Die am 7. April 2001 gestartete Sonde befindet sich seit dem 24. Oktober 2001 in einer Umlaufbahn um den Mars. Im Rahmen der im Februar 2002 begonnenen Hauptphase der Mission wurde unter anderem eine globale Karte der Verteilung der chemischen Elemente auf der Marsoberfläche erstellt. Weitere Missionsschwerpunkte sind die Messung der kosmischen Strahlung im niedrigen Marsorbit und die Erfassung der Verteilung von Wassereisvorkommen in der oberen Bodenschicht des Mars. Des Weiteren stellt Mars Odyssey eine wichtige Relaisstation für den Transfer von Daten und Kommandosequenzen von und zu dem auf der Marsoberfläche aktiven NASA-Rover Opportunity dar.

Während sich die Sonde im Sicherheitsmodus befindet, sind keine wissenschaftlichen Untersuchungen möglich und Mars Odyssey kann auch nicht als Relaisstation genutzt werden. Deshalb ist der Marsrover gegenwärtig darauf angewiesen, die tägliche Kommunikation mit seinem in Pasadena/USA befindlichen Kontrollzentrum ohne die Unterstützung einer Funkrelaisstation ausschließlich auf direktem Weg durchzuführen.

Allerdings wird die zu übertragende Datenmenge bei einer ausschließlichen Direktkommunikation auf weniger als ein Zehntel reduziert. Dies hat zur Folge, dass die täglichen Aktivitäten des Rovers vorerst eingeschränkt werden mussten. Auch eine Weiterfahrt in Richtung Endeavour-Krater, dem nächsten Ziel von Opportunity, war aus diesem Grund in der letzten Woche nicht möglich.
Aufgrund des immer noch sehr guten technischen Zustandes der Sonde wurde die Mission von Mars Odyssey von der NASA bisher drei Mal verlängert, zuletzt bis zum September 2010.

Update: Laut einer Meldung des JPL wurde der Sicherheitsmodus von Mars Odyssey am 23. Juli 2010 beendet und der normale wissenschaftliche Betrieb konnte wieder aufgenommen werden. Die wissenschaftlichen Instrumente des Orbiters, eine Kamera und zwei Spektrometer, arbeiten seitdem fehlerfrei. Mittlerweile wird Mars Odyssey auch wieder als Kommunikationsrelais zwischen dem Marsrover Opportunity und dessen Kontrollzentrum eingesetzt.

Raumcon-Forum:

• Mars Odyssey

Raumfahrer.net-Portal:

• Sonderseite Mars Odyssey

Der Beitrag Mars Odyssey im Sicherheitsmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Wikipedia, New Scientist. Vertont von Peter Rittinger.

Der Marsorbiter „Mars Odyssey“ hat sich am 28. November 2009 selbstständig in den so genannten Sicherheitsmodus, einen Zustand eingeschränkter Aktivität, versetzt. Hierbei wurden die wissenschaftlichen Instrumente an Bord der Sonde automatisch deaktiviert, sodass lediglich die wichtigsten Systeme weiterhin in Betrieb sind. Nach ersten Analysen war ein unverhofft auftretender Fehler im Speicher des Bordcomputers für dieses Ereignis verantwortlich. Über den Auslöser des Fehlers ist bisher nichts bekannt. Allerdings, so das JPL, weist das Ereignis gewisse Parallelen zu einem vergleichbaren Ereignis auf, welches sich bereits am 4. Juni 2008 ereignete.

Über das Wochenende konnte die Kommunikation mit Mars Odyssey aufrecht erhalten werden und die übermittelten Telemetriedaten zeigten für den Energiehaushalt und die Temperatur im Inneren des Orbiters normale Werte an. Das für den Betrieb von Mars Odyssey verantwortliche Team arbeitet derzeit daran, die Sonde wieder in den normalen wissenschaftlichen Betrieb zu versetzen.

„Die aktuelle Funktionsstörung verursachte eine Art ‚Einfrieren‘ des Bordcomputers“, so der beteiligte Projektwissenschaftler Jeffrey Plaut. Im Laufe der Mission haben sich vergleichbare Fehlfunktionen bereits öfter ereignet und sie stellten bisher keine ernsthafte Bedrohung für Mars Odyssey dar. „Diese Art von Ereignissen ist uns geläufig. Wir haben eine bekannte und bereits getestete Vorgehensweise um zum normalen Operationsablauf zurückzukehren“, so Projekt-Manager Philip Varghese vom JPL.

Als erster Schritt in diese Richtung wurde am Montag ein Neustart des Bordcomputers durchgeführt. Die anschließend von der Sonde empfangenen Daten zeigten an, dass dieser Neustart erfolgreich verlaufen ist. Die Lageregelung von Mars Odyssey funktioniert planmäßig und die Instrumente der Sonde sind wie vorgesehen auf den Mars ausgerichtet. Allerdings werden noch mehrere Tage vergehen, bevor der reguläre wissenschaftliche Betrieb wieder aufgenommen werden kann. Laut Jeffrey Plaut erwartet man, dass dies bis zum Ende der Woche geschehen wird.

Die am 7. April 2001 gestartete Sonde befindet sich seit dem 24. Oktober 2001 in einer Umlaufbahn um den Mars. Im Rahmen der im Februar 2002 begonnenen Hauptphase der Mission wurde unter anderem eine globale Karte der Verteilung der chemischen Elemente auf der Marsoberfläche erstellt. Weitere Missionsschwerpunkte sind die Messung der kosmischen Strahlung im niedrigen Marsorbit und die Erfassung der Verteilung von Wassereisvorkommen in der oberen Bodenschicht des Mars.

Des weiteren stellt Mars Odyssey eine wichtige Relaisstation für den Transfer von Daten und Kommandosequenzen von und zu den beiden auf der Marsoberfläche aktiven NASA-Rovern Spirit und Opportunity dar. Da sich momentan auch der zweite aktive Mars-Orbiter der NASA, der Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) in einem Sicherheitsmodus befindet (Raumfahrer.net berichtete), sind die beiden Marsrover bis auf weiteres darauf angewiesen, die tägliche Kommunikation mit ihrem Kontrollzentrum ohne die Unterstützung einer orbitalen Funkrelaisstation durchzuführen. Allerdings wird die zu übertragende Datenmenge bei einer ausschließlichen Direktkommunikation um mehr als das Zehnfache reduziert. Dies wiederum hat laut John Callas, dem Projekt-Manager der beiden Marsrover, zur Folge, dass die täglichen Aktivitäten der Rover vorerst eingeschränkt werden müssen.

Aufgrund des immer noch sehr guten technischen Zustandes der Sonde wurde die Mission von Mars Odyssey von der NASA bisher drei Mal verlängert, zuletzt bis zum September 2010.

Raumcon-Forum

• Diskussion zu Mars Odyssey (ab 2006)

Raumfahrer.net

• Sonderseite Mars Odyssey

Der Beitrag Mars Odyssey befindet sich im Sicherheitsmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Planetary Society, EPSC 2009.

Am 6. August 2009 kam es bereits zum vierten Mal in diesem Jahr zu einem unerwarteten Neustart des Bordcomputers des Mars Reconnaissance Orbiters. Der Orbiter versetzte sich daraufhin, wie für solchen Fällen vorgesehen, in einen sogenannten Sicherheitsmodus, in welchem lediglich die notwendigsten Systeme der Sonde aktiv sind (Raumfahrer.net berichtete). Die lange Dauer dieses Sicherheitsmodus erklärt sich laut Mitarbeitern des JPL dadurch, dass die verantwortlichen Techniker und Ingenieure bei der Behebung des zugrunde liegenden Problems extrem behutsam vorgehen, um eine Gefährdung oder gar einen Verlust der Sonde auszuschließen.

Diese sorgfältige Vorgehensweise wird damit begründet, dass der MRO für absehbare Zeit die einzige Sonde sein könnte, welche man als Relaisstation für die Kommunikation mit auf der Marsoberfläche aktiven Rovermissionen benutzen kann. Zwar befindet sich mit dem „Mars Odyssey“ noch ein zweiter NASA-Orbiter in einer Mars-Umlaufbahn, dieser ist aber mit mittlerweile über acht Jahren Missionsdauer bedeutend älter als der MRO. Sowohl die aktiven Rover-Missionen Spirit und Opportunity als auch der mit einem Start im Oktober/November 2011 geplante Marsrover Curiosity sind in der Lange, direkt mit dem Deep Space Network der NASA zu kommunizieren. Allerdings, so Dwayne Brown vom Pressebüro der NASA, wäre bei diesen Missionen bei einer direkten Kommunikation die Datenübertragungsrate deutlich reduziert, was die Übermittlung von wissenschaftlichen Daten und neuen Kommandosequenzen erheblich erschweren würde.

Besonders ärgerlich ist die momentane Situation für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler. Mit dem Einsetzten des Frühlings auf der Nordhälfte des Mars am 26. Oktober 2009 endet in der Nordpolregion gerade die Polarnacht und die Zone der absoluten Dunkelheit zieht sich jeden Tag ein Stückchen weiter nach Norden zurück. Aufgrund der deaktivierten Instrumente ist es nun leider nicht möglich, die damit verbundene Sublimation des Kohlendioxid-Eises und die so entstehenden Veränderungen der Landschaft zu dokumentieren. In den letzten Wochen gab es in mehreren Fachzeitschriften Publikationen über sehr junge Impaktkrater auf der Oberfläche des Mars und damit verbundene Hinweise auf Wassereis-Vorkommen. Auch diesen Phänomenen kann somit momentan nicht weiter nachgegangen werden.

Eines der Instrumente an Bord des Orbiters, die MARCI-Kamera, erfasst den Mars täglich mehrmals in einer globalen Ansicht im sichtbaren und im UV-Licht. Aus diesen Bildern wird anschließend ein regelmäßiger „Wetterbericht“ erstellt. Auch diese wissenschaftlich überaus interessanten meteorologischen Daten stehen somit zur Zeit nicht zur Verfügung.

Laut einem Mitarbeiter des technischen Teams des MRO dauern die Arbeiten zur Behebung des Computerproblems auch weiterhin an. Mit einer erneuten Inbetriebnahme der wissenschaftlichen Instrumente ist demzufolge nicht vor dem 25. Oktober 2009 zu rechnen.

Raumcon

• Mars Reconnaissance Orbiters (MRO)

Der Beitrag Sicherheitsmodus des MRO besteht weiter erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Nach dem Umschalten wurde der MRO automatisch in einen Zustand eingeschränkter Aktivität, den sogenannten Sicherheitsmodus, versetzt, so wie es die Programmierung der den Mars seit dem 10. März 2006 umkreisenden Raumsonde vorsieht.

Zum Raumfahrzeug besteht Verbindung, und das Kontrollzentrum ist in der Lage, es zu steuern. Die Datenrate der Kommunikation mit dem MRO konnte nach dem Wechsel auf die Backupsysteme von einem automatisch gewählten niedrigen Wert wieder heraufgeschaltet werden. Die zwei Akkumulatoren mit Nickelmetallhydrid-Zellen sind ausreichend geladen und die Solarpaneele erzeugen Strom. Schrittweise soll der normale Betriebszustand wieder hergestellt werden, was einige Tage in Anspruch nehmen wird. Anschließend soll der MRO wieder wie gewohnt eingesetzt werden können, um die Marsoberfläche zu kartieren, nach Eis und Wasser zu suchen und als Relaisstation für die Rover auf dem Mars zu arbeiten.

Im Jahre 2009 ereigneten sich bereits am 23. Februar und am 3. Juni ungeplante Neustarts der Computersysteme des MRO. Das aktuelle Ereignis weist hinsichtlich der vergangenen Vorfälle Gemeinsamkeiten mit diesen, aber jedoch auch Unterschiede zu ihnen auf. Auf bestimmte Daten, die Auskunft über den Zustand des Marssatelliten zum Zeitpunkt kurz vor dem Umschalten geben könnten, wird man wohl keine Zugriffsmöglichkeit mehr haben, teilte das Jet Propulsion Laboratory (JPL) aus Pasadena in Kalifornien am 7. August 2009 mit.

Update 11. August 2009:
NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) berichtete am 10. August 2009, dass man die volle Einsatzbereitschaft des MRO wiederhergestellt habe. Am 8. August 2009 sei der Sicherheitsmodus verlassen worden, und am 10. August 2009 um 23:32 Uhr MESZ sollen die Instrumente wieder ihre üblichen Beobachtungen aufgenommen haben.

Der Beitrag MRO wechselt auf Reservebordrechner erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Im Laufe des Osterwochenendes kam es zu zwei Abstürzen des Hauptcomputers des Marsrovers Spirit. Eine Analyse der übermittelten Systemparameter-Daten dieses Zeitraums zeigte des Weiteren, dass Spirit außerdem an zwei Tagen entgegen der üblichen Prozedur keinerlei Daten in den Flash-Speicher seines Computers übertragen hat. Nachdem sich Spirit im Laufe der folgenden Woche wieder vollkommen normal verhalten hat, trat das Computer-Problem am letzten Wochenende erneut auf. Am Freitag, dem 17. April 2009 wurden erneut keine Daten in den Flash-Speicher übermittelt und am darauffolgenden Tag erfolgte ein weiterer Neustart des Computers. Somit kam es innerhalb von neun Tagen zu insgesamt drei solchen Ereignissen. Ein viertes Ereignis dieser Art hatte bereits im Januar 2009 stattgefunden.

An den folgenden Tagen erfolgte eine ausführliche Analyse dieses Problems, welche allerdings bisher keine Resultate liefern konnte. Als Teil dieser Tests wurden sowohl die HGA-Antenne des Rovers als auch dessen Kameramast reaktiviert. Bei deren Benutzung waren jedoch keine Anomalien erkennbar. Somit kommt der Betrieb dieser beiden Hardware-Komponenten nicht für das ungewöhnliche Verhalten des Rovers in Frage. Bis zum momentanen Zeitpunkt ist nicht ersichtlich, ob es zwischen den Neustarts des Computers und den nahezu zeitgleich erfolgten Datenverlusten im Flashspeicher einen kausalen Zusammenhang gibt. Mittlerweile werden auch altersbedingte Abnutzungserscheinungen der Computer-Hardware nach dem über fünfjährigen Betrieb für möglich gehalten.

Da alle anderen Systeme Spirits, insbesondere die Energiegenerierung, jedoch im normalen Bereich operieren, bestand am JPL bisher kein Anlass zu Panik. Man will die momentane Situation auch weiterhin in Ruhe analysieren und versuchen, das Problem zu lösen. Sollte dies allerdings nicht möglich sein, so besteht im Notfall die Möglichkeit, den Flash-Speicher von Spirits Bordcomputer in Zukunft nicht mehr zu nutzen. Gewonnene Daten könnten dann alternativ in dessen RAM-Speicher abgelegt werden. Dies will man jedoch möglichst vermeiden. Im Flash-Speicher abgelegte Daten bleiben dauerhaft bis zu deren angeordneter Löschung erhalten, auch wenn die Systeme des Rovers während der Marsnacht aus Gründen der Energieeinsparung heruntergefahren werden. Die Daten können also je nach Bedarf, Auslastung des Deep Space Networks der NASA (deren Kommunikationsnetzwerk zu den verschiedenen Raummissionen) und Verfügbarkeit an Energieressourcen für die Telekommunikation an das Kontrollzentrum in Pasadena/ Kalifornien übermittelt werden.

RAM-Daten dagegen würden nach dem Ende einer jeden „Wachphase“ des Rovers und dem damit verbundenen „Herunterfahren“ des Computers gelöscht werden und wären somit dauerhaft verloren. Die einzige Möglichkeit dem entgegenzuwirken wäre ein unmittelbarer Datentransfer noch vor dem Ende eines jeden Marstages. Dies hätte eine einschneidende Veränderung in der Vorgehensweise des Rover-Teams zur Folge, da genau diese Zwischenlagerung von als zweitrangig angesehenen Daten ein wichtiger Bestandteil des bisherigen Missionsablaufes war. Der in diesem Fall unmittelbar stattfindende Datentransfer würde die weitere Vorgehensweise des Rovers eindeutig behindern. Da vor Ende eine jeden Tages noch eine gewisse Zeitspanne für diesen Transfer bereitgehalten werden müsste, würde die Zeit für Forschungsaufgaben und Fortbewegung sehr wahrscheinlich beträchtlich eingeschränkt werden. Anstatt sich auf seine Arbeit zu konzentrieren, müsste der Rover jetzt vermehrt auf seine Position zur Erde beziehungsweise zu den als Relaisstationen dienenden Marsorbitern achten.

Trotz dieses ungeklärten Sachverhaltes entschloss sich die Missionsleitung dazu, Spirits Fahrt am heutigen Tag nach einer zweiwöchigen Unterbrechung fortzusetzen. Der Rover bewegte sich 1,7 Meter in Richtung auf sein nächstes Forschungsziel, die jetzt noch etwa 160 Meter entfernte Spitzkuppe „von Braun“. Bei dieser Fahrt handelte es sich allerdings nur um einen Test, um das Verhalten des Rovers überprüfen zu können. Sollte jetzt ein erneutes Fehlverhalten des Flash-Speichers auftreten, so könnte man daraus wichtige Erkenntnisse über zukünftige Ereignisse dieser Art erhalten. Eventuell als Reaktion auf das Flash-Speicher-Problem wurden alle heute angefertigten Fotoaufnahmen direkt an das Kontrollzentrum übermittelt und nicht erst im Bordcomputer zwischengespeichert. Ein weiterer „Dust Cleaning Event“ ließ die Menge der täglich generierten Energie mittlerweile auf 306 Wattstunden (0,306 kWh) ansteigen.

Eine Entwarnung kann nach jetzigen Kenntnisstand auf einen sich eventuell anbahnenden globalen Staubsturm gegeben werden. Der letzte aus Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters erstellte Wetterbericht des Mars spricht von einer eindeutigen Abnahme der Staubsturmaktivitäten im Laufe der letzten Woche. Die verbliebenen Sturmgebiete konzentrieren sich auf das Gebiet rund um die südliche Polarkappe sowie auf die beiden Einschlagbecken Hellas Planitia und Aryre Planitia in den mittleren südlichen Breiten. Nahezu in der gesamten Atmosphäre befindet sich allerdings eine feine Staubschicht, welche durch die Stürme der letzten Wochen aufgewirbelt wurde und jetzt das einfallende Sonnenlicht planetenweit etwas abschwächt. Des Weiteren wurden in den mittleren nördlichen Breiten, speziell über Tempe Terra und Accidalia Planitia, vermehrt Wassereiswolken registriert.

Der Beitrag Spirit setzt die Fahrt trotz Computerproblemen fort erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Der Bordcomputer war seit fünf Jahren ununterbrochen in Betrieb gewesen. Im Arbeitsspeicher hatten sich durch kosmische Strahlung über die Jahre Speicherfehler angesammelt, welche zunehmend Sorgen bezüglich der Betriebssicherheit aufkommen ließen. Durch den Neustart wurde der Speicher neu initialisiert.

Gleichzeitig konnte auch die Funktionsfähigkeit der „B-Side“ genannten Backupsysteme wiederhergestellt werden. Im Jahr 2007 war ein elektronisches Bauteil des Powermanagements auf der B-Side ausgefallen. Ohne diese Komponente wären alle Backupsysteme funktionsunfähig gewesen. Man hatte aber erwartet, dass ein Rechnerneustart den Fehler beheben würde. Durch den jetzt erfolgten Neustart sind die Backupsysteme wieder einsatzbereit.

Der Reboot war kurfristig verschoben worden, nachdem ein Sternensensor zu warm geworden war. Als Grund wurde ein fehlerhaft eingeschaltetes Heizelement diagnostiziert und abgeschaltet.

Mars Odyssey befindet sich momentan in ihrer dritten Missionsverlängerung um jeweils zwei Jahre. Ende nächster Woche werden wieder alle Instrumente im wissenschaftlichen Standardbetrieb sein. Neben seiner weiter geführt wissenschaftlichen Mission wird der Orbiter zunehmend als Kommunikationsrelais mit den NASA-Missionen auf der Oberfläche des Planeten genutzt.

Der Beitrag Mars Odyssey – Reboot durchgeführt. erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: FuturePlanets, NASA.

Aufgrund nicht ausreichender Tests einiger Hardwarekomponenten des MSL-Rovers entschloss sich die NASA, diese Mission von 2009 auf 2011 zu verschieben. Dadurch entstehen Zusatzkosten in Höhe von etwa 400 Millionen US-Dollar, die aus den Budgets von 2010 und 2011 gedeckt werden müssen. Außerdem kommt der neue Starttermin des MSL mit dem Start der Jupitersonde Juno in Konflikt. Beide Missionen sollen vom selben Startplatz aus auf den Weg gebracht werden. Möglicherweise muss MSL nun eine längere Route fliegen.

Auf einer Beratung des Planetary Science Subcommittee der NASA wurden verschiedene Optionen diskutiert, wie diese Deckung erfolgen kann. Zunächst will man die Missionen der nächsten Jahre unangetastet lassen. Die Missionen Juno (Start 2011), GRAIL (ebenfalls 2011) und MAVEN (2013) werden wie geplant fortgeführt. Zum einen würden deren Verschiebungen aufgrund der weitgehenden Fertigstellung der Sonden eher weitere Kosten verursachen als Einsparungen zu ermöglichen. Zum zweiten könnte MAVEN aufgrund des fortgeschrittenen Alters der gegenwärtig noch aktiven Marsorbiter als Relaisstation notwendig werden, obwohl die Treibstoffreserven beim Mars Reconnaissance Orbiter eine Funktionsdauer bis in die 2020er erwarten lassen können.

Auch an den Budgets für Planetenforschung und Analyse auf der Erde soll nicht geschraubt werden, um nicht die Abwanderung von Fachkräften zu begünstigen.

Zur Diskussion stehen die Kürzung der Reservemittel für die Juno-Mission, die Verschiebung des Auswahlverfahrens für weitere Missionen im Rahmen des Discovery-Programms und eine Verschiebung des Umstiegs von bisheriger Energietechnik für solarzellenungeeignete Umgebungen auf Radioisotopengeneratoren, deren Energieumwandlung über einen Stirling-Prozess erfolgt. Diese sogenannten Advanced Stirling Radioisotope Generators (ASRG) nutzen die Abwärme von Plutonium-238 zum Betrieb eines Stirling-Motors und sind dabei viermal effektiver (geschätzter Wirkungsgrad 28%) als bisherige Radioisotopengeneratoren (Wirkungsgrad 6,6 – 6,8%). Ein ASGR soll eine Energieausbeute von 6,7 kWh pro Tag erbringen. Allerdings ist bisher noch nicht ausreichend bekannt, welche Auswirkungen die durch den Motor erzeugten Vibrationen auf die Messtechnik einer derart versorgten Sonde hätten. Auf jeden Fall sind Änderungen im Sondendesign erforderlich. Die ASRG böten aber auch ein großes Einsparungspotenzial, da die knappen Plutoniumvorräte weltweit deutlich länger reichen würden.

Die Liste der möglichen Missionen jedenfalls liest sich überaus spannend. Hier einige Beispiele:

• Mobiler Mondlander ExoMoon
• Polarer Mondrover JEDI
• Schwimmender Titanseeroboter Titan Mare Explorer (TiME)
• Io-Vulkansonde Io Volcano Observer (IVO)
• Jupiter-Lagrangepunkt-Trojaner-Lander Trojan Asteroid Mission
• Kometenlander Comet Hopper (CHopper)
• Kometen-Probensonde Comet Coma Sample Return Mission
• Mars-Bohrer Kuklos
• Venus-Atmosphärenballons Polar VALOR

Eine weitere Einsparungschance böte die Zusammenlegung der für 2016 geplanten Marssonden von NASA und ESA zu einem Raumfahrzeug.
Abzuwarten bleiben aber in jedem Falle mögliche Änderungen auf politischer Ebene. Am 20. Januar wird die NASA auf der Parade zur Amtseinführung von Barack Obama mit der STS-126-Crew und einem neu entwickelten Mondfahrzeug auftrumpfen.

Raumcon:

• MSL-Rover
• Fragen des Obama Transition Teams an die NASA

Der Beitrag MSL-Verschiebung und neue Energiequellen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.