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

Seit unserem letzten ausführlicheren Bericht über die Mission des von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrovers Curiosity hat sich dieser im Rahmen von mehreren Fahrten weiter auf sein nächstes ‚großes Ziel‘ zu bewegt. Hierbei handelt es sich um eine mit dem Namen „Murray Buttes“ belegte Region an der Basis des im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons. Aufnahmen von verschiedenen Marsorbitern zeigten bereits im Vorfeld der Curiosity-Mission, dass dieser etwa 5.500 Meter hohe Berg über einen ausgeprägten Schichtaufbau verfügt. In den einzelnen Schichten ist – vergleichbar mit den Steilwänden des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona – die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche enthalten.

Anders als in Bohrkernen liegen diese Informationen dabei offen zutage und sind für Curiosity mehr oder weniger leicht einsehbar. Durch eine langsame, mit ausführlichen Analysen von aus geologischer Sicht interessant erscheinenden Ablagerungen verbundene ‚Besteigung‘ des Berges soll diese Geschichte im weiteren Verlauf der Mission Schritt für Schritt erforscht und entschlüsselt werden. Auf diese Weise erhoffen sich die auf die Erforschung des Mars spezialisierten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse darüber, wann, wie, warum und in welchem Zeitraum sich das Klima und die Umweltbedingungen auf dem Mars einstmals so dramatisch verändert haben.

Die Priorität der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und der für die Steuerung von Curiosity verantwortlichen Roverdriver des Jet Propulsion Laboratory (JPL) liegt derzeit darin, sich möglichst schnell dem vorgesehenen Ankunftspunkt an der Basis des Aeolis Mons zu nähern. Statt die zur Verfügung stehende Zeit und Energie in erster Linie für wissenschaftliche Untersuchungen zu nutzen werden deshalb stattdessen möglichst große Tagesetappen absolviert. Bei einigen der in den letzten Tagen absolvierten Fahrten wurden dabei pro Tag auch Strecken von teilweise deutlich mehr als 100 Metern überbrückt.

Autonome Navigation
Aufgrund der großen Distanz zwischen Erde und Mars – abhängig von der Konstellation der beiden Planeten kann die Signallaufzeit bis zu 22 Minuten betragen – kann Curiosity von den Roverdrivern jedoch nicht etwa mittels eines Joysticks ‚in Echtzeit‘ navigiert werden. Vielmehr müssen sämtliche von dem Rover zu absolvierenden Manöver im Voraus bis ins Detail geplant und festgelegt werden. Nach der Übertragung der entsprechenden Kommandosequenzen führt der Rover diese Manöver dann selbstständig durch.

Aufgrund diese Vorgehensweise ist die Länge der im Rahmen einer einzelnen Fahrt zurückzulegenden Strecke normalerweise auf eine Distanz von maximal etwa 100 Metern begrenzt. Dies entspricht der Entfernung, in der die Kamerasysteme des Rovers die Umgebung in einer für die Planung einer zukünftigen Fahrt ausreichend hohen Auflösung wiedergeben können. Bei einer durch Geländeunebenheiten bedingten schlechten Sicht auf die zukünftig zu passierenden Oberflächenbereiche fallen die Fahrten dagegen entsprechend kürzer aus.

Allerdings ist der Rover in der Lage, dieses Manko auszugleichen, indem er sich nach dem ‚vorgeplanten‘ Abschnitt einer Fahrt im sogenannten ‚autonomen Navigationsmodus‘ weiterbewegt. Hierbei unterbricht der Rover seine Fahrt in regelmäßigen Abständen von maximal wenigen Metern und fertigt mit seinen Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras Fotoaufnahmen des vorausliegenden Geländes an.

Jeweils zwei Kameras bilden dabei zeitgleich den gleichen Geländeabschnitt ab. Diese Aufnahmen werden von der ‚Drive-Software‘ des Rovers zu Stereoaufnahmen kombiniert – im Gegensatz zu konventionellen 2D-Aufnahmen ergibt sich bei stereoskopischen Aufnahmen auch ein räumlicher Eindruck der Landschaft – und anschließend autonom ausgewertet. Aus den so gewonnenen Informationen berechnet die Software von Curiosity anschließend einen sicheren Weg zu dem vorgegebenen Endpunkt der Tagesetappe.

Eine Sanddüne stoppt die Fahrt
Auf diese Weise überbrückte Curiosity am 25. und 26. Juni 2014 im Rahmen von zwei in die südliche Richtung zielenden Fahrten insgesamt weitere 224 Meter. Für den folgenden Tag war dann eine weitere Fahrt über diesmal 101 Meter geplant, welche über einen weitgehend mit Sand bedeckten Bereich der Marsoberfläche führen würde. Nach einer absolvierten Strecke von 82 Metern brach Curiosity diese Fahrt allerdings automatisch ab, da die ‚Drive-Software‘ ein unvorhergesehenes Problem registriert hatte.

Die Stereoaufnahmen der Gefahrenerkennungs- und Navigationskameras werden nicht nur genutzt, um den nächsten Teilabschnitt einer Fahrt zu ermitteln. Vielmehr dienen diese Aufnahmen auch dazu, um regelmäßig zu überprüfen, ob der Rover auf dem vorherigen Abschnitt der Fahrt eventuell von der vorgesehenen Route ‚abgedriftet‘ ist oder nicht den vorgesehenen Geländegewinn erzielt hat. Stimmt die ‚berechnete‘ Position nicht mit der wirklich erreichten Position überein und wird dabei eine zuvor von den Roverdrivern vorgegebene ‚Toleranzschwelle‘ überschritten, so hat dies einen automatisch erfolgenden Abbruch der Fahrt zur Folge.

Genau dieser Fall trat dann auch im Rahmen der Fahrt vom 27. Juni ein. Die Software stellte fest, dass Curiosity beim Überfahren einer kleinen Sanddüne nicht den erwarteten Geländegewinn erzielt hatte. Dank des frühzeitigen Erkennens dieser potentiellen Gefahr führte dieser Schlupf allerdings nicht dazu, dass sich die Räder des Rovers in den lockeren Untergrund eingraben konnten.

Vergleichbare Situationen haben in der Vergangenheit mehrfach zu Problemen bei den Missionen der Marsrover Opportunity und Spirit geführt. Für Spirit bedeutete das Einsinken in einer ‚Sandfalle‘ letztendlich sogar das Ende der Mission (Raumfahrer.net berichtete). Auch aus diesem Grund gingen die an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure äußerst sorgfältig vor, als der Rover im Februar 2014 eine Sanddüne überqueren musste (Raumfahrer.net berichtete).

Nach der Auswertung der Telemetriedaten, welche den Grund für den Abbruch der Fahrt am 27. Juni dokumentierten, wurde der Rover am 29. Juni zunächst um etwa neun Meter zurückbewegt. Anschließend wurde die jetzt wieder vor dem Rover liegende Düne, welche inzwischen mit dem Namen ‚Sourdough‘ belegt wurde, intensiv mit den Kamerasystemen abgebildet. Nochmals zwei Tage später setzte Curiosity die Fahrt fort, indem dieser Bereich der Marsoberfläche in westlicher Richtung ‚umfahren‘ wurde.

Allerdings entsprach auch der dabei erreichte Geländegewinn von rund 22 Metern nicht den vorgesehenen Erwartungen – geplant war eine Fahrt über mindestens 39 Meter. Diesmal verantwortlich für den vorzeitigen Abbruch der Fahrt war eine nach dem Abschluss einer Teiletappe über den Parametervorgaben liegende Abweichung in der Azimut-Orientierung des Rovers in Bezug auf die Marsoberfläche.

Auch die darauf folgende Fahrt am 2. Juli wurde nach lediglich 21 Metern – geplant waren diesmal eigentlich 57 Meter – vorzeitig beendet. Diesmal war ein mehr als 20 Zentimeter hoher Felsbrocken der Auslöser für den Abbruch der Fahrt, welcher dem Rover den vorgesehenen Weg versperrte.

Prinzipiell ist Curiosity dazu ausgelegt, bis zu 75 Zentimeter hohe Hindernisse und Geländeneigungen von im Normalfall 30 Grad, in Extremfällen sogar von bis hin zu maximal 45 Grad zu bewältigen. Aufgrund des gegenwärtig gegebenen sandigen und entsprechend lockeren Untergrundes sind die entsprechenden Sicherheitsparameter derzeit allerdings bewusst konservativ eingestellt.

Dies konnte den Rover allerdings nicht daran hindern, am 3. Juli weitere 72 Meter in ebenfalls die südliche Richtung zurückzulegen. Der 4. Juli wurde dann genutzt, um die sechs Räder einer erneuten intensiven Inspektion zu unterziehen, wobei die Kamerasysteme zum Einsatz kamen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 681 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity rund 8.500 Meter auf der Marsoberfläche zurückgelegt. Dabei hat der Rover mit seinen Kamerasystemen inzwischen über 164.200 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: FU Berlin. DLR, ESA.

Bereits seit dem 25. Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an dieser Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem regelmäßig eine Vielzahl an Daten und Fotoaufnahmen von der Atmosphäre und speziell von der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Durch die Auswertung der gewonnene Daten und Bildprodukte ergeben sich für die Planetenforscher wertvolle Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte.

Eine am heutigen Tag von der ESA veröffentlichte Aufnahme zeigt den nach dem deutschen Astronomen Wilhelm F. Rabe (1893-1953), dem ehemaligen Leiter der Universitätssternwarte in München-Bogenhausen, benannten Rabe-Krater. Für die hier gezeigten Bildprodukte wurden Daten verwendet, welche die Raumsonde Mars Express bei zwei zeitlich sehr weit auseinanderliegenden Überflügen gewann. Der erste Überflug erfolgte bereits am 7. Dezember 2005 während des Umlaufs Nummer 2.441. Der zweite Überflug wurde am 9. Januar 2014 im Rahmen des Orbits Nummer 12.736 durchgeführt.

Bei beiden Überflügen wurde die Marsoberfläche mit der High Resolution Stereo Camera (kurz „HRSC“), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, abgebildet. Aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern erreichte die HRSC dabei eine Auflösung von ungefähr 15 Metern pro Pixel.

Der Rabe-Krater
Der rund 108 Kilometer durchmessende Rabe-Krater befindet sich bei 44 Grad südlicher Breite und 35 Grad östlicher Länge und liegt somit im Bereich des südlichen Hochlandes des Mars. Das südliche Mars-Hochland verfügt über ein höheres Alter als die Tiefebenen auf der nördlichen Marshemisphäre und weist deshalb auch zahlreiche Impaktkrater unterschiedlichster Größe auf. Diese topographische Zweiteilung der Planetenoberfläche, auch als Dichotomie bezeichnet, ist eines der auffälligsten Oberflächenmerkmale unseres Nachbarplaneten.

In einer Entfernung von etwa 320 Kilometern zu dem Rabe-Krater befindet sich der westliche Rand des Impaktbeckens Hellas Planitia. Das Hellas Planitia verfügt über einen Durchmesser von etwa 1.600 x 2.200 Kilometern und ereicht eine Tiefe von bis zu neun Kilometern. Nach dem Südpol-Aitken-Becken auf dem irdischen Mond handelt es sich hierbei nach dem derzeitigen Wissensstand der Planetenforscher um das zweitgrößte Einschlagbecken in unserem Sonnensystem.

‚Dunkle‘ Dünenfelder im Inneren des Rabe-Kraters
Im Zentrum des Impaktkraters ist auf den Fotos ein ausgedehntes Feld aus Sanddünen zu erkennen, welche teilweise eine Höhe von bis zu 200 Metern erreichen. Die charakteristische dunkle Farbe dieser Formationen ist ein deutlicher Hinweis darauf, dass sich diese Dünen in erster Linie aus vulkanischen Aschepartikeln zusammensetzen. Derartige ‚Dunkle Dünen‘ kommen auf dem Mars verhältnismäßig häufig vor und stellen einen Großteil der dortigen äolischen, also durch Windeinflüsse gebildeten, Oberflächenformationen dar. Aufgrund ihrer Zusammensetzung aus vulkanischen Mineralen werden solche Dünen auch als ‚basaltische Dünen‘ bezeichnet.

Auf unserem Heimatplaneten treten vergleichbare Dünenformationen dagegen nur relativ selten, nämlich in vulkanischen Regionen mit einem sehr trockenem Klima, auf. Speziell können sie auf Grönland, auf Island, auf Neuseeland, in den westlichen Gebieten der USA, in Peru und in der Ka’u-Wüste auf Hawaii beobachtet werden.

Die ‚dunklen Dünenfelder‘ auf dem Mars sind erst in jüngerer geologischer Vergangenheit – nämlich vor vermutlich weniger als 100 Millionen Jahren – entstanden, nachdem kein Wasser mehr auf der Planetenoberfläche vorhanden war. Dies ist daran erkennbar, dass es zu keiner chemischen Verwitterung, also einer Oxidation von eisenreicher Asche, gekommen ist und die Dünen deshalb auch nicht über die sonst allgemein typische rötliche Färbung des überwiegenden Teils der Marsoberfläche verfügen.

Die Spuren von Wind und Wasser
Die Dünen weisen verschiedene Muster auf, welche auf die unterschiedlichen im Bereich des Rabe-Kraters vorherrschenden Windrichtungen hindeuten. Die Planetologen ‚lesen‘ die für die Dünenbildung verantwortliche Windrichtung an der Ausrichtung des Dünenkammes und der windzugewandten Seite, der Luv-Seite, der Düne ab. So ist zum Beispiel an manchen Orten erkennbar, dass sich die Dünen über einen Abhang in die Vertiefung hinunter bewegen. Man nennt solche Dünen daher auch ‚fallende Dünen‘. Andernorts bewegen sich die Dünen in dem Dünenfeld in völlig unterschiedliche Richtungen.

Ungewöhnlich beim Rabe-Krater ist, dass ein großer Teil des Kraterbodens in der Vergangenheit offenbar abgesackt ist. Von der ursprünglichen, von geschichteten Sedimenten gebildeten Verfüllung des Kraters ist nur noch eine Art Tafelberg übrig geblieben, der aus dieser Vertiefung herausragt. Der Prozess, welcher den Kraterboden stellenweise absacken ließ, ist noch nicht bekannt.

Möglicherweise wurde dieser Vorgang durch die Verflüchtigung von Wassereis ausgelöst, welches ursprünglich in Hohlräumen unter dem Krater vorhanden war. Umwelteinflüsse wie zum Beispiel Vulkanismus oder der Impakt von Asteroiden oder Meteoriten führten eventuell zu einer vorübergehenden Erwärmung des Untergrundes, wodurch das Eis taute. Das durch diesen Schmelzprozess freigesetzte Wasser floss anschließend entweder ab oder verflüchtigte sich in die Atmosphäre.

‚Terrain Softening‘
Wie die überwiegende Mehrzahl der größeren Impaktkrater auf der südlichen Marshemisphäre weist auch der Rabe-Krater deutliche Spuren einer im Laufe der Jahrmillionen und Jahrmilliarden erfolgen Erosion auf. Verschiedene signifikante Merkmale wie zum Beispiel hohe Kraterwände, Terrassen oder Zentralberge in ihrem Inneren, welche – in geologischen Zeiträumen betrachtet – relativ junge Krater charakterisieren, sind bei diesem Einschlagskrater nur noch schwach ausgeprägt oder mittlerweile sogar komplett verschwunden.

Einige Impaktkrater in der näheren Umgebung, speziell nördlich des Rabe-Kraters, sind sogar nur noch andeutungsweise in ihren Umrissen erkennbar. Durch das ‚Kriechen‘ (engl. ‚creep‘) von Material entlang eines natürlichen Gefälles erfolgt nach und nach eine Einebnung des Geländes. Der geologische Prozess, welcher eine Oberfläche auf diese Weise gestaltet, wird in der Fachsprache als ‚Terrain Softening‘ (zu deutsch ‚Oberflächenglättung‘) bezeichnet. Vermutlich wird dieser Vorgang durch hohe Konzentrationen von Eis im Untergrund unterstützt, so dass Oberflächenmaterial auf den eisigen, unterirdischen Schmierschichten schon bei geringen Hangneigungen ‚kriechen‘ kann.

Mittlerweile weisen die meisten Krater in dieser Gegend einen ebenen Boden auf, welcher mit Sedimenten angefüllt wurde. Lediglich ein kleinerer, deutlich jüngerer und relativ tiefer Einschlagskrater, welcher in der Nadiransicht links unterhalb von dem Rabe-Krater zu sehen ist, bildet eine Ausnahme. Hier sind noch Kanäle und Rillen an den Kraterwänden erkennbar.

Bildverarbeitung und HRSC-Kamera
Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht des Rabe-Kraters wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Marslandschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal der Kamera abgeleitet. Des Weiteren konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wurde, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann geleitet. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 40 Co-Investigatoren von 33 Instituten aus zehn Ländern.

Die hochauflösenden Stereokamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof erstellt.

Die hier gezeigten Aufnahmen des Rabe-Kraters finden Sie auch auf den entsprechenden Internetseiten des DLR und der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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Der Beitrag Mars Express: Dunkle Dünen im Rabe-Krater erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: FU Berlin, DLR.

Eines der auffälligsten topografischen Merkmale des Mars ist seine Zweiteilung, durch welche unser Nachbarplanet in ein südliches Hochland und eine um mehrere Kilometer abgesenkte Tiefebene auf der Nordhemisphäre geteilt wird. Diese Dichotomie hat zur Folge, dass sich die beiden Hemisphären geologisch und topografisch in vielerlei Hinsicht unterscheiden. Auf der nördlichen Halbkugel dominieren zum Beispiel flache, sand- und staubbedeckte Ebenen die Topografie des Geländes, welches in diesem Bereich nur wenige markante Landschaftsmerkmale aufweist. Die gebirgige und stark zerklüftete südliche Hemisphäre besteht dagegen aus geologisch älteren Formationen, was sich unter anderem in einer deutlich größeren Kraterdichte wiederspiegelt.

Bedingt durch den Wechsel der Jahreszeiten kommt es im Bereich der nördlichen Tiefebene oftmals zu intensiven Staub- und Sandstürmen. Der Wind transportiert und verfrachtet dabei kleinste Partikel, welche dann an anderer Stelle abgelagert werden oder – wenn sie auf Gestein treffen – diese Felsformationen durch ihre erodierende Wirkung langsam zersetzen. Diese Art der Winderosion wird auch als Windschliff oder Windabrasion bezeichnet. Neben ausgedehnten Dünenfeldern sind Windhöcker entlang der vorherrschenden Hauptwindrichtung, so genannte Yardangs, die markanteste Hinterlassenschaft der Windkraft auf dem Mars.

Trotz der nur sehr dünnen Marsatmosphäre – der Luftdruck auf der Marsoberfläche entspricht dem Luftdruck der irdischen Atmosphäre in einer Höhe von etwa 35 Kilometern und liegt im Durchschnitt bei 6,36 Hektopascal – ist der Wind mit seiner mitgeführten Fracht aus Staub und kleinsten Sandpartikeln seit dem Beginn der modernen Marsforschung mittels Raumsonden und Teleskopen ein häufiger, aber nur selten willkommener „Begleiter“ der Planetologen. Als zum Beispiel die US-amerikanische Raumsonde Mariner 9 am 14. November 1971 in eine Marsumlaufbahn eintrat waren die Hoffnungen der Wissenschaftler groß, als die ersten Bilder zur Erde übermittelt wurden. Noch größer war dann jedoch deren anfängliche Enttäuschung, denn auf den Bildern des Orbiters waren keine Oberflächenformationen zu erkennen.

Die Ingenieure und Wissenschaftler der NASA glaubten schon an einen Fehler im Kamerasystem der Raumsonde, ehe sie erkannten, dass der gesamte Planet von einem globalen Staubsturm heimgesucht wurde, welcher einen Blick auf die Oberfläche unmöglich machte. Erst zu Beginn des Jahres 1972 legte sich der Staubschleier und die Kamera konnte dann doch noch die erhofften Bilder der Marsoberfläche aufnehmen und zur Erde übertragen. Dies war der eigentliche Beginn der Marsforschung im Zeitalter der Raumfahrt. Die insgesamt 7.239 Bilder, welche Mariner 9 im Verlauf der Mission zu Erde übermitteln konnte, begründen im Wesentlichen immer noch unser heutiges Bild vom Mars.

Auch die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express hatte im Laufe ihrer nunmehr fast zehnjährigen Mission – am 2. Juni 2003 wurde der Orbiter gestartet, seit dem 25. Dezember 2003 befindet sich Mars Express in einer Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten – des öfteren mit durch Staubstürme verursachten Einschränkungen der Instrumente zu kämpfen. Die Aufnahmen, welche zu solchen Zeitpunkten mit der High Resolution Stereo Camera (kurz „HRSC“), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, aufgenommen wurden, waren dann größtenteils unbrauchbar. Trotz solcher Beeinträchtigungen konnte die HRSC-Kamera mittlerweile fast 90 Prozent der Marsoberfläche in einer Qualität abbilden, welche den wissenschaftlichen Ansprüchen genügt (Raumfahrer.net berichtete).

Die heute veröffentlichten Aufnahmen der HRSC-Kamera zeigen solche weiter oben erwähnten Yardangs in den Ebenen rund um den etwa 480 Kilometer langen Gebirgszug Gordii Dorsum. Dieser Höhenzug befindet sich unmittelbar nördlich des Marsäquators und rund tausend Kilometer südwestlich des Olympus Mons, des größten Vulkans auf dem Mars, und bildet eine Übergangszone zwischen dem südlichen Hochland und der nördlichen Tiefebene. Bei dem Gordii Dorsum handelt es sich dabei nur um einen von mehreren Höhenzügen, welche in nordnordwestlicher Richtung von dem Marshochland in die nördlichen Tiefebenen hineinragen. Die Prozesse, welche zur Entstehung dieser Formationen führten, sind bisher noch nicht vollständig verstanden. Es wird jedoch vermutet, dass diese Bergrücken durch tektonische Prozesse, möglicherweise durch sogenannte Seiten- oder Blattverschiebungen entstanden sind.

Die hier wiedergegebenen Abbildungen zeigen einen Teilbereich des südlichen Gordii Dorsum. Besonders auffällig sind zahlreiche schmale, über viele Kilometer parallel verlaufenden Grate und Furchen, welche im oberen Bildausschnitt der Draufsichten zu sehen sind und sich somit östlich des Gordii Dorsum befinden. Hierbei handelt es sich um die erwähnten Yardangs. Yardangs werden im Laufe der Zeit von den Sandkörnern, welche der Wind mit sich führt, wie mit einem Sandstrahlgebläse aus dem Gestein „herausgefräst“. Wehen die Winde dabei über einen längeren Zeitraum in die gleiche Richtung, so können diese dabei regelrechte Windgassen bilden, durch welche der Prozess der Yardang-Bildung noch weiter beschleunigt wird.

Der Name „Yardang“ entstammt aus der uigurischen Sprache und bedeutet ins Deutsche übersetzt in etwa „steiler Sandwall“. Geprägt wurde der Begriff durch den schwedischen Wissenschaftler und Forschungsreisenden Sven Hedin, welcher in der zentralasiatischen Wüste Lop Nor solche Gesteinsformationen beobachtete und im Jahr 1903 erstmals wissenschaftlich beschrieb.

Des weiteren ist im oberen Bildausschnitt der Nadir-Aufnahme eine auffallende Linie erkennbar, welche sich durch die Ebene zieht. Hierbei handelt es sich vermutlich um einen großen tektonischen Bruch in der Planetenoberfläche, der sich außerhalb des Aufnahmebereiches in die nordwestliche Richtung fortsetzt. In den perspektivischen Ansichten, aber auch in der topographischen Bildkarte und auf dem Anaglyphenbild ist gut erkennbar, dass das Gordii Dorsum aus mehreren übereinander abgelagerten Schichten aufgebaut ist, welche vor allem im Westen nach und nach von der Winderosion angegriffen werden.

Die hier gezeigten Aufnahmen der HRSC-Kamera entstanden während des Orbits Nummer 11.503 von Mars Express am 15. Januar 2013. Aus einer Überflughöhe von mehreren hundert Kilometern erreichte die Kamera dabei eine Auflösung von etwa 19 Metern pro Pixel.

Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht des Gordii Dorsum wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivischen Schrägansichten wurden aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal der Kamera abgeleitet. Des Weiteren konnten die für die Bildauswertung zuständigen Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wurde, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Freien Universität Berlin geleitet. Dieser hat auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 40 Co-Investigatoren von 33 Institutionen aus zehn Ländern.

Die HRSC-Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt unter der Leitung von Prof. Dr. Gerhard Neukum entwickelt und in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH) gebaut. Sie wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt.
Die hier gezeigten, während des Orbits Nummer 11.5037 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen des Gordii Dorsum finden Sie auch auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: FU Berlin, DLR, ESA.

Bereits seit dem Dezember 2003 befindet sich die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express in einer Umlaufbahn um den Mars und liefert den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern seitdem eine Vielzahl an Daten über die Atmosphäre und die Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten, durch deren Auswertung sich neue Einblicke in dessen Entwicklungsgeschichte ergeben.

Am 13. Januar 2013 überflog Mars Express während des Orbits Nummer 11.497 den nordöstlichen Bereich der südlich des Äquators gelegenen Hochebene Hesperia Planum und bildete dabei einen Teilbereich von der Mündung des Marstals Tinto Vallis mit der High Resolution Stereo Camera (kurz „HRSC“), einem der insgesamt sieben wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Marsorbiters, ab. Mit diesen neuen Aufnahmen konnten die Marsforscher die Ähnlichkeiten zwischen speziellen Regionen auf unserem Heimatplaneten, welche beispielsweise in den polaren Gebieten oder in einigen Wüsten vorzufinden sind, und Regionen auf dem Mars sowie die verflochtene frühe geologische Geschichte dieser beiden Welten noch weiter verdeutlichen.

Das nach dem in der südwestspanischen Region Andalusien gelegenen Rio Tinto – dem „Roten Fluss“ – benannte Marstal Tinto Vallis ist etwa 190 Kilometer lang und verfügt über ein sehr hohes Alter. Es hat sich vermutlich bereits in der Frühgeschichte des Mars vor etwa 3,7 Milliarden Jahren gebildet. Die Planetologen gehen davon aus, dass das Tinto Vallis nicht etwa durch abfließendes Oberflächenwasser gebildet wurde, sondern dass seine Entstehung vielmehr auf eine frühere vulkanische Aktivität in dieser Region zurückzuführen ist.

Die dabei freigesetzte Wärme brachte größere Mengen an Wassereis, welches ursprünglich unter der Marsoberfläche vorhanden war, zum Schmelzen. Der so ansteigende Grundwasserspiegel führte dazu, dass das Wasser schließlich die Planetenoberfläche erreichte und dort austrat. Beim Abfließen des Schmelzwassers wurden durch eine Klifferosion Täler ausgeschürft. Bei diesem Prozess tritt das Wasser an den Seiten von Abhängen und Geländekanten in Form von Sickerwasser und Quellen aus dem Boden aus. Dadurch wird der Abhang ausgehöhlt.

Durch das Nachrutschen von Oberflächenmaterial, wodurch die zuvor entstandenen Aushöhlungen wieder verfüllt werden, „wandert“ die Erosionskante immer weiter nach hinten. Der folgende Kliffabbruch führt schließlich zur Entstehung von steilen, U-förmigen Talstrukturen. Die Geologen verwenden für diese Form der Erosion den englischen Fachbegriff „sapping valleys“.

Das Ausschürfen solcher „sapping valleys“ durch Grundwasser ist eine wesentliche Ursache für Erosion in vielen der zusammenhängenden Talstrukturen, welche in dieser Region der Marsoberfläche zu beobachten sind. Das durch die HRSC-Kamera abgebildete Tinto Vallis ist ein sehr gutes Beispiel für ein derartiges Tal. In der weiter oben gezeigten topografischen Übersichtskarte ist der gesamte Verlauf dieses Tals durch die Hochebene Hesperia Planum zu erkennen.

In der nebenstehenden Nadir-Farbansicht fällt in der linken Bildhälfte eine etwa 100 Kilometer durchmessende Vertiefung auf, welche aufgrund der starken Erosion ihrer Ränder allerdings nicht sogleich als ein Impaktkrater identifiziert werden kann. Dieser riesige Krater wird im Südosten (unten links in dieser Aufnahme) von einem kleineren, lediglich rund 35 Kilometer breiten Krater mit einem sehr scharfen Rand überlagert. Dies zeigt, dass dieser zweite Krater über ein deutlich jüngeres Alter als der große Krater verfügt.

Der Boden des großen Kraters ist mit einer Vielzahl von Tafelbergen und kleineren Spitzkuppen übersät. Diese Strukturen sind wahrscheinlich ebenfalls auf das Austreten von Wasser unter einer einstmals zusammenhängenden Oberfläche im Inneren des Krater zurückzuführen. Das abfließende Wasser hat einen Kollaps der verbleibenden Oberfläche verursacht, welche dabei in die zuvor gebildeten Hohlräume absackte. Zurück blieben die heute sichtbaren Restberge mit ihren für diese Erosionsform typischen steilen Flanken.

Spitzkuppen und Tafelberge verdanken ihre steilen Flanken dickeren Schichten aus festerem, verhältnismäßig erosionsresistentem Gestein in ihrem Inneren. Auf der Erde sind viele vergleichbare Beispiele für solche geologische Formationen in den Wüstenregionen des US-Bundesstaates Utah im Südwesten der USA zu finden.

Im kleineren der beiden Krater sind dagegen verschiedene spektakuläre Erdrutsche zu erkennen, welche sich zur nordwestlichen und zur nordöstlichen Seite erstrecken. Mehrere noch kleinere Krater in der abgebildeten Region verfügen aufgrund abgelagerter Sedimente über besonders glatte und flache Böden.

Die dunkleren Regionen weiter im Norden und Süden liegen deutlich tiefer als das Zentrum der abgebildeten Region, was aus der nebenstehenden höhenkodierten Darstellung der Region hervorgeht. Die dunkle Färbung dieser Oberflächenbereiche ist dadurch zu erklären, dass hier vom Wind verfrachteter Sand und Staub abgelagert wurde. Bei diesem Material handelt es sich sehr wahrscheinlich um Vulkanasche und zerkleinertes Basaltgestein. Dunkle Dünenfelder, welche sich aus diesem Material bilden, können nicht nur auf dem Mars, sondern auch in einigen Regionen auf der Erde beobachtet werden.

Die weiter oben gezeigte Nadir-Farbansicht des Tinto Vallis wurde aus dem senkrecht auf die Planetenoberfläche blickenden Nadirkanal und den vor- beziehungsweise rückwärts blickenden Farbkanälen der HRSC-Stereokamera erstellt. Die perspektivische Schrägansicht wurden aus den Aufnahmen der Stereokanäle der HRSC-Kamera berechnet. Das weiter unten zu sehende Anaglyphenbild, welches bei der Verwendung einer Rot-Cyan- oder Rot-Grün-Brille einen dreidimensionalen Eindruck der Landschaft vermittelt, wurde aus dem Nadirkanal und einem Stereokanal der Kamera abgeleitet. Des Weiteren können die Wissenschaftler aus einer höhenkodierten Bildkarte, welche aus den Nadir- und Stereokanälen der HRSC-Kamera errechnet wird, ein digitales Geländemodell der abgebildeten Marsoberfläche ableiten.

Das HRSC-Kameraexperiment an Bord der ESA-Sonde Mars Express wird vom Principal Investigator (PI) Prof. Dr. Gerhard Neukum von der Freien Universität Berlin geleitet, der auch die technische Konzeption der hochauflösenden Stereokamera entworfen hat, und vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Gebaut wurde die Kamera in Kooperation mit mehreren industriellen Partnern (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Die systematische Prozessierung der Bilddaten erfolgt am DLR. Die Darstellungen der hier gezeigten Mars Express-Bilder wurden von den Mitarbeitern des Instituts für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planetenforschung erstellt. Das für die HRSC-Kamera verantwortliche Wissenschaftlerteam besteht aus 40 Co-Investigatoren von 33 Institutionen aus zehn Ländern.
Die hier gezeigten, während des Orbits Nummer 11.497 durch die HRSC-Kamera angefertigte Aufnahmen des Tinto Vallis finden Sie auch auf der entsprechenden Internetseite der FU Berlin. Speziell in den dort verfügbaren hochaufgelösten Aufnahmen kommen die verschiedenen Strukturen der Marsoberfläche besonders gut zur Geltung.

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Der Beitrag Feuer und Eis im Roten Tal auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 2. Oktober 2012, dem Sol 56 der Mission, erreichte der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity durch eine Fahrt über eine Entfernung von rund sechs Metern ein kleines, etwa 2,5 x 5 Meter durchmessendes Feld aus lockerem Sand und Staubablagerungen. Im Bereich dieser mit dem Namen „Rocknest“ belegten Sanddüne, so die Entscheidung der an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure, wurde in den folgenden Wochen ein weiterer, für den Gesamterfolg der Mission überaus wichtiger Schritt vollzogen. Neben weiteren Instrumententests und den damit verbundenen Kalibrierungsarbeiten wurde in diesem Bereich des Gale-Kraters erstmals der an der Frontseite des Rovers befindliche Instrumentenarm eingesetzt.

Das am Ende dieses Armes befindliche Probenentnahmesystem entnahm während der letzten Wochen insgesamt fünf Bodenproben, von denen die letzten beiden nach entsprechenden Aufbereitungsarbeiten den beiden im Innereren des Rovers befindlichen Analyseinstrumenten CheMin und SAM zugeführt und durch diese Instrumente untersucht wurden. Diese zeitaufwändigen Aktivitäten, welche ein Bestanteil der auch gegenwärtig immer noch andauernden Phase der Inbetriebnahme des Rovers sind, wurden Ende der letzten Woche beendet.

Die Fahrt wird fortgesetzt

Am 16. November, dem Sol 100 der Mission, wurden die Räder von Curiosity nach einer Zeitdauer von 44 Sols erstmals wieder bewegt. Im Rahmen dieser Fahrt überbrückte der Rover eine Distanz von 1,9 Metern. Durch diese relativ geringfügige Positionsveränderung gelang ein auf der Marsoberfläche befindlicher Gesteinsbrocken in die Reichweite des Instrumentenarms. „Rocknest 3“, so die Bezeichnung dieses Felsens, wurde zwei Tage später mit dem APX-Spektrometer untersucht. Durch die zwei dabei erfolgenden Messungen, welche jeweils 10 Minuten andauerten, konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler Daten über die chemische Zusammensetzung dieses Felsblocks gewinnen.

Noch am selben Tag setzte Curiosity seinen Weg mit einer Fahrt über eine Distanz von 25,3 Metern in die östliche Richtung fort und erreichte dabei eine mit dem Namen „Point Lake“ versehene Region, welche in den kommenden Tagen eingehender untersucht werden soll. Auch diese Vorgehensweise einer erfolgten Bodenuntersuchung und einer noch am selben Tag erfolgenden Fortsetzung der Fahrt stellt eine Premiere für die Curiosity-Mission dar.

„Wir haben schon öfter direkte Untersuchungen [der Marsoberfläche] durchgeführt und wir sind auch schon häufiger über längere Strecken gefahren, aber dies war das erste Mal, dass wir beide Aktionen am selben Tag durchgeführt haben“, so Michael Watkins, der Missionsmanager der Curiosity-Mission vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Es ist ein gutes Zeichen, dass das Rover-Team mittlerweile auch komplexe Operationsabläufe planen und anschließend erfolgreich umsetzen kann.“
Der morgige Donnerstag ist in den USA ein mit einem verlängerten Wochenende verbundener Feiertag. Dieses jetzt anstehende Thanksgiving-Wochenende wollen die Wissenschaftler nicht für weitere Fahrten, sondern vielmehr für die Gewinnung weiterer Daten nutzen. Neben den standardmäßig erfolgenden Messungen der Instrumente REMS, RAD und DAN sind dabei in erster Linie diverse Bildaufnahmen vorgesehen. Speziell die Hauptkamera des Rovers, die MastCam, soll dabei das östlich des jetzigen Standortes befindliche Gebiet abbilden.

Diese geplanten Aufnahmen dienen der Festlegung der zukünftigen Fahrtroute und der Suche nach weiteren potentiellen Untersuchungsobjekten für die verschiedenen Instrumente des Rovers. Oberste Priorität hat dabei die Suche nach einem Gesteinsbrocken, bei dem dann erstmals der ebenfalls zum Probenentnahmesystem gehörige Gesteinsbohrer eingesetzt werden soll. Erst nach dem erfolgreiche Einsatz dieses Bohrers und der damit verbundenen Zuführung der dabei gewonnenen Proben zu den Analyseinstrumenten wird die Phase der Inbetriebnahme des Rovers abgeschlossen sein.

SAM-Analysen der Region Glenelg

Obwohl Curiosity die Region Glenelg inzwischen hinter sich gelassen hat, können die Analysen der dort entnommenen Bodenproben im Bedarfsfall auch in den kommenden Tagen fortgesetzt werden, denn in der kleinen, lediglich 4,5 x 7 Zentimeter abmessenden Schaufel des Probenentnahmesystems befinden sich immer noch Reste der am 9. November (Sol 93 ) entnommenen fünften Bodenprobe.

Paul Mahaffy vom Goddard Space Flight Center, der für das SAM-Instrument hauptverantwortliche Wissenschaftler, äußerte sich bereits am 13. November 2012 im Rahmen einer Pressemitteilung des JPL folgendermaßen zu den vorläufigen Untersuchungsergebnissen: „Wir haben im Rahmen unserer Untersuchungen dieser ersten Bodenprobe [durch das SAM-Instrument] aussagekräftige Daten erhalten, welche jetzt allerdings erst einmal analysiert werden müssen.“

Bis zu der Beendigung der Analysen dieser ersten Daten werden voraussichtlich noch mehrere Wochen vergehen. Erst nach dem Abschluss dieser Untersuchungen werden die beteiligten Wissenschaftler definitive Aussagen über die chemische Zusammensetzung der zuvor untersuchten Probe und damit eventuell verbundene Entdeckungen tätigen können. Und erst dann wir sich zeigen, ob Curiosity wirklich – wie während der letzten zwei Tage mehrfach im Internet und in Printmedien berichtet – eine Entdeckung gelang, welche einen „Einzug in die Geschichtsbücher“ finden wird. Diese Meldungen basieren allerdings nicht auf einer offiziellen Meldung der NASA, sondern ausschließlich auf einem Interview mit John Grotzinger, einem der für die Mission hauptverantwortlichen Wissenschaftler.

Getrübter Horizont

Neben dem umliegenden Gelände ist in dieser am 16. November erstellten Panoramaaufnahme der Navigationskameras auch ein Ausschnitt des Himmels erkennbar. Dieser hat sich in den letzten Tagen im Vergleich zu vorherigen Aufnahmen deutlich eingetrübt. Der Grund hierfür ist nicht etwa ein Problem mit der Kamera, sondern vielmehr das gegenwärtige Wettergeschehen auf dem Mars. In den letzten zwei Wochen wurde das globale Wetter auf dem Mars durch das Einsetzen der diesjährigen Staubsturmsaison über der nördlichen Planetenhemisphäre geprägt. Mehrere größere Staubstürme bildeten sich in der nördlichen Tiefebene und zogen von dort aus in die weiter südlich gelegenen Regionen Chryse Planitia, Isidis Planitia und Elysium Planitia. Letztere befindet sich unmittelbar nördlich des Gale-Kraters – des Operationsgebietes von Curiosity.
Diese Entwicklung hat allerdings keine negativen Auswirkungen auf Curiosity, welcher ausschließlich durch einen Radioisotopengenerator mit Energie versorgt wird und somit im Gegensatz zu seinen Vorgängern Sojourner, Spirit und Opportunity nicht vom Sonnenlicht abhängig ist.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 105 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von rund 510 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 24.900 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des JPL übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Der Marsrover Curiosity fährt wieder erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Während der letzten Wochen war der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity hauptsächlich damit beschäftigt, im Bereich der im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Region „Rocknest“ mit seinem CHIMRA-Probenentnahmesystem Bodenproben von der Marsoberfläche zu entnehmen und erste Analysen durch zwei im Inneren des Rovers platzierte Messinstrumente vorzubereiten (Raumfahrer.net berichtete).

Teile der entnommenen Proben wurden dabei zuerst gesiebt, bevor sie in das Innere des CheMin-Spektrometers weitergeleitet wurden. Durch den Einsatz eines Siebes wurde dabei sichergestellt, dass die Proben keine Partikel beinhalten, welche größer als 0,15 Millimeter – dies entspricht in etwa der Dicke eines menschlichen Haares – sind.

Die an das CheMin gelieferten Proben setzten sich nach der Einschätzung der Marsforscher aus zwei verschiedenen Komponenten zusammen. Zum einen handelt es sich um feine Staubpartikel, welche in der Vergangenheit durch globale Staubstürme von anderen Orten des Mars in das Innere des Gale-Kraters verfrachtet wurden. Zum anderen handelt es sich um feine Sandkörner, welche lokalen Ursprungs sein dürften.

Laut den Wissenschaftlern der NASA ist diese Materialzusammensetzung repräsentativ für die in der Gegenwart auf der Marsoberfläche ablaufenden Prozesse. Anders als im Fall der vor mehreren Wochen entdeckten Gesteinskonglomerate, welche ein eindeutiger Hinweis auf eine vor mehreren Milliarden von Jahren erfolgte Interaktion der Marsoberfläche mit fließendem Wasser sind (Raumfahrer.net berichtete), soll das neu zu untersuchende Material Auskünfte über die eher in der jüngeren Vergangenheit erfolgte Entwicklung der Planetenoberfläche liefern.

Das CheMin nutzt für seine Messungen die Effekte der Röntgenbeugung und der Röntgenfluoreszenz. Hierbei wird die innere Struktur der in der Probe enthaltenen Minerale bestimmt, welche auf eine charakteristische Art und Weise mit den von CheMin ausgesandten Röntgenstrahlen interagieren. Diese Methode ermöglicht es den beteiligten Wissenschaftlern, die in den zu untersuchenden Bodenproben enthaltenen Minerale mit einer noch nie zuvor auf dem Mars erreichten Genauigkeit zu bestimmen. Die bei diesem ersten Einsatz gewonnenen Erkenntnisse wurden gestern Abend von der NASA im Rahmen einer Pressekonferenz bekannt gegeben.

„Weite Bereiche der Marsoberfläche sind mit einer dünnen Staubschicht bedeckt. Bisher hatten wir nur eine ungenaue Vorstellung von dessen mineralogischen Zusammensetzung“, so David Bish von der Indiana University in Bloomington/USA, einer der am CheMin-Instrument beteiligten Wissenschaftler. „Jetzt wissen wir, dass der Staub basaltischem Material ähnelt und signifikante Mengen an Feldspat, Pyroxen und Olivin enthält. Etwa die Hälfte der untersuchten Probe setzt sich zudem aus nicht kristallinem Material wie zum Beispiel vulkanischem Glas oder dessen Verwitterungsprodukten zusammen.“

Diese ersten Messergebnisse decken sich mit den ursprünglichen Vermutungen der Wissenschaftler über die im Inneren des Gale-Kraters anzutreffenden Ablagerungen und stützen dabei auch die These, nach welcher der Mars in seiner Frühzeit eine „feuchte Periode“ durchlief. Die zuvor entdeckten alten Gesteine deuten auf das frühere, längerfristige Vorhandensein von Fließgewässern hin, während die jüngeren Böden in erster Linie durch vulkanische Aktivitäten geformt wurden und seit ihrer Entstehung bestenfalls einen kurzfristigen Kontakt mit flüssigem Wasser gehabt haben dürften.

Laut den an der Curiosity-Mission beteiligten Wissenschaftlern weist die durch das CheMin untersuchte Probe von ihrer Zusammensetzung her starke Ähnlichkeiten mit den Böden auf, welche durch die Vulkane auf der Inselgruppe Hawaii im Pazifischen Ozean gebildet wurden. Auf seinem zukünftigen Weg zu der Basis des Aeolis Mons, dem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberg, wird Curiosity auch die Ausläufer eines Dünenfeldes passieren, welches sich aus auffallend dunklen Sanddünen zusammensetzt. Solche „Dunklen Dünenfelder“ bestehen in erster Linie aus Material, welches sich im Rahmen von vulkanischen Aktivitäten gebildet hat (Raumfahrer.net berichtete). Spätestens in diesem Bereich sollte das CheMin-Instrument also weitere Indizien auf die Hinterlassenschaften vulkanischer Aktivitäten nachweisen können.

„Wir hatten in der Vergangenheit viele Diskussionen über die vermutliche mineralogische Zusammensetzung des Marsbodens“, so David Blake vom Ames Research Center der NASA in Moffett Field/USA, der leitende Wissenschaftler des CheMin. „Unsere quantitativen Ergebnisse dieser ersten Röntgenbeugungsanalyse liefern eine verbesserte und in einigen Fällen auch neue Identifikation der enthaltenen Minerale. Unser Team ist von der Qualität der Messwerte begeistert. Die Erwartungen bezüglich weiterer Daten, welche durch das CheMin in den kommenden Monaten gesammelt werden sollen, sind dadurch noch größer geworden.“

Für die kommenden Tage ist die Entnahme einer weiteren Bodenprobe vorgesehen, welche dann dem SAM-Instrument, einem weiteren im Inneren des Rovers befindlichen Analyseinstrument, zugeführt werden soll. Im Gegensatz zum CheMin, welches ausschließlich die mineralogische Zusammensetzung einer Probe ermitteln kann, ist das SAM in der Lage, die chemischen Bestandteile der Bodenprobe zu analysieren.

Eines der drei Einzelinstrumente des SAM, das „Tunable Laser Spectrometer“ (kurz „TLS“), wurde bereits am 28. Oktober dazu eingesetzt, um die Zusammensetzung der Marsatmosphäre zu ermitteln. Über die dabei gesammelten Daten wurde bisher allerdings noch nichts mitgeteilt.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 84 der Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von 484 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Dabei haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile über 21.600 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Bilder sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Der Beitrag Curiosity: Erste Ergebnisse des CheMin liegen vor erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: University of Arizona, JPL.

Bereits seit dem März 2006 umkreist der von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert dabei fast täglich neue, faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche unseres Nachbarplaneten. Die Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Durch die Auswertung der Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, Veränderungen auf der Marsoberfläche zu beobachten und näher zu untersuchen.
Neben der Bildung neuer Impaktkrater sind für die auf den HiRISE-Aufnahmen erkennbaren Veränderungen der Oberflächenstruktur in erster Linie die auf dem Mars weit verbreitet anzutreffenden Sanddünen verantwortlich. Deren räumliche Verbreitung und Morphologie wird neben anderen Auslösern durch Veränderungen der Windrichtungen und Windstärken beeinflusst, was den Wissenschaftlern unter anderem einen tieferen Einblick in das Wettergeschehen des „Roten Planeten“ ermöglicht. Zudem erlaubt die Untersuchung der Dünenverteilung und der zu beobachtenden Erosion einen Einblick in die sedimentäre Geschichte des umliegenden Geländes.

Das nebenstehende Bild zeigt diverse Sanddünen in unterschiedlichen Formen und Ausdehnungen, welche einen Impaktkrater auf dem Noachis Terra – einer Hochebene auf der südlichen Hemisphäre des Mars – bedecken. Neben dem wissenschaftlichen Nutzen solcher Aufnahmen, so Alfred McEwen, dem Principal Investigator der HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter, offenbaren sich dem Betrachter auf solchen Aufnahmen auch immer wieder besondere visuelle Reize. „Hier zeigt sich die Schönheit der Natur, welche durch physikalische Prozesse erzeugt wurde“, so Alfred McEwen.
Die Aufnahme wurde am 29. November 2011 angefertigt. Aus einer Höhe von 252,2 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera dabei eine Auflösung von etwa 25,2 Zentimetern pro Pixel. Es handelt sich hierbei um eine von bisher insgesamt über 20.600 Aufnahmen dieser Kamera, welche auf der Internetseite der University of Arizona einsehbar sind.

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

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, University of Arizona. Vertont von Peter Rittinger.

Diese befinden sich an einem Hang im Inneren eines Kraters. An vielen Stellen wird die Erosion der Sanddünen erkennbar, einige zeigen Abflusskanäle, wie sie ähnlich auch auf der Erde zu finden sind. Zuvor gemachte Bilder zeigen einige Kanäle nicht, andere haben sich verändert. Das heißt, die Kanäle sind gegenwärtig aktiv und dies im Winter bzw. zu Beginn des Frühlings.

Für flüssiges Wasser, auch unter dem Sand, ist es aber viel zu kalt. Allerdings befindet sich Trockeneis, also gefrorenes Kohlenstoffdioxid unter dem Sand, welches in diesen Breiten um 52° Süd auch den ganzen Frühling über bestehen bleibt. Man vermutet nun, dass dieses Trockeneis die Haftung zwischen den Sandkörnern herabsetzt und somit das Fließen des Sandes selbst begünstigt.

Die Aufnahme stammt vom 3. Januar 2011 und wurde mit der HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiters der NASA aus einer Entfernung von 252 Kilometern angefertigt. Die Auflösung des Originalbildes beträgt traumhafte 25 Zentimeter pro Pixel.

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• MRO-Thema (ab 14. Januar 2011)

Der Beitrag Fließender Sand auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: EPSC 2010, DLR.

Sanddünen finden sich an vielen Stellen auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten. Wie auch auf der Erde gehen ihre Entstehung und Form dabei auf die Einwirkung des Windes zurück. Besonders häufig lassen sich dabei Dünen mit einer auffallend dunklen Farbe erkennen. Diese „Dunklen Dünen“ stellen einen Großteil der äolischen, also durch Windeinflüsse entstandenen, Oberflächenformationen auf dem Mars dar. Mit Hilfe von spektroskopischen Messungen aus dem Marsorbit heraus kann die mineralogische Zusammensetzung der Dünen ermittelt werden. Hierzu empfängt ein Spektrometer, welches sich an Bord von einer den Mars umlaufenden Raumsonde befindet, das von der Planetenoberfläche reflektierte Licht. Die Wissenschaftler werten anschließend aus, wie viel Licht von der Marsoberfläche in welchen Wellenbereichen absorbiert wurde, und können aus den so gewonnenen Daten ableiten, aus welchen Mineralen sich die Oberfläche zusammensetzt.

Die Analysen haben bereits in der Vergangenheit gezeigt, dass sich die dunklen Dünen des Mars in erster Linie aus vulkanischer Asche und stark zerkleinertem vulkanischen Ergussgestein zusammensetzen, wobei es sich in erster Linie um Basaltgestein handelt. Ihre mineralogische Zusammensetzung zeigt das Vorhandensein der Minerale Olivin und Pyroxen, welche sich während des Abkühlungsprozesses der frisch ausgetretenen Vulkanlava gebildet haben. Aufgrund dieser Zusammensetzung werden die dunklen Dünen auch als dunkle, basaltische Dünen bezeichnet.

Auch auf der Erde finden sich vergleichbare dunkle Dünenfelder, auch wenn sie hier bedeutend seltener anzutreffen sind als auf dem Mars. Sie treten speziell in vulkanischen Regionen auf Grönland, auf Island, in den westlichen Gebieten der USA, in Peru und auf Hawaii auf. Laut früherer Analysen besteht das Material, aus welchem sich die dunklen Dünen in der Ka’u-Wüste auf Hawaii zusammensetzt, aus vulkanischer Asche und zerkleinertem pyroklastischen Material, welche ihren Ursprung im benachbarten Kilauea-Vulkan haben. Aufgrund der vergleichbaren Zusammensetzung und der in beiden Fällen gegebenen Verbindung von vulkanischer Aktivität und Dünenbildung stellen die Dünen der Ka’u-Wüste somit einen adäquaten Vergleich zu den dunklen Dünen des Mars dar. Ein genauerer Vergleich der dunklen Dünen auf Hawaii mit entsprechenden Dünen auf dem Mars sollte daher auch weitere Rückschlüsse auf die Entwicklungsgeschichte des Mars ermöglichen, so die Annahme der Wissenschaftler.

Dr. Daniela Tirsch vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) begab sich deshalb im Sommer 2009 zu einer Feldstudie in die Ka’u-Wüste auf Hawaii und sammelte dort an verschiedenen Stellen Bodenproben von dunklen Dünen, welche jeweils über andere Oberflächenstrukturen und einen unterschiedlichen Bewuchs mit Vegetation verfügten. Das gesammelte Dünenmaterial wies eine dunkelgraue Farbe auf und bestand aus fein- bis grobkörnigem Sand. Nach der Entnahme wurden die Bodenproben in einem Labor des DLR mit verschiedenen Methoden ausgewertet und analysiert. Unter anderem wurden sie dazu mit einem ASD-Spektrometer untersucht, um einen Einblick in deren mineralogische Zusammensetzung zu gewinnen. Zusätzlich wurden Ascheproben von einem im Jahr 2008 erfolgten Ausbruch des Kilauea in die Untersuchungen einbezogen.

Im Anschluss an diese Analysen erfolgte ein Vergleich der Messdaten von den irdischen Proben mit den Spektraldaten des OMEGA-Spektrometers an Bord des von der Europäischen Weltraumagentur ESA betriebenen Mars-Orbiters Mars Express, welches die dunklen Dünen auf dem Mars zuvor im Nah-Infrarotbereich abgebildet hatte. Die Zusammensetzung der terrestrischen Proben zeigt dabei eine ähnliche Komposition wie die Sanddünen auf dem Mars. Auch in den Proben aus der Ka’u-Wüste konnten die Minerale Olivin und Pyroxen nachgewiesen werden, wobei die Pyroxenabsorption allerdings deutlich weniger offensichtlich ausgeprägt ist. Dies ergibt sich aus einer Veränderung der Silikatmaterialien, welche durch Umwelteinflüsse bedingt sind. Genauere Analysen kamen zu dem Ergebnis, dass diese Veränderung durch den Einfluss von Wasser herbeigeführt wurde.
Die Gesamtheit der terrestrischen Spektren zeigt eine basaltische Zusammensetzung des Sandes, welche dem Material der dunklen Marsdünen ähnelt. Diese Ähnlichkeit wird als ein Hinweis darauf gedeutet, dass die dunklen Dünen auf der Erde und auf dem Mars einen ähnlichen vulkanischen Ursprung haben. Der wesentliche Unterschied in den Dünen besteht in deren unterschiedlichem Grad der Verwitterung. Terrestrische Dünen absorbieren Wasser aus Niederschlägen, was zu einer Veränderung des Materials führt. Da solche Niederschläge auf dem Mars seit Jahrmillionen nicht mehr stattfinden, erfolgt auch keine nennenswerte chemische Verwitterung des Sandes. „Aus dieser nicht erfolgten Verwitterung können wir ableiten, dass die dunklen Dünen auf dem Mars zu einem Zeitpunkt entstanden sind, als das Wasser bereits verschwunden war“, so Dr. Tirsch zur Bedeutung der Untersuchungsergebnisse.

Durch weitere Analysen wollen die Wissenschaftler den eigentlichen Entstehungsprozess der Dünen entschlüsseln. Dazu sollen in erster Linie Größe und Form der einzelnen Sandkörner untersucht werden. Durch die Bestimmung der Größe kann eventuell der genaue Transportmechanismus nachvollzogen werden, welcher die einzelnen Körner an bestimmte Orte verfrachtet und dort zu Dünen anhäuft. Bisherige Vermutungen gehen dabei in die Richtung, dass das meiste Material in der Ka’u-Wüste durch äolische Prozesse, also durch den Einfluss von Wind, zu Dünen abgelagert wurde. Abflussrinnen in der Ka’u-Wüste legen allerdings auch den Einfluss von Wasser bei dem zugrunde liegenden Transportmechanismus nahe.

Die Anzahl der abgerundeten Sandkörner, welche durch Mikroskopanalysen zu bestimmen ist, wird einen Einblick darauf geben, in welchem Umfang dieser alternative Transportmechanismus zur Bildung der Ka’u-Dünen beigetragen hat. Mit diesen Mikroskopbildern wird auch die exakte Konzentration der individuellen Elemente der einzelnen Minerale noch näher bestimmt werden können. Die sich daraus ergebenden Resultate sollen in Zukunft dazu genutzt werden, die Spektraldaten der Marsorbiter zu überprüfen und deren Messungen noch weiter zu präzisieren.

Die hier kurz angerissenen Forschungsergebnisse wurden heute im Rahmen des diesjährigen European Planetary and Science Congress (EPSC 2010) in Rom vorgestellt.

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Der Beitrag Die dunklen Dünenfelder des Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des „Viktoria-Kraters“ im Jahr 2008 entschlossen sich die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL), den Rover zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte man den knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom „Viktoria-Krater“ entfernten „Endeavour-Krater“ aus. Allerdings entschloss man sich dazu, nicht den direkten Weg in die ost-südöstliche Richtung einzuschlagen, da dieser durch ein ausgedehntes Feld aus schwer zu passierenden Sanddünen blockiert war. Stattdessen fuhr Opportunity in den letzten Monaten zuerst in südwestliche und später in südliche Richtung um dieses Geländehindernis zu umgehen.

Hierbei wählte man einen Kurs, welcher den Rover über weite Strecken der Fahrt durch eine relativ ebene und ungefährliche Umgebung führte. Als wissenschaftlich interessant stellte sich diese Route im Nachhinein besonders durch die Entdeckung mehrerer Eisen-Meteoriten heraus. Für deren ausführliche Untersuchung wurde die Fahrt des Rovers für jeweils mehrere Wochen unterbrochen (Raumfahrer.net berichtete).

Seit unserem letzten ausführlicheren Statusbericht vom 9. April 2010, dem Sol 2.207 der Opportunity-Mission, hat sich der Rover in den folgenden sechs Wochen bis zum 18. Mai 2010 auch weiterhin in die südliche Richtung bewegt. Der Rover fuhr in diesem Teilbereich der Strecke auch weiterhin parallel zu den hier in Nord-Süd-Richtung verlaufenden, lediglich etwa 20 Zentimeter hohen Sanddünen. In 12 Etappen wurden dabei insgesamt über 450 Meter zurückgelegt. Erstmals wurde der Rover dabei am 13. Mai 2010 auch versuchsweise um 30 Meter in die östliche Richtung gesteuert. Ziel dieses speziellen Manövers war es, das Verhalten des Rovers beim frontalen Überqueren einer Sanddüne zu testen.
Mit den während dieser Fahrt gewonnenen Telemetriedaten konnten anschließend die von den Roverdrivern des JPL für die Vorbereitung der täglichen Fahrten eingesetzte Simulationssoftware sowie die bordeigene Software des Rovers für den autonomen Fahrbetrieb kalibriert werden. Bei diesem Manöver zeigten das rechte Vorderrad und das rechte Mittelrad leicht erhöhte Werte in Bezug auf den Strombedarf, welche allerdings von den an der Mission beteiligten Technikern und Ingenieuren als nicht bedrohlich angesehen wurden.

Die zwischen den einzelnen Fahrtagen eingelegten mehrtägigen Ruhephasen wurden genutzt, um die Batterien des Rovers aufzuladen, da aufgrund des zu dieser Zeit immer noch sehr niedrigen Sonnenstandes nur eine begrenzte Menge an Energie generiert werden konnte. Obwohl sich Opportunity im Gegensatz zu seinem baugleichen Zwilling Spirit nur knapp südlich des Marsäquators befindet, machte sich auch hier der durch die Jahreszeit bedingte niedrige Sonnenstand bemerkbar. Je tiefer und kürzer die Sonne täglich über den Horizont steigt, desto weniger Energie kann der ausschließlich solarbetriebene Rover mit seinen Solarpaneelen generieren. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wurde Opportunity am Ende einer jeden Fahrt auf dem nördlichen Ausläufer einer Sanddüne positioniert. Durch die daraus resultierende minimale Neigung des Rovers in Richtung auf die im Norden stehende Sonne konnte die tägliche Energieausbeute etwas gesteigert werden.

Mit dieser Taktik war es möglich, den Rover für einen längeren Zeitraum pro Tag in einem aktiven Status zu halten. Die dabei abgegebene Eigenwärme der elektronischen Systeme innerhalb der Warm Electronic Box (WEB) hielt die Temperatur in Kombination mit der durch acht Radioisotopenheizelementen, kurz RHUs, abgegebene Wärme über einem als kritisch angesehenen Wert von minus 40° Celsius. Sobald dieser Wert unterschritten wird, würden automatisch verschiedene elektrisch betriebene Heizelemente aktiviert werden, um die elektronischen Bauteile innerhalb der WEB vor einer Unterkühlung zu schützen. Die aktivierten Heizelemente würden die Temperatur innerhalb der WEB zwar über den besagten Wert halten, gleichzeitig aber auch mit ihrem Energiebedarf die Aktionsmöglichkeiten des Rovers immens einschränken. Ende April 2010 wurde mit minus 37° Celsius der bisher tiefste Temperaturwert innerhalb der WEB von Opportunity registriert.

Am 14. Mai 2010 erfolgte schließlich die Sonnenwende auf dem Mars und auf der südlichen Hemisphäre des Planeten wurde damit der Höhepunkt des Winters überschritten. Ab diesem Tag erreichte die Sonne wieder einen höheren Stand über dem Horizont und die Energie-Werte des Rovers begannen sich langsam zu verbessern. Trotzdem waren auch weiterhin noch Ruhepausen zwischen den einzelnen Fahrten nötig.

Zwischen dem 13. und 18. Mai 2010 wurde eine dieser Ruhepausen des Rovers dazu genutzt, ein sogenanntes „MarsQuake-Experiment“ durchzuführen. Die Accelerometer der beiden Marsrover sind so konstruiert, dass sie geringste Vibrationen registrieren können. Deshalb können diese Messgeräte zugleich auch als Seismometer eingesetzt werden und auf diese Weise eventuelle auf dem Mars auftretende Erdbeben nachweisen. Solche Messungen sind allerdings nur dann möglich, wenn die Rover nicht in Bewegung sind. Die während einer Fahrt notgedrungenerweise auftretenden Erschütterungen würden die Messergebnisse verfälschen, da man nicht unterscheiden könnte, ob die registrierten Vibrationen von der Eigenbewegung des Rovers stammen oder durch real auftretende seismische Aktivitäten ausgelöst wurden. Nach dem Abschluss dieses Experiments, bei dem allerdings keine Marsbeben nachgewiesen werden konnten, setzte Opportunity die Fahrt am Sol 2.245 mit einer weiteren Etappe über 55,5 Meter in die südliche Richtung fort.

Am darauffolgenden Tag, dem 20. Mai 2010, stellte Opportunity einen neuen Langzeitrekord in der Marsforschung auf. Mit einer Missionsdauer von jetzt sechs Jahren und 116 Tagen oder 2.246 Sols löste der Rover den bisherigen Rekordhalter, den Marslander Viking 1, als die am längsten aktive Forschungsmission auf der Oberfläche des Mars ab (Raumfahrer.net berichtete). „Dass Opportunity und vielleicht auch Spirit den Rekord des Viking 1-Landers einstellen konnten, ist wirklich bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass die beiden Rover ursprünglich lediglich für eine 90-tägige Mission entwickelt worden waren“, so John Callas, der für die Mars-Rover-Mission verantwortliche Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA.
Pünktlich zu diesem Jubiläum hatte der Rover an diesem Tag auch das Glück, von einem kurzen Windstoß „getroffen“ zu werden. Durch dieses sogenannte „Cleaning Event“ wurde ein Teil der Staubschicht, welche sich im Laufe der Zeit auf den Solarpaneelen des Rovers abgelagert hatte, weggeweht. Dadurch bedingt konnte wieder mehr Sonnenlicht die Oberfläche der Paneele erreichen und in Energie umgewandelt werden. Dies hatte zur Folge, dass sich die tägliche Energieausbeute Opportunitys um etwa 10 Prozent steigerte. Nach einer weiteren erfolgreichen Erprobung der neuen AEGIS-Software, welche ebenfalls am 20. Mai erfolgte, trat am 23. Mai ein altes Problem mit einem der Instrumente des Rovers auf. Bei der Erstellung eines Interferogramms konnte das Mini-TES-Spektrometer nicht alle vorgesehenen Messdaten erfassen. Ein ähnliches Problem mit diesem Spektrometer wurde zuletzt vor mehreren Jahren registriert.

Auch das bereits seit dem Jahr 2007 anhaltende Problem mit den Staubablagerungen auf einer der Linsen dieses Instruments besteht trotz des letzten Cleaning Events weiter. Die Messungen des Spektrometers liefern derzeit aufgrund dieser Ablagerungen keine brauchbaren Daten. Dafür hat der Windstoß dazu geführt, dass sich die zwischenzeitlich auf den Linsen der Panoramakameras des Rovers angesammelten Staubablagerungen verringert haben. Laut Jim Bell von der Cornell University in Ithaca/USA, dem für diese Kameras des Rovers verantwortlichen Wissenschaftler, hat dies dazu geführt, dass sich die Qualität der Aufnahmen inzwischen wieder deutlich verbessert hat.

Trotz des Problems mit dem Mini-TES-Spektrometer wurde die Fahrt schließlich am 25. Mai 2010, dem Sol 2.252 der Mission, fortgesetzt. Diese Fahrt über 56 Meter führte diesmal in die südöstliche Richtung, welche auch in den folgenden Tagen beibehalten wurde. Im Rahmen der am 27. und 29. Mai erfolgten Fahrten konnten dabei insgesamt weitere 51 Meter in diese Richtung überbrückt werden.

Am darauffolgenden Tag trat jedoch ein weiteres und diesmal gravierendes Problem auf. Zur Bestimmung der zukünftigen Fahrstrecke nimmt Opportunity in regelmäßigen Abständen mit seinen Panorama- und Navigationskameras Bilder der Umgebung auf. Diese Kamerasysteme sind an einem speziellen Mast montiert, welcher sich auf dem Roverdeck befindet. Die Stereo-Kameras können dabei um 360 Grad in der horizontalen und um 180 Grad in der vertikalen Ebene, 90 Grad über beziehungsweise unter den Horizont, geschwenkt werden, wobei diese Bewegungen durch zwei Motoren gesteuert werden.

Am 30. Mai konnten die Kameras für die Aufnahmen dieser „Drive Direction“-Bilder allerdings nicht wie vorgesehen bewegt werden. Eine erste Analyse ergab, dass der für die Azimut-Steuerung der „PanCam Mast Assembly“ (PMA) verantwortliche Aktuator nicht wie vorgesehen reagiert hat und somit keine horizontale Ausrichtung der Kamera erfolgte. In den folgenden Tagen wurden daraufhin ausführliche Tests, zuerst des betreffenden Aktuators und anschließend mehrerer der beweglichen Systeme des Rovers, durchgeführt. Eine Einschränkung in der Beweglichkeit der Ausrichtung der Panorama- und Navigationskameras, so die für die Mission verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler, hätte ernsthafte Auswirkungen auf die weiteren Aktivitäten des Rovers.

Im Prinzip wissen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver des JPL, auf welchem Kurs sie die Marsrover zu einem angepeilten Ziel oder Zwischenstopp steuern müssen. Dafür stehen ihnen die aus diversen Aufnahmen der Orbiter Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) und Mars Global Surveyor (MGS) angefertigten Karten der Marsoberfläche zur Verfügung, welche das zu passierende Gelände mit einer Auflösung bis hinunter zu 30 Zentimetern pro Pixel wiedergeben. Zur Verfeinerung dieser trotzdem nur relativ groben Daten werden die aus diesen Karten gewonnenen Informationen im Vorfeld einer Fahrplanung mit den aktuellen Aufnahmen der Navigations- und Panoramakameras kombiniert. Aus den Aufnahmen der PanCams und NavCams werden dabei dreidimensionale Geländemodelle, sogenannte DTMs, errechnet, auf denen zum Beispiel der Neigungswinkel der zu passierenden Sanddünen erkennbar ist. Erst mit Hilfe dieser Modelle wird dann die exakte Fahrtroute festgelegt.

Die hochaufgelösten Aufnahmen der Panoramakamera liefern dabei nicht nur wichtige Hinweise über den Geländeverlauf, sondern auch über die Eigenarten des zu passierenden Geländes und über die Zusammensetzung des Untergrundes. Ein Ausfall der PMA und damit auch eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit der Kameras hätte eine erhebliche Einschränkung der Möglichkeiten, den zukünftigen exakten Kurs des Rovers festzulegen, zur Folge.

Die entsprechenden Diagnose-Tests der PMA wurden am 1., 3., 4. und 8. Juni 2010 durchgeführt. Bei all diesen Tests zeigte der von dem Fehler betroffene Azimut-Antrieb der PMA keine weiteren Auffälligkeiten. Die Analyse des aufgetretenen Problems legte nahe, dass der Fehler durch ein Problem mit dem ebenfalls am Kameramast montierten Mini-TES-Spektrometer verursacht wurde. Als sich die Panorama-Kamera in Bewegung setzen sollte, hat die PMA auf ein Zustandssignal von diesem Instrument gewartet, welches die PMA allerdings nicht erreichte. Deshalb konnte die kommandierte Bewegung der Panorama-Kamera nicht ausgelöst werden. Um ein erneutes Auftreten dieses Problems zu verhindern, wurde das Mini-TES deaktiviert. Genauere Analysen des aufgetretenen Fehlers werden aber weiterhin am JPL und der für die Kontrolle des Spektrometers verantwortlichen Arizona State University durchgeführt.

Erste Vermutungen gehen dabei in die Richtung, dass eventuell die in den letzten Wochen während des Marswinters erreichten tiefen Umgebungstemperaturen für das Problem des Mini-TES-Spektrometers verantwortlich sein könnten. „Das Instrument ist sehr kalten Temperaturen ausgesetzt gewesen, welche sich unterhalb des vorgesehenen Einsatzbereiches befanden. Dies könnte die Elektronik beeinflusst und zu einem temporären oder permanenten Versagen des Instruments geführt haben“, so Steve Squyres von der Cornell University, der für die Rover-Mission verantwortliche Wissenschaftler. Um eine erneute Fehlfunktion der PMA zu vermeiden, soll die Reaktivierung des Spektrometers erst erfolgen, nachdem das zugrundeliegende Problem vollständig nachvollzogen werden kann.

Erst nach zwei Wochen konnte der Rover die Fahrt am 13. Juni 2010 fortsetzen und wandte sich dabei direkt in die östliche Richtung, welche bis zum Sol 2.276, dem 19. Juni 2010, beibehalten wurde. In vier Etappen über jeweils rund 70 Meter überbrückte Opportunity dabei insgesamt weitere 274 Meter. Bei der frontalen Überquerung der in diesen Bereich der Marsoberfläche etwa 20 Zentimeter hohen Sanddünen traten keine erneuten Probleme auf. Am 19. Juni 2010 konnte dabei ein weiterer Meilenstein auf der Forschungsreise des „Robotergeologen“ Opportunity überwunden werden. Kurz vor dem Ende der an diesem Tag erfolgten Fahrt wurde die Marke von 21 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Kilometer überschritten.

Die nächste Fahrt am Sol 2.279 führte dann wieder in die südöstliche Richtung. Diese Richtung wurde auch zwei Tage später beibehalten, wobei jeweils etwa 70 Meter überbrückt werden konnten. Die darauffolgende Fahrt am Sol 2.283 führte mit einer zurückgelegten Distanz von weiteren 57 Metern nach Nordosten. Durch diesen scheinbaren Umweg konnte ein kleines Feld aus größeren Dünenkämmen auf dessen Südseite umfahren werden. Drei Tage später wurden weitere 70 Meter zurückgelegt, wobei sich Opportunity diesmal wieder direkt nach Osten wandte.

Die anschließende Fahrt am 1. Juli, dem Sol 2.288, führte über weitere 71 Meter in die östliche Richtung, bevor in den folgenden Tagen eine erneute Ruhepause eingelegt wurde. Diese Unterbrechung der Fahrt wurde diesmal dazu genutzt, mit dem APXS-Spektrometer des Rovers den Argon-Gehalt in der Marsatmosphäre zu messen. Außerdem wurden zwei weitere Tests der AEGIS-Software durchgeführt. Die nächste und bisher letzte Fahrt erfolgte am 6. Juli 2010, dem Sol 2.293 der Mission. Auch im Verlauf dieser Etappe wurden 71 Meter in die östliche Richtung überbrückt.

Die Entwicklung der letzten Wochen legt nahe, dass Opportunity auch diesen Marswinter in einem guten Zustand überstanden hat. Der Plan für die Zukunft gestaltet sich relativ einfach: „Weiter fahren…“, heißt es dazu am JPL. Die dabei vorgesehene Fahrstrecke wird den Rover auch weiterhin in die grob östliche Richtung führen, wobei der zur Zeit immer noch etwa 12 Kilometer entfernte Westrand des Endeavour-Kraters das angepeilte Ziel darstellt. „Wir wissen, dass es möglich ist, dass wir den Endeavour-Krater nie erreichen werden, doch er bleibt auch weiterhin das Ziel unserer Anstrengungen“, so Steve Squyres. „Wenn wir ihn erreichen können, dann erwartet uns dort eine ganz besondere Art von Untersuchungsobjekten“, ergänzt John Callas voller Vorfreude.

Eines der Instrumente an Bord der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), das Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), konnte im Jahr 2009 in den Randbereichen des Endeavour-Kraters Schichtsilikate identifizieren. Diese Mineralien bilden sich nur unter feuchten und warmen Umweltbedingungen, welche außerdem ph-neutrales Wasser voraussetzen. Laut John Callas und Ray Arvidson, einem weiteren Mitglied des Wissenschaftler-Teams der Mars Exploration Rover-Mission, sind diese Minerale besonders gut für die Konservierung von organischem Material oder sogar von eventuell vorhandenen Mikro-Fossilien geeignet. Speziell handelt es sich bei den entdeckten Schichtsilikaten um eisen- und magnesiumhaltige Tonminerale der Smektit-Gruppe.
Trotz des gegenwärtig guten Zustandes des Rovers muss allerdings auch jederzeit mit einem Ausfall eines oder mehrerer für den Betrieb von Opportunity wichtiger Bauteile gerechnet werden. Die für die Mission verantwortlichen Ingenieure und Wissenschaftler wollen deshalb keine Zeit verlieren und Opportunity auf einem möglichst direkten Weg zum westlichen Rand des Endeavour-Kraters steuern. Nach dem jetzigen Stand soll der Krater dabei am Cape York, welches sich etwa zwei Kilometer nördlich des Cape Tribulation befindet und bisher noch nicht im Aufnahmebereich der Rover-Kameras liegt, erreicht werden. Sobald das dort befindliche Gebiet mit den Smektitablagerungen erreicht ist, könnten diese Funde zum Beispiel durch das Moessbauer-Spektrometer des Rovers bestätigt und untersucht werden.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss auch immer der Energiehaushalt von Opportunity im Auge behalten werden, da das Fahrzeug, wie bereits erwähnt, ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird. Das Wetter auf unserem Nachbarplaneten hat sich dabei in den letzten Wochen typisch für einen Sommer auf der nördlichen Mars-Hemisphäre entwickelt und zumindestens in dieser Hinsicht steht gegenwärtig einer Fortsetzung der Forschungsreise Opportunitys 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. Zudem wurden einige kleinere Staubstürme über dem Solis Planum, welches sich unmittelbar südlich des Valles Marineris befindet, sowie im Bereich der Nordpolarkappe registriert. Über dem Operationsgebiet von Opportunity, dem Meridiani Planum, zeigten sich dabei lediglich vereinzelte dünnere Wassereiswolken.

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.

• 13.04.2010: 0,227 kWh/Tag , Tau-Wert 0,347 , Lichtdurchlässigkeit 47,40 Prozent
• 20.04.2010: 0,247 kWh/Tag , Tau-Wert 0,348 , Lichtdurchlässigkeit 49,95 Prozent
• 28.04.2010: 0,245 kWh/Tag , Tau-Wert 0,355 , Lichtdurchlässigkeit 46,95 Prozent
• 05.05.2010: 0,245 kWh/Tag , Tau-Wert 0,322 , Lichtdurchlässigkeit 46,20 Prozent
• 12.05.2010: 0,249 kWh/Tag , Tau-Wert 0,314 , Lichtdurchlässigkeit 47,00 Prozent
• 18.05.2010: 0,232 kWh/Tag , Tau-Wert 0,421 , Lichtdurchlässigkeit 46,10 Prozent
• 26.05.2010: 0,275 kWh/Tag , Tau-Wert 0,317 , Lichtdurchlässigkeit 53,00 Prozent
• 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

Die im Verlauf der letzten Wochen registrierte deutliche Verbesserung der täglichen Energieausbeute ist dabei sowohl durch die fast staubfreie Atmosphäre als auch durch die Verringerung der Staubablagerungen auf den Solarpaneelen des Rovers bedingt. Bis zum 6. Juli 2010, dem Sol 2.293 der Mission, konnte Opportunity insgesamt 21.550,77 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurücklegen.

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Der Beitrag Opportunity befindet sich erfolgreich auf Ostkurs erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am Montag, dem 5. April 2010 wird sich die Raumsonde Cassini dem Saturnmond Titan um 19:01 MESZ mit einer Geschwindigkeit von 5,7 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Distanz von 7.461 Kilometern nähern. Dieser nahe Vorbeiflug, welcher auch als der FlyBy T-67 bezeichnet wird, stellt die erste gezielte Annäherung an den größten Mond des Saturn seit dem 28. Januar 2010 dar. In Anbetracht der Tatsache, dass nahe Vorbeiflüge an den Monden des Saturn sonst fast immer in wenigen 100 Kilometern Höhe erfolgen, mag die Bezeichnung „naher Vorbeiflug“ vielleicht etwas verfehlt erscheinen. Allerdings erlaubt es gerade diese Überflughöhe, bei dieser Passage die optischen Kamerasysteme der Raumsonde optimal einzusetzen. Nur aufgrund dieser doch recht großen Höhe kann dabei die Hauptkamera von Cassini optimal eingesetzt werden, da das abzubildende Gebiet relativ lange im Sichtbereich der Kamera verbleibt.

Die Geometrie des Fluges der Sonde macht es dabei möglich, die vom Saturn abgewandte Seite des Mondes abzubilden. Während der Annäherungsphase an Titan wird lediglich eine kleine Sichel des Mondes im sichtbaren Licht erscheinen. Diese Konstellation erlaubt es, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS) einzusetzen, um mit diesem Instrument die Atmosphäre des Titan zu untersuchen.

Der Fokus dieser Untersuchung wird dabei auf den Nordpol des Mondes gerichtet werden. Aufgrund der Umlaufbahn des Saturn um die Sonne setzte kürzlich auf der Nordhemisphäre des Titan der Frühling ein. Somit scheint das Sonnenlicht jetzt erstmals seit dem Jahr 1995 direkt auf den Nordpol des Mondes. CIRS soll zudem eine kurze Beobachtung der südlichen Hemisphäre unternehmen, wobei der Fern-Infrarot-Kanal dieses Instruments eingesetzt werden wird. Diese Untersuchungen werden den Einsatz der Instrumente von Cassini bis kurz vor die dichteste Annäherung an die Mondoberfläche bestimmen.

Erst dann wird die Hauptkamera von Cassini, die sogenannte ISS, „übernehmen“ und eine als Belet bezeichnete Region der Mondoberfläche in dessen Äquatorbereich im sichtbaren Licht abbilden. Bei vorausgegangenen Beobachtungen durch das RADAR-Instrument der Raumsonde hat sich gezeigt, dass es sich bei Belet anscheinend um ein ausgedehntes Sandmeer, ein sogenanntes Erg, handeln muss. Das Cassini-Team erhofft sich, mit den ISS-Aufnahmen einige der dort befindlichen Sanddünen abzubilden. Während dieser Beobachtungsphase wird sich Cassini auf die von der Sonne beschienenen Seite des Titan zu bewegen, wobei sich der Aufnahmewinkel zu Belet und somit auch der Schattenwurf auf der Mondoberfläche verändern wird.

Nach der Beendigung dieser zwei Stunden und 15 Minuten dauernden Beobachtungsphase wird die ISS nach dem Überschreiten der dichtesten Annäherung an Titan ein aus 12 Einzelbildern bestehendes Mosaik des Mondes aufnehmen. Das Zentrum dieser Aufnahmen wird der zentrale und westliche Bereich der Äquatorregion Senkyo darstellen. Wie bereits bei der vorangegangenen Beobachtung von Belet wird auch hierbei das Hauptziel darin bestehen, die dort befindliche Dünenlandschaft direkt abzubilden. Dies, so das für die Bildaufnahme-Planung verantwortliche Team der Cassini-Mission, setzt allerdings voraus, dass diese Dünen über eine dunklere Färbung verfügen als das sie umgebende Gelände. Bei der Beobachtung von Senkyo wird sich Cassini in einer Entfernung zwischen 43.000 und 72.000 von der Mondoberfläche befinden.

Die dritte Phase der Beobachtung wird aus einer Entfernung zwischen 103.000 und 172.000 Kilometern erfolgen. Dabei soll das Gebiet 40 Grad nördlich und südlich des Mond-Äquators abgebildet werden. Während des Abfluges von Titan sollen zudem das CIRS und ein weiteres Spektrometer, das Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) die Zusammensetzung der Titan-Oberfläche untersuchen und dabei eine globale Karte erstellen. Ab dem 6. April werden die bei diesem Vorbeiflug an Titan gewonnenen Daten an die 70-Meter-Antenne des NASA-DSN bei Canberra übertragen.

Am 7. April 2010 wird Cassini schließlich um 14:53 MESZ den Punkt der größten Annäherung an Saturn während des Orbits Nummer 130 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Raumsonde lediglich 152.390 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Ringplaneten befinden.

Nur wenige Stunden zuvor wird Cassini einen gezielten Vorbeiflug an einem der sogenannten Eismonde von Saturn, an Dione, durchführen. Dieser 1.125 Kilometer durchmessende Mond weist auf seiner Oberfläche deutliche Anzeichen für zu früheren Zeitpunkten aufgetretene Spannungen in der die Oberfläche bedeckenden Eisschicht auf. Dies lässt sich anhand von sogenannten tektonischen Deformationen erkennen. Diese Deformationen sind vorwiegend durch Dehnungs-, aber auch durch Scher- und Kompressionsspannungen entstanden. Bei den hellen Linien auf dem nebenstehenden Bild handelt es sich um Ablagerungen aus fast reinem Wassereis, welches aufgrund der tektonischen Deformationen an den Steilhängen dieser Strukturen exponiert ist.

Bei dem Vorbeiflug am 7. April 2010 wird sich die Sonde der Mondoberfläche mit einer Geschwindigkeit von 8,4 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Distanz von 504 Kilometer annähern. Dies stellt die größte Annäherung von Cassini an Dione seit dem 11. Oktober 2005 dar. Bereits vier Stunden vor der größten Annäherung beginnt die ISS-Kamera mit ihrer Arbeit. Das Kamerasystem soll dabei gezielt nach Anzeichen für Kryovulkanismus auf diesem Mond suchen. Zu diesem Zweck wird sich die Kamera auf die Zone zwischen den von der Sonne beleuchteten Bereich und dem im Schatten liegenden Teil der Mondoberfläche konzentrieren.

Nur zehn Minuten nach dem Beginn dieser Beobachtung wird sich Dione in den Schatten des Saturn bewegen. Dies bedeutet aber keinesfalls, dass der Mond daraufhin in absolute Dunkelheit gehüllt sein wird. Vielmehr wird er auch weiterhin von dem von Titan reflektierten Licht beleuchtet werden. Zum Zeitpunkt der dichtesten Annäherung zwischen Cassini und Dione wird dann das Plasma Spectrometer (CAPS) seine Arbeit aufnehmen. Das Ziel diese Geräts besteht darin, die erfolgende Interaktion zwischen Dione und der Saturn-Magnetosphäre zu untersuchen.

Zeitgleich wird auch weiterhin die ISS-Kamera mit den beiden darin enthaltenen Kamerasystemen, der Wide-Angle Camera (WAC) und der Narrow-Angle Camera (NAC) weitere Bilder aufnehmen. Die WAC wird sich dabei auf die südlichen Bereiche des Fidena Fossae nahe des Terminators und des Gebietes östlich des Dido-Kraters konzentrieren. Kombinierte Aufnahmen von NAC und WAC sind von Petelia Fossae, dem verkraterten Gebiet südwestlich des Camilla-Kraters, dem Remus-Krater und dem südlichen Eurotas Chasmata vorgesehen.

Nach diesen Abbildungen wird das Ultraviolet Imaging Spectrometer (UVIS), ein weiteres der insgesamt 12 Instrumente an Bord von Cassini, das Ultraviolett-Reflexionsvermögen von Dione untersuchen. Das dafür vorgesehene Untersuchungsgebiet erstreckt sich innerhalb eines in nord-südlicher Richtung verlaufenden Streifens bei 340 Grad westlicher Länge. Während dieses Scans wird die ISS-Kamera zusätzliche sechs Observationen durchführen. Anschließend ist die Anfertigung eines aus 20 Einzelaufnahmen bestehenden Mosaiks vorgesehen. Diese Aufnahmen werden aus Entfernungen zwischen 38.800 und 91.000 Kilometern aufgenommen werden. Innerhalb dieses Aufnahmegebietes befinden sich drei der größten Impaktkrater auf diesem Mond – Aeneas, Dido und Turnus. Nach der Erstellung der Mosaikaufnahmen werden auch CIRS und VIMS diese Region abbilden, um bei der anschließenden Auswertung der Daten bessere Vergleichsmöglichkeiten für deren Interpretation zu erhalten. CIRS wird dabei eine Temperaturkarte dieser Region anfertigen (Lesen Sie dazu auch hier).

Nach dem Passieren des Periapsis, dem Punkt der dichtesten Annäherung an Saturn, wird Cassini den Saturnmond Janus im Rahmen eines nicht gesteuerten FlyBys aus einer Entfernung von 74.597 Kilometern beobachten. Dabei wird die NAC-Kamera die von Saturn abgewandte Seite dieses lediglich 194x190x154 Kilometer durchmessenden, unregelmäßig geformten Mondes mit verschiedenen Filtern abbilden. Anschließend steht eine Beobachtung des 504 Kilometer durchmessenden Mondes Enceladus auf dem Programm der Sonde. Die ISS-Kamera soll dabei die Südhemisphäre des zu diesem Zeitpunkt zur Hälfte durch die Sonne beleuchteten Mondes und die dort aus den Tigerstreifen ausströmenden Plumes beobachten. Cassini wird sich dabei in einer Entfernung von 198.000 Kilometern zu Enceladus befinden.

In den darauf folgenden Tagen wird Cassini fast täglich insgesamt 12 Beobachtungen von kleineren Saturnmonden durchführen, welche allerdings alle aus größeren Entfernungen erfolgen werden. Zwischen dem 8. und 12. April sind zudem vier weitere Beobachtungen von Titan vorgesehen. Das Ziel dieser Titan-Untersuchungen besteht darin, die Verteilung der Wolken zu bestimmen. Die Distanz zum Titan wird dabei zwischen 2,06 und 3,27 Millionen Kilometern betragen.

Da sich Cassini in einem äquatorialen Orbit um Saturn befindet, ist die Sonde zudem in der Lage, Begegnungen zwischen einzelnen Saturnmonden zu beobachten. Eine der zu erwartenden Aufnahmen wird dabei zeigen, wie der Mond Prometheus vor dem Mond Rhea vorbeizieht. Dieses Ereignis wird am 8. April 2010 erfolgen. Zwei Tage später erfolgt dann ein Transit von Titan und Dione und am 11. April steht eine Bedeckung von Janus durch Epimetheus auf dem Beobachtungsprogramm der Sonde.

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

Wie das Jet Propulsion Laboratory (JPL) heute mitteilte, arbeitete Spirit in den letzten 11 Tagen wieder völlig normal. Auch die Computerprobleme der letzten Wochen traten nicht mehr auf. Über deren Ursache ist man sich auch weiterhin völlig im Unklaren und die Analyse durch die Techniker und Ingenieure des JPL und der Herstellerfirma der Hardware-Komponenten dauert an. Um in der Zukunft gegen einen erneuten unerwarteten Absturz des Hauptcomputers und einer Nichtübertragung wichtiger Daten in den Flash-Speicher gewappnet zu sein, wurden nicht näher spezifizierte Computerroutinen abgeändert.

Auf dem Weg zu seinem nächsten Forschungsgebiet, der Spitzkuppe von Braun, hat Spirit momentan allerdings erneut mit der Zusammensetzung des Untergrundes zu kämpfen. Der Rover hat während der letzten Fahrten mit seinen Rädern den Boden aufgewühlt und dabei einen regelrechten Graben geschaffen. Momentan ist man damit beschäftigt, eine Strategie zu entwickeln, um sich wieder aus diesem pulverförmigen Sand zu befreien.

Im Verlauf der während der letzten Woche absolvierten vier Fahrten konnte man aufgrund dieser extrem schwierigen Bodenverhältnisse im sogenannten West Valley, dem momentanen Operationsgebiet des Rovers, lediglich eine Distanz von drei Metern überbrücken. Somit legte Spirit bis zum 29. April 2009 (oder Sol 1.892 der Mission) insgesamt 7.729,73 Meter auf der Oberfläche des Mars zurück.

Am 28. April 2009 steigerte sich die tägliche Energieproduktion des Rovers aufgrund eines weiteren „Cleaning Events“, Wind blies hierbei einen Teil des die Solarzellen bedeckenden Staubes von diesen fort, auf jetzt 372 Wattstunden pro Tag (0,372 kWh). Einen vergleichbar guten Wert erreichte der Rover zuletzt vor über 550 Tagen. Der Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staub liegt jetzt bei 0,418. Dies bedeutet, dass 41,8 Prozent des einfallenden Sonnenlichtes zur Energieumwandlung genutzt werden können.

Auf der anderen Seite des Mars befindet sich Spirits „Zwillingsbruder“, der Marsrover Opportunity, immer noch auf dem Weg zu dem etwa 12 Kilometer entfernten Endeavour-Krater. Im Laufe der letzten drei Wochen legte der Rover hierbei mehr als 670 Meter zurück, wobei an manchen Tagen Strecken von über 100 Metern bewältigt werden konnten. Diese Fahrten wurden abwechselnd im Vorwärts- und Rückwärtsgang durchgeführt. Durch diese Vorgehensweise erhofften sich die Missionskontrolleure eine bessere Verteilung des Schmiermittels im Getriebe des rechten Vorderrades des Rovers. Dieses Rad war Mitte Februar 2009 auffällig geworden, als es während des Fahrbetriebes im Vergleich zu den restlichen fünf Rädern plötzlich fast die doppelte Energiemenge verbrauchte. Die Änderung des Fahrverhaltens war offensichtlich erfolgreich, denn der Energieverbrauch des Rades hatte sich in der letzten Zeit wieder normalisiert.

Opportunitys Fahrt führte auch weiterhin in südliche Richtung, obwohl sich der Endeavour-Krater im Osten befindet. Erst nach weiteren etwa zwei bis drei Kilometern, so die momentanen Planungen der Missionsleitung, wird ein Kurswechsel nach Osten erfolgen. Dieser nicht unbeträchtliche Umweg ist notwendig, um ein großes Dünenfeld, welches den direkten Weg zu Endeavour versperrt, zu umfahren. Aber auch der jetzige Weg ist nicht vollkommen gefahrlos. Die Fahrt am 23. April 2009 (Sol 1.865 der Mission Opportunitys) wurde dadurch beendet, dass der Rover sich in einer Sanddüne festgefahren hatte. Der am folgenden Tag durchgeführte „Befreiungsversuch“ hatte nur begrenzten Erfolg. Opportunity konnte lediglich 28 Zentimeter zurückgesetzt werden, obwohl für diese Fahrt eine Distanz von mehr als fünf Metern vorgesehen war. Am nächsten Tag konnte der gefährliche Bereich dann allerdings endgültig verlassen werden. Opportunity umfuhr die Düne und überbrückte bei den zwei folgenden Fahrten weitere 64 Meter. Bis zum 29. April 2009 (Sol 1.871) legte Opportunity somit insgesamt 15.805,06 Meter auf der Marsoberfläche zurück.

Leider registrierte man bei der Auswertung der Telemetriedaten der Fahrt vom 29. April 2009 einen erneuten anomalen Anstieg des Stromverbrauches des rechten Vorderrades. Die daraus resultierende Konsequenz ist eine jetzt erneut erfolgende vorübergehende Rückkehr in den Rückwärtsfahr-Modus und eine daraus resultierende Verkürzung der zu absolvierenden Tagesetappen. So wurde bei einer weiteren Fahrt am 30. April 2009 lediglich eine Distanz von 30 Metern überbrückt.

Momentan generiert der Rover pro Tag 504 Wattstunden Energie (0,504 kWh). Dies bedeutet im Vergleich zur Vorwoche eine Verbesserung um etwa 50 Wattstunden pro Tag. Da der Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staub aber weiterhin nahezu unverändert bei 0,605 liegt, war hier allerdings nicht der Wind die Ursache. Stattdessen lässt momentan über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, die Konzentration von Staub in der Marsatmosphäre nach, so dass in den letzten Tagen immer mehr Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers erreichte.

Diese Beobachtung deckt sich mit den aktuellen Daten der MARCI-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiters (MRO) der NASA. Diese Kamera erstellt täglich ein globales Abbild des Planeten, aus dem anschließend eine Wetterkarte angefertigt wird. So ist es möglich, über einen längeren Zeitraum die meteorologischen Veränderungen zu verfolgen und zu analysieren. Die Daten der letzten Wochen zeigen hierbei ein anhaltendes Abflauen der für diese Jahreszeit, auf der Südhalbkugel herrscht gerade Frühling, typischen Staubsturmaktivitäten auf dem Mars. Die verbliebenen Sturmgebiete konzentrieren sich momentan auf die Zone unmittelbar um den Südpol. Damit einher geht eine Aufklarung der Atmosphäre und ein Absinken der globalen Staubkonzentration.

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

„Es ist schon aufregend, dieses Ziel zu sehen, obwohl wir natürlich nicht sicher sein können, dass wir es auch erreichen werden“, so John Callas, der für die beiden Rover zuständige Projektmanager am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien. Steve Squyres von der Cornell University, der für die wissenschaftlichen Instrumente Verantwortliche, meint dazu: „Wir können jetzt unser Ziel am Horizont erblicken. Es ist weit entfernt, aber wir freuen uns darauf, es größer und größer werden zu sehen, während wir uns Endeavour noch weiter nähern. Wir hatten eine ähnliche Erfahrung bereits zu Beginn der Mission, als Spirit sich den Columbia Hills näherte und diese Berge auf den Bildern immer größer wurden.“

Seit dem Verlassen des Viktoria-Kraters und dem Beginn der Fahrt zum südöstlich gelegenen Endeavour-Krater hat Opportunity mittlerweile 3,2 Kilometer zurückgelegt. Allerdings kann man die Fahrt nicht auf dem direktem Weg zum Endeavour-Krater bewältigen, da diese Strecke auf einem Teilstück durch Sanddünen blockiert ist, welche sich anscheinend aus einem Material mit sehr lockerer Konsistenz zusammensetzten. Der Rover würde dort Gefahr laufen, in diesem Untergrund stecken zu bleiben, vergleichbar mit der Situation in der sogenannten Purgatory-Düne im Jahr 2005. Damals fuhr Opportunity sich in einer etwa 35 Zentimeter hohen Düne fest und konnte erst nach fünf Wochen aus dieser gefährlichen Situation befreit werden.

Aus diesem Grund bewegt sich Opportunity momentan in südwestliche Richtung. Nach weiteren etwa zwei bis drei Kilometern soll der Rover dann einen Schwenk nach Osten durchführen und den Endeavour-Krater direkt ansteuern. „Wenn wir das jetzige Tempo beibehalten können, so werden wir für den Rest der Strecke noch mehr als ein Marsjahr brauchen.“, so John Callas. Dies würde knappen zwei Erdjahren entsprechen.

Unterstützung erhält Opportunity während seiner Fahrt übrigens auch aus dem Marsorbit. So gelang es der NASA-Sonde Mars Reconnaissance Orbiter am 29. Januar 2009, den Rover aus einer Höhe von 276 Kilometern abzubilden. Die hochauflösende HiRISE-Kamera des MRO war dabei sogar in der Lage, Opportunitys Radspuren aufzulösen. Solche Bilder der amerikanischen Marssonden werden von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren dazu verwendet, eine möglichst sichere Fahrtroute für die beiden Rover festzulegen.

Momentan hat Opportunity seine Fahrt allerdings erst einmal unterbrochen. Der Rover befindet sich in unmittelbarer Nähe zu einem etwa sechs Meter durchmessenden Impaktkrater. Aufgrund des sehr deutlich sichtbaren und noch nicht vom Sand bedeckten Auswurfmaterials kann man schlussfolgern, dass es sich bei dieser als Resolution-Krater benannten Struktur um einen sehr jungen Krater handeln muss. Im Laufe der zurückliegenden Woche wurde das frei zutage tretende Grundgestein am Rand von Resolution mit dem Mikroskop-Imager, einem der Instrumente des Rovers, untersucht. In den nächsten Tagen sollen weitere Untersuchungen mit den zwei Spektrometern folgen. „Wir halten auf unserem Weg in regelmäßigen Abständen immer wieder einmal an, um die Umgebung genauer zu analysieren. Das ist ein Teil unserer systematischen Untersuchungen“, so Steve Squyres. Auf diese Weise kann man erkennen, ob und wie sich die chemische und mineralogische Zusammensetzung von Gesteinen und Böden ändert.

Des weiteren erhofft sich das Rover-Team, dass sich durch diese Unterbrechung der Fahrt ein Problem mit einem der Räder des Rovers verbessern lässt. Seit dem 12. Februar 2009 (Sol 1.797 der Mission) verbraucht das rechte Vorderrad Opportunitys nämlich etwa doppelt soviel Strom wie die restlichen fünf Räder des Rovers. Als Grund hierfür vermutet man am JPL eine unzureichende Schmierung des betreffenden Radgetriebes. Ein ähnliches Problem bei dem Marsrover Spirit, dem „Zwilling“ von Opportunity auf der anderen Seite des Mars, kündigte bereits 2004 den kompletten Ausfall dessen Rades an, welcher dann 2006 tatsächlich erfolgte. Um dem bei Opportunity vorzubeugen und die Schmierung des Rades mittels Absenkung des Reibungswiederstandes zu optimieren, bewegte der Rover sich deshalb in den letzten Wochen fast ausschließlich im Rückwärtsgang vorwärts. Durch die momentane Pause erhält das Missionsteam zusätzliche Zeit, um diese Situation weiter zu analysieren.

Außerdem trat am 7. März 2009 ein Konflikt zwischen den übermittelten Kommandos des JPL und internen Testroutinen des Rovers auf, welche für eine autonome Fahrt Opportunitys benötigt werden. Der genaue Grund hierfür ist noch nicht bekannt. Deshalb muss dieses weitere Problem vor einer Fortsetzung der Fahrt erst einmal genauer analysiert werden.

Opportunity landete am 25. Februar 2004 im Meridiani Planum auf dem Mars. Die Zielsetzung der NASA bestand ursprünglich darin, innerhalb einer auf 90 Tage ausgelegten Mission etwa 600 Meter auf der Marsoberfläche zurückzulegen. In den nächsten Tagen wird der Rover stattdessen nach mittlerweile über fünf Jahren Missionsdauer die 15-Kilometer-Marke überschreiten. Momentan generiert Opportunity mit Hilfe seiner Solarpaneele täglich etwa 454 Wattstunden Energie (0,454 kWh). Dieser Rückgang, vor fünf Wochen wurde noch ein täglicher Wert von 0,567 kWh erreicht, resultiert aus einer momentan stattfindenden Zunahme des Staubanteils in der Marsatmosphäre. Dies ist allerdings noch nicht weiter bedenklich, da der Rover für den Betrieb seiner überlebensnotwendigen Systeme und die tägliche Kommunikation mit dem Deep Space Network der NASA täglich lediglich etwa 180 Wattstunden Energie benötigt.

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Autor: Ralph-Mirko Richter

Als neues Fahrziel gab die Leitung der Mission jetzt den etwa 12 Kilometer südöstlich gelegenen und 22 Kilometer durchmessenden „Endeavour-Krater“ aus. Man erhofft sich, diesen nach einer Fahrzeit von etwa zwei Jahren erreichen zu können. Es ist zwar keinesfalls sicher, dass Opportunity diese Zeit noch überstehen wird, aber selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, so glauben die Wissenschaftler am JPL, dass man in südliche Richtung fahrend auf immer jüngere Gesteinsschichten der Marsoberfläche stoßen wird und diese ebenfalls äußerst lohnende Studienobjekte darstellen werden. Zuerst jedoch untersuchte man weiteres Oberflächengestein unmittelbar westlich des Viktoria-Kraters und steuerte noch mehrere markante Punkte an seinem Südwest-Rand an, bevor man diesem am 14. Oktober 2008 (Sol 1679) mit einer mittlerweile durch weitere Cleaning Events wieder auf rund 650 Wattstunden pro Sol gestiegenen Energieausbeute endgültig den Rücken zuwandte. Dabei nahm man jedoch nicht den direkten Kurs, sondern wandte sich vorerst in süd-südwestliche Richtung, da man dort einen felsigeren Untergrund als relativ sichere Fahrbahn nutzen kann. Der direkte Weg hingegen ist mit zu vielen Sanddünen überzogen, welche sehr an die Purgatory-Dünen aus dem Jahre 2004 erinnern. Bis zum 21. November (Sol 1716) legte Opportunity über 1.800 Meter zurück, bevor man in der Zeit der Solarkonjunktion, einer Phase, in welcher Erde, Sonne und Mars eine Linie bilden und die Sonne für etwa zwei Wochen eine Kommunikation mit den auf und um den Mars tätigen Forschungsmissionen verhindert, eine mehrwöchige Fahrpause einlegte.

Bei dieser Gelegenheit nahm der Rover vor einem kleinen, als „Santorini“ benannten Felsbrocken eine Parkposition ein, um dieses neue Ziel über einen längeren Zeitraum hinweg intensiv zu studieren. Der Instrumentenarm wurde direkt auf diesem Felsen positioniert und mit den darin integrierten zwei Spektrometern und dem Mikroskop untersucht. Anfang Januar 2009 veröffentlichte die NASA erste Resultate dieser Untersuchungen, aus denen hervorging, dass es sich bei dem vermeintlichen Stein in Wirklichkeit um einen weiteren Meteoriten, diesmal aus der Klasse der Stein-Eisen-Meteoriten, einen sogenannten „Mesosideriten“, handelt. Da drei der vier bisher von Opportunity auf der Meridiani-Ebene gefundenen Meteoriten dieser auf der Erde recht selten gefundenen Klasse zugeordnet werden, geht man davon aus, dass diese alle Bestandteile eines einzigen einst auf dem Meridiani Planum eingeschlagenen Meteoriten sind.

Nach Beendigung der Untersuchungen fuhr Opportunity erneut einige Meter weiter und untersuchte ein neues Ziel, eine flache Gesteinsformation namens „Candia“, bei welcher man, wie so oft auf dem Meridiani Planum, eine hohe Konzentration an Blueberries vorfand. Bei diesen Untersuchungen traten allerdings auch zum wiederholten Male Probleme mit dem ebenfalls in den Instrumentenarm integrierten Rock Abrasion Tool auf. Bei diesem abgekürzt RAT genannten Instrument handelt es sich um einen kleinen Bohrer mit einer diamantbesetzten Bohrkrone. Diese rotiert mit hoher Geschwindigkeit und fräst so ein Loch von 4,5 Zentimetern Durchmesser und maximal 5 Millimetern Tiefe in ihr Ziel. Auf diese Weise können das APXS-Spektrometer bzw. das Mössbauer-Spektrometer das bearbeitete Material anschließend untersuchen, ohne dabei durch eine störende und eventuell die Messergebnisse verfälschende Staubschicht behindert zu werden. Leider jedoch nutzen sich selbst die extrem harten Diamantbohrkronen bei häufiger Benutzung irgendwann einmal ab. Die Bohrwerkzeuge der beiden Rover waren ursprünglich für lediglich drei Einsätze vorgesehen, schafften dann aber trotzdem jeweils 15 Bohrungen, bevor sie für weitere Bohrarbeiten unbrauchbar wurden. Mittels einer rotierenden Bürste ist man jedoch immer noch in der Lage, das zu untersuchende Gestein oberflächlich zu säubern. Allerdings kam es bei dem den letzten Analysen vorangehenden Einsatz von Opportunitys RAT an diesem zu einem weiteren, sehr wahrscheinlich durch thermische Belastungen verursachten Kabelbruch. Dies führte dazu, dass man den Bohrer nicht mehr in seine Ausgangsposition zurückbefördern konnte. Die jetzt erst einmal zwangsläufig am JPL erfolgende Fehleranalyse mit Hilfe eines Testrovers nahm mehrere Tage in Anspruch, weswegen sich die Weiterfahrt verzögerte.

Mitte Januar hatte man das Problem gelöst. Der RAT konnte in die ursprüngliche Position bewegt werden und Opportunity nahm die Fahrt am 15. Januar 2009, Sol 1770 der Mission, wieder auf. An diesem Tag wurden etwa 105 Meter zurückgelegt. Nach nochmals 150 Metern erreichte der Rover am 21. Januar den flachen, etwa 18 Meter durchmessenden „Ranger-Krater“. Dieser ist zwar zum größten Teil mit Sand aufgefüllt, aber an seiner dem Rover gegenüberliegenden Ostflanke waren deutlich Sedimentschichtungen des Grundgesteins erkennbar. Diese Schichtungen wurden zwecks genauerer Studien von den Panoramakameras des Rovers in hoher Auflösung abgebildet.

Opportunity setzte seine Fahrt auch weiterhin in südwestliche Richtung fort. Längere Etappen mit Fahrstrecken von teilweise über 100 Metern pro Sol wechselten sich dabei mit Ruhetagen zur Orientierung und Analyse des zukünftig zu passierenden Geländes ab. Anfang Februar wurde der Rover allerdings von einer höheren Dosis kosmischer Strahlung getroffen. Die dadurch erzeugten Probleme in der Elektronik hatten eine Beeinträchtigung der Energieversorgung des Hauptmastes und der daran montierten Instrumente, also der vier Panorama- und Navigationskameras und des Mini-TES-Spektrometers, zur Folge. Eine dadurch bedingte fünftägige Fahrtunterbrechung nutzte man, um den Speicher des Bordcomputers zu leeren und größere Mengen an älteren Daten an das Kontrollzentrum zu transferieren. Glücklicherweise blieb auch dieser Zwischenfall ohne Folgen und die Fahrt konnte am 6. Februar 2009 fortgesetzt werden. Zwischen dem 10. und 12. Februar (Sol 1797) überbrückte Opportunity dabei in drei Etappen sogar fast 380 Meter. Bei dieser letzten Fahrtetappe traten allerdings erneut Probleme mit dem rechten Vorderrad des Rovers auf.

Wieder trat ein erhöhter Reibungswiederstand auf und der Antriebsmotor dieses Rades zog daraufhin, vergleichbar mit der Situation im Viktoria-Krater, im Fahrbetrieb zum wiederholtem Male deutlich mehr Energie, als theoretisch benötigt. Die geplante Weiterfahrt wurde daraufhin unterbrochen. Stattdessen wurde Opportunity am 15. Februar 2009, dem 1.800sten Tag der Mission, auf seiner alten Fahrspur zuerst um etwa 10 Meter zurück und anschließend wieder nach vorne bewegt. Gleich danach ging es erneut vier Meter vorwärts. Der Sinn dieses Manövers bestand darin, zu überprüfen, ob das Verhalten des Rades eventuell im Zusammenhang mit der Zusammensetzung und Konsistenz des Untergrundes stehen könnte. Bei der Analyse der aufgezeichneten Energieströme stellte sich jedoch heraus, dass diese durchgehend anormal hoch waren, in der Rückwärtsbewegung jedoch geringer ausfielen als in der Vorwärtsbewegung.

Die Missionsleiter entschlossen sich daher, die Weiterfahrt Opportunitys vorläufig im „Rückwärtsgang“ durchzuführen. Dabei ergibt sich allerdings ein weiteres Problem. Der Rover ist in der Lage, seine zu absolvierende Fahrstrecke in einem Autonavigationsmodus ohne direkte Einflussnahme der Missionsplaner zu absolvieren. Hierfür benötigt die entsprechende Software jedoch aktuelle Bilder der Navigationskameras. Diese NavCams können aber keine Fotos des Bereiches hinter dem Rover liefern, da dort die für die Kommunikation mit der Erde benötigte Niedriggewinnantenne platziert ist und das Gesichtsfeld der Kameras einschränkt. Dies führt dazu, dass Opportunity seine weitere Fahrt im „Blind Modus“ absolvieren muss. Die zurückzulegende Strecke wird Opportunity dabei im Voraus vorgeschrieben, wobei die Geländekenntnisse aufgrund mangelnder Bildaufklärung allerdings nur bruchstückhaft sind. Deshalb werden die in nächster Zeit zu fahrenden Tagesetappen wieder kürzer ausfallen müssen. Allerdings gelang es Opportunity, auf diese Weise am 18. Februar 2009 weitere 50 Meter in südwestliche Richtung zurückzulegen.

Trotz der momentan komplizierten Situation befindet sich Opportunity unter Berücksichtigung seines Alter und der Umweltbedingungen, denen er tagtäglich ausgesetzt ist, in einem gutem Zustand. Der Rover generiert zur Zeit pro Tag 567 Wattstunden (0,567 kWh) an Energie. Auf seinem weiteren Weg zum allerdings immer noch über 12 Kilometer entfernten Endeavour-Krater wird der Rover immer wieder Pausen einlegen, um ausführliche Untersuchungen der Oberfläche durchzuführen. Das Ziel besteht dabei darin, eine möglichst aussagekräftige Karte über die chemische und mineralogische Zusammensetzung der passierten Oberflächenbereiche zu erstellen und eventuelle Veränderungen oder Trends registrieren und analysieren zu können. Letztendlich kann jedoch niemand mit Gewissheit sagen, wie lange Opportunity noch funktionsfähig sein wird und ob er wirklich in der Lage ist, sein momentanes Ziel zu erreichen. Aber selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, hat dieser Rover sämtliche in ihn gesetzten Erwartungen bei Weitem übertroffen und sämtliche vorgegebenen Forschungsziele mehr als nur erfüllt. Sollte er ursprünglich bei seinen Erkundungen auf dem Mars innerhalb von 90 Tagen eine Strecke von 600 Metern zurücklegen, so wurden daraus mittlerweile fast 15 Kilometer in über fünf Jahren. Der Nachweis von ehemals vorhandenem Wasser auf der Oberfläche des Mars gilt als gesichert und die umfassenden wissenschaftlichen Erkenntnisse über die geologische Geschichte und die Chemie des Planeten werden in die zukünftigen Marsmissionen von Orbitern und Rovern einfließen und diese nicht unwesentlich beeinflussen.

Roll on, Opportunity…

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Autor: Ralph-Mirko Richter

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

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

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

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

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

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