Ein Beitrag von Axel Nantes. Quelle: NASA.

Während der Vorbereitung von Beobachtungen bei einer bestimmten Opposition genannten Konstellation, bei der Dawn sich im Bereich zwischen der Sonne und Ceres bewegte, wurde am 23. April 2017 ein sogenannter Sicherheitsmodus („safemode“) ausgelöst, bei dem die Sonde in einen Zustand eingeschränkter Aktivität mit definiertem Kommunikationsverhalten versetzt worden ist.

Im Verlauf einer turnusmäßigen Kommunikationssitzung übermittelte die Sonde am 24. April 2017 Informationen zur Erde, aus denen hervorging, dass die Sonde nun auch das dritte von vier Reaktionsrädern an Bord – relativ schwere, scheibenförmige Massen, die elektromotorisch angetrieben die Lage der Sonde im Raum verändern können – verloren hatte. Der Fehler war aufgetreten, nachdem Dawn am 22. April 2017 eine fünfstündige angetriebene Flugphase unter Nutzung ihres elektrischen, Xenon ausstoßenden Triebwerkssystems absolviert hatte. Wegen des Ausfalls kamen weitere, kürzere angetriebene Flugphasen am 23. und 24. April 2017 nicht zu Stande.

Nachdem die Bodenkontrolle auf der Erde Kenntnis von dem Problem an Bord der Sonde erlangt hatte, gelang es am 25. April 2017 die Sonde wieder in ein Standartbetriebsregime mit einer Lageregelung durch kleine, Hydrazin katalytisch zersetzende Triebwerke zu versetzen. Die Bahn der Sonde würde es nach Angaben der NASA auch erlauben, die während der Opposition vorgesehenen Messungen durchzuführen. Außerdem werde es im verbleibenden Teil der erweiterten Mission von Dawn im Orbit um Ceres laut NASA durch den Ausfall des Reaktionsrades keine signifikanten Beeinträchtigungen geben.

Dawn war im Jahre 2007 gestartet worden. Vor Erreichen des Zwergplaneten Ceres konnte Dawn bereits den großen Asteroiden Vesta intensiv untersuchen. 2016 schloss Dawn ihre Primärmission im Orbit um Ceres ab. Aktuell wird die Sonde im Rahmen einer Missionserweiterung betrieben.

Auf den Ausfall des Reaktionsrades war man – auch wegen bereits gewonnener Erfahrungen – vorbereitet. Das erste Reaktionsrad hatte im Juni 2010 – etwa ein Jahr vor Ankunft bei Vesta – seine Arbeit eingestellt, ein weiteres im August 2012 im Orbit um Vesta. Zunächst wurden die Hydrazin-Triebwerke benutzt, um den Verlust der Reaktionsräder zu kompensieren. 12 dieser 0,9 Newton starken Triebwerke sind um den Hauptkörper der Sonde herum verteilt.

NASAs Labor für Strahlantrieb (JPL) aus Pasadena in Kalifornien und der Hersteller der Sonde, die Orbital ATK Inc. aus Dulles im US-Bundesstaat Virginia, entwickelten eine Software für einen hybriden Kontrollmodus, der die eingeschränkte Nutzbarkeit der Reaktionsräder berücksichtigte. Diese Software war dann im April 2011 auf der Sonde installiert worden.

Wegen der beschränkten Menge von Hydrazin an Bord entwarf man außerdem eine Strategie, in deren Rahmen man beim Orbiteinschuss bei Ceres möglichst wenig Treibstoff einsetzen wollte.

Für den weiteren Weg zu Ceres und beim anschließenden Orbiteinschuss benötigte man schließlich statt der ursprünglich projektierten 12,5 Kilogramm nur 4,4 Kilogramm Hydrazin. Gestartet war Dawn mit 45,6 Kilogramm Hydrazin an Bord, beim Abflug von Vesta waren noch 32,3 Kilogramm verfügbar.

Die Mission der Sonde wird im Orbit um Ceres beendet. Es gab Überlegungen, den Ionenantrieb der Sonde zu benutzen, um sie in Richtung eines weiteren Objektes im Asteroidengürtel, (145) Adeona, zu beschleunigen. Ein Verbleib bei Ceres betrachtete man schließlich als wissenschaftlich nachhaltiger.

Das verbliebene Hydrazin an Bord wird man weiter verwenden, um die Sonde während geplanter Kommunikationssitzungen so auszurichten, dass ihre Kommunikationsantenne zur Erde senden kann. Außerdem muss die Sonde während der Beobachtung von Ceres so gesteuert werden, dass ihre Solarzellenausleger ausreichend Sonnenlicht einfangen können. Verliert man die Möglichkeit zu einer entsprechenden Ausrichtung, kann das Missionsende zügig kommen. Erwartet wird, dass Dawn noch Jahrzehnte nach Betriebsende als künstlicher Mond um Ceres kreisen wird.

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• Dawn (Discovery 9) auf Delta II 7925H D327 von CC SLC-17B

Der Beitrag Einradsonde Dawn erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Im Sicherheitsmodus stellt der Rover (fast) alle Aktivitäten ein. Nur die unbedingt zum Weiterbetrieb notwendigen Funktionen bleiben aktiv und der Rover führt eine festgelegte Folge von Befehlen aus, um die Kommunikation wieder aufzunehmen. Seit 2013 war es das erste Mal, dass der Rover sich in den Sicherheitsmodus versetzte.

Die Betriebsmannschaft des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, Kalifornien, hat den Rover dann schrittweise aus dem Sicherheitsmodus heraus geholt. Am 09. Juli konnte der Sicherheitsmodus des Rovers beendet werden und am 11. Juli nahm der Rover seine Forschungsaktivitäten wieder auf.

Am 26. November 2011 startete der Rover mit einer Atlas V (541) von Cape Canaveral aus zum Mars und landete dort erfolgreich am 6. August 2012. Der mit insgesamt 10 Instrumenten ausgestattete 900 kg schwere Rover sammelt Bodenproben und Bohrkerne. Diese untersucht er auf ihre organische Zusammensetzung. Alles mit dem Ziel festzustellen, ob auf dem Mars Umweltbedingungen existieren, oder in der Vergangenheit existiert haben könnten, die mikrobiologisches Leben ermöglichen. Bis heute hat der Rover mehr als 12 km auf der Marsoberfläche zurückgelegt.

Die Ursachenforschung ergab ein Problem mit der Bildübertragung an Bord. Der Fehler tritt aber offensichtlich nur in einem bestimmten Modus auf. Dabei können Kameradaten direkt in Dateien im Hauptcomputer geschrieben werden. Im wissenschaftlichen Betrieb wird dieser Modus normalerweise nicht genutzt, da zur Datenübertragung andere Mittel an Bord zur Verfügung stehen.

Der nächste Rover Mars 2020 soll die Erfolgsgeschichte mit sieben neuen Instrumenten im Jahre 2020 fortsetzen.

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MSL Rover Curiosity – Mission auf dem Mars

Der Beitrag Curiosity vorübergehend im Sicherheitsmodus erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: JAXA, NASA.

Astro-H war dafür gedacht, Wissenschaftlern eine neue Durchmusterung des Himmels im Bereich der weichen und harten Röntgen-, sowie der weichen Gammastrahlung zu ermöglichen. Es war von der japanischen Agentur für Luft- und Raumfahrtforschung (Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) erst am 17. Februar 2016 gestartet worden und hätte Aufgaben erfüllen sollen, die bereits Astro-E, zerstört bei einem Fehlstart, und Astro-EII, das einen Monat nach dem Start sein Kühlmittel Helium verloren hatte, zugedacht waren.

Insbesondere der neuerliche Verlust eines gemeinsam mit der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtagentur (National Aeronautics and Space Administration, NASA) entwickelten Spektrometers für weiche Röntgenstrahlung ist für die Wissenschaftsgemeinde eine herbe Enttäuschung.

Das hochempfindliche Spektrometer hätte Photonen der Röntgenstrahlung erfassen können, die im Universum von extrem heißer Materie abgestrahlt wird. Mit der Bestimmung der Energie dieser Photonen wollte man Rückschlüsse auf die Zusammensetzung und die Geschwindigkeit der extrem heißen Materie ermöglichen, die insbesondere in der Umgebung von schwarzen Löchern vorkommt.

Die Nutzung der notwendigen Mikrokalorimetertechnik hatte die NASA schon für das Röntgenteleskop Chandra vorgesehen, wo sie aus Kostengründen schließlich keine Verwendung fand.

Für das Spektrometer für weiche Röntgenstrahlung von Astro-H stellte die NASA rund 54,9 Millionen US-Dollar bereit, inklusive der Missionskosten rechnete man bei der NASA mit einem finanziellen Gesamtaufwand von rund 130 Millionen US-Dollar.

Die JAXA steckte umgerechnet rund 280 Millionen US-Dollar in Entwicklung, Bau und Start von Astro-H. Nach dem erfolgreichen Transport des Teleskops ins All schien die Inbetriebnahme zunächst erfolgreich zu verlaufen.

Das Ausfahren des rund sechs Meter langen Masts der ausfahrbaren optischen Bank (Extensible Optical Bench, EOB) war wie vorgesehen erfolgt. Mit ausgefahrenem Mast erreichte das Weltraumteleskop mit einer Masse von rund 2,7 Tonnen eine Gesamtlänge von rund 14 Metern.

Am 17. Februar 2016 hatte man das Kühlsystem des Spektrometers für weiche Röntgenstrahlung aktiviert. Am 22. Februar 2016 erreichte es schließlich eine Temperatur von rund minus 273,1 Grad Celsius bzw. rund 50 Milligrad über dem absoluten Nullpunkt.

Anlässlich des begonnenen Beobachtungs-Testbetriebs erfolgte am 25. März 2016 die Ausrichtung des Raumfahrzeugs mit seinem Teleskop auf ein neues Beobachtungsziel. Vorher blickte das Teleskop in Richtung des Krebsnebels, anschließend wurde der Quasar Markarian 205 anvisiert. Unmittelbar nach Beendigung des Manövers zur erforderliche Lageänderung um 18:22 Uhr Weltzeit lieferte das Inertialsystem des Raumfahrzeugs, bestehend aus zwei sog. inertial reference units (IRUs), Daten über ein – in Wirklichkeit nicht existierendes – Rollen des Raumfahrzeugs um seine Z-Achse.

Fehlerhafte Daten des Inertialsystems sollten eigentlich keine Berücksichtigung bei der Steuerung von Astro-H finden. Die Software zur Lageregelung besitzt Algorithmen, die obskure Daten aussortieren soll. Bei besonderen Diskrepanzen zwischen vom Intertialsystem errechneter Lage und Bewegung und durch Sternensensoren erfassten Daten hätte der Bordcomputer die Daten des Inertialsystems ignoriert, und sich auf die Daten der Sternensensoren (Star Tracker, STT, Hersteller NEC) verlassen. Letzteres war allerdings nicht möglich: Es gab kein nutzbaren Daten von den Sternensensoren.

Wegen der vom Intertialsystem gemeldeten langsamen Rolle von 21,7 Grad pro Stunde versuchte der Bordrechner, die Situation mit Hilfe der Reaktionsräder an Bord zu korrigieren. Auf Grund der fehlerhaften Daten wurde schließlich gegen 19:10 Uhr Weltzeit am 25. März 2016 eine Rolle von rund 20 Grad pro Stunde in entgegengesetzter Richtung erreicht.

Reaktionsräder (momentum wheels, MWs), die Drehmomente erzeugen können, um ein Raumfahrzeug in der gleichen Achse wie die des Reaktionsrads, aber in Gegenrichtung zur Rotationsrichtung des Rades, zu drehen, bauen bei ihrem Einsatz aus einer Ruheposition heraus eine Drehzahl und damit einen Drehimpuls auf, die konstruktionsbedingt einen gewissen Wert nicht überschreiten darf. Deshalb müssen die Räder immer wieder angehalten werden, die dabei entstehenden Momente müssen kompensiert werden, was z.B. durch den Einsatz von Lageregelungstriebwerken oder durch elektromagnetische Ausrichtung am Erdmagnetfeld mit Hilfe der Spulen in sogenannten magnetic torque rods geschehen kann.

Zwischen 20:49 Uhr Weltzeit am 25. März 2016 und 1:04 Uhr Weltzeit am 26. März 2016 stieg das von den Reaktionsrädern erzeugte Moment immer weiter an, während Versuche des Raumfahrzeugs, der sogenannten Sättigung der Reaktionsräder bei 120 Nms mit Einsatz der magnetic torquers (MTQs) zu entgehen fruchtlos blieben.

Als seitens der Reaktionsräder ein erzeugter Drehimpuls im Bereich von 112 Nms erreicht war, und das Inertialsystem noch immer Daten über eine hohe Rollrate lieferte, versetzte der Bordcomputer Astro-H in einen Sicherheitsmodus (safemode). In diesem Sicherheitsmodus hätte ein spezielles Betriebsregime für eine Ausrichtung des Raumfahrzeugs mit seinen Solarzellenauslegern Richtung Sonne sorgen sollen, wobei Sonnensensoren zum Erfassen der Sonne und drei Newton starke Lageregelungstriebwerke zur Bewegung des Raumfahrzeugs dienen. Der Einsatz der Triebwerke führte allerdings zu einer Steigerung der Rotationsgeschwindigkeit des Raumfahrzeug.

Die Software für die Steuerung der Lageregelungstriebwerke war nach dem Ausfahren des Masts der optischen Bank am 28. Februar 2016 aktualisiert worden, weil sich durch das Ausfahren des Masts die Massenschwerpunktlage verändert hatte. Eine Vermutung der JAXA ist, dass das Softwareupdate nicht wirklich passend ausgefallen war. Darüber hinaus gab es nach dem Ausfahren Überlegungen, ob der ausgefahrene Mast die Sonnensensor-Nutzung behindern könnte.

Einige Stunden nach dem Verlust einer stabilen Lage begannen sich verschiedene Teile vom Satelliten abzulösen. Die JAXA sprach zunächst von Beschädigungen unbestimmter Art, zwischenzeitlich gab die Agentur bekannt, dass es nicht unwahrscheinlich sei, dass sich hinsichtlich der sehr schnellen Rotation empfindliche Bauteile des Satelliten wie die Enden der Solarzellenausleger oder der ausfahrbare Mast von Astro-H gelöst haben.

Die Ablösung von Teilen vom Weltraumteleskop begann laut JAXA am 26. März 2016 gegen 1:42 Uhr Weltzeit. Die nächste geplante Kommunikationssitzung mit dem Weltraumteleskop kam nicht zu Stande. Die Bodenstation Mingenew in Australien konnte keine Signale des Raumfahrzeugs erfassen.

Vom 26. bis 28. März 2016 empfingen Bodenstationen vermutlich noch dreimal Funkwellen, die Astro-H zugeordnet werden können. Ihnen konnten jedoch keine verwertbaren Daten über den Status des Weltraumteleskops entnommen werden. Informationen über einen neuerlichen Empfang liegen bis dato nicht vor. Der Hauptkörper von Astro-H und fünf laut JAXA als zum Satelliten gehörig identifizierte Bruchstücke umkreisen seither stumm die Erde.

Das Teleskop und die abgetrennten Teile wurden zwischenzeitlich durch optische Teleskope von der Erde aus beobachtet. Das größte der beobachteten Objekte ist vermutlich der Hauptkörper und die Quelle der zuletzt empfangenen Funkwellen. Aus dem Verlauf der bei den Beobachtungen festgehaltenen Lichtkurven schließt die JAXA auf eine Rotationsgeschwindigkeit von 5,22 Sekunden pro Umdrehung am 31. März 2016. Darüber hinaus wurde gemeldet, dass die optischen Beobachtungen für ein Ansteigen der Rotationsgeschwindigkeit nach dem Entstehen der Bruchstücke sprechen.

Die JAXA untersucht die Situation weiter.

Astro-H alias Hitomi – bzw. der Hauptkörper des Satelliten – war katalogisiert mit der NORAD-Nr. 41.337 und als COSPAR-Objekt 2016-012A. Zwischenzeitlich trug er die NORAD-Nr. 41.442.

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• ASTRO-H auf H-IIA

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile fast neuneinhalb Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto, dessen Oberfläche am 14. Juli 2015 um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern passiert werden wird.

Nur zehn Tage vor diesem historischen Ereignis versetzte sich die Raumsonde jedoch am 4. Juli in einen Sicherheitsmodus (Raumfahrer.net berichtete). Das autonom arbeitende Diagnoseprogramm der Raumsonde hatte an diesem Tag ein unvorhergesehenes Computerproblem registriert. Dies führte dazu, dass die Betriebssoftware von New Horizons – wie für derartige Fälle vorgesehen – von dem Hauptcomputersystem auf das redundante „B-Side“-Computersystem umschaltete, welches als Backupsystem fungiert. Bedingt durch diesen Wechsel versetzte sich New Horizons zudem in den besagten abgesicherten Betriebsmodus.

Eine kurzfristig einberufene Expertengruppe konnte mittlerweile den für die Umschaltung des Computersystems verantwortlichen Fehler identifizieren. Verantwortlich ist laut diesen Analysen weder ein Hardware-, noch ein signifikanter Softwarefehler, sondern vielmehr die fehlerhafte zeitliche Reihenfolge in einer speziellen Kommandosequenz, welche der Raumsonde erst unmittelbar vor dem Auftreten des Problems übermittelt wurde. Mit der entsprechenden Sequenz sollte New Horizons auf den Beginn des Pluto-Vorbeifluges vorbereitet werden. Bedingt durch die in der Sequenz enthaltenen fehlerhaften Zeitangaben kam es jedoch zu einem Programmkonflikt, welcher erst durch das bordinterne Diagnoseprogramm erkannt wurde.

Erneuter regulärer Betrieb ab dem 7. Juli 2015
Das für die Kontrolle der Raumsonde verantwortliche Team am Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland ist gegenwärtig damit beschäftigt, die Beendigung des gegenwärtigen „Safe Mode“ und die damit verbundene Rückkehr zum normalen wissenschaftlichen Betrieb vorzubereiten. Der reguläre Betrieb soll bereits am morgigen 7. Juli wieder aufgenommen werden.

„Ich bin sehr glücklich darüber, dass unser Missionsteam den Fehler so schnell erkannt hat und versichern konnte, dass sich die Raumsonde in einem guten Zustand befindet“, so Jim Green, der Leiter der Abteilung für Planetenforschung der NASA. „Jetzt – mit Pluto im Visier – stehen wir kurz vor der Rückkehr zum normalen Betrieb.“

Durch den mehrtägigen Safe Mode – in diesem Betriebsmodus sind die Aktivitäten von New Horizons auf ein notwendiges Minimum beschränkt, weshalb in dieser Zeit auch keine wissenschaftlichen Messungen durchgeführt werden können – sind allerdings glücklicherweise keine signifikanten Daten verloren gegangen. Lediglich bei einigen in ihrer Priorität als weniger wichtig eingestuften Messungen und Fotoaufnahmen müssen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler mit dem Verlust von Daten rechnen. Die primären Ziele der Mission sind dagegen nicht betroffen und auch die wissenschaftliche Kampagne, welche die Zeit der dichtesten Annäherung der Raumsonde an den Pluto abdeckt, kann durch die Übermittlung der jetzt zeitkorrigierten Kommandosequenz wie geplant durchgeführt werden.

Kein Sicherheitsmodus während der kommenden Tage
New Horizons ist die erste und bis auf weiteres auch einzige Raumsonde, welche den Pluto und dessen fünf Monde erkunden wird. Von daher wäre es eine ‚wissenschaftliche Katastrophe‘, wenn sich die Raumsonde direkt während des Vorbeifluges an dem Zwergplaneten erneut in einen Sicherheitsmodus versetzten würde. New Horizons befindet sich mittlerweile in einer Entfernung von rund 4,76 Milliarden Kilometern zur Erde und Radiosignale benötigen für die Überbrückung dieser Distanz mehr als 4,4 Stunden. Aufgrund der Signallaufzeit von fast neun Stunden für eine ‚Zwei-Wege-Kommunikation‘ würde es somit selbst im günstigsten Fall mindestens einen Tag dauern, bis die Raumsonde ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen und das wissenschaftliche Arbeitsprogramm fortsetzen könnte.

Gegen dieses Horror-Szenario haben die an der Mission beteiligten Ingenieure jedoch bereits vor längerer Zeit entsprechende Maßnahmen ergriffen. Die Raumsonde New Horizons wurde von vornherein so programmiert, dass sie sich in den neun Tagen rund um den eigentlichen Flyby beim Auftreten von unvorhergesehenen technischen Problemen definitiv nicht in einen Sicherheitsmodus versetzen wird. Sollten in dieser Zeit Probleme auftreten, so würden trotzdem so viele Daten gesammelt und aufgezeichnet, wie nur irgendwie möglich.

Mittlerweile ist die Raumsonde New Horizons weniger als neun Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ‚Treffpunkt‘ mit dem Zwergplaneten dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,8 Kilometern pro Sekunde relativ zu Pluto an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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• Mission New Horizons
• Plutoid Pluto
• Kuiper-Gürtel und transneptunische Objekte (TNOs)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JHU/APL, NASA, The Planetary Society.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde New Horizons nähert sich nach einer Flugdauer von mittlerweile fast neuneinhalb Jahren immer weiter dem primären Ziel ihrer Reise – dem im äußeren Bereich unseres Sonnensystems beheimateten Zwergplaneten Pluto. Am frühen Abend des 4. Juli 2015 – und somit fast genau zehn Tage vor dem am 14. Juli um 13:50 MESZ in einer Entfernung von 12.500 Kilometern über dessen Oberfläche erfolgenden Vorbeiflug am Pluto – durchlebte das für die Kontrolle der Raumsonde verantwortliche Team am Applied Physics Laboratory an der Johns Hopkins University (JHU/APL) in Laurel im US-Bundesstaat Maryland jedoch einige Schrecksekunden.

New Horizons übermittelt seine bisher gesammelten Daten derzeit in regelmäßigen Abständen an ihr Kontrollzentrum. Um 19:54 MESZ verlor das Team jedoch den Kontakt zu der Raumsonde. Erst um 21:15 MESZ konnte das Deep Space Network (kurz „DSN“) der NASA wieder Signale von New Horizons empfangen und diese an das Kontrollzentrum der Raumsonde weiterleiten.

Sicherheitsmodus
Erste Analysen ergaben, dass das autonom arbeitende Diagnoseprogramm der Raumsonde offenbar ein unvorhergesehenes Computerproblem registriert hat. Dies führte dazu, dass die Betriebssoftware von New Horizons – wie für derartige Fälle vorgesehen – von dem Hauptcomputersystem auf das redundante „B-Side“-Computersystem umschaltete, welches als Backupsystem fungiert. Bedingt durch diesen Wechsel versetzte sich New Horizons zudem in einen abgesicherten Betriebsmodus. Anschließend nahm die Raumsonde die Kommunikation wieder auf und begann mit der Übertragung von Telemetriedaten, welche in diesem Zusammenhang aufgezeichnet wurden.

Diese Daten zeigten, dass sich die Raumsonde – abgesehen von dem Computerproblem – offenbar nach wie vor in einem guten Allgemeinzustand befindet. Eine noch in der vergangenen Nacht einberufene Expertengruppe ist derzeit damit beschäftigt, die Ursache für die Umschaltung auf das „B-Side“-System zu ergründen und einen Plan für die Wiederaufnahme des regulären Betriebes zu erstellen. Aufgrund der langen Signallaufzeiten – New Horizons befindet sich mittlerweile in einer Entfernung von rund 4,76 Milliarden Kilometern zur Erde und Radiosignale benötigen für die Überbrückung dieser Distanz mehr als 4,4 Stunden – wird es jedoch mindestens einen Tag dauern, bis die Raumsonde ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen und das wissenschaftliche Arbeitsprogramm fortsetzen kann.

Vorläufig keine wissenschaftlichen Daten
Gegenwärtig steht New Horizons mit der DSN-Station bei Canberra/Australien in Verbindung und überträgt weitere Daten. In dem derzeitigen abgesicherten Betriebsmodus sind die Funktionen der Raumsonde jedoch auf ein notwendiges Minimum reduziert. Wissenschaftliche Daten werden in dieser Zeit dagegen nicht gesammelt. Zumindestens für die aufzunehmenden Fotos von Pluto und seinen Monden hat dies derzeit keine signifikanten Auswirkungen, da das ‚Arbeitsprogramm‘ der Raumsonde für den gesamten gestrigen Tag keine weiteren Fotoaufnahmen vorsah. Am heutigen Tag sollten dagegen einige Fotos angefertigt werden, auf welche die Wissenschaftler jetzt allerdings verzichten müssen. Auch für den 6. Juli ist lediglich eine einzige Aufnahme vorgesehen.

Unabhängig von dem derzeitigen Problem wird der Vorbeiflug von New Horizons am Pluto zumindestens aus technischer Sicht wie vorgesehen erfolgen, da bis zu dem Encounter keine weiteren Kurskorrekturmanöver durchgeführt werden müssen. Für diesen Vorbeiflug ist die Raumsonde von vornherein so programmiert, dass sie sich in den neun Tagen rund um den eigentlichen Flyby beim Auftreten von unvorhergesehenen technischen Problemen nicht in einen Sicherheitsmodus versetzen wird.

Derzeit ist die Raumsonde New Horizons noch etwa 10,4 Millionen Kilometer von ihrem Ziel entfernt und nähert sich dem für den 14. Juli 2015 angepeilten ‚Treffpunkt‘ mit Pluto dabei gegenwärtig mit einer Geschwindigkeit von 13,8 Kilometern pro Sekunde an. Stündlich aktualisierte Angaben dieser Entfernungs- und Geschwindigkeitswerte finden Sie auf dieser Internetseite des JHU/APL.

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA/JPL.

Eigentlich war für den 11. September 2014 eine der regulären Kommunikationssitzungen über NASAs Deep Space Network (DSN) geplant, als Dawn in den Safe Mode wechselte. Besondere Aufgaben erledigte das Raumfahrzeug nach Angaben des Jet Propulsion Laboratory (JPL) aus Pasadena im US-amerikanischen Bundesstaat Kalifornien nicht, als die Störung auftrat.

Nach Erhalt der Information über die Störung begannen die Spezialisten des JPL sofort mit der Wiederherstellung des normalen Betriebsregimes der Sonde. Man fand die Ursache der Probleme, behob die Probleme und konnte das drei maximal 92 Millinewton starke Triebwerke vom Typ NSTAR besitzende Ionentriebwerkssystem am 15. September 2014 wieder in Betrieb nehmen.

Die drei elektrischen Triebwerke (Ion Propulsion Thrusters, IPS) der Sonde sind jeweils so angebracht, dass sie um zwei Achsen geschwenkt werden können, um zum Beispiel Schwerpunktänderungen der Sonde durch allmählichen Treibstoffverbrauch im Missionsverlauf ausgleichen zu können. Ein einzelnes der bei Dawn verwendeten Triebwerke benötigt für 24 Stunden Dauerbetrieb nur 260 Gramm Xenon-Gas. Bei Missonsbeginn befanden sich im Xenon-Tank von Dawn 425 Kilogramm des Edelgases.

Zum Betrieb brauchen die Ionentriebwerke außerdem ausreichend Strom, der von zwei großen Solarpaneelen der Sonde bereitgestellt wird. Die je zehn Meter langen Paneele sollten direkt nach dem Start der Sonde zehn Kilowatt elektrische Leistung liefern können, angekommen beim Protoplaneten Ceres sollen sie noch 1.000 bis 1.400 Watt abgegeben.

Die Bewältigung der am 11. September 2014 aufgetretenen Anomalien war für die damit befasste Arbeitsgruppe eine vertrackte, arbeitsaufwändige Puzzlelei. Als solche jedenfalls bezeichnete DAWN-Projektmanager Robert Mase vom JPL die notwendig gewordenen Arbeiten.

Nach intensiver Untersuchung der möglichen Ursachen für den jüngsten Wechsel in den Sicherheitsmodus nimmt man beim JPL an, dass das Ereignis durch den selben Effekt ausgelöst wurde wie ein Wechsel in einen Sicherheitsmodus vor rund drei Jahren während Dawns Ankunft am Protoplaneten Vesta. Seinerzeit war vermutlich eine elektrische Komponente des Ionentriebwerkssystems durch hoch-energetische Teilchenstrahlung außer Gefecht gesetzt worden.

Bei der Bearbeitung des Problems folgte man der gleichen Strategie wie vor drei Jahren, berichtete der Missionsdirektor und leitende Ingenieur für die Sonde Dawn beim JPL Marc Rayman. Man schaltete auf ein anderes Triebwerk und eine andere elektronische Steuerungseinheit um, um so eine möglichst schnelle Wiederaufnahme der Schuberzeugung zu gewährleisten. Die stillliegenden Baugruppen will man in Verlauf des verbleibenden Kalenderjahres genauer unter die Lupe nehmen.

Verkompliziert wurde die Situation dadurch, dass es neben den Problemen mit dem elektrischen Antriebssystem auch solche mit der Hochgewinn-Hauptantenne (High Gain Antenna, HGA) von Dawn gab. Quasi gleichzeitig mit der Störung im Triebwerkssystem trat auch eine bei der Ausrichtung der Hauptantenne, die Dawn gewöhnlich zur Kommunikation mit der Erde benutzt, auf.

Weil die Nutzung der Hauptantenne wegen nicht funktionierender Ausrichtung nicht möglich war, musste man sich auf die schwächeren Signale eines anderen Antennensystems (Low Gain Antennas, LGAs) verlassen, das zudem nur geringere Datenübertragungsraten zulässt. Deshalb wurde die Wiederherstellung des Regelbetriebs zusätzlich verzögert.

Dawn ist so weit von der Erde entfernt, dass eine Funkübertragung zur Sonde und der Eingang der Empfangsbestätigung durch die Sonde auf der Erde zusammen rund 53 Minuten benötigen.

Der Grund für die Störung bei der Ausrichtung von Dawns Hauptantenne wurde noch nicht genau bestimmt. Eine Auswirkung energiereicher Teilchenstrahlung auf die Computersteuerung für die Ausrichtung und die Störung der in ihr laufenden Software ist nicht unwahrscheinlich. Ein Zurücksetzen (Reset) des entsprechenden Computers führte dazu, dass die Hauptantenne ihre Fähigkeit zur erforderlichen Ausrichtung wieder erhielt.

Die aufgetretene Unterbrechung des Regelbetriebs erforderte eine erneute Veränderung des Flugplans. Dawn wird nun voraussichtlich im April 2015 in einen Orbit um den Protoplaneten Ceres einschwenken – rund einen Monat später als nach dem vorherigen Planungsstand vorgesehen. Die vorgesehenen Untersuchungen Ceres´ durch die ihn dann umkreisende Sonde erfuhren nach den jüngsten Anomalien keine Planänderungen.

Am 27. September 2007 war Dawn an der Spitze einer Delta II 7925-H Rakete vom Kennedy Space Center (KSC) im US-amerikanischen Bundesstaat Florida gestartet worden. Zwischen Juli 2011 und September 2012 umkreiste Dawn den Protoplaneten Vesta, das drittgrößte Objekt im Asteroidenhauptgürtel.

Das Ionenantriebssystem der von der Orbital Sciences Corporation (OSC) gebauten Sonde ermöglichte es ihr, anschließend auf einer spiralförmigen Bahn Ceres anzufliegen, das massereichste Objekt im Asteroidenhauptgürtel. Für das Einschwenken in eine Bahn um Ceres werden Hydrazin katalytisch zersetzende, 0,9 Newton starke chemische Triebwerke (Reaction Control System Thrusters, RCS Thrusters) zum Einsatz kommen, derer es zwölf an Bord von Dawn gibt.

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• Mission DAWN

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Max-Planck-Institut für Chemie, New Mexico Museum of Natural History & Science, UMSF-Forum.

Auch während der letzten Wochen hat sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity dem Westrand des etwa 22 Kilometer durchmessenden „Endeavour-Kraters“ folgend weiter in die südliche Richtung bewegt und dabei in regelmäßigen Abständen kurze ‚Zwischenstopps‘ eingelegt, um die Umgebung näher zu untersuchen.

Das Interesse der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler gilt dabei bereits seit längerer Zeit speziell der Suche nach Tonmineralen und Schichtsilikaten, deren eindeutige Signaturen erstmals im Jahr 2010 mit einem der Instrumente des NASA-Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (kurz MRO) in dieser Region nachgewiesen werden konnten. Bei diesem Instrument handelt es sich um das CRISM-Spektrometer (kurz für „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“), einem bildgebenden Spektrometer für die Erkennung von Mineralen auf der Marsoberfläche. Speziell konnte das CRISM dabei eisen- und aluminiumreiche Smektite detektieren.

Durch die eingehende Untersuchung dieser Minerale, welche sich nur unter dem langfristigen Einfluss von Wasser mit einem nahezu neutralen pH-Wert gebildet haben können, und der Erforschung der allgemeinen geologischen Bedingungen erhoffen sich die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler weitere Erkenntnisse über die Vorgänge, welche zu der Bildung dieser Tonminerale führten und über die Umweltbedingungen, die dabei vor Jahrmilliarden in diesem Bereich der Marsoberfläche vorherrschten.
Die an der Opportunity-Mission beteiligten Wissenschaftler wollen diese Minerale dabei in ihrem natürlichen Kontext untersuchen. Speziell soll dabei geklärt werden, in welchen Bereichen der Marsoberfläche diese Tonminerale in welchen Konzentrationen auftreten und wie deren Vorkommen in Bezug auf andere Minerale sowie die geologischen Schichtungen in dieser Region steht. Dies ist eine effiziente Methode, um weitere Informationen über die einstigen Bedingungen zu erhalten, unter denen sich die Tonminerale vor etwa vier Milliarden Jahren bildeten.

Die Planetenforscher gehen davon aus, dass die damalige ‚feuchte‘ Umwelt eine geologische Schicht erzeugte, in der die Smektite entstanden sind. Aufgrund eines späteren Klimawandels veränderte sich die Marsatmosphäre so weit, dass sich in der Folgezeit auf dem Mars kein flüssiges Wasser mehr halten konnte. Bedingt durch diese Veränderungen wurde diese tonhaltige Schicht in den folgenden Jahrmillionen von anderen geologischen Schichten bedeckt.

Perioden, in denen starke vulkanische Aktivitäten auftraten, führten dazu, dass diese Schichten, über die sich Opportunity vor dem Erreichen des „Endeavour-Kraters“ bewegt hatte, unter anderem einen relativ hohen Schwefelanteil aufweisen. Durch den Einschlag eines Asteroiden auf der Marsoberfläche und die dadurch bedingte Bildung des „Endeavour-Kraters“ wurde die früher entstandene, schwefelarme Schicht in dessen Umgebung teilweise wieder freigelegt und kann jetzt von dem Rover direkt untersucht werden.

Bei dem gegenwärtig angepeilten Ziel, welches der Rover ‚ansteuert‘, handelt es sich um ein kleines, mit dem Namen „Marathon Valley“ belegtes Tal, welches sich im Bereich des „Cape Tribulation“ – einem Teilbereich des stark erodierten Kraterwalls, der den „Endeavour-Krater“ teilweise umgibt – befindet. Auch hier wurden durch das CRISM-Spektrometer des MRO erhöhte Konzentrationen von verschiedenen Tonmineralen detektiert, welche sich dort auf engen Raum zu befinden scheinen.

Außerdem sind an den Wänden des Tals verschiedene Gesteinsschichten erkennbar. Wie bei einer extrem verkleinerten Version der Steilwände des Grand Canyon im US-Bundesstaat Arizona ergibt sich hier eventuell auf kleinstem Raum ein Einblick in die langfristige klimatologische und geologische Geschichte dieser Region der Marsoberfläche.

Die aktuelle Situation
Auf seinem Weg zum „Marathon Valley“ erreichte Opportunity am 13. August 2014, dem Sol 3751 seiner Mission, den östlichen Rand der „Wdowiak Ridge“. Hierbei handelt es sich um einen kleinen Berggrat, welcher sich am nordwestlichen Rand des „Cape Tribulation“ befindet. Bereits vor dem Erreichen dieses Höhenzuges traten mehrfach Probleme mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers von Opportunity auf.

Dieses Problem macht sich dadurch bemerkbar, dass Daten nicht wie beabsichtigt im Flash-Speicher abgelegt und gespeichert werden können und der Bordcomputer dadurch bedingt einen ‚Reboot‘ ausführt. Als Reaktion auf den dadurch ausgelösten Computer-Reset stoppt der Rover automatisch alle weiteren für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten und versetzt sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrt und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartet.

Der Grund für dieses Problem, so die Mitarbeiter des für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, liegt in der langjährigen Einsatzdauer des Bordcomputers, welcher seine ‚Garantiezeit‘ bereits deutlich überschritten hat. Durch das permanente Überschreiben von Dateien werden einzelne Bereiche des Flash-Speichers im Laufe der Zeit unbrauchbar. Das Problem wird von den Ingenieuren und Technikern des JPL bisher allerdings nicht als bedrohlich eingestuft, sorgt aber trotzdem für gewisse Probleme, da diese Resets eine Unterbrechung der täglichen Arbeiten zur Folge haben, welche dann erst nach der Wiederinbetriebnahme des Rovers, was frühestens am folgenden Tag möglich ist, fortgesetzt werden können.

Der ‚Zwillingsbruder‘ von Opportunity – der baugleiche Marsrover Spirit – hatte im Jahr 2009 ein vergleichbares Problem, welches damals durch eine Neuformatierung von dessen Flash-Speicher behoben werden konnte. Bei diesem Vorgang werden sämtliche in diesem Speicher abgelegten Daten gelöscht. Zugleich werden die fehlerhaften Bereiche ‚identifiziert‘, als unbrauchbar markiert und anschließend in Zukunft nicht mehr genutzt.

Da die Resets bei Opportunity bisher in der Regel jedoch lediglich in Abständen von mehreren Wochen, oftmals sogar Monaten auftraten, wurde bisher von einer solchen ‚Radikalkur‘ Abstand genommen. Alleine im August 2014 traten derartige Ereignisse jedoch insgesamt 12 mal auf, was eine sinnvolle Fortsetzung der wissenschaftlichen Arbeiten unter diesen Umständen nahezu unmöglich macht. Unter anderem ist dieses Computerproblem der Grund dafür, dass Opportunity seit dem 19. August 2014, dem Missionstag Sol 3757, keine Fahrten durchgeführt hat.

Deshalb haben sich die zuständigen Ingenieure des JPL in Absprache mit den Verantwortlichen der Mars Exploration Rover-Mission jetzt dazu entschlossen, auch bei Opportunity eine Neuformatierung des Flash-Speichers durchzuführen.

Neuformatierung des Flash-Speichers
Als ein erster Schritt im Rahmen dieser komplexen und mit gewissen Risiken für den Rover verbundenen Prozedur wurden hierzu in der vergangenen Woche alle noch im Speicher des Bordcomputers befindlichen wissenschaftlichen Daten, darunter auch bereits mehrere Wochen alte Bilddateien, zur Erde transferiert. Am 24. August trat zudem ein neues Kommunikationsprotokoll in Kraft.

Für die direkte Kommunikation zwischen dem Kontrollzentrum auf der Erde und dem Rover, der sogenannten „Direct to Earth“-Kommunikation (kurz „DTE“) für das Senden und der „Direct from Earth“-Kommunikation (kurz „DFE“) für das Empfangen von Daten, verfügt Opportunity über eine schwenkbare Hochgewinnantenne (engl. „High Gain Antenna“, kurz „HGA“), welche auf der Oberseite des Roverdecks montiert ist. Hierbei handelt es sich um eine Patchantenne, welche über eine sehr starke Richtwirkung verfügt. Trotz einer geringen Verstärkerleistung lassen sich mit dieser Antenne relativ hohe Datenübertragungsraten erzielen, wobei die HGA während des Betriebes allerdings äußerst präzise auf ihre jeweilige Empfangsstation auf der Erde ausgerichtet sein muss. Bereits minimale Abweichungen haben einen deutlich geringeren Antennengewinn zur Folge.

Für den Fall, dass im Laufe der Mission ein Problem mit der HGA-Antenne auftritt verfügt Opportunity zusätzlich über eine „Low Gain Antenna“ (kurz „LGA“). Diese LGA verfügt über praktisch keinerlei Richtwirkung, so dass der Rover mittels der LGA fast aus jeder Position heraus mit der Erde kommunizieren kann, sofern dabei eine direkte ‚Sichtverbindung‘ besteht. Allerdings reduziert diese Eigenschaft der Antenne die erreichbare Datenrate auf einen Wert von lediglich wenigen Dutzend Bit pro Sekunde, so dass der Einsatz der LGA nur für Notfälle vorgesehen ist.

Für den Fall, dass während der Neuformatierungsprozedur irgendwelche Probleme auftreten, welche eine exakte Ausrichtung der HGA verhindern, wurden dem Rover am 24. August Kommandos übermittelt, welche zur Folge haben, dass Opportunity seit dem 26. August nur noch über seine LGA-Antenne direkt mit der Erde kommuniziert. Außerdem wurden im Rahmen einer allgemeinen Systemsüberprüfung technische Daten über den allgemeinen Zustand des Flash-Speichers gewonnen.

In einem nächsten Schritt soll der Rover in einen speziellen Operationsmodus versetzt werden, bei dem der Flash-Speicher des Bordcomputers nicht für den allgemeinen Betrieb des Rovers benötigt wird. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass sich Opportunity während der kritischen Phase der Neuformatierung des Flash-Speichers erneut in einen eingeschränkten Sicherheitsmodus versetzt. Ein unmittelbar während der Formatierung erfolgender Übertritt in einen eingeschränkten Modus würde zu ernsthaften Komplikationen führen und könnte unter bestimmten Umständen den Verlust der Mission zur Folge haben.

Laut dem JPL soll die Neuformatierung des Flash-Speicher von Opportunity Anfang September erfolgen, nachdem alle bisher noch im Computerspeicher verbliebenen Daten komplett zur Erde übermittelt sind.

Gegenwärtig, so das JPL weiter, befindet sich Opportunity jedoch auch weiterhin in einem guten Allgemeinzustand, der trotz des Computerproblems keinen Anlass für Sorgen bietet. Der Rover weist eine ‚gesunde‘ Energiebilanz auf, verfügt über einen stabilen Thermalhaushalt und kommuniziert sowohl ‚direkt‘ als auch über die als Relaisstationen eingesetzten NASA-Marsorbiter MRO und Mars Odyssey wie vorgesehen mit seinem Kontrollzentrum auf der Erde.

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

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

• 26.08.2014: 0,680 kWh/Tag , Tau-Wert 0,858 , Lichtdurchlässigkeit 75,30 Prozent
• 19.08.2014: 0,692 kWh/Tag , Tau-Wert 0,888 , Lichtdurchlässigkeit 78,80 Prozent
• 12.08.2014: 0,679 kWh/Tag , Tau-Wert 0,811 , Lichtdurchlässigkeit 78,90 Prozent
• 05.08.2014: 0,686 kWh/Tag , Tau-Wert 0,872 , Lichtdurchlässigkeit 80,20 Prozent
• 30.07.2014: 0,686 kWh/Tag , Tau-Wert 0,804 , Lichtdurchlässigkeit 81,30 Prozent
• 22.07.2014: 0,676 kWh/Tag , Tau-Wert 0,771 , Lichtdurchlässigkeit 81,80 Prozent

Obwohl sich in den letzten Wochen sowohl der Bedeckungsgrad der Solarpaneele als auch der Tau-Wert wieder verschlechtert haben, steht dem Rover immer noch mehr als genügend Energie zur Verfügung, um seine Aktivitäten auch weiterhin ohne energiebedingte Einschränkungen durchzuführen. Nach der Neuformatierung des Flash-Speichers sollte Opportunity seine Forschungsreise somit ungehindert fortsetzen können – und dies jetzt auch mit dem ‚offiziellen Segen‘ der NASA…

Kein vorzeitiger ‚Abbruch‘ der Mission
Während der letzten Monate kam – nicht nur in diversen Internetforen, sondern auch bei den direkt in die Missionen involvierten Mitarbeitern – die Befürchtung auf, dass die NASA aufgrund der nur noch begrenzt zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel dazu gezwungen sein könnte, eine oder gleich mehrere der derzeit aktiven planetaren Forschungsmissionen vorzeitig zu beenden. Neben der Saturnmission Cassini wurde in diesem Zusammenhang auch mehrfach die Opportunity-Mission genannt, welche für den weiteren Betrieb pro Missionsjahr eine Summe von rund 16 Millionen US-Dollar benötigt.
Laut einem Bericht des Nachrichtenportals „SpaceNews“ sind derartige Befürchtungen mittlerweile nicht mehr aktuell. Laut Jim Green, dem Bereichsleiter der Abteilung „Planetare Forschung“ der NASA, wurden die Leiter der eventuell für eine vorzeitige Einstellung in Frage kommenden Missionen kürzlich darüber in Kenntnis gesetzt, dass alle derzeit aktiven planetaren NASA-Missionen wie vorgesehen fortgesetzt werden sollen.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3768 seiner Mission, hat der Rover Opportunity 40.689,09 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei 196.156 Aufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am JPL übermittelt.

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

Bereits am 7. November 2013 versetzte sich der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity in einen Sicherheitsmodus. Der Grund hierfür war ein nicht vorgesehenen Neustart des Computersystems des Rovers. Dieser Neustart ereignete sich zu einem Zeitpunkt, an dem Curiosity mit dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter kommunizierte, wobei Telemetriewerte des Rovers an den Orbiter übermittelt wurden, welche dann zu einem späteren Zeitpunkt an die Erde weitergeleitet werden sollten. Nur wenige Stunden zuvor wurde eine neue Software-Version in den Computerspeicher des Rovers geladen (Raumfahrer.net berichtete).

In den folgenden Tagen waren die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA damit beschäftigt, die genaue Ursache für den „Warm Reset“ zu ergründen und den Fehler zu beheben. Noch am 8. November konnte das Problem erfolgreich nachvollzogen werden. Hierbei zeigte sich, dass durch das erst kurz zuvor überspielte Software-Update ein Fehler in einer Katalogdatei der „OnBoard“-Software des Rovers erzeugt wurde.

Neue Kommandos, durch welche dieser Fehler behoben werden sollte, konnten bereits am vergangenen Sonntag an Curiosity übermittelt werden. Bereits wenige Stunden später „bestätigte“ der Rover den Empfang und teilte dem Kontrollzentrum mit, dass der Sicherheitsmodus verlassen wurde. Curiosity befindet sich seitdem wieder im „normalen Operationsmodus“ und wartet auf weitere Kommandos zur Fortsetzung seiner Mission.

Am heutigen Tag sind die an der Mission beteiligten Wissenschaftler und Ingenieure damit beschäftigt, entsprechende Befehle zu erstellen, welche noch vor dem Beginn des nächsten (Mars-)Tages an den Rover übermittelt werden sollen. Der wissenschaftliche Betrieb soll dann am morgigen Tag, dem „Sol“ 453 der Mission, wieder aufgenommen werden.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 452 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.000 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity 99.374 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.

Die dort derzeit erkennbare „Datenlücke“ – die zuletzt angefertigten Aufnahmen stammen vom 4. November (Sol 443) – resultiert aus dem an diesem Tag begonnenen Software-Update und dem anschließenden Sicherheitsmodus. Währenddessen wurden keine neuen Aufnahmen angefertigt und auch keine sonstigen wissenschaftlichen Daten gesammelt.

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Der Beitrag Marsrover Curiosity: Der Sicherheitsmodus ist beendet erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach dem Abschluss seiner Untersuchungen bei der Gesteinsformation „Cooperstown“ wurde dem von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity eine neue Software-Version übermittelt (Raumfahrer.net berichtete). Die Übertragung des Software-Updates und die damit verbundenen Tests, so die ursprünglichen Planungen der mit dieser Mission beschäftigten Ingenieure der NASA, sollten die gesamte restliche Woche in Anspruch nehmen, so dass der Rover sowohl seine wissenschaftlichen Untersuchungen als auch seine Fahrt frühestens am nächsten Dienstag wieder aufnehmen würde. Durch ein kürzlich unerwartet aufgetretenes Problem könnte diesen Zeitplan jetzt allerdings etwas in Verzug geraten.

Bereits am 7. November 2013 kam es zu einem nicht vorgesehenen Neustart des Computersystems des Rovers. Solche „Warm Resets“ werden von der Software initialisiert, sobald diese ein Problem beim operativen Betrieb des Rovers feststellt.

Der Neustart ereignete sich zu einem Zeitpunkt, an dem Curiosity mit dem ebenfalls von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Reconnaissance Orbiter kommunizierte, wobei Telemetriewerte des Rovers an den Orbiter übermittelt wurden, welche dann zu einem späteren Zeitpunkt an die Erde weitergeleitet werden sollten. Nur wenige Stunden zuvor wurde die neue Software-Version in den Computerspeicher des Rovers geladen.

„Die später übermittelten Telemetriedaten deuten darauf hin, dass der Warm Reset als Reaktion auf ein unerwartetes Ereignis durchgeführt wurde“, so Jim Erickson, der Projektleiter der Curiosity-Mission vom JPL.
Seit dem Neustart reagierte der Rover wie vorgesehen auf übermittelte Kommandos und auch die Kommunikation mit Curiosity ist ohne Probleme möglich. Derzeit sind die Mitarbeiter der Mission damit beschäftigt, die genaue Ursache für den Neustart nachzuvollziehen und den Rover wieder in den normalen Betriebsmodus zu versetzen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 448 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.000 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Seit dem Erreichen des Mars haben die Kamerasysteme von Curiosity 99.263 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: The Planetary Society, SwRI, NASA.

Bereits am 5. August 2011 startete die Raumsonde Juno an Bord einer Rakete vom Typ Atlas V (551) und begann ihre Reise zum Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems. „Die Atlas V konnte Juno nur die Hälfte der Geschwindigkeit geben, die nötig ist, um den Jupiter zu erreichen“, so Dr. Scott J. Bolton vom Southwest Research Institute (SwRI) in San Antonio im US-Bundesstaat Texas, der für die Juno-Mission verantwortliche leitende Wissenschaftler. Aus diesem Grund konnte die Raumsonde auch keinen direkter Kurs zum Jupiter einschlagen, sondern bewegte sich während der vergangenen zwei Jahre zunächst durch das innere Sonnensystem.
Am Abend des 9. Oktober 2013 näherte sich Juno dabei erneut der Erde und passierte unseren Heimatplaneten in einer Entfernung von rund 560 Kilometern. Durch ein so genanntes Swing-by-Manöver erhöhte sich die Geschwindigkeit der Raumsonde um 7,3 Kilometer pro Sekunde relativ zur Sonne, wodurch Juno die nötige Geschwindigkeit für den weiteren Flug erlangte. Zudem wurde durch diesen Vorbeiflug an der Erde der Kurs der Raumsonde so umgeleitet, dass diese am 4. Juli 2016 nach einer Reise von insgesamt 2,8 Milliarden Kilometern durch unser Sonnensystem in eine Umlaufbahn um den Jupiter eintreten wird.

Neben der Veränderung von Fluggeschwindigkeit und Kurs wurde der Vorbeiflug genutzt, um mit den neun an Bord von Juno befindlichen wissenschaftlichen Instrumenten Daten von der Erde zu sammeln, wodurch die Funktionstüchtigkeit dieser Instrumente getestet werden sollte. Des weiteren sollen die gesammelten Daten genutzt werden, um die Instrumente zu kalibrieren. Aufnahmen der JunoCam, der einzigen Kamera an Bord der Raumsonde, zeigten zum Beispiel während der Anflugphase an die Erde das Erde-Mond-System sowie Detailaufnahmen von der Erde und dem Mond, welche unter anderem im nahinfraroten Spektralbereich angefertigt wurden.

Erd-Flyby trotz Safe Mode erfolgreich verlaufen

Juno erreichte die dichteste Annäherung an die Erdoberfläche am 9. Oktober um 21:21 Uhr MESZ über dem südlichen Afrika. Zu diesem Zeitpunkt befand sich die Raumsonde, deren Energieversorgung ausschließlich durch Solarzellen erfolgt, für einen Zeitraum von etwa 20 Minuten im Erdschatten. Kurz nach dem Verlassen des Erdschattens stellen die für die Steuerung der Raumsonde verantwortlichen Techniker und Ingenieure fest, dass sich Juno in den Minuten zuvor in einen „Safe Mode“ versetzt hatte.

Dieser Sicherheitsmodus hatte zur Folge, dass alle nicht zwingend für den Betrieb der Raumsonde erforderlichen Instrumente – dazu zählen auch die wissenschaftlichen Experimente – abgeschaltet wurden und Juno auf weiterführende Anweisungen von seinem Kontrollzentrum wartete. Da es sich bei dem Flyby an der Erde um ein passives Manöver handelte, hatte dies jedoch keine negativen Auswirkungen auf den weiteren Ablauf des Manövers.

Die Missionskontrolleure konnten die Verbindung zu der Raumsonde sehr schnell wieder herstellen und es zeigte sich, dass Juno dabei wie vorgesehen auf die gesendeten Kommandos reagierte. Bereits zwei Tage später, am Abend des 11. Oktober, konnte Juno wieder in den normalen Operationsmodus versetzt werden.

Die genaue Ursache für den Übertritt in den Sicherheitsmodus ist derzeit noch nicht endgültig bestimmt. Allerdings wird vermutet, dass hierfür zu vorsichtig gesetzte Parameter bezüglich der Energieversorgung verantwortlich waren. Während der Passage des Erdschattens konnten die Solarzellen der Raumsonde keine Energie generieren und die für die Aktivitäten benötigte Energie wurde in diesem Zeitraum – wie vorgesehen – aus den Batterien der Raumsonde bezogen.

Möglicherweise, so die Annahme der Missionskontrolleure, sank die Ladung der Batterien dabei schneller als erwartet, so dass der Bordcomputer die Raumsonde nach dem Unterschreiten einer bestimmten Batteriespannung vorsorglich in einen Sicherheitsmodus versetzte, um Energie zu sparen. Die entsprechenden Parameter, so der für die Mission verantwortliche Projektmanager Rick Nybakken vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, waren offensichtlich zu konservativ gesetzt.

Auswertungen der Telemetriedaten zeigten, dass der Sicherheitsmodus um 21:31 MESZ, also zehn Minuten nach der dichtesten Annäherung an die Erde und 12 Minuten nach dem Eintritt in den Erdschattens begann. Diese etwa 20 Minuten andauernde Flugphase im Erdschatten war der einzige Zeitraum im gesamten Missionsverlauf, in dem sich Juno im Schatten eines Himmelskörpers befindet. Während des jetzt noch fast dreijährigen Fluges zum Jupiter und bei den anschließenden Umläufen um den Gasplaneten wird sich Juno stets im Sonnenlicht aufhalten. Lediglich bei zwei zukünftigen Manövern über jeweils etwa 70 Minuten, einmal während des Eintritts in den Jupiter-Orbit und kurz danach während der Verkürzung der Umlaufzeit um den Jupiter auf einen Zeitraum von 11 Tagen, werden die Solarpaneele der Raumsonde dabei nicht direkt auf die Sonne gerichtet sein.

In den Tagen nach dem Flyby an der Erde konnten alle von den Instrumenten gesammelten Daten sowie die Telemetriewerte der Raumsonde an die Erde übermittelt werden. Dabei zeigte sich, dass der Vorbeiflug ein voller Erfolg war. Juno befindet sich auf einer nahezu perfekten Flugbahn zum Jupiter und weist eine nur minimale Abweichung von dem optimalen Kurs auf. Außerdem konnten alle mit einer hohen Priorität eingestuften Messungen wie vorgesehen durchgeführt werden. Die dabei gesammelten Daten wurden mittlerweile an die jeweiligen Teams weitergeleitet, welche dies jetzt auswerten.

Ein weiterer Safe Mode am 13. Oktober 2013
Allerdings ergab sich bereits am Abend des 13. Oktober ein weiteres Problem. Dies geschah bei einer zu diesem Zeitpunkt vorgesehenen Neukonfiguration des Bordcomputers, welcher hierbei von der „Erd-Flyby-Phase“ zur „Cruise-Phase“ wechselte. Bei dieser Umschaltung verblieb die für die Navigation der Raumsonde benötigte „Stellar Reference Unit“ fälschlicherweise im Erd-Flyby-Modus. Der Bordcomputer reagierte auf das Problem wie vorgesehen und versetzte die Raumsonde erneut in den Sicherheitsmodus. Auch bei diesem zweiten Safe Mode innerhalb weniger Tage verläuft die Kommunikation zwischen der Erde und Juno stabil und die Raumsonde arbeitet wie vorgesehen.

Da sich Juno auf dem vorgesehenen Kurs befindet und in den nächsten Tagen und Wochen auch keine weiteren Beobachtungen oder andere Aktivitäten vorgesehen sind besteht derzeit keine Notwendigkeit, die Raumsonde durch übereilte Maßnahmen wieder in den normalen Modus zu versetzen. Dies, so die gegenwärtige Planung, wird nach dem Abschluss einer eingehenden Analyse der Situation wahrscheinlich erst im Verlauf der kommenden Woche geschehen. Ein in Kürze vorgesehenes Kurskorrekturmanöver, das „Trajectory Correction Maneuver 9“ (kurz „TCM-9“), mit dem die Flugbahn der Raumsonde noch weiter verfeinert werden soll, kann ohne negative Einflüsse auf den weiteren Missionsverlauf gegebenenfalls sogar bis zum Dezember 2013 aufgeschoben werden.

Während des weiteren Fluges sind dann lediglich noch einige wenige weitere Kurskorrekturmanöver vorgesehen. Bis zum Erreichen des Jupiters sollen – mit Ausnahme der JunoCam – keine weiteren Messungen durch die Instrumente erfolgen. Die Kamera des Jupiterorbiters soll dagegen in den kommenden Jahren mehrfach eingesetzt werden und dabei, wie zum Beispiel am 21. März 2012 geschehen, bestimmte Sternfelder abbilden (Raumfahrer.net berichtete). Erste entsprechende Aufnahmen sind unmittelbar nach dem 29. November 2013 vorgesehen. Außerdem ist geplant, zu Beginn des Jahres 2014 den Kometen ISON zu beobachten.

Nächstes Ziel: Jupiter
Die Ankunft der Raumsonde beim Jupiter wird am 4. Juli 2016 erfolgen. Dort angelangt wird Juno in eine elliptische polare Umlaufbahn einschwenken und den Riesenplaneten innerhalb eines Jahres 32 mal umrunden. Dabei wird sich die Raumsonde der obersten Wolkenschicht des Jupiters auf eine Entfernung von bis zu 5.000 Kilometern nähern.

Der Schwerpunkt der Mission liegt bei der Vermessung des Magnetfeldes, der Untersuchung der polaren Magnetosphäre und der Bestimmung des inneren Aufbaus des Gasplaneten. Bislang ist zum Beispiel nicht bekannt, ob der Jupiter über einen festen Kern verfügt. Außerdem wollen die Wissenschaftler anhand von Veränderungen in der Umlaufbahn der Raumsonde das Gravitationsfeld des Jupiters untersuchen und kartografieren.

Weitere Forschungsschwerpunkte sollen die Untersuchung der Zusammensetzung der Jupiteratmosphäre und des dort vorherrschenden Wetters bilden. Neben der Studie von allgemeinen Windprofilen und den äquatorparallelen Wolkenbändern in der Atmosphäre wird dabei auch der Große Rote Fleck in das Zentrum der wissenschaftlichen Studien rücken. Insgesamt erhoffen sich die beteiligten Wissenschaftler von der Juno-Mission neue Erkenntnisse darüber, wie sich der größte Planet unseres Sonnensystems einstmals gebildet und seitdem entwickelt hat.

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

Seit seiner am 6. August 2012 erfolgten Landung auf unserem Nachbarplaneten erforscht der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity einen Teilbereich des 154 Kilometer durchmessenden Gale-Kraters und konnte mittlerweile auch erste wissenschaftliche Ergebnisse liefern. Ende Februar trat jedoch ein Problem mit Curiositys Computersystem auf, welches zur Folge hatte, dass sich der Rover in einen Sicherheitsmodus versetzte. Hierbei handelt es sich um einen Betriebsmodus, in dem der Rover nur noch die wichtigsten Funktionen ausübt, jedoch keinerlei Forschungsaktivitäten durchführt.

Seitdem waren die Ingenieure und Computerspezialisten des für die Kontrolle des Marsrovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA damit beschäftigt, den redundanten „B-Side“-Computer des Rovers als primäres Computersystem zu installieren (Raumfahrer.net berichtete). Mittlerweile zeigte sich im Rahmen dieser Arbeiten auch, dass die A-Side des Computersystems anscheinend nicht „dauerhaft“ beschädigt ist und in Zukunft als Backupsystem für die jetzt als Primärsystem genutzte B-Side genutzt werden kann.

In den frühen Morgenstunden des 17. März versetzte sich Curiosity gegen 04:00 MEZ jedoch erneut in einen Sicherheitsmodus. Das für die Kontrolle des Rovers verantwortliche Team konnte den diesmal zugrunde liegenden Fehler jedoch relativ schnell identifizieren.

Demzufolge ergab eine automatische Sicherheitsüberprüfung einer Computerdatei einen gegenüber dem Softwareverzeichnis abweichenden Inhalt. Offenbar wurde durch einen Programmfehler versehentlich eine zweite Datei an die überprüfte Datei angehängt. Der Rover trat aufgrund dieses Softwarefehlers jetzt zwar erneut in einem Sicherheitsmodus, verhält sich dabei aber stabil und zeigt ansonsten keine weiteren Auffälligkeiten. Auch die Kommunikation zwischen Curiosity und dem Kontrollzentrum verläuft reibungslos.

„Dieses Problem lässt sich relativ einfach beheben“, so Richard Cook vom JPL, der Projektmanager der Curiosity-Mission. „Wir können die fehlerhafte und nicht mehr benötigte Datei einfach löschen und wissen auch, wie wir verhindern können, dass ein solcher Fehler in Zukunft noch einmal auftritt.“ Die Mitarbeiter des JPL gehen davon aus, dass Curiosity den aktuellen Sicherheitsmodus innerhalb von wenigen Tage wieder verlassen kann und seine wissenschaftlichen Untersuchungen anschließend fortsetzen wird.

Sonnenkonjunktion

Ab dem 4. April werden die JPL-Mitarbeiter dem Rover dann ein ausführliches „Arbeitsprogramm“ für die folgenden Wochen übermitteln, welches der Rover anschließend automatisch abarbeiten soll. Der Grund hierfür ist eine von Astronomen als „Sonnenkonjunktion“ bezeichnete spezielle Planetenkonstellation, bei der sich der Mars von der Erde aus gesehen in einem Abstand von weniger als fünf Grad von der Sonne befindet.

Aus diesem Grund wird die Datenübertragung zwischen der Erde und dem Mars für einen Zeitraum von etwa drei Wochen stark eingeschränkt beziehungsweise für die Dauer von mehren Tagen sogar gänzlich unmöglich sein, da die von der Sonne ausgehende Strahlung die Funksignale, welche zwischen den beiden Planeten hin und her gesandt werden, zu sehr stört. Im Zeitraum zwischen dem 9. und dem 28. April 2013 wird deshalb keine Transmission von Kommandos von der Erde aus in Richtung Mars erfolgen, um den Empfang von unvollständigen und damit eventuell fehlerhaften Kommandosequenzen durch Curiosity zu vermeiden. Die in diesem Zeitraum von dem Rover gesammelten Daten sollen dagegen zunächst in dessen Bordcomputer abgelegt und erst nach dem Ende der Sonnenkonjunktion zur Erde übermittelt werden.

Update
Das JPL gab soeben (22:00 MEZ am 19. März 2013) bekannt, dass der Rover den Sicherheitsmodus erfolgreich verlassen hat und sich mittlerweile wieder im normalen Betriebsmodus befindet.

„Wir gehen davon aus, dass der Rover noch vor dem Ende der Woche seine wissenschaftlichen Arbeiten fortsetzen wird“, so Jennifer Trosper vom JPL.

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

Der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity hat am vergangenen Mittwoch zu allen für die Kommunikation mit der Erde vorgesehenen Zeitpunkten erfolgreich Kontakt mit den im Marssorbit befindlichen Raumsonden und den erdbasierten Stationen des Deep Space Network (DSN) der NASA aufgenommen. Allerdings hat der Rover dabei nicht wie eigentlich geplant die zuvor gesammelten wissenschaftlichen Daten und neue Bildaufnahmen übermittelt, sondern lediglich aktuelle Statusinformationen und Telemetriewerte.

Aus diesen Daten konnten die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Techniker und Ingenieure ableiten, dass sich der Bordcomputer von Curiosity zuvor offenbar nicht zum vorgesehenen Zeitpunkt in seinen täglichen Ruhezustand versetzt hatte. Eine erste Fehlerdiagnose am Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien ergab, dass dieses Problem vermutlich mit einem bisher nicht näher erläuterten Fehler in einem bestimmten Bereich des Speichers des A-Side-Computers in Verbindung steht.

Daraufhin wurden dem Rover neue Befehle übermittelt, welche beinhalteten, dass Curiosity vorsorglich von dem bisher verwendeten A-Side-Computer auf seinen redundanten B-Side-Computer wechselt. Wie fast alle Raumsonden verfügt auch der Marsrover Curiosity über zwei vollständig identische Hauptcomputersysteme. Durch diese redundante Ausstattung ist gewährleistet, dass Curiosity im Falle eines Versagens von einem der beiden Computer über ein Ersatzsystem verfügt, wodurch ein Weiterbetrieb der Mission möglich ist. Jeder Computer wiederum ist mit ebenfalls redundanten Untersystemen ausgestattet.

Die Techniker sprechen bei diesen beiden voneinander unabhängigen Systemen von einer „A-Side“ und einer „B-Side“. Gegenwärtig arbeitet Curiosity mit seinem B-Side-Computersystem, welches bereits vor der Landung des Rovers auf dem Mars erfolgreich und ohne auftretende Probleme zum Einsatz kam. Die von dem Kontrollteam veranlasste Umschaltung auf das zweite System erfolgte am gestrigen Tag um 11.30 Uhr MEZ.

Aufgrund des aufgetretenen Fehlers versetzte sich Curiosity zudem in einen sogenannten „Sicherheitsmodus“. Hierbei handelt es sich um einen speziellen Betriebsmodus, in dem der Rover bis zur Erteilung weiterführender Kommandos lediglich seine wichtigsten Funktionen wie zum Beispiel regelmäßige Aufzeichnungen weiterer Telemetriewerte, die Aufrechterhaltung seines Thermalhaushaltes und die Kommunikation mit der Erde ausübt, jedoch keine weiteren wissenschaftlichen Analysen durchführt. In den kommenden Tagen will das für die Steuerung des Rovers verantwortliche Team allerdings wieder alle Funktionen von Curiosity in Betrieb nehmen und zugleich nach der Ursache der aufgetretenen Speicherprobleme suchen, welche diesen Wechsel der Computersysteme erforderlich gemacht haben.

„Wir haben die Computer gewechselt, um zunächst einen definierten Grundzustand herzustellen, von dem aus wir jetzt wieder die Routineoperationen aufnehmen können“, so Richard Cook, der Projektmanager der Curiosity-Mission vom JPL.
„Während wir den Betrieb des Rovers unter der Verwendung der B-Side wieder aufnehmen, suchen wir auch nach einem bestmöglichen Weg, um die A-Side wieder als ein zuverlässiges Backupsystem herzustellen“, ergänzt der JPL-Ingenieur Magdy Bareh, welcher das Team leitet, das für die Behebung von im Rahmen der Curiosity-Mission auftretenden technischen Problemen verantwortlich ist.
Ken Herkenhoff vom USGS: „Während des Missionstages Sol 200 (gemeint ist der 27. Februar 2013) konnten Daten nicht wie vorgesehen im Speicher des Bordcomputers abgelegt werden. Daraufhin unterbrach der Rover seine Arbeiten und wartet seitdem auf weitere Instruktionen. Das Problem klingt nicht allzu ernst, aber ich bin kein Ingenieur und kann nicht allzu viel über die Details sagen. Sobald weitere Telemetriedaten zur Verfügung stehen, werden die Experten wohl herausfinden, was dieses Problem verursachte und wie sich dieses in Zukunft vermeiden lässt.“

Zuletzt war Curiosity damit beschäftigt, Teile einer zuvor gewonnenen Gesteinsprobe mit seinen Analyseinstrumenten CheMin und SAM zu untersuchen (Raumfahrer.net berichtete). Aufgrund der Aktivierung des „Safe Mode“ mussten diese Arbeiten jetzt kurzfristig unterbrochen werden. Nach der Übermittlung der entsprechenden Kommandos wird der Rover diese Arbeiten jedoch fortsetzen.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 202 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von etwa 746 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. In diesem Zeitraum haben die Kamerasysteme des Rovers mittlerweile 48.274 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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• 2001 Mars Odyssey

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA/JPL.

An Bord von Mars Odyssey, der am 7. April 2001 gestartet wurde und seit dem 24. Oktober 2001 um den Mars kreist, finden sich vier Reaktionsräder. Drei von ihnen werden für das Standard-Lageregelungsverfahren benötigt, ein viertes steht als Reserve zur Verfügung.

Nach Angaben des Missionsmanagers Chris Potts vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) im kalifornischen Pasadena in den USA sieht es so aus, als beschränkten sich die Schwierigkeiten auf eines der Reaktionsräder. Das Raumfahrzeug befindet sich laut Potts in sicherem Zustand.

Man beabsichtigt jetzt, den Zustand der einzelnen Reaktionsräder genau zu analysieren und dann das weitere Vorgehen zu überlegen. In den kommenden Tagen will man einen Zeitplan zur vollständigen Wiederinbetriebnahme des Marsorbiters erarbeiten.

Weil der Auslöser des Sicherheitsmodus‘ das Fehlverhalten eines einzelnen Reaktionsrades war, hat sich das Computersystem von Mars Odyssey nicht neu gestartet, wie es in der Vergangenheit nach dem Auftreten verschiedener Probleme geschehen war. Ein Neustart war nicht erforderlich.

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Der Beitrag Mars Odyssey mit Reaktionsradproblem erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Nach mehreren kurz hintereinander auftretenden Problemen mit dem Computersystem des Marsorbiters Mars Express und dadurch bedingten unvorhergesehenen Übertritten in den Sicherheitsmodus wurde der wissenschaftliche Betrieb der Raumsonde Mitte Oktober 2011 vorübergehend ausgesetzt (Raumfahrer.net berichtete). In den vergangenen Wochen erfolgte eine enge Zusammenarbeit zwischen den für die Kontrolle von Mars Express zuständigen Mitarbeitern des Europäischen Raumflugkontrollzentrums ESOC in Darmstadt mit weiteren Ingenieuren der ESA und Mitarbeitern der verschiedenen Herstellerfirmen, um das zugrunde liegende Problem zu identifizieren und eine Lösung dafür zu finden.

Als Quelle der aufgetretenen Probleme wurde das „Solid-State Mass Memory System“ (kurz SSMM) identifiziert. Hierbei handelt es sich um eine zentrale Speichereinheit des Bordcomputers, welche für die Zwischenspeicherung der Telemetriedaten und der durch die wissenschaftlichen Instrumente gesammelten Daten an Bord der Raumsonde Mars Express vor der Übermittlung zur Erde verantwortlich ist. Zudem werden hier die von dem Kontrollzentrum auf der Erde eingehenden Kommandos für Mars Express bis zu ihrer Ausführung abgelegt.

Trotz aller Bemühungen war es bisher leider nicht möglich, das aufgetretene Problem vollständig zu verstehen beziehungsweise eine direkte Lösung für dessen Behebung zu finden. Stattdessen entwickelten die Missionsmitarbeiter eine Serie von Prozeduren, mit denen Daten und Kommandos unter einer Umgehung der SSMM an Bord des Orbiters gespeichert werden können. „Das gesamte Team hat intensiv daran gearbeitet, um eine provisorische Lösung zu finden“, so Michel Denis, der Leiter des Mars Express-Operationsteams der ESA. „Es handelt sich hier um ein von den Entwicklern der Raumsonde nicht vorhergesehenes Problem.“

Bei der neu konzipierten Lösung werden die zu speichernden Kommandos und Daten nicht „en bloc“ im Computerspeicher abgelegt, sondern vielmehr zuvor in viele kleinere Chargen aufgeteilt. Zusätzlich wurden verschiedene Schutzmaßnahmen ergriffen, welche verhindern sollen, dass sich die Raumsonde aufgrund dieses speziellen Computerproblems erneut in einen Sicherheitsmodus versetzt.

Aufgrund dieser Maßnahmen konnte Mars Express den wissenschaftlichen Betrieb bereits am 31. Oktober wieder aufnehmen. Um die Sicherheit der Raumsonde nicht zu gefährden, geschah dies zuerst allerdings lediglich in einer stark limitierten Form. Die an diesem Tag über einen kurzen Zeitraum mit dem Radarinstrument MARSIS durchgeführten Messungen und anschließenden Datenablagen hatten keinerlei unerwartetes Verhalten des Marsorbiters zur Folge.

Durch diesen Erfolg ermutigt, veranlasste das Kontrollteam von Mars Express nach weiteren ausführlichen Analysen, dass die Sammlung von Daten ab Mitte November auch wieder über längere Zeiträume durchgeführt wurde. Um die Menge der dabei in den Speicher des Bordcomputers zu übertragenden Daten zu begrenzen, wurde dabei jeweils immer nur eines der insgesamt sieben Instrumente an Bord der Raumsonde eingesetzt. Ab Anfang 2012, so die Erwartungen der Missionsmitarbeiter, sollte aber auch wieder ein zeitgleicher kombinierter Betrieb von mehreren Instrumenten möglich sein.

„Dies ist die erste permanent auftretende Anomalie, welche wir in den mittlerweile acht Jahren im Marsorbit erleben“, so James Godfrey, einer der Ingenieure der Mars Express-Mission am ESOC. „Wir untersuchen auch weiterhin die Ursache für die aufgetretenen Probleme und wollen eine langfristige Lösung dafür finden. Das Ziel besteht darin, wieder auf ein möglichst hohes Niveau der wissenschaftlichen Operationen zurückzukehren – möglichst nahe an die zuvor erreichten 100 Prozent“, so Michel Denis weiter.

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