Quelle: DLR.

Am 18. Februar 2021 wird die NASA die präziseste Landung auf dem Roten Planeten einleiten, die es je gegeben hat. Eine Raumsonde mit dem Rover Perseverance (Beharrlichkeit) im Gepäck wird etwa um 21:38 Uhr (MEZ) mit knapp 19.500 Kilometer pro Stunde in die Marsatmosphäre eintreten. In sieben entscheidenden Minuten bremst das Raumfahrzeug dann mit Hitzeschild, Fallschirm und Bremstriebwerken auf null, um den Rover um 21:45 Uhr (MEZ) an Seilen schwebend im Krater Jezero abzusetzen. Wegen der Signallaufzeit von etwa elf Minuten vom Mars zur Erde wird die Bestätigung der Landung frühestens um 21:55 (MEZ) im Kontrollzentrum der NASA im Jet Propulsion Laboratory (Pasadena, Kalifornien) eintreffen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist im Wissenschaftsteam der Mission Mars 2020 vertreten und an der Auswertung der Daten und Bilder beteiligt. Perseverance wird nach Anzeichen von früherem Leben suchen und Gesteinsproben sammeln, die schließlich mit Folgemissionen zur Erde zurückgebracht werden sollen.

Beim Landevorgang ist erstmals geplant, Geräusche und hoch aufgelöste Videoaufnahmen zur Erde zu übertragen. Der bisher komplexeste Rover der NASA trägt mehr Kameras als jede andere interplanetare Mission der Raumfahrtgeschichte. 19 Aufnahmesysteme befinden sich auf dem Rover selbst, hinzu kommen vier Kameras auf anderen Teilen des Raumfahrzeugs, die Aufnahmen des Eintritts, Abstiegs und der Landung aufzeichnen. Nach der Landung und Systemchecks beginnt sofort die erste Erkundung der Umgebung. Mit der 3D-Kamera Mastcam-Z ist von einem zwei Meter hohen Mast die Aufnahme, Übertragung und Prozessierung eines ersten farbigen 360-Grad-Panoramas in 3D programmiert. Anschließend werden über mehrere Tage alle Systemkomponenten geprüft, ehe die wissenschaftliche Mission beginnt.

DLR steuert vielfältige wissenschaftliche Expertise bei
„Das Panorama wird uns im Laufe der ersten Wochen den Blick in eine ganz besondere Landschaft öffnen: Sedimente in einem ehemaligen, uralten Kratersee auf dem Mars mit einem gut erhaltenen Flussdelta, in dessen feinkörnigen Ablagerungen vielleicht Spuren von vergangenem einfachen Leben zu finden sein könnten“, sagt Nicole Schmitz vom Berliner DLR-Institut für Planetenforschung. „Wir haben von Anfang an im Wissenschaftsteam auch Aufgaben bei der Datenprozessierung“, ergänzt Frank Preusker vom gleichen Institut. „Dabei bringen wir vor allem unsere langjährige Expertise in der Verarbeitung von Stereobilddaten zu digitalen Geländemodellen ein.“ Mit maximalem Zoom kann die Kamera sogar bei einzelnen Aufnahmen Objekte von gerade einmal der Größe einer Stubenfliege über die Länge eines Fußballfeldes hinweg sichtbar machen. Die wissenschaftliche Leitung der Mastcam-Z liegt bei der Arizona State University.

Dr. Susanne Schröder vom Berliner DLR-Institut für Optische Sensorsysteme ist bei der Analyse von Messungen des Spektrometers SuperCam beteiligt. Das vom Los Alamos National Laboratory in New Mexico und IRAP/CNES in Toulouse/Frankreich geleitete Instrument ermöglicht es, kontaktlos mittels Laser die chemische Zusammensetzung und Mineralogie von Gesteinen, Sand und Staub in der Umgebung des Rovers zu bestimmen. Insgesamt sieben wissenschaftliche Instrumente befinden sich auf dem Rover. Vom DLR-Institut für Planetenforschung sind die Wissenschaftler Dr. Jean-Pierre de Vera, Dr. Andreas Lorek und Dr. Stephen Garland in die Datenanalyse des MEDA Instruments (Mars Environmental Dynamics Analyzer) eingebunden. MEDA misst mit einer Reihe von Sensoren Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung, Druck, relative Luftfeuchtigkeit sowie die Größe und Form von Staub. Die wissenschaftliche Leitung von MEDA liegt beim Centro de Astrobiología in Madrid/Spanien.

Technologisches Neuland beschreitet die NASA mit der Helikopterdrohne Ingenuity (Genialität): Erstmals in der Geschichte der Raumfahrt wird ein von der Erde mitgeführtes Fluggerät vom Boden eines anderen Planeten in die Atmosphäre aufsteigen, kontrolliert die Gegend überfliegen und auch wieder landen, um das Experiment mehrere Male zu wiederholen. Bei weniger als einem Hundertstel des irdischen Luftdrucks musste Ingenuity extrem leicht gebaut werden und gleichzeitig sehr großflächige, extrem schnell rotierende Rotorblätter erhalten. Die Drohne hat eine Masse von 1800 Gramm und Rotorblätter von 120 Zentimeter Spannweite. Eine Minikamera wird Bilder aus 10 bis 15 Metern Höhe liefern.

An Nylonseilen hängend präzise zu Boden
Während des Eintritts in die Marsatmosphäre erhitzt sich der Schutzschild des Raumfahrzeugs innerhalb von drei Minuten auf rund 1300 Grad Celsius. Der Überschall-Fallschirm mit einem Durchmesser von 21,5 Metern entfaltet sich etwa vier Minuten nach dem Eintritt in eine Höhe von etwa 11 Kilometern und einer Abstiegsgeschwindigkeit von 1512 Kilometern pro Stunde. Zwanzig Sekunden nach der Entfaltung des Fallschirms wird der Hitzeschild abgesprengt und fällt nach unten weg, so dass für den weiteren Abstieg ein Radar und Kameras in Echtzeit gewonnene Informationen mit einprogrammierten Landkarten und Geländemodellen vergleichen: Ein neuartiges Autopilotsystem analysiert in Echtzeit die jetzt möglichen Landestellen und gleicht diese mit der aktuellen Position des Raumfahrzeugs ab, um dann die finale Landestelle auf der Marsoberfläche zu bestimmen. Noch nie konnte in dieser Präzision das am besten erreichbare und vor allem auch sichere Landeziel ausgewählt werden.

Etwa 2,1 Kilometer über dem Boden bei einer Abstiegsgeschwindigkeit von immer noch rund 300 Kilometern pro Stunde wird die Hülle mit dem Fallschirm abgesprengt und die Landetriebwerke zünden. Diese steuern das Raumfahrzeug zur ausgewählten Landestelle und bremsen es bis auf 2,7 Kilometer pro Stunde in 20 Metern über der Oberfläche ab. An diesem Punkt leitet die Landestufe das sogenannte „Sky Crane-Manöver“ ein: Nach dem Ausklappen der sechs Räder wird der Rover von der Größe eines Kleinwagens und einer Masse von 1025 Kilogramm an drei sich abrollenden Nylonseilen 7,6 Meter von diesem „Himmelskran“ unter die Landestufe abgesenkt. Wenn Perseverance Bodenkontakt zur Abstiegsstufe meldet und der Rover im Jezero-Krater steht, durchtrennen pyrotechnisch gezündete Klingen die Seile. Die in der Luft verbliebene Antriebseinheit fliegt davon, bevor sie in sicherer Entfernung auf der Marsoberfläche aufschlägt. Wegen der Signallaufzeiten vom Mars zur Erde erhält das Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien alle Statussignale mit rund 11 Minuten Verzögerung und kann in den automatischen Landeablauf nicht eingreifen. Während der Landephase kommt in Deutschland auch die 100-Meter-Antenne des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie zum Einsatz. Das voll bewegliche Teleskop in Effelsberg bei Bonn wird das Signal von der Marssonde wie andere Empfangsstellen weltweit bei einer Wellenlänge von 74,7 Zentimeter aufnehmen und der NASA zur Verfügung stellen.

Flussdelta und Kratersee aus der Frühzeit des Mars
Der 45 Kilometer große Jezero-Krater auf dem Mars ist ein – in fünfjährigen Beratungen ausgewählter – vielversprechender Ort, um nach Anzeichen für vergangenes mikrobielles Leben zu suchen. Vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren war das heute knochentrockene Becken die Heimat eines stehendes Gewässers, eines Sees, in dem von zwei Zuflüssen abgelagerte Sedimente ein vielgestaltiges Flussdelta hinterlassen haben. Untersuchungen mit den Experimenten auf Perseverance könnten Spuren dieses früheren Lebens in den Ablagerungen des Flussdeltas identifizieren. Zudem trägt Perseverance erstmals in der Geschichte der Erkundung des Mars 38 Behälter zum Einsammeln von Proben an Bord, die mit Bohrkernen aus bis zu 20 Zentimetern Tiefe gefüllt und an geeigneten Stellen auf dem Mars für eine spätere Rücksendung zur Erde zunächst abgelegt werden. Zwei zukünftige gemeinsam von NASA und ESA geplante Missionen sollen die etwa bleistiftgroßen Proben in den frühen 2030er Jahren zur Erde bringen. Auf der Erde sollen diese dann von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt mit Geräten, die viel zu groß und komplex wären, um sie zum Roten Planeten zu schicken, eingehend analysiert werden.

Reger Besuch auf dem Mars
Perseverance ist mittlerweile der fünfte Rover, den die NASA zum Mars schickt. 1997 landete Sojourner im Rahmen der Mission Mars Pathfinder und sendete rund drei Monate lang Daten und Bilder vom Roten Planeten zur Erde. 2004 folgten die Zwillingsrover Spirit und Opportunity, die erstmals größere Strecken zurücklegten, bis der Marswinter 2007 die Kommunikation mit Spirit und ein Staubsturm 2018 schließlich auch mit Opportunity beendeten. 2012 landete der bis heute im Krater Gale aktive Rover Curiosity, dessen Chassis baugleich mit dem von Perseverance ist. 2009 landete die Forschunggsstation Phoenix im hohem Norden, und 2018 setzte zuletzt die stationäre Landeplattform InSight auf dem Mars auf, ein geophysikalisches Labor, das das Innere des Planeten unter anderem mit der selbsthämmernden Thermalsonde HP³ des DLR, dem „Marsmaulwurf“, erkundet. Der NASA-Rover Perseverance ist zunächst für eine Missionsdauer von einem Marsjahr (zwei Erdjahren) ausgelegt mit der Option auf eine Verlängerung der Mission.

Auch im nächsten Startfenster zum Mars im Jahr 2022 ist geplant, einen Rover von der Erde zum Roten Planeten zu schicken, der nach Spuren früheren Lebens suchen soll: Im Rahmen des ExoMars-Programms der ESA und der russischen Raumfahrtagentur Roscosmos wird der Rover Rosalind Franklin dabei unter anderem Proben aus bis zu zwei Metern Tiefe an die Marsoberfläche befördern und in seinem Inneren hochgenau nach Biosignaturen analysieren. In der Tiefe sind organische Verbindungen vor der Zerstörung durch kosmische Strahlung besser geschützt. Das DLR steuert einen Teil der wissenschaftlichen Nutzlast zu Rosalind Franklin bei: Eine hochauflösende Kamera auf dem Mast des Rovers wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, verschiedene Gesteine zu interpretieren und den bestmöglichen Platz für die Bohrungen festzulegen.

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• Perseverance: Präzise Landung für Rover auf dem Mars (14. Januar 2021)

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• Rover Perseverance (vorher Mars 2020) auf Atlas V

Der Beitrag DLR: Perseverance vor der Landung auf dem Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Der von der NASA geplante Rover soll im Juli/August 2020 zum Mars starten, diesen im Februar 2021 erreichen und anschließend über einen Zeitraum von mindestens 24 Monaten erkunden.

Dabei wird der Rover in weiten Teilen auf der Technologie des aktuell auf unserem Nachbarplaneten operierenden Marsrovers Curiosity basieren. Neben einem vergleichbaren Aufbau des Roverchassis und des Antriebssystems soll auch dieser zukünftige Rover für seine Energieversorgung mit einem Radioisotopengenerator ausgestattet werden. Und wie bereits sein Vorgänger soll auch der nächste Marsrover der NASA mittels des „Sky Crane“-Verfahrens auf die Oberfläche des Mars gelangen.

Durch die Verwendung von bereits in der Praxis erprobten Systemkomponenten erhofft sich die NASA, die Kosten für die nächste Rovermission auf etwa 1,5 Milliarden US-Dollar zu begrenzen. Diese vergleichsweise geringen Kosten – für die Entwicklung und den Bau von Curiosity wurden noch 2,5 Milliarden US-Dollar benötigt – kommen unter anderem auch dadurch zustande, weil für die zukünftige Rovermission auf zahlreiche noch vorhandene Reserveteile zurückgegriffen werden kann, welche bei dem Bau von Curiosity nicht benötigt wurden.

Lediglich bei der Ausstattung mit wissenschaftlichen Instrumenten wird die NASA teilweise neue Wege beschreiten, welche auf den Zielen der Mission Mars 2020, so der vorläufige Name für diesen neuen Rover, beruhen. Die Mars 2020-Mission soll auf den Erkenntnissen der Rover Spirit, Opportunity und Curiosity sowie der verschiedenen Marsorbiter aufbauen. Ergänzend zu den Zielen der Curiosity-Mission soll Mars 2020 allerdings nicht nur die Frage beantworten, ob der Mars einstmals Umweltbedingungen aufwies, welche theoretisch die Entstehung von einfachen Lebensformen ermöglicht haben könnten.

Die Ziele der Mission Mars 2020

Vielmehr soll dieser Rover auch direkt nach Anzeichen für eventuell einstmals oder sogar noch gegenwärtig auf dem Mars existierende Mikroorganismen suchen und zudem die Durchführung einer in drei Stufen zu absolvierenden Sample-Return-Mission vorbereiten, in deren Rahmen Bodenproben von der Marsoberfläche zur Erde befördert werden sollen. Einen ausführlichen, 154 Seiten umfassenden Bericht über die vorgeschlagenen Ziele und den dafür notwendigen Aufbau des geplanten Rovers, welcher am 1. Juli 2013 von dem Mars 2020 Science Definition Team veröffentlicht wurde, finden Sie hier (engl., 9 MB).

Bereits im März 2013 konnte der Rover Curiosity nachweisen, dass auf dem Mars einstmals Bedingungen vorherrschten, welche die Entstehung von Leben prinzipiell begünstigt haben könnten (Raumfahrer.net berichtete). Die Suche nach den Spuren dieses in der Vergangenheit möglicherweise einmal vorhandenen Lebens ist für das Science Definition Team der nächste logische Schritt bei der Erkundung des „Roten Planeten“. In dem Bericht wird detailliert beschrieben, wie der zukünftige Rover mittels seiner Instrumente fotografische, chemische und mineralogische Untersuchungen durchführen könnte, um die Umgebung seiner Landestelle zu analysieren und dabei auch die Signaturen von früherem Leben zu detektieren.

„Das Konzept der Mission Mars 2020 geht nicht davon aus, dass es auf dem Mars einstmals Leben gab“, betont Jack F. Mustard, der Leiter des Science Definition Teams. „Allerdings erscheint es nach den jüngsten Funden von Curiosity zumindestens denkbar, dass Leben auf dem Mars früher einmal möglich war und wir sollten mit der schwierigen Aufgabe beginnen, nach Spuren davon zu suchen. Unabhängig davon, was wir dabei feststellen werden, sollten wir auf diese Weise signifikante Fortschritte bei dem Verständnis der Umstände machen, unter denen früher Leben auf der Erde entstehen konnte. Außerdem sollten wir so auch etwas über die Möglichkeit von außerirdischem Leben in Erfahrung bringen können.“

Die Instrumente sind noch nicht ausgewählt

„Die Festlegung der wissenschaftlichen Ziele ist ein bedeutender Meilenstein für die Vorbereitung unserer nächsten großen Marsmission“, so John M. Grunsfeld, der für das Wissenschaftsprogramm der NASA zuständige Administrator anlässlich der Vorstellung dieses Reports im Juli 2013. „Die von der NASA festgelegten Vorgaben bilden – zusammen mit den Erkenntnissen dieses Teams – die Grundlage für die Ausschreibung der Instrumente, die als wissenschaftliche Nutzlast bei diesem nächsten Schritt der Marserkundung dabei sein werden.“

Bis zum 15. Januar 2014 gingen bei der NASA insgesamt 58 Vorschläge für die Ausstattung des zukünftigen Rovers mit wissenschaftlichen Instrumenten ein, wovon 17 Vorschläge von nicht in den USA ansässigen Instituten oder Industrieunternehmen stammen. Diese ungewöhnlich große Anzahl von Vorschlägen wird von der NASA auch als ein Indikator für das außerordentliche Interesse an der Erforschung des Mars interpretiert. Derzeit ist die NASA noch mit der Prüfung dieser Vorschläge beschäftigt, um eine möglichst optimale Kombination an verschiedenen Instrumenten und Experimenten auszuwählen.

Im Rahmen des Festlegung der Missionsziele für die Mars 2020-Mission hatte das Science Definition Team unter anderem vorgeschlagen, bis zu 31 Bodenproben zu sammeln, welche dann im Rahmen einer späteren Mission zur Erde gebracht werden könnten. Die Instrumente, mit denen der Rover ausgestattet werden soll, werden bei der Auswahl der entsprechenden Proben von großer Bedeutung sein.

Die Landeplatzsuche hat begonnen

Einer der vielen komplizierten Aspekte, welche bei der Planung einer Mission auf einem fremden Planeten berücksichtigt werden müssen, besteht in der Auswahl eines geeigneten Landeplatzes. Obwohl die endgültige Ausstattung mit Instrumenten noch nicht festgelegt wurde begann deshalb bereits jetzt die Suche nach einem möglichen Landeplatz für Mars 2020. Zwecks der Erfüllung der gestellten wissenschaftlichen Aufgaben, aber auch um eine möglichst sichere Landung auf der Marsoberfläche zu ermöglichen, muss das zukünftige Landegebiet verschiedene Voraussetzungen erfüllen.

Eine potentiellen Landestelle sollte sich vorzugsweise in einem Gebiet befinden, in dem die Marsoberfläche allem Anschein nach in früheren Zeiten über längere Zeiträume hinweg mit Wasser in Kontakt gestanden hat, denn Wasser im flüssigen Aggregatzustand – so die allgemein anerkannte Meinung – ist eine der Grundvoraussetzung für die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben. Daher konzentriert sich der Auswahlprozess in erster Linie auf Regionen, in denen sich Minerale befinden, welche sich nur unter dem Einfluss von Wasser gebildet haben konnten, was auf eine „feuchte Vergangenheit“ dieser Gebiete hindeutet.

Bei den für Mars 2020 in Frage kommenden Regionen richtete sich das Augenmerk deshalb auf solche Bereiche der Planetenoberfläche, welche aus geologischer Sicht betrachtet über ein sehr hohes Alter verfügen. Denn nur in seiner Frühzeit, so der aktuelle Wissensstand, verfügte der Mars über eine dichte Atmosphäre, welche das Vorhandensein von flüssigem Wasser über einen längeren Zeitraum ermöglichte.

Vom 14. bis 16. Mai 2014 trafen sich in Arlington/Virginia mehr als 100 Planetologen von verschiedenen Instituten, um sich im Rahmen eines ersten „Landing Site Selection Meetings“ über das zukünftige Operationsgebiet von Mars 2020 zu beraten. Im Rahmen des Treffens wurden 27 potentiellen Landeplatz-Kandidaten vorgestellt, diskutiert und anschließend bezüglich ihrer Tauglichkeit für die Mission bewertet und eingestuft.

Bei einem der zur Diskussion gestellten Vorschläge handelt es sich um die östlich der Valles Marineris gelegenen Region Margaritifer Terra – einer ausgedehnten Ebene, die verschiedene Chaotische Gebiete und Ausflusstäler beherbergt. In dieser Region konnten durch spektroskopische Untersuchungen der NASA-Marsorbiter in der Vergangenheit verschiedene Salze und Tonminerale nachgewiesen werden. Durch diese Minerale, so Philip Christensen von der Arizona State University in Tempe/USA, ergeben sich optimale Bedingungen, um Biosignaturen dauerhaft zu konservieren.

Ein weiterer Vorschlag hat dagegen den Gusev-Krater zum Ziel, wo der Marsrover Spirit in der Vergangenheit deutliche Anzeichen für früher dort aktive hydrothermale Quellen nachweisen konnte. Viele Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen halten es für wahrscheinlich, dass vergleichbare Regionen auf unserem Heimatplaneten einstmals eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Leben auf der Erde eingenommen haben könnten.

Bei dem jetzt durchgeführten Treffen wurde allerdings noch kein endgültiger Beschluss gefasst. Die nächste Zusammenkunft der „Landing Site Selection Group“ ist für den Sommer 2015 vorgesehen. Das endgültige Landegebiet von Mars 2020 wird sehr wahrscheinlich sogar erst im Jahr 2019 ausgewählt werden.

In der Zwischenzeit werden die an der Landeplatzauswahl beteiligte Wissenschaftler weitere Daten von den bisherigen Landeplatzkandidaten analysieren, diese erneut bewerten und die Liste der potentiellen Landestellen dabei im Rahmen der zukünftigen Treffen Schritt für Schritt ‚zusammenstreichen‘.

„Die Mars 2020-Mission wird es uns ermöglichen, der großen Frage nach der Bewohnbarkeit und nach Leben im Sonnensystem nachzugehen“, so Jim Green, der Direktor der Planetary Science Division der NASA. „Diese Mission stellt einen wichtigen Schritt bei der Entwicklung von Methoden dar, die der Gewinnung und Untersuchung von Bodenproben dienen, welche schließlich im Rahmen von Probenrückholmissionen zur Erde gelangen werden.“

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• Neuer NASA-Marsrover in 2020
• Aktuelle Diskussion zu Curiosity

Der Beitrag Mars 2020 – Wo wird der nächste NASA-Rover landen? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Am 6. August 2012 wird der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Curiosity nach einem interplanetaren Flug über eine Distanz von rund 567 Millionen Kilometern unseren äußeren Nachbarplaneten erreichen und gegen 7.31 Uhr MESZ unmittelbar südlich des Mars-Äquators im Inneren des Gale-Kraters landen (Raumfahrer.net berichtete). Laut der ursprünglichen Planung der NASA sollte der Rover dabei in einer Landeellipse im nordwestlichen Bereich dieses 154 Kilometer durchmessenden Kraters niedergehen, welche über eine Ausdehnung von etwa 20 x 25 Kilometern verfügt.

Die während der letzten Monate erfolgten eingehenden Analysen des bei dieser Landung erstmals verwendeten „Sky Crane“-Landeverfahrens haben die Ingenieure des für die Durchführung der Curiosity-Mission verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) jetzt zu dem Entschluss kommen lassen, die ursprünglich vorgesehenen Landeellipse deutlich zu verkleinern. Aktuell ist mittlerweile eine Landung in einer Zone vorgesehen, welche lediglich noch über die Abmessungen von etwa 7 x 20 Kilometern verfügen soll.
Die Auswahl der neuen Landeellipse hat zur Folge, dass Curiosity voraussichtlich deutlich näher an einem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberg niedergehen wird als ursprünglich vorgesehen. Dieser von den NASA-Mitarbeitern mit dem inoffiziellen Namen „Mount Sharp“ versehene Berg (die offizielle Bezeichnung dieses Berges des für die Vergabe von Namen auf Objekten des Sonnensystems verantwortlichen USGS lautet „Aeolis Mons“) erreicht eine Höhe von bis zu 5,5 Kilometern über dem Bodenniveau und ragt somit noch mehrere hundert Meter über den bis zu 5.000 Meter hohen Kraterwall hinweg, welcher den Gale-Krater umschließt.

Ganz speziell diesem Zentralberg gilt das allgemeine Interesse der an dieser Mission beteiligten Wissenschaftler. Zuvor von diversen Marsorbitern gewonnene Daten zeigen, dass sich der Mount Sharp aus geschichteten Gesteinsablagerungen zusammensetzt, deren detaillierte Untersuchung weitere Aufschlüsse über die geologische und klimatologische Entwicklungsgeschichte des Mars‘ ermöglichen wird. Außerdem konnten in der unmittelbaren Umgebung dieses Berges verschiedenen Tonminerale und Sulfate nachgewiesen werden, welche sich nur infolge einer früheren Interaktion der dortigen Marsoberfläche mit flüssigem Wasser gebildet haben können.

Zugleich bedeutet diese Neuauswahl des Landegebietes allerdings, dass einige als „Fans“ bezeichnete Strukturen im Bereich des Gale-Kraters wohl außerhalb der Reichweite Curiositys liegen werden. Bei diesen Fächerstrukturen handelt es sich eventuell um die Überreste kleinerer Flussdeltas, welche eventuell durch die direkte Einwirkung von Wasser entstanden sein könnten.

„Wir haben die Strecke, welche der Rover nach seiner Landung [bis zum Erreichen des Berges] fahren muss, um fast die Hälfte reduziert“, so Pete Theisinger, der Projektmanager der Curiosity-Mission vom JPL. Nach den aktuellen Planungen sollte es somit möglich sein, den Fuß des Zentralberges bereits innerhalb der ersten vier Monate der vorerst auf ein Marsjahr – dies entspricht in etwa 23 irdischen Monaten – ausgelegten Mission zu erreichen. Trotz der Verschmalerung des vorgesehenen Landestreifens besteht dabei laut der JPL-Mitarbeiter keine Gefahr, dass Curiosity in einem Gebiet niedergeht, wo die zu den Ausläufern des Mount Sharp gehörenden steilen Berghänge das erfolgreiche Landen des Rovers beeinträchtigen werden.

Allerdings wird Curiosity nicht bereits unmittelbar nach der erfolgreichen Landung „Vollgas“ geben. Vielmehr werden die ersten Tage nach der Landung damit verbracht, alle Systeme des Rovers ausführlichen Systemchecks zu unterziehen. Erst anschließend wird Curiosity seine Fahrt antreten. Auch hierbei wird zumindestens in den ersten Wochen ein eher gemächliches Tempo angeschlagen werden. Niemals zuvor wurde ein vergleichbar schwerer Rover über die Oberfläche des Mars dirigiert. Insofern benötigen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter der Mission eine gewisse „Eingewöhnungsphase“, um sich sowohl mit den speziellen Fahreigenschaften Curiositys als auch mit den Eigenschaften des Geländes näher vertraut zu machen.

Zwecks der Durchführung einer erfolgreichen Landung in der verkleinerten Landeellipse wurde der Rover in den vergangenen Wochen mit einer aktualisierten Lande-Software für dessen Sky Crane versehen. Auf dem 567 Millionen Kilometer langen Weg zum Mars hat Curiosity bis zum heutigen 12. Juni über 466 Millionen Kilometer zurückgelegt. Derzeit befindet sich die Raumsonde in einer Entfernung von rund 176,3 Millionen Kilometern zur Erde. Die direkte Entfernung zum Mars beträgt dagegen rund 17 Millionen Kilometer.

Raumcon-Forum:

• Aktuelle Diskussion zu Curiosity

Der Beitrag Marsrover Curiosity: Landezone verkleinert erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: INL, JPL, NASA. Vertont von Peter Rittinger.

Am 17. November 2011 wurde die auch als MMRTG für Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator bezeichnete Anlage mit einem Durchmesser von circa 64 Zentimetern und einer Länge von rund 67 Zentimetern vom RTGF für RTG Facility genannten Vorbereitungsgebäude zum Integrationsgebäude auf der Startanlage 41 mit der Atlas-V-Trägerrakete und dem Rover an ihrer Spitze gebracht.

Durch spezielle Zugangsluken in der großen Nutzlastverkleidung an der Raketenspitze und in der aerodynamischen Verkleidung der Marslandestufe konnte die Stromerzeugungsanlage unter Zuhilfenahme einer speziellen Lademaschine anschließend in eine Halterung am hinteren Ende des Rovers eingeführt werden. Vier Bolzen halten den etwa 45 Kilogramm schweren Generator jetzt an seiner Einbauposition. Wegen seiner möglichen Gefährlichkeit bei Missgeschicken wurde er als letzte Komponente am Rover angebracht.

Am 18. November 2011 begann eine Reihe von abschließenden Tests des ab da mit Strom vom Radioisotopengenerator versorgten Rovers. Von diesem Zeitpunkt an hat die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtagentur (NASA) keine Abschaltung ihres Rovers mehr vorgesehen.

Nach dem aktuell für den 26. November 2011 vorgesehenen Start dauert es nicht ganz ein Jahr, bis der Rover mit einer Masse von rund 890 Kilogramm den Mars erreicht. Mit Hilfe eines neuartigen Himmelskrans („Sky Crane“) soll Curiosity den derzeitigen Planungen zufolge im August 2012 im Krater Gale die Marsoberfläche erreichen.

Auf dem Mars ist es vorrangige Aufgabe von Curiosity, festzustellen, ob der Mars in der Vergangenheit einmal geeignet war für Formen des Lebens, wie wir sie kennen. Die Auslegung des Rovers erfolgte so, dass er eine Fahrstrecke von mindestens 20 Kilometern zurücklegen kann. Für die Primärmission des Rovers auf der Marsoberfläche ist ein Marsjahr, das entspricht etwa zwei Erdjahren, angesetzt. Möglicherweise reicht die vom Radioisotopengenerator bereitgestellte elektrische Energie mit einer Spannung zwischen 28 und 32 Volt für eine anschließende Missionsverlängerung.

Beladen ist Curiositys von Boeing und Teledyne Technologies Incorporated (TESI) gebaute Stromquelle mit rund 4,8 Kilogramm vom US-Energieministerium (Department of Energy, DOE) bereitgestellten Plutoniumdioxid, dass das Isotop Plutonium 238 enthält. Das keramische Plutioniumdioxid steckt in acht sogenannten universellen Hitzequellen (General Purpose Heat Source, GPHS). Erfährt es Schlageinwirkung, beispielsweise beim Aufprall auf der Erde nach einem Fehlstart, soll es in größere Bruchstücke zerplatzen und dabei keine lungengängigen Stäube erzeugen.

Nach Angaben von Steve Brisbin von NASAs Kennedy Space Center (KSC) in Florida liegt die Wahrscheinlichkeit, dass bei einem Fehlstart Plutonium frei wird, bei 1:400. Um Plutoniumfreisetzungen bei einem katastrophalen Versagen der Trägerrakete zu verhindern, ist das Radionukleid in kleinen Kapseln, die aus korrosionsbeständigem Iridium bestehen, untergebracht, welche in Graphitzylindern stecken. Je zwei dieser Graphitzylinder wiederum sind zusammen von einem Graphitblock umgeben, der einen unbeabsichtigten Wiedereintritt überstehen können soll.

Der jetzt mit Curiosity verbundene Generator sollte mit seinen tellurhaltigen Thermoelementen ursprünglich in der Lage sein, insgesamt rund 14 Jahre lang Strom zu erzeugen. Da der Generator aber einen vorher nicht erwarteten Leistungsabfall aufweist, und der Start des Rovers wegen Entwicklungsschwierigkeiten um rund 2 Jahre verschoben wurde, wird die tatsächliche Nutzbarkeit des Generators vermutlich kürzer ausfallen.

Für den Zeitpunkt seiner Fertigstellung (beginning of life, BOL) wurden dem Generator 125 Watt elektrische Leistung zugeschrieben. Im Jahr 2011 wurden für die elektrische Leitung bei Missionsbeginn (beginning of mission, BOM) noch 115 Watt genannt. Der schnellere Abfall der Wärmeproduktion durch den Plutoniumzerfall könnte auch zu längeren Ladezeiten der beiden Lithiumionenakkumulatorensätze des Rovers mit einer Kapazität von jeweils 20 Amperestunden und einer Nennspannung von 28 Volt führen.

Raumcon:

• MSL Rover Curiosity
• Startkampagne: Atlas V mit MSL Rover Curiosity

Der Beitrag Atomstrom für Marsrover Curiosity erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA/JPL. Vertont von Peter Rittinger.

„Wir haben den Mars fest im Blick“, so NASA-Administrator Charles Bolden. „Curiosity wird nicht nur eine Fülle wissenschaftlich bedeutsamer Daten liefern, sondern dient als Vorläufermission für die bemannte Erkundung des Roten Planeten.“

Der neue Marsrover der NASA, das Mars Science Laboratory (MSL) mit Namen Curiosity, soll Ende November oder Anfang Dezember auf den Weg zum Roten Planeten gebracht werden und dort im August 2012 landen. Dazu wird das Fahrzeug in der Endphase durch mehrere Seile von einer Skycrane genannten, raketengetriebenen Plattform heruntergelassen und abgesetzt. Dieses Verfahren soll ein genaueres Absetzen ermöglichen, ist aber vollkommen neu.

Der nach dem australischen Astronomen Walter Gale benannte Krater hat einen Durchmesser von etwa 154 Kilometern und verfügt in der Mitte über einen Berg mit mehreren Schichten und Schluchten.

Der Bereich um den Zentralberg bildet einen Schwemmkegel, wie er durch fließende Flüssigkeiten verursacht wird. Dies bietet gute Chancen, hier genau die Untersuchungen anstellen zu können, die man für die Mission vorgesehen hat. Das Landegebiet verfügt nicht nur über interessante geologische Strukturen sondern in der Vergangenheit wohl auch über günstige Bedingungen für mikrobielles Leben.

„Wissenschaftler sehen Gale als erste Wahl, ihre ambitionierten Ziele der neuen Rover-Mission zu verfolgen“, sagte Jim Green, Leiter der Abteilung für planetare Wissenschaften im NASA-Hauptquartier. „Das Gelände bietet eine augenscheinlich dramatische Landschaft, aber ebenso großes Potential für wichtige wissenschaftliche Entdeckungen.

Im Jahre 2006 begannen etwa 100 Wissenschaftler damit, eine geeignete Landezone für das MSL auszuwählen. Aus zunächst 30 Möglichkeiten wurden 2008 vier ausgewählt. Curiosity ist bedeutend größer und schwerer als die bisher eingesetzten Marsfahrzeuge. Zudem ist er mit einem Radioisotopengenerator zur Energieversorgung ausgerüstet. Dies macht ihn unabhängiger von Sonneneinstrahlung und Wetter. Curiosity verfügt über 10 komplexe wissenschaftliche Instrumente und soll mindestens ein ganzes Marsjahr lang den Roten Planeten aktiv erforschen.

Ebenfalls Ende November soll mit Fobos-Grunt auch eine russische Raumsonde in Richtung Mars bzw. dessen Mond Phobos starten und huckepack einen kleinen chinesischen Marsorbiter mitnehmen.

Raumcon:

• Thema MSL-Rover Curiosity ab 18. Juli

Der Beitrag Curiosity soll im Marskrater Gale landen erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: NASA.

Einen Start im Oktober 2009 hatte man zunächst angepeilt, die Startverschiebung ist jetzt jedoch wegen nicht zu vernachlässigender Test- und Qualifizierungsarbeiten an für den Flug vorgesehenen Komponenten und Gerätschaften sowie noch fertigzustellender Teile nötig geworden. Die sich dauernd ändernde relative Stellung von Erde und Mars zueinander ist Grund dafür, dass nur innerhalb weniger Wochen alle zwei Jahre ein Start Richtung Mars sinnvoll ist. Die nächste Gelegenheit für eine Mission zum Mars nach der Option im Jahre 2009 ergibt sich im Jahr 2011.

„Wir werden unsere Standards beim Testen der komplexen Flugsysteme nicht herabsetzen, daher haben wir uns für die verantwortungsvollere Variante, das Startdatum zu verschieben, entschieden“, sagte der Direktor des Marserkundungsprogramms im NASA-Hauptquartier in Washington, Doug McCuistion.

Auf technische Herausforderungen habe man nicht schnell genug Lösungen gefunden, die Umsetzung in Hardware und deren Zusammenbau sei nicht schnell genug voran gegangen, obwohl man außerordentlich angestrengt gearbeitet habe. Daher sei der jetzt eingeschlagene Kurs für eine erfolgreiche Mission im Jahr 2011 der richtige, bestätigte Charles Elachi, der Direktor vom Jet Propulsion Lab der NASA in Pasadena, Kalifornien.

Zu groß ist der Wert der wissenschaftlichen Mission von MSL zum Mars, als dass man sich die Mission letztlich gefährdende Fehler erlauben wollte, meinte Ed Weiler, stellvertretender Leiter des Direktoriums für wissenschaftliche Missionen des NASA-Hauptquartiers in Washington.

Der im Vergleich zu bisher auf dem Mars abgesetzten Rovern erheblich größer und mit voraussichtlich 925 Kilogramm schwerere MSL-Rover soll in einer Region auf dem Mars landen, in der es in vergangener Zeit Wasser gegeben haben könnte. Vier entsprechende Landegebiete werden derzeit auf ihre besondere Eignung untersucht. MSL soll dann im ausgesuchten Gelände versuchen, herauszufinden, ob es dort Umstände gibt, die mikrobiotisches Leben ermöglichen, und zu beweisen, dass es Leben gegeben hat oder eventuell sogar noch gibt.

Bei der Landung soll ein neues Verfahren namens Sky Crane (Himmelskran) eingesetzt werden, bei dem der Marsrover von einer ihn zunächst umschließenden Abstiegsstufe mit Bremstriebwerken sicher in die Nähe der Marsoberfläche gebracht und anschließend an Leinen von der Abstiegsstufe auf die Oberfläche herabgelassen wird.

Raumcon:

• MSL Rover

Der Beitrag Start des MSL-Rovers von NASA auf 2011 verschoben erschien zuerst auf Raumfahrer.net.