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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Verwandte Meldungen bei Raumfahrer.net:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Black Shoulder

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Der Beitrag Marsrover Opportunity: Solander Point ist erreicht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Bereits am 13. Mai 2013, dem Sol 3307 seiner Mission, beendete der von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Marsrover Opportunity seine im August 2011 begonnene Untersuchung des „Cape York“. Bei dem Cape York handelt es sich um eine mehrere hundert Meter lange und nur wenige Meter über die Umgebung herausragende Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand des etwa 22 Kilometer durchmessenden Endeavour-Kraters befindet.

Nach seiner Abfahrt vom Cape York (Raumfahrer.net berichtete) bewegte sich der Rover zunächst in die südwestliche Richtung und näherte sich dabei im Rahmen einer Serie von schnell aufeinander folgender Fahrten einem weiteren Segment des den Endeavour-Krater umgebenden, allerdings stark erodierten Ringgebirges. Der östliche Rand von „Sutherland Point“, so der Name dieser Geländeerhebung, wurde am 31. Mai durch eine Fahrt über 80 Meter erreicht.

Die folgenden Tage verbrachte Opportunity damit, dem östlichen Rand von „Sutherland Point“ in die südliche Richtung zu folgen. Neben der Anfertigung diverser Fotoaufnahmen der Umgebung wurde dabei stellenweise auch das vom Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelte APX-Spektrometer eingesetzt, um die chemische Zusammensetzung der passierten Oberflächenbereiche zu ermitteln.

Computerprobleme
Am 9. Juni, dem Sol 3333 der Mission, erreichte Opportunity schließlich die unmittelbar südlich von „Sutherland Point“ gelegene Geländeerhebung „Nobby’s Head“ und führte auch hier diverse Untersuchungen durch. Unterbrochen wurden diese Arbeiten durch ein am 12. Juni aufgetretenes Problem mit dem Flash-Speicher des Bordcomputers des Rovers. Dieses letztmals am 28. Februar 2013 aufgetretene 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 stoppte der Rover automatisch alle für diesen Tag vorgesehenen Aktivitäten – unter anderem wurde dadurch auch eine geplante Fahrt nicht durchgeführt – und versetzte sich stattdessen in einen als „Automode“ bezeichneten Zustand, in dem der Rover lediglich passiv auf der Marsoberfläche verharrte und auf weiterführende Kommandos von der Erde wartete.

Der Grund für diese in letzter Zeit öfters auftretenden Probleme, so die Mitarbeiter des für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, liegt in der langjährigen Einsatzdauer des Bordcomputers, welcher seine „Garantiezeit“ bereits deutlich überschritten hat. Das Problem wird von den Ingenieuren und Technikern des JPL bisher allerdings nicht als bedrohlich eingestuft. Sollten solche Vorfälle in Zukunft allerdings öfters auftreten, so ist eventuell eine Formatierung des Flashspeichers erforderlich.

Am 15. Juni konnte Opportunity von den Ingenieuren des JPL wieder in den „normalen Betriebsmodus“ versetzt werden. Noch am selben Tag führte der Rover eine weitere Fahrt über 75 Meter durch. In den folgenden Tagen komplettierte der Rover die teilweise Umrundung von „Nobby’s Head“ auf dessen westlichen Seite. Die Südspitze von „Nobby’s Head“ wurde schließlich am 20. Juni erreicht. Bereits drei Tage später setzte Opportunity seine Forschungsreise über die Marsoberfläche im Rahmen einer 90-Meter-Fahrt in die südliche Richtung fort.

Das jetzt angestrebte Ziel ist eine weitere Erhebung am Westrand des Endeavour-Kraters, welche spätestens Anfang August 2013 erreicht werden soll. An der Nordseite dieser etwa 80 Meter hohen Geländeerhebung namens „Solander Point“ soll Opportunity dann den kommenden Marswinter verbringen. Bis zum Frühjahr 2014 stehen dem Rover hier diverse vielversprechende Forschungsziele zur Verfügung. Zudem ergibt sich hier eventuell die Möglichkeit, eine hochaufgelöste Panoramaaufnahme des Endeavour-Kraters anzufertigen.

Mehr als 37 Kilometer
Auf seinem Weg zu „Solander Point“ überschritt Opportunity bereits am 25. Juni im Rahmen einer Fahrt über rund 90 Meter die Marke von 37 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. Im Gegensatz zu früheren Pressemitteilungen reicht diese auf dem Mars zurückgelegte Distanz von bis dahin 37.028,11 Metern allerdings immer noch nicht aus, um damit den bisherigen Rekordhalter für eine Fahrt auf einem extraterrestrischen Himmelskörper, den sowjetischen Mondrover Lunochod-2, abzulösen. Der ferngesteuerte Rover Lunochod-2, so die bisherigen offiziellen Verlautbarungen, hat im Jahr 1973 eine Distanz von 37,0 Kilometern auf der Oberfläche des Mondes überbrückt. Diese auf unzureichenden Daten basierende Angabe war allerdings offenbar nicht korrekt.

Während der letzten Jahre durchgeführte Analysen der Aufnahmen der NAC-Kamera an Bord des NASA-Mondorbiters Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) führten vielmehr zu dem Ergebnis, dass Lunochod-2 sogar 42,1 bis 42,2 Kilometer auf dem Mond zurückgelegt hat. Dieser „neue“ Kilometerstand wurde der Fachwelt bereits im Jahr 2012 mehrfach von russischen Wissenschaftlern auf verschiedenen Kongressen präsentiert. Unter anderem wurde der neu ermittelte Kilometerstand Ende September 2012 auf dem damaligen EPSC-Kongress im Rahmen einer Präsentation erwähnt, in der eine Analyse des von dem sowjetischen Rovers passierten Geländes vorgestellt wurde.

Der bisherige Wert der von Lunochod-2 zurückgelegten Strecke basierte ausschließlich auf der Auswertung verschiedener technischen Daten. Für die Ermittlung der zurückgelegten Entfernungen wurde dabei in erster Linie ein zusätzliches neuntes, nicht aktiv angetriebenes Rad verwendet, welches der Mondrover hinter sich herzog und das offenbar einem gewissen Schlupf unterlag. Zum Beispiel bedingt durch Sensorfehler ergaben sich hierbei sehr schnell größere Abweichungen. Es gab keine Möglichkeit, die so gewonnenen Daten in einer ausreichenden Weise mit Bilddaten abzugleichen, da die hierfür zur Verfügung stehenden Aufnahmen aus dem Mondorbit über eine zu geringe Auflösung verfügten. Erst durch die eingehenden Analysen der hochaufgelösten und teilweise dreidimensionalen LRO-Aufnahmen, auf denen die Radspuren des sowjetischen Landers eindeutig zu erkennen sind, konnte jetzt nachträglich die tatsächlich auf dem Mond zurückgelegte Distanz ermittelt werden (Raumfahrer.net berichtete).

Weiter auf Südkurs
Bereits am 26. Juni setze Opportunity seine Fahrt zum „Solander Point“ fort. Allerdings wurde diese Fahrt nach einer zurückgelegten Distanz von lediglich etwa 63 Metern vorzeitig abgebrochen – vorgesehen war eine deutlich längere Fahrstrecke. Der Grund für den Abbruch bestand darin, dass ein Potentiometergeber, welcher an einem der Gelenke des an der Vorderseite des Rovers befindlicher Instrumentenarmes (engl. Bezeichnung „Instrument Depoyment Device“, kurz „IDD“) befestigt ist, während der Fahrt eine angebliche Bewegung des Instrumentenarmes registrierte.

Weiterführende Analysen der Telemetriedaten des betreffenden IDD-Gelenks und Auswertungen von Bildern zeigten jedoch keine erfolgte Bewegung des IDD, so dass für den folgenden Tag eine weitere Fahrt angesetzt wurde. Allerdings trat hierbei erneut der gleiche Fehler auf. Nach einer ausführlichen Analyse des Problems starteten die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver des JPL am gestrigen Tag, dem Sol 3351 der Mission, einen weiteren Versuch. Und diesmal verlief die Fahrt wie erwartet. Opportunity konnte dabei erfolgreich weitere rund 120 Meter in die südliche Richtung überbrücken.

Die Nordflanke des „SolanderPoint“ ist mittlerweile lediglich noch etwas über 800 Meter vom aktuellen Standort des Rovers entfernt. Sollten keine weiteren Probleme auftreten, so wird der Rover voraussichtlich in etwa zwei bis drei Wochen – aus der nordwestlichen Richtung kommend – mit der „Besteigung“ dieses Berghanges beginnen und dort sein vorläufiges Winterquartier einnehmen. Neben dem technischen Zustand, und dieser kann trotzt des hohen Einsatzalters und zeitweilig auftretender Probleme mit einzelnen Komponenten der Hardware immer noch als gut bezeichnet werden, muss bei der Durchführung der Mission jedoch immer auch ein Auge auf die aktuelle Energiesituation des ausschließlich mittels Sonnenergie betriebenen Rovers geworfen werden.

Energiestatus
Glücklicherweise haben die zuletzt im Mai 2013 auf dem Mars beobachteten Staubstürme mittlerweile deutlich an Kraft und Kontinuität verloren. Während der letzten Wochen wurden nur noch wenige und zudem lokal begrenzte Sturmgebiete registriert, welche sich über der nördlichen Tiefebene des Mars bewegten. Der Himmel über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, war dagegen weitgehend staubfrei.
Hier ein Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und Wassereiskristallen. Je mehr Staub sich in der Atmosphäre des Planeten befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit der Solarzellen gibt dagegen an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele des Rovers trotz einer bedeckenden Staubschicht erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Je niedriger der Tau-Wert und je höher der Faktor für die Lichtdurchlässigkeit ausfällt, desto besser ist dies für den Energiehaushalt des ausschließlich mittels Sonnenenergie betriebenen Rovers.

• 26.06.2013: 0,457 kWh/Tag , Tau-Wert 0,805 , Lichtdurchlässigkeit 60,07 Prozent
• 20.06.2013: 0,497 kWh/Tag , Tau-Wert 0,801 , Lichtdurchlässigkeit 62,60 Prozent
• 12.06.2013: 0,517 kWh/Tag , Tau-Wert 0,829 , Lichtdurchlässigkeit 64,50 Prozent
• 05.06.2013: 0,535 kWh/Tag , Tau-Wert 0,806 , Lichtdurchlässigkeit 66,30 Prozent
• 29.05.2013: 0,546 kWh/Tag , Tau-Wert 0,838 , Lichtdurchlässigkeit 66,40 Prozent
• 22.05.2013: 0,541 kWh/Tag , Tau-Wert 0,903 , Lichtdurchlässigkeit 64,90 Prozent
• 15.05.2013: 0,431 kWh/Tag , Tau-Wert 1,210 , Lichtdurchlässigkeit 57,60 Prozent

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3352 seiner Mission, hat der Rover Opportunity insgesamt rund 37.210 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei fast 181.000 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des „Roten Planeten“ aufgenommen und an sein Kontrollzentrum am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

Für den heutigen Tag sind kurze Messungen mit dem APX-Spektrometer sowie Anfertigungen von Bildaufnahmen der Marsoberfläche durch die Mikroskopkamera vorgesehen. Opportunitys nächste Fahrt ist für den morgigen Sonntag, den Missionstag 3353, geplant und soll erneut in die südliche Richtung führen.

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