Autor: Star-Light, Quelle: NASA.

Von den ersten Astronomen, die ihren Blick zum Himmel richteten bis zu den Raumsonden, die andere Planeten erforschten war es ein weiter Weg. Der Mars hat seit jeher die Fantasie der Menschen beflügelt. Auch mit unserem heutigen Wissen durch die Raumfahrt bleiben noch viele Fragen offen. Ein Planetenportrait.

Von unserer  aus betrachtet ist der Mars der vierte Planet im Sonnensystem. Er ist der äußere Nachbar der Erde und bildet mit den Planeten Merkur, Venus und Erde das innere Sonnensystem aus Gesteinsplaneten. Nach außen folgt der Asteroidengürtel und die äußeren (Gas-) Planeten. Bereits den frühen Astronomen war der Mars bekannt. Das Wort Planet leitet sich aus dem griechischen ab und bedeutet so viel wie „umherwandern“.

Gemeinsam mit den anderen mit dem bloßen Auge beobachtbaren Planeten im Sonnensystem bewegt sich der Mars jede Nacht vor dem scheinbar still stehenden Firmament. Hinzu kommt seine außergewöhnliche Bahn und natürlich die rote Farbe, der er auch seinen Namen verdankt. Die Römer nannten den Planeten nach dem Kriegsgott „Mars“ und verbanden die Farbe mit dem im Krieg vergossenen Blut. Seine rote Farbe verdankt der Mars jedoch dem Eisenoxid (Rost) auf seiner Oberfläche. Aus der griechischen Mythologie stammen die Namen der beiden Marsmonde „Phobos“ und „Deimos“ (griech. Furcht und Schrecken), benannt nach den Söhnen und Begleitern des griechischen Kriegsgottes „Ares“. Die Entdeckung der Monde erfolgte 1877 durch den amerikanischen Astronomen Asaph Hall.

Der Mars in der Geschichte der Astronomie

Auch in der Geschichte der Astronomie spielte der Mars eine große Rolle. Der dänische Hofastronom Tycho Brahe (1546 – 1601) lieferte mit seinen sehr exakten Himmelsbeobachtungen die Datenbasis mit der Johannes Kepler (1571 – 1630) die Bahn des Mars exakt bestimmen und daraus die nach ihm benannten Gesetze ableiten konnte.

Mit der Erfindung und stetigen Verbesserung des Fernrohrs wurden dem Mars weitere Geheimnisse entlockt. So beobachtete der niederländische Astronom Christian Huygens (1629 – 1695) im Jahre 1659 eine dunkle Fläche auf dem Mars, die sich bewegte. Er schloss daraus, dass der Mars rotieren müsse und berechnete die Umlaufzeit mit 24 Stunden. Später sollte Jean-Dominique Cassini (1625 – 1712) den Wert mit 24 Stunden und 40 Minuten noch genauer bestimmen. Auch die Polkappen des Mars wurden in diesem Zeitraum erstmals beobachtet. Friedrich Wilhelm Herschel konnte mit seinen selbstgebauten Spiegelteleskopen die Polachsenneigung des Mars sehr genau bestimmen.

Für großes Aufsehen sorgte schließlich der Mailänder Astronom Giovanni Virginio Schiaparelli (1835 – 1910). Er glaubte auf der Oberfläche des Mars feine linienförmige Strukturen erkannt zu haben, die er „Canali“ (italienisch für „Rinnen“ oder „Gräben“) nannte. Daraus wurden schnell „Kanäle“ abgeleitet, die die Fantasie der Menschen beflügelten und zu Spekulationen über eine Zivilisation auf dem Mars führten. Diese wurden erst im Zeitalter der Raumfahrt endgültig widerlegt.

Das heutige Bild vom Mars

Bereits durch die Mariner Sonden war bekannt, dass der Mars eine hochinteressante, abwechslungsreiche Oberfläche besitzt, mit Strukturen wie wir sie auch von der Erde kennen. Er besitzt wie die Erde Polkappen am Nord- und Südpol. Das Eis besteht sowohl aus gefrorenem Kohlendioxid, als auch aus Wassereis. Da der Mars eine ähnliche Achsneigung wie die Erde hat gibt es auf dem Mars jahreszeitliche Veränderungen, die man unter anderem deutlich an der südlichen Polkappe erkennen kann.

Der Mars ist zweigeteilt in eine nördliche Tiefebene die weit weniger Einschlagkrater aufweist wie das südliche Hochland. Auf der südlichen Hemisphere befindet sich auf dem Tharsis-Rücken der 26,4 km hohe Vulkan Olympus Mons mit ca. 600 km Durchmesser. Auf dem Gipfel des erloschenen Vulkans befindet sich ein riesiger Vulkankrater in dem die gesamte Stadt Berlin Platz finden würde. Eine weitere sehr auffällige Struktur auf dem Mars sind die Valles Marineris (die Mariner-Täler), sie stellen mit 4000 km Länge und bis zu 700 km Breite bei einer Tiefe von bis zu 7 km den Grand Canyon der Erde weit in den Schatten. Der Mars ist halb so groß wie die Erde, hat aber nur 11% seiner Masse. Der Oberflächendruck der Marsatmosphäre beträgt mit 0,006 bar weniger als ein Hundertstel des Atmosphärendrucks auf der Erdoberfläche. Die Marsatmosphäre besteht zu über 95% aus Kohlendioxid, knapp 3% aus Stickstoff und nur 0,13% entfallen auf Sauerstoff. Für den Menschen ist sie damit nicht atembar.

Es sollte die amerikanische Raumsonde Mariner 4 sein, die im Juli 1965 die ersten 21 Nahaufnahmen des Mars zurück zur Erde sendete und uns damit erstmals das wahre Antlitz des Mars zeigte. Die weiteren Mariner Sonden lieferten ein erstes vollständiges Bild des Planeten aus einigen tausend Fotos. Die erste weiche Landung gelang der Sowjetunion im Jahre 1971 mit der Sonde Mars 3. Leider brach der Funkkontakt unmittelbar nach der Landung ab. Einen weiteren Meilenstein in der Marsforschung setzten die beiden Sonden Viking 1 und 2 mit ihren weichen Landungen am 20. Juli und 3. September 1976. Die Ergebnisse ihrer Experimente beschäftigen noch heute die Wissenschaft. Sind sie das Resultat chemischer Reaktionen, oder ein erster Hinweis auf organisches Leben, wie Gilbert Levin einer der Entwickler der Experimente der Sonden glaubt?

Der erste Rover auf dem Mars landete am 04. Juli 1997 auf dem dem Mars. Es handelte sich um die Pathfinder Mission mit dem Rover „Sojourner“. Neben zahlreichen Fotos und Wetterdaten konnte er erste Analysen von Boden und Gestein zur Erde funken.

Ihm folgten die Rover „Spirit“ (Landung 4. Januar 2004 im Krater Gusev) und Opportunity (Landung 25. Januar 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum). Während der Kontakt zu „Spirit“ im März 2010 abbrach sammelt Opportunity noch immer fleißig Daten. Sie legen nahe, dass es auf dem Mars einmal flüssiges Wasser gab. Der derzeit letzte Rover landete am 26. November 2011. Es handelt sich um das Mars Science Laboratory (Curiosity) der NASA. Er soll weitere geologische Analysen des Marsbodens durchführen und ist ebenfalls noch aktiv.

Auch die Fernerkundung des Mars schritt mit den erfolgreichen Sonden wie dem Mars Global Surveyor (1997 – 2006) weiter voran. Die Sonde machte sehr hochauflösende Bilder des Mars. Auf den Bildern fanden die Wissenschaftler deutliche Beweise für einst flüssiges Wasser auf dem Mars in Form von ausgetrockneten Flüssen und Seen. Mars Odyssey (2001 – heute), die große Mengen Wassereis am Marssüdpol entdeckte, Mars Express der ESA (2003 – heute) entdeckte u.a. Spuren von Methan in der Atmosphäre. Der Mars Reconnaissance Orbiter kartografiert seit 2006 den Mars und soll unter anderem geeignete Landestellen für zukünftige Missionen finden. Außerdem dient er als Kommunikationsschnittstelle mit der Erde. Die Sonde Maven umkreist seit dem 22. September 2014 den Mars und untersucht seine Atmosphäre.

Sie und die Daten weiterer Sonden, wie dem ExoMars Trace Gas Orbiter werden uns noch viele Entdeckungen ermöglichen und unser Bild vom Mars auch in der Zukunft noch nachhaltig verändern.

Zahlen Daten und Fakten über den Planeten hat die NASA in englischer Sprache im NASA Mars Fact Sheet zusammengestellt

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Arizona, Imperial College London. Vertont von Karl Urban.

Nach seinem Start von der Erde am 10. Juni 2003 erreichte der Rover Spirit am 4. Januar 2004 den Mars. Die Landekonstruktion setzte sich aus einem vorderen Hitzeschutzschild, einem hinteren Schutzschild und einer Landeplattform zusammen, welche mit ihren dreieckigen Paneelen auch den Rover umhüllte. Die Sonde trat in die Marsatmosphäre ein und wurde, geschützt durch den Hitzeschild, durch die dabei entstehende Reibung zunächst bis auf Schallgeschwindigkeit abgebremst. Anschließend öffnete sich ein Landefallschirm. Kurz vor dem Aufprall auf der Marsoberfläche entfalteten sich schließlich mehrere Airbags, welche den Aufprall abfederten (Raumfahrer.net berichtete).

Nachdem Spirit zur Ruhe gekommen war, wurden zunächst die Airbags entleert und die Landeplattform entfaltet. Bereits wenige Tage später verließ der Rover diese Landeplattform und begann seine mehrere Jahre andauernde Untersuchung eines Teilbereichs des rund 166 Kilometer durchmessenden Gusev-Kraters. Und obwohl die direkte Vor-Ort-Untersuchung des Gusev-Kraters nach dem Ende der Spirit-Mission mittlerweile abgeschlossen ist, befindet sich diese Region unseres Nachbarplaneten immer noch im Fokus der Planetenforscher.
Eine der Möglichkeiten für eine Fortsetzung der Untersuchungen bietet sich durch die HiRISE-Kamera, der Hauptkamera an Bord des von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Dieser umkreist den Mars bereits seit dem März 2006 und liefert dabei fast täglich neue, faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche unseres Nachbarplaneten. Die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera erreicht mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Durch die Auswertung der Bilder ist es den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern unter anderem möglich, Veränderungen auf der Marsoberfläche zu beobachten und näher zu untersuchen.

Es blieb im Laufe der letzten Jahre nicht aus, dass auch der Rover Spirit bereits mehrfach auf den Aufnahmen der HiRISE-Kamera zu erkennen war. Eher selten wurde dagegen die Landeplattform des Rovers abgebildet. Bei einem am 29. Januar 2012 erfolgten Überflug des Gusev-Kraters konnte die HiRISE-Kamera diese Landeplattform jetzt erstmals in Farbe aufnehmen. Die Plattform ist auf dieser Aufnahme als kleiner heller Fleck am unteren linken Bildrand zu erkennen. Der leicht rötliche Farbton der Landeplattform wird durch Staubablagerungen hervorgerufen, welche sich im Laufe der vergangenen Jahre auf dieser abgesetzt haben.

Dominiert wird die Szenerie jedoch von dem etwa 200 Meter durchmessenden Bonneville-Krater, welcher von Spirit im März 2004 näher untersucht wurde. Sehr gut kommen auf dieser Aufnahme auch die verschiedenen Strukturen aus Sanddünen zur Geltung, welche sich im Laufe der Zeit im Inneren des Kraters angehäuft haben. Deren Ausrichtung und Morphologie erlaubt den Wissenschaftlern Einblicke in die zumindest in der jüngeren Vergangenheit vorherrschenden Windrichtungen.

Am nördlichen (oberen) Rand des Kraters ist außerdem als ein kleiner heller Punkt das Hitzeschild zu erkennen, welches die Landestation beim Atmosphärenabstieg vor der Reibungshitze geschützt hat und das nach seiner Absprengung von der Landeapparatur separat auf der Marsoberfläche niederging. Aus einer Überflughöhe von 262,7 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera eine Auflösung von 26,3 Zentimetern pro Pixel.

Eine zweite Aufnahme einer mittlerweile leider ebenfalls nicht mehr aktiven Marsmission gelang der HiRISE-Kamera bereits drei Tage zuvor. Bei der Abbildung der den Marsnordpol umgebenden Tiefebene Vastitas Borealis gelangte auch das dort gelegene „Green Valley“, das Landegebiet des im Jahr 2008 aktiven Marslanders Phoenix, in den Aufnahmebereich der Kamera. Aus einer Überflughöhe von 313,3 Kilometern erreichte die HiRISE-Kamera hierbei eine Auflösung von 31,3 Zentimetern pro Pixel.
Auch das Landegebiet von Phoenix wird von den Kameras und Spektrometern der verschiedenen Marsorbiter immer wieder neu abgebildet. Das aktuelle Bild der HiRISE-Kamera diente der Abbildung von Frostablagerungen auf der Marsoberfläche und ist Bestandteil einer kontinuierlich erfolgenden Beobachtung dieser Region. Speziell in den Polarregionen des Mars erfolgt eine regelmäßig stattfindende und von den Jahreszeiten abhängige Veränderung der Oberfläche, welche durch die Kameraaufnahmen dokumentiert werden soll.

Obwohl die Missionen von Spirit und Phoenix jetzt bereits seit mehreren Jahren offiziell beendet sind, sind die an diesen beiden überaus erfolgreichen Missionen beteiligten Wissenschaftler immer noch mit der Auswertung der dabei gewonnenen Daten beschäftigt. Erst vor kurzem wurde zum Beispiel eine Studie publiziert, welche sich auf die Untersuchung des Bodens in der unmittelbaren Umgebung von Phoenix konzentrierte. Die mineralogische Zusammensetzung des Bodens zeigt, dass auf dem Mars seit mindestens 600 Millionen Jahren eine extreme Trockenheit herrscht, so die Ergebnisse des Wissenschaftlerteams um Dr. W. T. Pike vom Imperial College London. Und selbst unter günstigsten Bedingungen könne der Marsboden im Bereich des „Green Valley“ maximal über einen Zeitraum von 5.000 Jahre dem Einfluss von flüssigem Wasser ausgesetzt gewesen sein.

Bei den beiden hier kurz vorgestellten Aufnahmen handelt es sich um zwei von bisher insgesamt über 21.000 Aufnahmen der HiRISE-Kamera, welche auf der Internetseite der University of Arizona einsehbar sind.

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

In den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts entwickelten Wissenschaftler der amerikanischen Weltraumbehörde NASA den Plan, eine aus zwei baugleichen Rovern bestehende Robotermission zu unserem äußeren Nachbarplaneten, dem Mars, zu entsenden. Das primäres Ziel der beiden Rover sollte die Suche nach Anzeichen für ein früheres Vorhandensein von Wasser auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten sein. Insbesondere sollten dazu die Zusammensetzung und Verteilung von Mineralen und Gesteinen in der unmittelbaren Umgebung der Landestellen untersucht werden. In Anlehnung an ihre instrumentarischen Ausstattung mit jeweils drei verschiedenen Spektrometern, mehreren Kamerasystemen, einem Mikroskop und einem Gesteinsbohrer werden die beiden Rover Spirit und Opportunity deshalb auch als „Robotergeologen“ bezeichnet. Was von der NASA anfangs als eine Mission von lediglich 90 Tagen Dauer geplant war, entwickelte sich im Verlauf der folgenden Jahre zu einer nahezu unvergleichlichen Erfolgsgeschichte. Sowohl aus technischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht übertrafen die beiden Rover selbst die optimistischsten Erwartungen bei Weitem.

Nach einem fast siebenmonatigen Flug landete Spirit, der erste der beiden Rover, am 4. Januar 2004 mit Hilfe eines Airbag-Systems in dem etwa 166 Kilometer durchmessenden Gusev-Krater in der Nähe des Marsäquators. Aus dem Marsorbit aufgenommene Bilder der Planetenoberfläche hatten zuvor den Eindruck vermittelt, dass vor mehreren Milliarden Jahren ein großer Flusslauf in diesen Krater mündete. Die Planetologen der NASA vermuteten daher, dass der Krater in der Vergangenheit zumindestens kurzfristig einen riesigen See darstellte und Geophysiker erhofften sich, dort am ehesten einen Nachweis von ehemaligen Wasservorkommen auf dem Mars erbringen zu können. Nach der Landung wurden diese Erwartungen jedoch erst einmal gedämpft. Die ersten Panoramaaufnahmen der Umgebung zeigten eine flache, komplett mit Basaltgestein und Sand gefüllte Ebene. Sollte der Gusev-Krater wirklich einmal mit Wasser bedeckt gewesen sein, so waren dessen Spuren mittlerweile durch anschließend erfolgte Vulkanausbrüche tief unter der Oberfläche begraben.

Die Mitarbeiter der NASA entschlossen sich daher dazu, den Rover zu einer am Horizont erkennbaren Bergkette zu steuern. Die Columbia Hills, benannt nach dem am 1. Februar 2003 verunglückten Space Shuttle Columbia, so die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, sollten weit genug über die Oberfläche hinausragen, um nicht mit Lava bedeckt zu sein. Allerdings waren diese Berge etwa vier Kilometer vom Landeort des Rovers entfernt und es erschien zu diesem Zeitpunkt mehr als fraglich, ob Spirit diese Berge jemals erreichen würde. Immerhin war die „Lebensdauer“ des Rovers mit lediglich 90 Tagen veranschlagt. Die Missionsplaner gingen davon aus, in dieser Zeit lediglich 600 bis 700 Meter auf der Marsoberfläche zurücklegen zu können. Im Verlauf der folgenden Monate und Jahre zeigte sich jedoch, dass die ursprünglichen Erwartungen der Ingenieure und Wissenschaftler der Mars Exploration Rover-Mission weit übertroffen werden sollten.
Mitte Juni 2004 erreichte Spirit die Columbia Hills und begann seine dortigen Untersuchungen. Und fast auf Anhieb wurden in diesen Bergen die schon so lange erhofften Anzeichen für ehemals vorhandenes oberflächennahes Wasser gefunden. Die Analyse der Zusammensetzung der dort befindlichen Gesteine zeigte, dass sich diese sehr wahrscheinlich unter dem direkten Einfluss von Wasser gebildet haben müssen. Beim Durchfahren der Berge erkannten die Wissenschaftler, dass sich die Zusammensetzung und Chemie der Gesteine zudem mit zunehmender Höhe veränderte. Der Basaltanteil verringerte sich und langsam trat das ursprüngliche Grundgestein des Mars zu Tage. In den folgenden fünf Jahren durchfuhr Spirit die Columbia Hills und untersuchte anschließend die Umgebung eines südlich davon gelegenen Plateaus ausführlich.

Nach der Beendigung der Untersuchungen dieses Plateaus entschlossen sich die für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter der NASA gegen Ende des Jahres 2008 dazu, den Rover zu einem neuen Forschungsziel zu dirigieren. Dazu wurden zwei Geländeformationen südlich des aktuellen Standortes auserkoren, welche aller Wahrscheinlichkeit nach vulkanischen Ursprungs sind. Auf seiner Fahrt zu diesen neuen Zielen brach Spirit am 23. April 2009 durch die dünne Kruste der Oberfläche und versank mit seinen zu diesem Zeitpunkt nur noch fünf funktionsfähigen Rädern tief im darunter befindlichen extrem feinen Sand. Nach ausführlichen Analysen und Simulationen der Situation, welche einen Zeitraum von mehreren Monaten in Anspruch nahmen, begannen die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen „Marsrover-Driver“ des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien schließlich im November 2009 mit den Versuchen, Spirit aus dieser misslichen Lage zu befreien.

In den folgenden Monaten gelang es den Marsrover-Drivern jedoch trotz aller intensiven Bemühungen nicht, den Rover aus dieser Sandfalle zu manövrieren und wieder einen festen und somit relativ sicheren Untergrund zu erreichen. Als Konsequenz aus den vergeblichen Versuchen und der sich aufgrund des einsetzenden Wechsels der Jahreszeiten immer weiter verschlechternden Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers teilte die NASA am 12. Februar 2010 mit, dass die Befreiungsversuche eingestellt werden.

Für den Betrieb seines Bordrechners, der internen Heizung für die wichtigsten elektronischen Bauteile und die tägliche Kommunikation mit der Erde benötigt Spirit pro Tag etwa 160 Wattstunden Energie. Bereits wenige Wochen später, so die damaligen Befürchtungen der für die Mission verantwortlichen Mitarbeiter des JPL, würde Spirit aufgrund des immer weiter sinkenden Sonnenstandes und der ungünstigen Ausrichtung des Rovers in Richtung auf die Sonne nicht mehr in der Lage sein, diese Energiemenge zu generieren, und sich aufgrund einer negativen Energiesituation in einen speziellen Tiefschlafmodus, den sogenannten „Low Power Mode“, versetzen.

Aufgrund verschiedener Energiesparmaßnahmen wie zum Beispiel der zeitweiligen Deaktivierung der internen Heizelemente oder der Reduzierung der Kommunikation zwischen Rover und Kontrollzentrum konnte diese Zeitspanne letztendlich bis Ende März 2010 ausgedehnt werden. Die letzte erfolgreiche Kommunikation zwischen Spirit und seinem Kontrollzentrum am JPL erfolgte am 22. März 2010. Der nächste Versuch, eine Verbindung zu dem Marsrover herzustellen, scheiterte dagegen am 30. März . „Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass Spirit irgendwann zwischen der Kommunikation am 22. März und dem letzten Versuch nicht mehr genug Energie hatte“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL.

In der Folgezeit waren die Techniker und Ingenieure des JPL bemüht, einen erneuten Kontakt mit dem Rover herzustellen. Durch das Voranschreiten des Marsfrühlings während der letzten Monate stand Spirit aufgrund des zunehmenden Sonnenhöhe über dem Horizont und einer damit verbundenen täglichen längeren Sonneneinstrahlung wieder mehr Energie zur Verfügung. Dadurch, so die Erwartungen der JPL-Mitarbeiter, sollten die Batterien eigentlich genügend aufgeladen worden sein, um eine erneute Kommunikation mit der Erde oder dem Marsorbiter Mars Odyssey zu ermöglichen.

Bis zum heutigen Tag haben sich die Hoffnungen der Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission leider nicht erfüllt. Trotz aller Bemühungen blieb Spirit stumm. Mit jedem Tag, der verstrich, sanken dabei die Hoffnungen auf ein erneutes Erwachen des Rovers ein kleines Stück weiter ab. Am 10. März 2011, dem Tag der Sommersonnenwende über dem Gusev-Krater, erreichte die Sonne schließlich ihren höchsten Stand über dem Standort des Rovers. Als auch dieser Zeitpunkt der theoretischen höchstmöglichen Energieaufnahme verstrich, ohne dass sich Spirit meldete, wurden die Hoffnungen der JPL-Mitarbeiter noch weiter gedämpft.

In den folgenden Wochen vermehrten sich die Befürchtungen, dass die elektronischen Bauteile des Rovers die tiefen Umgebungstemperaturen der vergangenen Monate nicht unbeschadet überdauert hatten. Ebenfalls unklar ist zudem, in welchem Zustand die Batterien des Rovers die dabei aufgetretene Tiefenentladung überstanden haben. Trotz all dieser negativen Vorzeichen hatten die Mitarbeiter des JPL die Hoffnung aber nicht aufgegeben. In den letzten Wochen und Monaten wurde die Kampagne zur Kontaktierung des Rovers mehrfach modifiziert und dabei noch weiter ausgedehnt. Dabei gingen die JPL-Mitarbeiter so vor, dass mit den gesendeten Kommandos auch das zeitgleiche Auftreten mehrerer Fehlerquellen bei Spirit berücksichtigt wurde.

Bereits seit dem 26. Juli 2010 versuchten die JPL-Mitarbeiter, den Marsrover im Rahmen einer sogenannten „Sweep & Beep“-Kampagne „auf Verdacht hin“ aktiv zu kontaktieren. „Anstatt lediglich nach Signalen Ausschau zu halten, schicken wir dem Rover jetzt auch aktiv Kommandos, welche die Anweisung enthalten, uns ein bestimmtes Kommunikationssignal zu übermitteln“, so John Callas. „Sollte der Rover zufälligerweise gerade wach sein und diese Kommandos empfangen, so wird er entsprechend reagieren.“

Der Übertragungszeitraum für die ausgesandten Kommandos wurde ab dem 11. Februar 2011 auf eine Dauer von nur noch 10 Minuten verkürzt. Außerdem wurden die Kommandos zusätzlich in kürzeren Zeitabständen ausgestrahlt. Dadurch erhöhte sich die theoretische Wahrscheinlichkeit, dass der Rover sie in seinen nur kurzen „Wachphasen“ empfangen und entsprechend darauf reagieren konnte. Zusätzlich deckten die Kommandos dabei einen längeren Zeitraum des Marstages ab. Mit diesen Maßnahmen reagierten die Missionsmitarbeiter auf die Möglichkeit eines Aussetzers der Missionsuhr des Rovers. Ohne diese Missionsuhr ist Spirit nicht in der Lage, die korrekte Uhrzeit zu ermitteln und wäre in einem solchen Fall eventuell „zur falschen Zeit“ aktiv.

Ferner wurde bei der Suchkampagne durch das Deep Space Network der NASA (DSN) ein größerer Frequenzbereich abgedeckt. Mit dieser Maßnahme wurde auf die Möglichkeit einer eventuellen Frequenzverschiebung aufgrund eines fehlerhaften oder beschädigten Receivers an Bord von Spirit reagiert. Durch die extrem niedrigen Temperaturen der vergangenen Monate könnte zum Beispiel der Oszillator der Hauptantenne des Rovers in Mitleidenschaft gezogen worden sein, was eine Veränderung der Sende- und Empfangsfrequenz zur Folge hätte.

Für den Fall einer Beschädigung des Haupttransmitters des Rovers wurden Spirit zudem Kommandos übermittelt, welche für die Kommunikation des Rovers mit dem Kontrollzentrum die Verwendung eines Backup-Transmitters vorschrieben. Außerdem wurde für die Kommunikation neben der standardmäßigen X-Band-Verbindung auch die UHF-Verbindung genutzt. „Die Kommandos, welche wir aussenden, sollten auch im Fall eines gleichzeitigen Auftretens von mehreren Fehlerquellen, zum Beispiel des Ausfalls verschiedener Elemente der Kommunikationsanlage und der Missionsuhr, funktionieren“, so John Callas.

Letztendlich mussten die Verantwortlichen der Mission jedoch der Realität ins Auge schauen. Mittlerweile muss es nach den zehn Monate andauernden, intensiven und trotzdem erfolglosen Bemühungen einer erneuten Kontaktaufnahme als äußerst unwahrscheinlich angesehen werden, dass Spirit den letzten Winter auf dem Mars unbeschadet überstanden hat und sich erneut melden wird. Eine Fortsetzung der aktuellen Suchkampagne steht daher in keiner Relation zu den dafür aufzubringenden zeitlichen und finanziellen Ressourcen.

„Jeglicher weiterer Aufwand würde sich negativ auf andere Weltraummissionen auswirken“, so John Callas. Stattdessen wollen die Mitarbeiter des JPL ihre Bemühungen zukünftig auf Opportunity, den zweiten Marsrover der Mars Exploration Rover-Mission, und einen zukünftigen Marsrover der NASA fokussieren. Curiosity, so der Name der Nachfolgemission, wird Ende des Jahres 2011 zum Mars aufbrechen und soll unseren Nachbarplaneten ab dem August 2012 für eine Dauer von mindestens zwei Jahren erforschen. Aus diesem Grund wurde von der Projektleitung der Beschluss gefasst, die aktive Suche nach Signalen von dem Rover Spirit zu beenden. Die Transmission der letzten aktiven Suchkommandos des JPL begann am heutigen Tag um 9:06 mitteleuropäischer Sommerzeit und endete etwa eine Stunde später.

Obwohl die Mitarbeiter der Mission nicht mehr von einer erfolgreichen Kontaktaufnahme ausgehen wird das DSN der NASA auch in der kommenden Wochen noch sporadisch dazu eingesetzt werden, um nach eventuellen Signalen zu horchen. Auch die beiden Marsorbiter der NASA werden ihre Antennen bei den anstehenden Überflügen über dem Gusev-Krater auf „Empfang“ stellen. Die Häufigkeit dieser dann allerdings nur noch passiven Maßnahmen hängt von den zur Verfügung stehenden Beobachtungszeiten ab. Die ursprünglichen Planungen für das jetzt gegebene Szenario sahen vor, dieses „passive Horchen“ bis zum Ende des Jahres 2011 fortzusetzen.

Bis zum Ende seiner letzten Fahrt am 4. Februar 2010, dem Sol 2165 der Mission, legte Spirit statt der ursprünglich erwarteten 600 bis 700 Meter insgesamt 7.730,50 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück. Neben den Messdaten seiner drei Spektrometer und wichtigen Telemetriedaten übermittelte Spirit seit dem Beginn der Mission 128.222 Bilder von der Marsoberfläche an die Erde. Insgesamt konnten dabei mehr als 22 GB an Daten vom Mars an das Kontrollzentrum übermittelt werden.

Durch die Auswertung dieser Daten und Bildaufnahmen konnte während der letzten Jahre der Wissensstand über die Entwicklung unseres Nachbarplaneten ungemein erweitert werden. Die größte Entdeckung war dabei wahrscheinlich der geologische Nachweis dafür, dass der Mars – in der Gegenwart eine staubige und kalte Einöde – in der Vergangenheit über ein feuchteres und wärmeres Klima verfügt hat, welches unter bestimmten Bedingungen eventuell sogar die Entwicklung von primitiven Lebensformen ermöglicht haben könnte. Neben den Hinweisen auf Schmelzwasser gelang dabei unter anderem der Nachweis von Karbonatvorkommen innerhalb des Gusev-Kraters. Außerdem konnte der Rover in dem von ihm abgefahrenem Gebiet verschiedene geologische Oberflächenstrukturen ausführlich untersuchen. Die dabei gewonnenen Daten dienten der Charakterisierung der dortigen Geomorphologie. Als aus wissenschaftlicher Sicht besonders wertvoll stellte sich dabei die Untersuchung der Home Plate dar.

Im Verlauf der letzten Jahre konnten dabei alle zuvor gesetzten Anforderungen für diese Mission mehr als erfüllt werden. Auch in den kommenden Jahren, wahrscheinlich sogar Jahrzehnten, werden die Planetologen und Marsforscher mit der Auswertung der durch die Mission gewonnenen Datensätze beschäftigt sein. Es ist davon auszugehen, dass dabei noch weitere interessante Entdeckungen gelingen werden.

Neben den Daten für die Wissenschaft hat diese Mission aber auch noch etwas anderes bewirkt: Die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, speziell Steve Squyres – der Prinzipal Investigator der Mars Exploratoin Rover-Mission – und Jim Bell – der Hauptverantwortliche für die Panoramakameras von Spirit – kamen noch vor dem Start der Mission zu dem Entschluss, die im Verlauf der Mission gewonnenen Bilder der interessierten Öffentlichkeit ohne eine sonst bei interplanetaren Raummissionen eigentlich übliche Sperrfrist „in Echtzeit“ zugänglich zu machen. Bereits wenige Stunden nach der Übermittlung an das Kontrollzentrum – und nicht erst Monate später – waren diese Bilder auf der Internetseite von Exploratorium.edu einsehbar. Neben den sehr regelmäßig und zeitnah erfolgenden offiziellen Mitteilungen der JPL und der NASA stellten auch die an der Mission beteiligter Institute und Universitäten eine Vielzahl von Informationen zur freien Verfügung. Zusammen mit den „inoffiziellen“ Meldungen von verschiedenen, direkt an der Mission beteiligten Mitarbeitern über das soziale Netzwerk „Twitter“ ergab sich so ein Gesamtbild über den aktuellen Ablauf der Mission, welches es der interessierten Öffentlichkeit ermöglichte, dieser Mission praktisch „hautnah“ zu folgen.

Dies hatte zur Folge, dass der „Überlebenskampf“ von Spirit während der letzten Monate von tausenden von Interessierten via Internet verfolgt werden konnte und von diesen in diversen Internetforen begleitet wurde. Zeitweise erfolgte dabei auch ein reger Informations- und Ideenaustausch mit den direkt an der Mission beteiligten Mitarbeitern des JPL. Parallel dazu wurde mit dieser Vorgehensweise besonders im englischsprachigen Raum diese Mission immer wieder in das Bewusstsein der Menschen gerückt. „Der Mars ist mittlerweile nicht mehr dieser mysteriöse, weit entfernte Ort, der er einmal war. Er ist uns mittlerweile so nahe wie unsere Heimstatt. Und dazu hat letztendlich auch Spirit beigetragen…“, so John Callas.

Es bleibt zu wünschen, dass diese Vorgehensweise einer „offenen“ Informationspolitik auch bei den Verantwortlichern der zukünftigen Weltraummissionen Einzug hält. Die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass auf diese Weise eine breitere Öffentlichkeit für die interplanetaren Forschungen begeistert werden kann.

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• Spirit – Befreiungsversuche mit neuer Taktik (17. Januar 2010)

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• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Internetseite des JPL:

• Free Spirit (engl.)

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter und Günther Glatzel. Quelle: UnmannedSpaceflight, Planetary Society.

Spirit hat die ersten Mikroskop-Aufnahmen seit Mitte August 2008 gemacht. Dies wird insbesondere dann gemacht, wenn man in den Radspuren etwas Interessantes zu entdecken glaubt, was vor einigen Tagen geschehen ist. Deutlich sichtbar sind die verschiedenen Formen der Spuren, einmal die gut erkennbaren „Profilrillen“ der linken Radspur, rechts dagegen eine verwischte Spur, die durch das Nachziehen des blockierten Vorderrades des Rovers verursacht wird. Dadurch, dass Spirit eine regelrechte Furche in die Oberfläche fräst, erhält man als positiven Nebeneffekt einen Blick unter die Marsoberfläche.

Besonders diese so erzeugte Rille wird in regelmäßigen Abständen von der Navigationskamera und der Panoramakamera genauer unter die Lupe genommen, um evtl. zutage geförderte Besonderheiten erkennen zu können. Anscheinend ist man so am 18. Januar auf irgend etwas gestoßen, denn man verweilte an genau dieser Stelle und untersuchte gestern diese Ansammlung kleinerer Steine.

Hier ist dann auch das Mikroskop auf einen dieser Steine aufgesetzt worden. Der nach oben gerichtete „weiße Kasten“ ist das Mössbauer-Spektrometer. Der runde Zylinder links ist das Rock Abrasion Tool (Steinfräse). Ihm gegenüber befindet sich das APXS-Spektrometer.

Allzu viel Zeit darf Spirit sich für derartige Untersuchungen allerdings nicht nehmen, denn das eigentliche Fahrziel, die Geländeformationen Goddard-Krater und von Braun-Butte, befindet sich 185 Meter Luftlinie entfernt und der Rover muss voraussichtlich bereits im Oktober erneut eine günstige Parkposition an einem nordwärts ausgerichteten Hang ansteuern. Von diesem Zeitpunkt an wird Spirit aufgrund zu geringer Sonneneinstrahlung wieder zu einer Winterpause gezwungen sein.

Auf jeden Fall sieht es derzeit danach aus, dass man an einer anderen Stelle einen weiteren Versuch unternehmen wird, erneut auf das Home Plate zu gelangen und dieses dann Richtung Süden zu überqueren. Sollte dies nicht gelingen, so wird es umfahren. Am Ostrand liegt das Silicia Valley, welches man bereits 2006 durchfahren hatte und wo man deshalb eine relativ gefahrlose Route kennt. Allerdings müsste man dann auch das südlich des Home Plate gelegenen Crossfield Mesa umfahren oder sich zwischen den beiden irgendwie „durchschlängeln“. Dies ist wegen des defekten Vorderrades aber eigentlich zu unsicher. Bleibt nur der Weg entlang des Westrandes. Unabhängig von der Wahl der zukünftigen Fahrroute kann Spirit im Moment aber nicht wirklich Gas geben. Das blockierte Rad behindert den Rover zwar nur in unwegsamem Gelände, speziell bei Hanglagen. Aber selbst das hat man durch das Rückwärtsfahren einigermaßen im Griff, will das Risiko, dass doch etwas schief gehen könnte, aber möglichst vermeiden.

Das Hauptproblem ist jedoch weiterhin die mangelnde zur Verfügung stehende Energie. Dies sind momentan etwas weniger als 60 Wh/Sol, welche er nach dem Abzug der lebensnotwendigen täglichen Energiemenge von ca. 140 Wh/Sol übrig hat. Damit muss das durch mehr gewonnene Daten erhöhte Kommunikationsaufkommen mit der Erde aufrechterhalten werden, man benötigt Fotos der HazCams und der NavCam, um eine Route festzulegen und der Antrieb benötigt eine Energiemenge, welche dann auch noch je nach der Art des zu überquerenden Geländes stark variiert. Auf Fels fährt man energiesparender als auf Sand, loser Sand bedeutet mehr Energieaufwand als fester und die Batterien sollten auch immer weitgehend voll sein, um eine Notreserve bei einem plötzlich aufkommenden Sturm zu haben. Bis sich die Energieausbeute nicht entscheidend durch einen täglich höher werdenden Sonnenstand oder, noch besser, durch ein eventuelles Cleaning-Event bessert, wird es wohl lediglich im Schritttempo vorangehen.

Opportunity hat den Westrand eines kleinen Kraters nach einer Fahrt über 30 Meter am 21. Januar (Sol 1776) erreicht. Noch am Vormittag desselben Tages machte Opportunity dann mit seiner Navigationskamera mehrere Fotos des Kraters.

Der Krater wurde vom Rover-Team als „Ranger-Krater“ benannt und hat einen Durchmesser von rund 18 Metern. Wie man sieht, ist er fast vollständig mit Sand gefüllt. Nur auf der gegenüberliegenden Seite ist das Grundgestein des Mars´ zu erkennen, aber auch dort treten die typischen Gesteinsschichtungen zutage, welche wir bereits am Victoria-Krater zu sehen bekommen haben. Diese werden allgemein als Anzeichen für ehemaliges Oberflächenwasser interpretiert. Es wäre zwar interessant, diese genauer zu untersuchen, aber erstens ist die relevante Gesteinsschicht nicht sehr dick und zweitens müsste Opportunity dafür in den Krater hineinfahren. Der Sand dürfte allerdings ziemlich tief sein und könnte damit eine „Falle“ darstellen, in der die Gefahr des Steckenbleibens relativ groß wäre.

Momentan ist Opportunity damit beschäftigt, mit der Panoramakamera weitere, bessere Fotos zu machen, die PanCam hat eine höhere Auflösung als die Navigationskamera. Aus diesen Bildern wird zu einem späteren Zeitpunkt wohl ein Farb-Panorama-Bild erstellt und veröffentlicht. Die Fahrt soll am Sonntag (Sol 1780) fortgesetzt werden.

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Der Beitrag Neues von Rovers erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Planetary Society, NASA/JPL.

Auf der Erde gibt es Berge und Gebirge. Erosion führt zu deren Zerfall und die Schwerkraft sorgt für Steinschläge, es gibt dadurch Anhäufungen von Steinen. So sind wir es gewohnt. In den flachen Mars-Landschaften, in denen Sonden von der Erde gelandet sind bietet sich ein anderes Bild: kleine und mittelgroße Steine liegen in sanft gewellter, sandbedeckter Landschaft und scheinen irgendwie gleichmäßig darüber verteilt.

Zum einen gibt es auf diesen Ebenen schon lange keine Aktivitäten aus dem Boden heraus, die Berge formen können. Im Gegenteil haben seit langer Zeit einschlagende Meteoriten dafür gesorgt, dass das Oberflächenmaterial immer weiter zerkleinert wurde. Felsen werden zerschlagen und fallen als Steine zurück auf die Oberfläche. Immerhin haben Spirit und Opportunity bereits 6 Meteorite aus dem All identifiziert.

Warum aber scheinen die Steine so gleichmäßig verteilt zu sein? Jon Pelletier und Kollegen haben dafür eine Erklärung geliefert, der sich nun auch Emily Lakdawalla von der Planetary Socienty der USA anschloss.

Nicht der Wind, der aufgrund der sehr dünnen Marsatmosphäre nicht die Kraft dazu hat, bewegt die Steine. Stattdessen bläst der den Sand von der Front der Steine weg. Es bilden sich Kuhlen, die tiefer werden, bis der Stein schließlich dort hinein rollt. Der Stein bewegt sich also letztlich dem Wind entgegen.

Steine, die zunächst im Windschatten anderer liegen, werden nicht freigweht und bleiben daher zunächst liegen. Erst wenn der Abstand zwischen den Steinen groß genug ist, schließen sie sich der Wanderung an, weil sich nun auch vor ihnen Kuhlen bilden. Dadurch erklärt sich wohl die heute zu beobachtende scheinbar wie arrangiert wirkende Anordnung der Steine auf den weiten und flachen Marsebenen.

Raumcon:

• Windkanalexperiment im Mars-Thread

Der Beitrag Mögliche Erklärung für Marslandschaften erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Planetary Society, NASA, JPL, Raumfahrer.net.

Als Landezone für Spirit, den ersten der beiden Marsrover, wurde der 160 Kilometer durchmessende Krater „Gusev“ ausgewählt. Der Grund dafür war unter anderem, dass aus dem Marsorbit aufgenommene Bilder den Eindruck vermittelten, dass früher anscheinend ein großer Flusslauf in ihn mündete. Man vermutete daher, dass der Krater in der Vergangenheit zumindestens kurzfristig ein riesiger See war und Geophysiker erhofften sich, dort am ehesten einen Nachweis von ehemaligen Wasservorkommen auf dem Mars erbringen zu können.
Nach der erfolgreichen Landung wurden diese Erwartungen jedoch erst einmal gedämpft. Die ersten Panoramaaufnahmen der Umgebung zeigten eine flache, komplett mit Basaltgestein und Sand gefüllte Ebene. Nach dem damaligen Kenntnisstand kam Wasser jedoch nur in der sehr frühen Geschichte des Mars´ in flüssiger Form vor und es stand zu befürchten, dass die Vulkanausbrüche, welche das Basalt geformt hatten, erst später erfolgten und sämtliche erhofften Anzeichen von Wasser darunter begraben waren.

Nach dem Verlassen der Landeplattform am 15. Januar 2004 und einer ersten Analyse des Marsbodens mit den in seinem beweglichen Instrumentenarm integrierten 2 Spektrometern und einem Mikroskop begab sich Spirit als erstes zum etwa 300 Meter entfernten „Bonneville-Krater“. Die Missionswissenschaftler erhofften sich, im Bereich dieses Impaktkraters auf bei einem Einschlag aus dem Untergrund herausgerissene Gesteinbrocken aus einer Tiefe von 20 bis 30 Metern zu stoßen, was ihnen einen Einblick in den Untergrund und somit auch ein Zeitfenster in die frühere Geschichte des Mars´ bieten würde. Am 5. März 2004 konnte dann auch bekanntgegeben werden, dass bei der Untersuchung eines kleinen Felsens vulkanischen Ursprungs mit Mineralien angereicherte Bruchlinien entdeckt wurden. Dies wurde als das erste Anzeichen für ein früheres Wasservorkommen im Gusev-Krater gewertet. Vermutlich kam es bei seiner Entstehung zu einer Vermischung von Wasser und Magma. Das Magma kühlte dadurch sehr schnell ab und bildete Risse in den jetzt entstehenden Felsbrocken. In diesen wiederum lagerten sich die im verdampfenden Wasser enthaltenen Mineralien ab. Am Bonneville-Krater selbst jedoch konnten keine interessanten Studienobjekte identifiziert werden, so dass man auf einen riskanten Abstieg verzichtete und stattdessen am 86. Tag der Mission die Fahrt zu den etwa 3 Kilometer entfernten Columbia Hills aufnahm. Man erhoffte sich, dort auf Gesteinsformationen zu stoßen, die älter sind als jene im umliegenden Gebiet. Gleichzeitig stellte man den Rover damit aber auch auf eine harte Belastungsprobe, da man jetzt beabsichtigte, eine Entfernung zu bewältigen, für die Spirit ursprünglich überhaupt nicht konstruiert wurde. Auf dem Weg zu der Hügelkette wurden mehrere kleinere Krater, z. B. der Missoula-Krater (Sol 107) oder der Lahontan-Krater (Sol 120 bis 122) passiert. Zum allgemeinen Verständnis: Ein Sol ist die Bezeichnung für einen kompletten Marstag mit einer Länge von 24 Stunden, 37 Minuten und 22 Sekunden. Mit dieser Einheit wird bei Missionen zum Mars deren Dauer angegeben. Das Innere dieser Krater war, genauso wie bereits bei Bonneville der Fall, mit losem Gestein und Sandverwehungen angereichert. Aber nirgends konnten weitere Anzeichen für früheres Wasser entdeckt werden.

Mitte Juni war es dann endlich soweit. Der Rover erreichte die Columbia Hills und begann seine dortigen Untersuchungen. Und fast auf Anhieb wurden in diesen Bergen die so lange erhofften Anzeichen für Wasser gefunden. Man entdeckte Gestein, welches dem gleicht, das Opportunity, der Zwillings-Rover Spirits, mittlerweile auf der anderen Seite des Mars´ in einem ehemaligen Salzsee entdeckt hatte. Es wurde offensichtlich, dass sich die Zusammensetzung und Chemie der Gesteine mit zunehmender Höhe veränderte. Der Basaltanteil verringerte sich und langsam trat das Grundgestein des Mars´ zu Tage.

Zeitgleich machten sich jedoch auch erste Alterserscheinungen am Rover bemerkbar. Das rechte Vorderrad Spirits benötigte auf einmal mehr als 2,5 mal mehr Energie als die restlichen 5 Räder. Als Ursache hierfür stellte sich eine mangelnde Schmierung des betreffenden Radgetriebes heraus. Um die weitere Abnutzung nach Möglichkeit zu begrenzen wurde der Rover ab jetzt bis auf Ausnahmesituationen nur noch mit den 5 intakten Rädern angetrieben. Dies stellte das MER-Team des Jet Propulsion Laboratory in Pasadena/Kalifornien allerdings auch vor erhebliche neue Herausforderungen bezüglich der Fahrweise des Rovers. Trotzdem konnte man weiterfahren und fand den „Pot of Gold“. Diesen passenden Namen gab man einem Stein, den man zwecks genauerer Analyseergebnisse erst mit einem ebenfalls am Instrumentenarm montierten Bohrer anbohrte und anschließend mit den Spektrometern analysierte. Das Ergebnis: Der Felsbrocken enthielt Hämatit. Dabei handelt es sich um ein eisenhaltiges Mineral, welches als ein sicheres Anzeichen für Wasser gilt. Somit wuchs die Indizienkette für ein ehemaliges Vorhandensein flüssigen Wassers auf der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten um ein weiteres Stück. Auf der weiteren Fahrt zum Gipfel des Husband Hill, einem der Berge in den Columbia Hills, wurden neben den regelmäßig stattfindenden Untersuchungen der Marsatmosphäre, teilweise in Interaktion mit den in einer Umlaufbahn befindlichen Marsorbitern, weiterhin regelmäßige Analysen des Bodens vorgenommen. Aufgrund der anhaltenden und sich sogar noch verschlimmernden Probleme mit dem Vorderrad ging man jetzt allerdings dazu über, die zu bewältigenden Strecken größtenteils im Rückwärtsfahren zurückzulegen.

Allerdings trat jetzt auch ein weiteres Problem zu Tage. Die Energieversorgung der beiden Marsrover wird durch Sonnenenergie abgedeckt, welche durch Solarkollektoren eingesammelt wird. Mit zunehmender Dauer der Mission lagerte sich jedoch immer mehr Marsstaub auf diesen Kollektoren ab und es kam zu einer zunehmenden Verschlechterung der Energieversorgungssituation. Am Beginn der Mission konnte Spirit pro Sol noch etwa 800 Wattstunden elektrische Energie generieren (0,8 kWh). Bis zum März 2005 fiel dieser Wert auf nur noch 60 Prozent ab. Anfang des Monats veränderte sich dann das Wetter im Gusev-Krater. Als Folge des einsetzenden Marsfrühlings kam es vermehrt zur Bildung sogenannter Staubteufel, kleiner Windhosen, wie sie auch auf der Erde besonders in Wüstengebieten zu beobachten sind. Spirit hatte das Glück, dass einer dieser „Dust Devils“ direkt über ihn hinwegzog und einen großen Teil des die Paneele bedeckenden Staubes hinfort blies. Solche Ereignisse werden als „Cleaning Events“ bezeichnet. Infolge dieses Ereignisses stieg die Energieausbeute wieder auf einen Wert von über 90 Prozent an. So konnte dann die Fahrt zum Gipfel des Husband Hill trotz kurzfristig auftretender Softwareprobleme und komplizierter werdender Bodenverhältnisse fortgesetzt werden. Dieser wurde am 24. August 2005 erreicht.

Nach ausführlichen Studien auf dem Hügel begann man den Abstieg in Richtung eines am Fuße des Berges gelegenen ausgedehnten Sanddünenfeldes, des sogenannten „El Dorado“. Man umfuhr einen kleinen Hügel und steuerte weiter in südliche Richtung zu einem kleinen Plateau, welches sich mit einem Durchmesser von 80 Metern ca. 2 Meter über das umgebende Terrain erhebt, dem sogenannten Home Plate. Dessen Rand wurde am 3. Februar 2006 oder Sol 743 der Mission erreicht. Nach einer kurzen Untersuchung des Hanges ging es in östliche Richtung weiter zum McCool Hill, dessen nordwärts gerichteten Hänge als das zukünftige Winterquartier Spirits auserkoren worden waren. Leider stellte das Vorderrad des Rovers am 13. März (Sol 779) endgültig den Dienst ein und blockierte komplett. Der Motor des Rades zog keinen Strom mehr, was die für die Mission verantwortlichen Techniker vermuten ließ, dass die Kontaktstellen, welche die Energie auf die sich drehenden Komponenten des Motors übertragen sollen, genau diese Kontakte verloren hatten.

Trotzdem begab man sich weiter Richtung McCool. Allerdings drängte jetzt die Zeit, da die Menge der täglich generierten Energie rapide abfiel und man sich langsam einem kritischen Energieniveau annäherte. Es mussten noch ca. 120 Meter zurückgelegt werden und im allerbesten Fall konnte Spirit davon 12 Meter pro Tag bewältigen. Der Rover benötigte jedoch schnellstmöglichst einen sicheren Parkplatz, um seine Solarpaneele während des Marswinters in Richtung der im Norden stehenden Sonne ausrichten zu können. Als sich dann am 2. April abzeichnete, dass Spirit die extrem sandigen Hänge des Hügels nicht bewältigen können würde, kehrte man wieder um und nahm Fahrt zu einer knapp 30 Meter entfernten anderen Erhebung auf. Dieser „Low Ridge Haven“ getaufte Hügel war für die nächsten 7 Monate die neue Heimat des Rovers. Die hinderte ihn jedoch keineswegs daran, auch weiterhin spektakuläre Entdeckungen zu machen. Vier Tage nach der Ankunft wurde am 12. April, dem 809. Tag auf dem Mars, ein Bild von 2 Gesteinsbrocken aufgenommen, welche später als Eisenmeteorite identifiziert werden konnten.

Nach dem Ende des Winters untersuchte man mehrere Wochen die Umgebung von Low Ridge Haven und begab sich dann wieder nach Norden zwischen die Ostseite des Home Plate und eine „Mitcheltree Ridge“ benannte Bergkette. Und jetzt zeigte sich auch ein Vorteil des defekten Rades. Durch das Nachschleifen des Vorderrades durch den Sand wurde eine Furche in den Untergrund gefräst, wobei ein heller gefärbtes Material an die Oberfläche gelangte. Analysen mit den Geräten des Instrumentenarmes ergaben, dass es sich dabei neben Schwefel hauptsächlich um Silixiumdioxid in einer Konzentration von bis zu 90 Prozent handelte. Eine solch hohe Konzentration lässt sich jedoch eigentlich nur durch das frühere Vorhandensein von Wasser erklären.

Das Tal wurde dann auch zutreffenderweise „Silicia Valley“ benannt und dürfte dem MER-Team am JPL auch wegen eines weiteren Cleaning Events im Juni in guter Erinnerung bleiben. Dieses Event war auch bitter nötig. Zwar war die tägliche Energieausbeute Spirits durch den jahreszeitlich bedingten, stetig ansteigenden Sonnenstand mittlerweile wieder auf rund 450 Wattstunden angestiegen, aber gleichzeitig machte dem Rover eine Serie von lokal begrenzten Staubstürmen zu schaffen. Fast 2 Monate lang konnte sich Spirit aufgrund der dadurch entstehenden „Energiekrise“ kaum fortbewegen und erst im August wurde die Fahrt zu neuen wissenschaftlichen Untersuchungsobjekten fortgesetzt.

Allerdings musste währenddessen noch ein Softwareprogramm zur Korrektur der übermittelten Bilder geschrieben werden. Im Laufe der Zeit hatte sich Staub auf der Linse des im Instrumentenarm integrierten Mikroskops abgesetzt und ließ dessen Bilder von der Marsoberfläche etwas verschwommen erscheinen. Dies konnte durch die neue Software jedoch ausgeglichen werden. Nicht ausgleichen konnte man allerdings die jetzt erneut reduzierte Energiegewinnungsrate von nur noch 300 Wattstunden (0,3 kWh). Man entschloss sich, das Home Plate langsam in Uhrzeigerrichtung zu umrunden, um schließlich auf dessen Nordseite eine Position für den nächsten Marswinter zu beziehen. An Sol 1376, dem 20. November 2007, geriet Spirit dabei auf gefährlichen Untergrund. Die Räder hatten aufgrund des Sandes keinen Griff mehr. Es dauerte über eine Woche, bis es möglich war, die Fahrt von dieser daraufhin als „Tartarus“ bezeichneten Stelle fortzusetzen. Man steuerte wieder einige Meter nach Süden und fuhr direkt auf das Plateau hinauf, überquerte das nordwestliche Viertel und begab sich im Dezember auf eine nach Norden ausgerichtete Parkposition, auf der die Neigung des Bodens 15 Grad betrug. Der tägliche Energiegewinn betrug jetzt schon nur noch 250 Wattstunden, so dass ersichtlich wurde, dass eine noch größere Neigung auf ca. 30 Grad erreicht werden musste, um Spirit eine Chance zu geben, den Marswinter zu überstehen. Diese Position wurde letztendlich im Februar 2008 erreicht.

Allerdings war der Rover damit an die absolute Grenze dessen gegangen, was für ihn relativ gefahrlos zu bewerkstelligen ist. Der positive Nebeneffekt bestand jedoch darin, dass es sich bei der jetzt erreichten Position um eine geologisch nahezu einmalig interessante Umgebung handelte. Spirit hatte trotz des Handicaps des bevorstehenden Marswinters die Gelegenheit, auch weiterhin effiziente Forschungsarbeit zu absolvieren. Neben diversen Fotos konnten so zahlreiche Daten über die Schichtung des Randes des Home Plate und der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche gewonnen werden.

Spirit überstand schließlich auch diesen Winter zwar bewegungslos, aber ohne weitere Probleme. Anfang September klarte der Himmel sogar merklich auf und da auch die erzeugte Energiemenge wieder auf 250 Wattstunden pro Sol anstieg, bereitete man sich darauf vor, die Erkundungsfahrt wieder aufzunehmen. Im Oktober 2008, an Sol 1707, wollte man wieder auf das Plateau zurückkehren. Sieben Tage lang tastete man sich zentimeterweise nach oben vor und verlor schließlich die Bodenhaftung. Der Rover rutschte seitlich nach rechts ab. Um eine Lösung zu finden und Spirit nicht etwa zu gefährden, stellte man die Fahrversuche daraufhin vorübergehend ein. Anfang November jedoch erkannte man auf aus dem Marsorbit heraus gewonnenen Aufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters, dass sich ein lokaler Staubsturm auf den Gusev-Krater zu bewegte. Da nur wenige Tage zuvor der Marslander Phoenix von einem ähnlichen Sturm getroffen und schwer in Mitleidenschaft gezogen wurde (letztendlich führte dieser andere Sturm in der Nordpolarregion des Mars zum Verlust des Phoenix), übermittelte man Spirit Kommandosequenzen, welche dessen aktuelle Tätigkeiten auf ein absolutes Minimum reduzierten und sogar einige der in den Rover integrierten Heizelemente zwecks Energieeinsparung vorübergehend deaktivierten. Offensichtlich hatte man dabei ein gutes Gespür. Am 9. November (Sol 1725 der Mission) konnte Spirit aufgrund der die Atmosphäre eintrübenden Staubmengen lediglich noch 89 Wattstunden Energie generieren. Dies ist bis zum heutigen Tage das absolute Minimum, welches einer der beiden Rover erzeugen konnte. Zur Aufrechterhaltung der notwendigsten Funktionen benötigt der Rover jedoch 141 Wattstunden. Das Defizit muss aus den in den bordeigenen Batterien gespeicherten Reserven gedeckt werden. Diese waren vor dem Einsetzten des Sturmes zwar maximal aufgeladen, länger als einige Tage konnte Spirit diese Situation jedoch trotzdem nicht überstehen. Glücklicherweise flaute der Sturm bereits vor dem Erreichen einer kritischen Phase wieder ab und es gelangte wieder mehr Sonnenlicht bis zur Oberfläche des Mars´. Allerdings hatte sich erneut eine dicke Staubschicht auf den Solarpaneelen abgesetzt, so dass jetzt bereits 70 Prozent des einfallenden Lichtes abgelockt wurden. Um möglichst viel Energie zu sparen und die Batterien wieder aufzuladen, wurde die Kommunikation mit Spirit deshalb notgedrungen für mehrere Tage eingestellt. Am 14. November meldete sich der Rover dann planmäßig via Mars Odyssey zurück, allerdings nur noch mit 161 Wattstunden Energie pro Sol. Glücklicherweise stieg dieser Wert im Laufe der letzten Wochen wieder auf etwa 200 Wattstunden an, so dass jetzt erneut Versuche unternommen werden, die Fahrt zu einem neuen Forschungsziel aufzunehmen. Dazu auserkoren wurden zwei in 183 Metern Luftlinie nach Süden entfernt gelegene Oberflächenstrukturen.

Auf dieser Karte stellt der durch den gelben Pfeil markierte Punkt den Rover auf seiner jetzigen Position am Nordhang des Home Plate dar. Unterhalb des Plateaus ist ein etwas kleineres, ovales Gebiet zu erkennen, bei dem es sich um das sogenannte „Crossfield Mesa“ handelt. Links unterhalb vom Crossfield sind unmittelbar am Bildrand nebeneinander 2 weitere geologische Strukturen erkennbar. Die rechte Formation ist ein Krater, benannt als „Goddard-Krater“, die linke ist ein spitz zulaufender Berg, benannt als „von Braun“. Primäres Ziel wird der Goddard-Krater sein. Bei ihm handelt es sich sehr wahrscheinlich nicht um einen der üblichen Impaktkrater, sondern vielmehr um das Resultat einer vulkanischen Eruption.

Hier eine Karte vom Home Plate mit der von Spirit bereits zurückgelegten Strecke in diesem Bereich. Spirit sollte von seinem jetzigen Standort „Winter Haven No. 3“ auf der „Zwei-Uhr-Position“ am nördlichen Plateaurand nach Südwesten fahren und das Home Plate an einer für ihn passierbaren Stelle zwischen Humboldt Peak und Pecan Pie (zwischen „Sechs Uhr“ und „Neun Uhr“) wieder verlassen. Dieser Bereich ist dem Rover-Team mittlerweile vertraut, da Spirit dort bereits im Oktober 2007 einmal entlang gefahren ist.

Aus den bisherigen Untersuchungen des Home Plate und der unmittelbaren Umgebung, insbesondere des Silicia Valleys, ergibt sich der Schluss, dass dieser Bereich der Marsoberfläche vulkanischen Ursprungs ist. Beim Home Plate selbst handelt es sich sehr wahrscheinlich um eine erodierte Fumarole. Das geschichtete Gestein entstand sehr wahrscheinlich bei einer Explosion, welche durch die Wechselwirkung vulkanischer Lava mit Wasser ausgelöst wurde. Der Kontakt der Lava mit dem Wasser erzeugte Dampf, dessen Druck wiederum die Explosion auslöste. Der hohe Chlorgehalt des Gesteines deutet desweiteren auf das frühere Vorhandensein von Salzwasser hin. Auf eine vulkanische Explosion deutet außerdem das Vorhandensein einer „Bombensenke“ in den unteren Bereichen des Plateaus. Diese entstehen auf der Erde, wenn vulkanisches Eruptionsmaterial, sogenannte Magmabomben, auf einem relativ weichem Untergrund aufschlagen.

In den letzten 2 Wochen unternahm Spirit bereits 2 weitere Versuche, erneut auf das Home Plate aufzusteigen. Aber wie schon beim letzten Mal kam es dabei zu einem seitlichen Abrutschen des Rovers. Deshalb wird man sich jetzt wohl dazu entschließen, den Abhang des Home Plate herab zu fahren, sich anschließend nach Westen zu wenden und das Plateau am Rand des „West Valley“ zu umfahren. Dies ist auf jeden Fall aus dem Grunde negativ zu bewerten, da dies eine erhebliche Verlängerung der zurückzulegenden Wegstrecke bedeutet. Positiv wiederum schlägt zu Buche, dass Spirit auf der dann nach Norden geneigten Fahrbahn seine Solarzellenpaneele der Sonne zuneigen und so mehr Sonnenlicht auffangen und damit mehr Energie generieren kann.

Ob dies jedoch ausreichen wird, die Zeit bis zum erneuten Einsetzten des Marswinters zu überbrücken, muss sich erst noch zeigen. Ausschlaggebend dafür wird auf jeden Fall die zukünftige Entwicklung des Wetters in dieser äquatorialen Region des Mars´ sein. Nur ein weiterer Sturm könnte das Schicksal Spirits entscheiden. Würde er die Atmosphäre soweit mit Staub anreichern, dass eine ausreichende Versorgung mit Energie nicht mehr möglich ist, oder würde er die Solarpaneele von der behindernden Staubschicht befreien?

Wie auch immer sich die Zukunft Spirits in den nächsten Wochen und Monaten entwickeln wird: dieser Rover hat bei Weitem mehr geleistet, als ihm jemals irgendein Mensch zugetraut hätte. Und er hat unseren Kenntnisstand um die Geschichte des Mars´ und damit auch um die Entwicklungsgeschichte des gesamten Sonnensystems um ein bedeutendes Stück voran gebracht.

Der Beitrag Fünf Jahre Forschung im Gusev-Krater erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: Planetary Society.

Dasselbe Phänomen – also das kurzzeitige, unerwartete Ziehen von wesentlich mehr Strom als für den Fahrbetrieb eigentlich nötig – war nämlich im März 2006 auch schon bei Spirits rechtem Vorderrad aufgetreten. Kurz darauf verweigerte der Motor dieses Rades vollständig den Dienst und das rechte Vorderrad muss seitdem mühsam „mitgeschleift“ werden, was wohl mit ein Grund dafür ist, dass Spirit seitdem keine großen Strecken mehr zurückgelegt hat und praktisch nur noch in der Umgebung der Formation „Home Plate“ unterwegs war.

Zwar hatte Spirits rechtes Vorderrad damals schon längere Zeit Probleme gemacht, indem es ständig mehr Strom benötigt hatte als die anderen Räder. Dies wies auf ungewöhnlich hohe Widerstände innerhalb der Radmechanik hin, wie etwa eine versagende Schmierung. Im Gegensatz dazu hat Opportunitys linkes Vorderrad zwar bisher kein auffälliges Verhalten gezeigt. Auch ist die Stromspitze nicht noch einmal aufgetreten, der Radmotor verhält sich derzeit wieder völlig einwandfrei. Dennoch genügt die Ähnlichkeit zwischen der Stromspitze von damals und der Stromspitze von letzter Woche dem MER-Team, sie als Vorboten eines drohenden Versagens des Radmotors zu werten.

Und aus der Erfahrung mit dem fünfrädrigen Spirit seit März 2006 weiß man, dass man Opportunity so wahrscheinlich nicht mehr aus dem Victoria-Krater mit seinen steilen, rutschigen Hängen gefahren bekäme. Also hat sich das MER-Team um den Forschungsleiter Steve Squyres entschlossen, den Krater nun so schnell wie möglich zu verlassen, um wieder auf der leicht befahrbaren Ebene um den Krater zu sein, wenn und falls das Rad ausfallen sollte, da man sich dort noch interessante Untersuchungsziele verspricht.

Weiterführender Artikel:

Die Probleme mit Spirits rechtem Vorderrad

Der Beitrag Opportunity: Flucht aus dem Krater erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA.

Über die letzten Wochen sind Spirits Staubmessungen in der Marsatmosphäre konstant geblieben. Die täglich erzeugte Energie der Solarzellen des Rovers ist auf ca. 235 Wattstunden gefallen. Trotzdem können zur Zeit noch Untersuchungen mit dem Mössbauer-Spektrometer an eisenhaltigen Mineralen durchgeführt werden. Untersucht wird momentan eine Arthur C. Harmon getaufte Formation. Bisher wurden über 12 Stunden Daten gesammelt. Man hofft, noch weitere 36 Stunden Daten aufnehmen zu können. Außerdem wurden weitere Panoramaaufnahmen der Umgebung erstellt.

Die niedrigen Umgebungstemperaturen könnten jederzeit die Heizelemente des Rovers aktivieren, um ein zu starkes Auskühlen der Elektronik zu verhindern. Der damit verbundene höhere Energieverbrauch würde die aktuellen Untersuchungen stoppen. Um dies zu verhindern, wurden die automatischen Heizelemente am 25. April 2008 abgeschaltet. Stattdessen nutzt das Bodenteam die durch die Elektronik und die Instrumente erzeugte Wärme, um den Rover auf Betriebstemperatur zu halten. Während der aktiven Tagphasen muss dabei eine ausreichende Wärmemenge erzeugt werden, um während der passiven Nachtphasen ein zu starkes Auskühlen zu verhindern. Um dies zu gewährleisten, wird die Elektronik des Rovers jeden Tag für bis zu einer zusätzlichen Stunde betrieben, für weitere Untersuchungen oder für zusätzliche Datenübertragungen zum Mars Odyssey-Orbiter.

Für dieses manuelle Verfahren zur Regulation des Wärmehaushalts sind genaue Temperaturdaten und sicheres Energiemanagement unerlässlich, um ein Auskühlen zu verhindern. Aktuelle Betriebsdaten werden aber nur in Tagesintervallen zur Erde übertragen. Damit müssen sich die Techniker auf der Erde auf Erfahrungen über den Wärmehaushalt des Rovers aus den vergangenen Jahren stützen. Der Betrieb wird immer kritischer, während die Wintertage auf Mars kürzer werden.

Der Beitrag SPIRIT – Schlafen oder arbeiten? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Daniel Schiller. Quelle: NASA, JPL. Vertont von Karl Urban.

Für Spirit brechen wieder schwere Zeiten an, da durch den nahenden Winter die Intensität der Sonneneinstrahlung an seiner Position täglich sinkt. Zur Lebenserhaltung aller Systeme muss der Rover sprichwörtlich überwintern. Das Bodenteam sucht eine Parkposition mit maximalem Sonneneinfall, an der der Rover in einen Ruhezustand versetzt werden kann, um so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen.

Als „Schlafplatz“ wurde der Nordhang des „Homeplate“-Plateaus ausgesucht. Dieser bietet einen guten Kompromiss aus Sonneneinfall und Erreichbarkeit. Andere Kandidaten boten zwar teilweise eine höhere Energieausbeute, waren aber gleichzeitig schwerer zu erreichen, bzw. boten bei unerwarteten Problemen auf der Fahrt keine sekundären Rückfallpositionen.

Die Fahrt begann am 2. November 2007. Zu dieser Zeit erzeugten die Solarzellen noch 355 Wattstunden pro Tag. Das unterste Energieniveau für sichere Manöver beträgt 260 Wattstunden pro Tag. Am 12. November war der Output bereits auf 320 Wattstunden gefallen. Daraufhin wurde entschieden, nach jedem Fahrtag einen Ruhetag zum Aufladen der Batterien einzulegen. Die mögliche Fahrzeit halbierte sich. Wissenschaftliche Experimente wurden praktisch abgeschaltet. Am 20. November 2007 geriet Spirit auf sandigen Untergrund. Die Räder erzeugten dabei 90-prozentigen Schlupf. Erst am 28. November 2007 konnte sich Spirit befreien und weiter fahren. Der Energieoutput war auf 310 Wattstunden gefallen und es waren noch ca. 25 Meter zurückzulegen. Mitte Dezember 2007 wurde endlich der nördliche Rand von „Homeplate“ erreicht. Entlang des Hangs sucht das Team auf der Erde jetzt die optimale Position, um Spirit in den Ruhezustand versetzen zu können.

Selbst unter guten Bedingungen wird es schwierig werden, den Rover durch den Winter zu bringen, da er schon weit jenseits seiner ursprünglich geplanten Lebensdauer arbeitet. Die Leistungsfähigkeit seiner Solarzellen und Batterien nimmt kontinuierlich ab, so dass Spielraum für kritische Situationen verloren geht.

Links

• MERS-Homepage der NASA
• Statusupdates für MERS

Der Beitrag Spirit – Fast am Ziel erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA.

Diese Entscheidung erhält die beiden bahnbrechenden, robotischen Pioniere auf jeweils gegenüberliegenden Seiten des Mars möglicherweise bis ins Jahr 2009 am Leben. Doch hängt die Missionsverlängerung und die damit verbundene wissenschaftliche Ausbeute von der Produktivität und Funktionalität der Rover ab.

„Wir sind sehr glücklich, dass wir in der Lage sind, die Marserforschung fortzuführen. Die Rover sind erstaunliche Maschinen und sie liefern nach wie vor umwerfende wissenschaftliche Ergebnisse, während sie weit über ihre ursprünglich geplante Einsatzzeit hinaus operieren“, freut sich Alan Stern von der NASA in Washington.

Die Zwillingsrover landeten vor 45 Monaten, also im Januar 2004 und ihre Missionen sollten ursprünglich 90 Tage dauern. Diesen September begann Opportunity in den Krater ’Victoria’ hinabzufahren, der sich in der Region Meridiani Planum befindet. Mit etwa 800 Metern Durchmesser und 70 Metern Tiefe ist dieser der größte der vom Rover besuchten Krater. Spirit erklomm ein vulkanisches Plateau in einem Höhenzug, der vom Landepunkt aus nur am fernen Horizont zu erkennen war.

„Nach mehr als dreieinhalb Jahren zeigen Spirit und Opportunity einige Alterserscheinungen, doch sind sie bei guter Gesundheit und in der Lage, weiterhin großartige Wissenschaftsarbeit zu leisten“, erklärt John Callas, Projektmanager für die Rover am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Californien.

Jeder der Rover trägt eine Reihe hochentwickelter Instrumente zur Erforschung der marsianischen Geologie, um damit Informationen über frühere Umweltbedingungen zu erhalten. Opportunity erbrachte einschneidende Beweise, dass das besuchte Gebiet vor langer Zeit über einen ausgedehnten Zeitraum hinweg feucht war und Bedingungen ermöglichte, unter denen sich mikrobiologisches Leben hätte halten können. Spirit fand in seinem Gebiet Beweise für Wasser, das (in welcher Form auch immer es vorlag) die Mineralienzusammensetzung des Bodens und des Gesteins verändert hat.

Bis zum heutigen Tage legte Spirit 7,26 Kilometer zurück und schickte uns über 102.000 Bilder. Opportunity legte sogar 11,57 Kilometer zurück und übermittelte mehr als 94.000 Bilder.

Der Beitrag NASA verlängert Betriebsdauer der beiden Marsrover erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA. Vertont von Dominik Heidler.

So wurde dem Marsrover Spirit erstmals seit beinahe drei Wochen der Befehl übermittelt, seinen Arm zu bewegen. Mit der Mikroskopkamera sollen dann zwei Ziele des marsianischen Bodens und ein Stein abgelichtet werden. Opportunity soll weitere Atmosphärenstudien durchführen.

Die Energieausbeute von Spirit ist von zwischenzeitlich 261 Wattstunden auf 295 Wattstunden an seinem 1276. Tag auf unserem äußeren Nachbarplaneten gestiegen. Opportunity, von dem man schon befürchten musste, ihn endgültig zu verlieren, hat sich aus seinem Tief ebenfalls herausretten können. Seine äußerst bedenklichen 128 Wattstunden hat der Rover vorerst überstanden und produzierte an seinem 1255. Marstag 243 Wattstunden. Vor dem seit Juni tobenden Sturm auf dem roten Planeten lieferten die Solarzellen über 700 Wattstunden. Opportunity konnte seine Batterien – wenn auch nur sehr langsam – wieder vollständig aufladen. Die Temperatur im Inneren des Rover konnte von gefährlichen –37 Grad Celsius auf –33,4 Grad Celsius erhöht werden, was für die Elektronik nicht mehr in dem Maße bedenklich ist. Spirits Batterien konnten ebenfalls aufgeladen werden, so dass sie nun fast wieder voll sind.
John Callas, Rover Projekt Manager beim Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, gibt allerdings zu bedenken, dass die Bedingungen immer noch für beide Rover gefährlich seien und sich wieder verschlechtern könnten, bevor es besser wird. „Unsere vorsichtige Annäherung an das Wetter wird weitergehen, und wir werden die Rover derart konfigurieren, dass stets eine hohe Batterieladung erhalten bleibt. Die Kommunikation mit beiden Rovern wird eingeschränkt bleiben, bis der Himmel noch weiter aufklart“, unterstreicht er seine Worte.

Allerhöchste Priorität hat eindeutig die „Lebens“-Erhaltung der beiden Rover. Verständlich ist das allemal, insbesondere weil Opportunity eigentlich schon längst in den Krater Viktoria hätte hineinfahren sollen. Von der Untersuchung der Gesteinsschichten versprechen sich viele Forscher neue Erkenntnisse.

Sollten sich die Wetterbedingungen auf dem Mars weiterhin verbessern und die Rover im Laufe der nächsten Tage und Wochen immer mehr Energie zur Verfügung haben, werden wir möglicherweise doch noch Bilder und Neuigkeiten aus dem Kraterinneren bekommen. Man darf immerhin hoffen: Allen Schwierigkeiten trotzend, fahren die beiden Rover weiter und länger auf der Marsoberfläche herum, als es vor der Mission auch nur irgendjemand zu träumen gewagt hätte. Robust sind die beiden also durchaus – aber nicht unverwüstlich.

Der Beitrag Marsrover erholen sich langsam wieder erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: NASA.

Auf dem geschichteten Felsplateau Home Plate fand der Mars Exploration Rover Spirit Hinweise auf eine vulkanische Explosion, die vor langer Zeit dort stattfand. Home Plate ist 2 Meter hoch und liegt im Inneren Becken der Columbia Hills in der Nähe von Spirits Landestelle im Gusev-Krater. Zuvor waren weder Spirit noch sein Zwillings-Rover Opportunity, der derzeit die Umgebung des Viktoria-Kraters untersucht, auf vulkanisches Gestein gestoßen, das mit hoher Sicherheit als solches identifiziert werden konnte. Doch diesmal sind sich die Forscher ziemlich sicher.

Die Umgebung von Home Plate wird von Basaltgestein dominiert. „Wenn Basalt ausbricht, geschieht dies oft als flüssige Lava und nicht in einem explosiven Ausbruch“, meinte Steve Squyres von der Cornell University, Ithaca, N.Y., der Principal Investigator für die Wissenschaftsinstrumente der Marsrover.

Daher vermuten die Wissenschaftler, dass Home Plate bei einer Explosion, die durch eine Wechselwirkung der Basaltlava mit Wasser ausgelöst wurde, entstand. Als die Basaltlava mit Wasser in Berührung kam, löste der Druck des Dampfes eine Explosion aus.

„Wenn man auf die Zusammensetzung des Gesteins im Detail schaut, gibt es Hinweise, dass Wasser darin verwickelt gewesen sein könnte“, erklärt Steve Squyres. Ein Beispiel dafür ist der hohe Chlorgehalt der Steine – er deutet darauf hin, dass der Basalt mit Salzwasser in Kontakt gekommen sein könnte.

Doch wieso ist man sich so sicher, dass es eine vulkanische Explosion war, die Home Plate formte? Einer der stärksten Hinweise darauf ist eine erhaltene „Bombensenke“ in den niedrigeren Abhängen des Plateaus. Solche Bombensenken entstehen auch auf der Erde, wenn bei einer vulkanischen Explosion ausgestoßene Steine auf weichen Untergrund fallen.

Spirit landete im Januar 2004 auf dem Mars und erreichte Home Plate im Februar 2006. Der Marsrover erforschte die nördliche und die östliche Seite des Felsplateaus mehrere Monate lang, bevor er nach Low Ridge weiterfuhr, um dort den Marswinter zu verbringen. Nun soll Spirit wieder zurück zu Home Plate fahren und das Plateau auch auf den anderen Seiten untersuchen.

Der Beitrag Spirit entdeckt Reste einer Vulkanexplosion erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA/JPL/University of Arizona.

Schon vor zwei Monaten hatte die HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiters eine dramatische Ansicht von Opportunity zur Erde übermittelt, der damals gerade am Rand des großen „Victoria-Krater“ angekommen war und seinerseits zeitgleich Bilder vom Rand des Kraters lieferte.

Außer neuen Porträts dieser robotischen Botschafter der Menschheit stellen diese Bilder Wissenschaftlern wertvolle, hochaufgelöste Informationen über das umgebende Terrain der vier Missionen zur Verfügung. Selbst im Falle der vor dreißig Jahren gelandeten Vikings kann solche Information immer noch wertvoll sein. Auch der Umkehrschluss ist zulässig: Aus dem Vergleich von Bildern der Bodensonden mit dem, was Satellitensonden zeigen, können Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Oberfläche an anderen Stellen (ohne Bodensonden) stehen. Und die Bilder erleichtern auch die Planung von Landeplätzen zukünftiger Missionen.

Alle neuen Bilder können online unter https://science.nasa.gov/mars/resources/?types=images&content_list=true (engl.) eingesehen werden. Sie gehören mit zu den ersten Bildern der primären wissenschaftlichen Phase des Mars Reconnaissance Orbiters, die im November begann.

Dr. Alfred McEwen von der University of Arizona (UA) in Tucson, Forschungsleiter für die HiRISE-Kamera, drückte es so aus: „Wir kennen diese Stellen sehr genau auf Bodenhöhe durch die Augen der Kameras von Spirit, Opportunity und den Viking-Landern. Dieses Wissen, angewandt auf die neuen Orbitalbilder, wird uns helfen, Orbitalbilder von anderen Stellen des Mars‘ zu interpretieren, die wir auf Bodenhöhe nicht kennen und meist auch niemals kennen werden.“
Die Vogelperspektive von Spirit mitten in den „Columbia-Hills“ wurde vom Roverteam schnell herangezogen, um des Rovers tägliche Aktivitäten zu planen. Ähnlich war es schon zwei Monate vorher gewesen, als ein erstes prächtiges Farbbild von „Victoria“ zur Verfügung gestanden hatte. Weitere Bilder erlauben mittlerweile eine stereografische Sicht des „Victoria-Kraters“.

Die HiRISE-Ansicht des Viking-Landers 1 enthüllt jetzt nach 30 Jahren, dass der „Rückendeckel“ der Raumsonde bei deren Landung 1976 etwa 260 Meter entfernt aufschlug und der Hitzeschild in fast viermal so großer Entfernung. Dieser Lander schickte die ersten Bilder von der Oberfläche des Mars‘ und blieb mehr als sechs Jahre lang aktiv.
„Die größte Überraschung ist, dass Sie den Fallschirm noch 30 Jahre nach seiner Landung erkennen können“, sagte Dr. Tim Parker vom JPL in Pasadena, dessen Berechnungen halfen, die Orbitkamera auf die Viking-Landestellen zu richten.

Der Viking-Lander 2 war zuvor noch nicht fotografiert worden. Eine Struktur in einem älteren Bild von Mars Global Surveyor, von der man dachte, es könnte der Lander sein, stellte sich jetzt als der „Rückendeckel“ der Sonde heraus. Der Lander selbst kann nun, auf den Bildern der höher auflösenden Nachfolgekamera, in 400 Metern Entfernung mit Leichtigkeit identifiziert werden.
Parker kann auf den neuen Orbitalbildern der Viking-Umgebungen einige Felsen identifizieren, die auf mittlerweile berühmten alten Aufnahmen der Lander zu sehen sind, wie etwa „Ankylosaurus“, einen groben Felsen in einem Meter Entfernung von Viking 2, und den größeren „Big Joe“ in der Nähe von Viking 1.
Für die NASA hatten Bilder von Viking 2 eine besonders hohe Priorität, da sie bei der Auswahl von potenziellen Landestellen für die Phoenix-Landemission helfen sollen, die nächsten Sommer starten soll. Phoenix soll hoch im Norden landen, und die Viking-2-Landestelle ist, wenn auch nicht so weit nördlich wie für Phoenix geplant, doch von allen Landestellen die am besten vergleichbare. So war auf Bildern, die Viking 2 im Marswinter aufgenommen hatte, bereits ein erster dünner Reifüberzug der Felsen in der Umgebung zu sehen.

Zum Vergleich hier noch einige Orbital- und Bodenbilder vom verlassenen „Endurance-Krater“, der ersten großen Wirkungsstätte von Opportunity. Dies ist eine aktuelle MRO-Gesamtansicht des Kraters:

Übersicht von Opportunitys Wirkungsgebiet im und um den „Endurance-Krater“, mit einigen Fixpunkten zur Orientierung (Großbild ohne Anmerkungen):

„Burn’s Cliff“, eine Felsformation am Rand des Kraters. Im Vordergrund liegt der Fels „Wopmay“:

Hier liegt „Wopmay“ im Vordergrund und der andere, bizarr geformte Felsen im Hintergrund:

Die Trümmer von Opportunitys Hitzeschild, aus dem Orbit aufgenommen von MRO:

Opportunitys eigenes Bild von seinem Hitzeschild:

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Ein Beitrag von Axel Orth

Seit über zehn Jahren ist die Menschheit am Planeten Mars, dem erdähnlichsten des Sonnensystems, mit Raumfahrzeugen ständig präsent. Alle zwei Jahre sind diese Raumfahrzeuge von der Erde abgeschnitten, volle zwei Wochen lang. Der Grund dafür ist die so genannte „solare Konjunktion“. Mit diesem Begriff bezeichnet man die Anordnung von Erde, Sonne und Mars auf einer Linie, und es ist leicht nachvollziehbar, dass dann der riesige, feurige Sonnenball Radiowellen in die eine wie in die andere Richtung zuverlässig abblockt oder zumindest verfälscht. Und da der Mars für einen Umlauf um die Sonne doppelt so lange braucht wie die Erde, tritt die Konjunktion eben alle zwei Erdenjahre auf. Mit dem gleichen Rhythmus, nur zeitlich um ein Jahr versetzt, kommen sich Erde und Mars ja auch besonders nahe und dann ist auf der Erde Hochsaison für den Start von Marsmissionen, wie etwa 2001 Mars Odyssey, 2003 Mars Express und die Mars Rover, 2005 Mars Recon Orbiter, 2007 Phoenix Lander und so weiter. Dieses Jahr war hingegen mal wieder eine solare Konjunktion fällig, und zwar gerade in den letzten zwei Wochen.

Die Missionsteams auf der Erde reagieren auf den unvermeidlichen Kommunikationsabriss unterschiedlich. Sie stellen einige Instrumente ab. Sie lassen andere Instrumente weiter laufen und ihre Daten zwei Wochen lang zwischenspeichern und rufen sie dann en gros ab. In manchen Fällen lassen sie die Instrumente auch weiter ihre Daten senden und nehmen eben in Kauf, dass teilweise Daten verlorengehen – sonst geradezu ein Verbrechen für ehrgeizige Wissenschaftler.

Aber niemand ist so dumm, während einer Konjunktion neue Instruktionen zum Mars zu senden. Es ist unmöglich vorherzusagen, welche Information durch Wechselwirkung der Radiowellen mit geladenen Sonnenpartikeln nun gerade verloren geht und welche bei der Raumsonde ankommt, so dass die verstümmelte Information die Sonde gefährden könnte. Anstelle dessen senden die Ingenieure Instruktionen für zwei Wochen und… warten.

Dies mag riskant erscheinen. Aber über die Jahre, fast schon Jahrzehnte haben Ingenieure Erfahrung damit gesammelt, Marssonden sich selbst zu überlassen. Wie Eltern, die ihre Sprösslinge aufziehen und sie schließlich erste kleine Ausflüge mit ihren Freunden unternehmen lassen, so können auch Weltraumforscher ihre Sonden eine Weile sich selbst überlassen und davon ausgehen, dass sie sie nach der Konjunktion gesund und munter vorfinden, bereit, die Arbeit wieder aufzunehmen.

Das ist hier die Frage: Rasten …

„Wir sind ein bisschen besorgt, da es immer möglich ist, dass etwas Unvorhergesehenes passiert“, sagte Jake Matijevic, Leiter des Ingenieurteams des Marsrover. „Aber die Rover haben es schon durch ihre erste Konjunktion geschafft und wir denken, es wird auch diesmal gut gehen.“

Während der Konjunktion werden Spirit und Opportunity den Marshimmel nach Wolken absuchen, atmosphärischen Staub messen, ihre Spektrometer-Analysen umliegender Felsen und des Bodens fortsetzen und natürlich Bilder aufnehmen. Beide Rover werden ihre Daten speichern und sie später zur Erde übermitteln. Somit ist die Konjunktionsphase für einige Teammitglieder eine Gelegenheit für einige wohl verdiente freie Tage.

Spirit hat am 26. Oktober seinen 1000. Sol auf dem Mars verbracht. Ursprünglich geplant waren nur 90 Sols! Dass es überhaupt so lange gut gegangen ist, liegt daran, dass sich die Staubablagerung auf den Solarzellen als längst nicht so gravierend erwiesen hat wie ursprünglich angenommen. Allerdings zeigt der Rover mittlerweile doch Zeichen von Verschleiß – vor allem ist eines seiner sechs Räder „gelähmt“ – und hat sich wegen des geringen Lichteinfalls im noch andauernden Marswinter schon seit Monaten nicht mehr von der Stelle bewegt.

Auch Opportunity wird in wenigen Tagen die 1000-Sol-Grenze durchbrechen. Bei ihm macht vor allem der Instrumententragarm Probleme und ist ein Rad nicht mehr steuerbar, aber wegen der größeren Nähe zum Äquator und daher mehr Sonnenlicht kann er seine laufende Untersuchung des „Victoria-Kraters“ sofort wieder aufnehmen.

… oder nicht rasten?

Für das Team des Mars Reconnaissance Orbiter ist es hingegen hart, gerade jetzt die Arbeit einstellen zu müssen. Schließlich ist der Satellit eben erst frisch beim Mars angekommen, daher fiebern die Forscher natürlich geradezu darauf, die Instrumente auf interessante Bodenziele zu richten und sie mit bisher ungekannter Präzision neu zu untersuchen. Die HiRISE-Kamera wird zwar während der Konjunktion abgeschaltet, aber andere Instrumente werden weiter Daten sammeln.

Auch das Team von Mars Odyssey wird keine Ruhepause einlegen. Es bereitet einen Aufnahmemodus „Off-Nadir“ vor, der ab Dezember angewandt werden soll: Anstelle senkrecht nach unten zu blicken, werden die Navigatoren die Sonde so rotieren lassen, dass sie mit ihrer Thermalkamera dasselbe Terrain unter leicht verschiedenen Blickwinkeln aufnehmen kann und so Infrarot-Stereo-Aufnahmen machen kann.

Manches geht im Alter besser

Womit die einen gerade erst anfangen, ist für die Profis alles schon Routine. Mars Global Surveyor, der Großvater unter den Marssonden, kartiert den Mars ununterbrochen seit 1999. Aufnahmen mit raffinierten Drehmanövern dieses Satelliten haben schon geholfen, verschollene Landesonden ausfindig zu machen, als andere Sonden erst im Versuchsstadium waren, und Sonnenkonjunktionen kennen sie ebenfalls schon zur Genüge. Die diesjährige Konjunktion – ihre fünfte – fällt ihnen noch wesentlich leichter als vorherige, denn ein früheres ärgerliches Antennenproblem hat sich mittlerweile von selbst gegeben.

Lange Jahre hindurch, so erläuterte Projektmanager Tom Thorpe, behinderte eine Blockierung die Bewegungsfreiheit der Hochgewinn-Antennenschüssel, die Daten zur Erde sendet. Um das Problem zu umgehen, mussten die Navigatoren die Schüssel in einer komplizierten Prozedur zur Erde ausrichten, die sie „Beta Supplement“ nannten. Dabei galt es aufzupassen, dass die Antenne nicht gegen den Ausleger stößt, auf dem sie befestigt ist.

Letztes Jahr verschwand die Blockierung plötzlich. Die Ingenieure schlossen daraus, dass das Problem wahrscheinlich von einem Knick in der Verkabelung her rührte und nicht, wie bis dahin angenommen, von einer lockeren Schraube, die sich beim Start losgerappelt haben könnte.

„Wir sind jetzt in unserem fünften Marsjahr“, sagte Thorpe. „Also fast zehn Erdenjahre – und wir machen nach all der Zeit immer noch neue Entdeckungen.“

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Autor: Eric Honstraß. Vertont von Julian Schlund.

Mittfünfziger auf dem Mars

Ein vergleichbarer Mensch wäre wohl im reiferen Alter zwischen 50 und 60. Trotz eines mitzuschleifenden Rades, eines Arms, der seine volle Beweglichkeit eingebüßt hat und Speicherproblemen, die durch dauernde Neustarts ausgeglichen werden sollen, machen die MER weiter. „Ich selbst bin mit 58 Jahren auch im reiferen Alter und musste wegen Arthritis (Gelenkentzündung) am Stock gehen,“ sagt Jake Matijevic, Chef des Techniker-Teams. Die Rover haben ähnliche „arthritische“ Probleme in ihren Gelenken. Spirits Vorderradmotor funktioniert nicht mehr, Opportunitys defektes Heizelement verursacht im Roboterarm Temperaturen zwischen –70°C und +70°C zu, was starke Abnutzungserscheinungen und Risse nach sich zieht. Dennoch sind die Rover – wie die meisten Mittfünfziger – im Herzen jung geblieben. Ihre Langlebigkeit und ihre Erfolge setzen hohe Erwartungen an zukünftige Robotergenerationen und auch an menschliche Forscher, die den extremen Bedingungen auf dem Mars trotzen müssen.

Warm und beweglich bleiben

Mit ihrer Isolationsfolie, die für das rauhe Marsklima entworfen wurde, machen die Rover tägliche Schwankungen der Oberflächentemperatur von 60 Grad mit. Diese Extreme erschweren es, Menschen in Zukunft angemessen für ihre Marsabenteuer einzukleiden. Glücklicherweise forschen Wissenschaftler bereits an Bekleidung, die ein Mensch bräuchte, um auf dem Mars zu überleben. Dr. Jeff Jones, NASA-Flugarzt vom Johnson Raumfahrtcenter in Houston, lebte in der Arktis in simulierter Marsumgebung für das Haughton-Mars-Projekt der NASA. Die polare Wüste wurde hierbei als Testgelände für eine bemannte Marsforschung genutzt. Jones hat Raumanzüge getestet, die die Planetenforscher vor den extremen Temperaturschwankungen und krebserregender Strahlung, die die dünne Marsatmosphäre durchdringt, schützen soll. Im vergangenen Sommer legten Jones und das Haughton-Mars-Projektteam konzeptionelle Raumanzüge für reale wissenschaftliche Experimente in marsähnlicher Umgebung an. Dabei fanden sie heraus, dass Marsanzüge beweglicher sein müssen als diejenigen, die während des Aufbaus der Internationalen Raumstation (ISS) verwendet werden. „Astronauten auf dem Mars müssen sich bücken können, um Gesteinsproben aufzusammeln … und auch wieder aufstehen können, ohne hinzufallen,“ lacht Jones.

Opportunity kann davon ein Lied singen. Seine eingeschränkte Funktionalität in den Gelenken bringt ihn an den Rand des Verlustes der Fähigkeit, den Arm abwärts zu bewegen und Steine auf der Oberfläche zu erreichen. In der Ferne arbeiten unverbesserliche Ingenieure am Alterungsproblem der Rover, wobei sie den Teilen, die seit langem ihre dreimonatige Garantiezeit überschritten haben, vorbeugende Maßnahmen und Fürsorge angedeihen lassen. “Wohl wissend um das Risiko, den Motor im Schultergelenk vollständig zu verlieren, erarbeiteten wir einen Plan, der es uns erlaubt, mit ’unverstautem’ Arm noch gelegentlich zu fahren. Das Fahrzeug kann sich nun vorsichtig bewegen, wobei der Arm in der marsianischen Luft herumbaumelt,” erklärt Matijevic. “Aber ich kann mich nicht daran erinnern, dass jemand gesagt hätte‚ dass es hoffnungslos sei.“

Makelloses Leben

Astronauten und Rover sind außerhalb der Reichweite der Ärzte oder Ingenieure, daher ist der beste Weg, medizinische oder mechanische Probleme zu lösen, sie erst gar nicht entstehen zu lassen. Jones verordnet althergebrachte Übungen, um die (menschlichen) Körper gesund zu erhalten. „Atronauten auf der ISS trainieren zwei Stunden täglich, um ihre Muskeln bei Kräften zu belassen,“ erläutert Jones.
Auf der Erde bietet Mutter Natur alterungshemmende und körperreinigende Stoffe. „Ich ermuntere jeden, Dinge zu essen, die er eigentlich nicht mag – wie Broccoli und Rosenkohl – um den Körper durch Antioxidationsmittel, die giftige Partikel aus dem Körper fegen, gesund zu erhalten,“ erklärt Jones. „Eine Herausforderung für Astronauten ist die Tatsache, dass wir bisher keinen geeigneten Raumschiff-Kühlschrank haben, der Früchte frisch halten könnte, weswegen wir Rezepte für Antioxidationszusätze entwickeln, die eingenommen werden können, um auf dem Weg zum Mars gesund zu bleiben,“ sagt Jones.

Die marsianische Mutter Natur hat eine andere Lösung zur Systemreinigung für Rover gefunden. Es stellte sich heraus, dass marsianischer Wind den Rovern half, würdevoll zu altern, indem er Staub von den energieliefernden Solarzellen fegte. Beide Rover profitierten von Staubstürmen, die wie bei einer Herz- und Lungenoperation beim Menschen, lebenswichtige Organe freilegten. „Die Reinigung durch die Staubstürme hat die Rover wiederbelebt,“ sagt Matijevic.

Erwartungen an zukünftige Generationen

Das ist wichtig, denn das Leben der Rover hängt von der eingefangenen Sonnenenergie ab. Wie viele andere im fortgeschrittenen Alter werden sie nach dem sonnigsten Platz suchen, um dem Winter zu begegnen. Nachdem sie bereits über ein Marsjahr lang halten – fast neunmal länger als geplant – ist sich keiner sicher, wie lang das noch dauern wird. „Wenn die Rover eines Tages ihre Arbeit einstellen, werde ich es vermissen, täglich neue Bilder zu sehen, aber da ich mich selbst nicht für alt halte, hoffe ich nach dem Tod der Rover an der Mars Science Laboratory Mission mitarbeiten zu können,“ lächelt Matijevic.

Da die neuen Rovergenerationen noch schneller und weiter auf dem Mars fahren können, werden zukünftige Astronautengenerationen – vielleicht die Enkel der heutigen Mittfünfziger – beginnen, sich weiter von der Erde weg zu bewegen. Am Horizont erscheint eine neue Ära der menschlich-robotischen Partnerschaft, mit einer von den jung gebliebenen Rovern hoch angesetzten Messlatte für alle, die ihnen folgen werden.

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