Autor: Star-Light, Quelle: NASA .

Seit dem 4. Januar 2004 ist Opportunity auf dem Mars und hat schon so einiges überstanden. Gerade gilt es für den Rover, dessen ursprüngliche Einsatzdauer auf nur 90 Mars-Tage angesetzt war, im 15. Jahr seiner Mission auf dem roten Planeten eine neue Herausforderung zu meistern.

Ein planetarischer Staubsturm zwingt den Rover zu einer längeren Pause. Für die Wissenschaftler der NASA ist das nicht neu, schon 2007 gab es eine Unterbrechung durch einen Staubsturm. Allerdings veröffentlichte die NASA bereits Ende Juli 2018 ein Statement, dass der Staubsturm langsam nachlässt, aber noch ist der Rover stumm.

Durch Daten aus dem Orbit und vom Rover Curiosity, der für seine Stromversorgung nicht auf Sonnenenergie angewiesen ist, haben die Forscher der NASA eine Vorstellung vom Ausmaß der Verschleierung der Atmosphäre durch den Staubsturm. Sie können daher abschätzen wann der Rover wieder genügend Sonnenlicht bekommt, um über die Solarzellen die Akkumulatoren des Rovers laden zu können.

Das Ausmaß der Verschleierung wird in „Tau“ gemessen. Je kleiner der Tau-Wert ist, desto klarer ist die Atmosphäre. Ein durchschnittlicher Tau-Wert für den Standort von Opportunity auf dem Mars ist normalerweise 0,5. Die Forscher gehen davon aus, dass ein Wert von unter 2,0 notwendig ist, damit der Rover die Akkumulatoren wieder laden kann. Der letzte von Opportunity gemessene Wert war am 10. Juni 2018 10,8.
Man weiß, dass die Akkumulatoren des Rovers vor dem Sturm in recht gutem Zustand waren, so dass man zuversichtlich ist, dass sich der Rover wieder meldet.

Was kann man von der Erde aus tun?
Mehrmals pro Woche nutzen die Ingenieure das Deep Space Network (DSN) der NASA, um zu versuchen den Rover auf dem Mars zu „wecken“. Daneben durchsuchen Forscher des JPL (Jet Propulsion Laboratory) Radiosignale vom Mars nach Funksignalen des Rovers.

Wie reagiert der Rover auf dem Mars?
Der Rover kann auf Situationen wie sie der Staubsturm verursacht verschieden reagieren. Die Forscher der NASA sind auf folgende Szenarien vorbereitet:

• Der Rover versetzt sich in den Winterschlaf, da nicht mehr genug Sonnenlicht zum Laden der Akkumulatoren zur Verfügung steht. Dies ist der wahrscheinlichste Grund für den Kommunikationsausfall seit dem 10. Juli. Der Rover sollte selbständig erwachen, sobald wieder ausreichend Licht zur Verfügung steht.
• Seine Borduhr kann gestört sein, so dass der Rover nicht weiß wann es Zeit ist mit der Erde zu kommunizieren.
• Wenn der Rover lange Zeit nichts von der Erde gehört hat, kann es zu einem „Verbindungs-Fehler“ kommen. Eine Warnung, dass seine Kommunikationsausrüstung möglicherweise nicht funktioniert. Bei dieser Fehlermeldung beginnt Opportunity eine Diagnose seiner Systeme und versucht auf verschiedenen Wegen, mit der Erde zu kommunizieren.

Wenn sich der Rover wieder meldet, wird das Team der NASA erst einmal so viele Daten wie möglich über seinen Zustand sammeln, in der Hoffnung, daß er den Sturm gut überstanden hat. Dazu können mehrere Übertragungen vom Mars notwendig sein, bis ein vollständiges Bild vorliegt und man weiß, ob die Kapazität der Akkumulatoren z.B. durch eine möglicherweise zu tiefe Entladung abgenommen hat.

Bis sich der Rover meldet bleibt aber alles eine Spekulation. „Er hat sich als bemerkenswert widerstandsfähiger Rover erwiesen“, sagte NASA-Manager Jim Watzin. Raumfahrer Net drückt die Daumen.

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Der Beitrag Opportunity bitte melden erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Malin Space Science Systems, UMSF-Forum. Vertont von Peter Rittinger.

In Bezug auf den Mars hat sich das Interesse der Öffentlichkeit während der letzten Tage fast ausschließlich auf den neuesten Marsrover der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA, den Rover Curiosity, gerichtet. Trotz der berechtigten Freunde über dessen erfolgreiche Landung und die ersten aus dem Gale-Krater übermittelten Bilder (Raumfahrer.net berichtete), sollte dabei allerdings nicht vergessen werden, dass sich mit dem Rover Opportunity bereits seit dem Januar 2004 ein weiterer Rover auf dem Mars befindet. Im Vorfeld der erwarteten Curiosity-Landung waren Opportunitys Aktivitäten auf dem Mars während der letzten Wochen allerdings stark eingeschränkt. Dies wird sich jedoch bereits in wenigen Stunden ändern.

Auch nach dem 1. Juli 2012, dem Sol 3.000 der Opportunity-Mission (Raumfahrer.net berichtete), wurde zunächst weiterhin die Gesteinsformation „Grasberg 1“ eingehend untersucht. Neben der Anfertigung diverser Abbildungen durch das Mikroskop des Rovers wurde dabei auch mehrfach das APXS-Spektrometer dazu verwendet, um die Zusammensetzung des Gesteins zu ermitteln. Erste Ergebnisse dieser Untersuchung deuten darauf hin, dass Grassberg deutlich weniger Schwefel enthält als das umgebende Gelände. Diese Untersuchungen dauerten bis zum 9. Juli an.

Am darauffolgenden Tag, dem Sol 3.008 der Mission, bewegte sich Opportunity zunächst um etwa 32 Meter in die östliche Richtung. Nach der Anfertigung diverser Aufnahmen der Umgebung des Rovers durch die Navigations- und Panoramakameras wurde die Fahrt zwei Tage später fortgesetzt. Das Ziel dieser Fahrt war der rund 55 Meter südlich des damaligen Standortes befindliche, nur wenige Meter durchmessende Impaktkrater „Sao Gabriel“.

Nach einer Pause von neun Tagen, welche unter anderem durch einen zwischenzeitlichen „Safe Mode“ des für die Datenübermittlung zwischen dem Rover und seinem Kontrollzentrum benötigten Marsorbiters Mars Odyssey bedingt war, erreichte Opportunity schließlich am 22. Juli 2012, dem Sol 3.019 der Mission, nach einer weiteren Fahrt über rund 42 Meter einen auffälligen Einschnitt im Gelände. Diese als „Whim Creek“ bezeichnete Geländeformation ist bereits auf den Orbitaufnahmen der an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) befindlichen HiRISE-Kamera deutlich zu erkennen.

Über die Entstehungsgeschichte dieses Einschnittes herrscht bisher unter den an der Mission beteiligten Geologen noch keine Klarheit. Allerdings ergibt sich hier eine gute Gelegenheit, um verschiedene Gesteinsschichten in einer geologischen Übergangszone zu untersuchen. Neben den Gesteinen der Meridiani-Ebene welche bereits während der letzten Jahre intensiv von dem Rover studiert wurden, können hier Gesteinsschichten analysiert werden, welche erst bei der Entstehung des etwa 3,7 bis 4,1 Milliarden Jahre alten Endeavour-Kraters freigelegt wurden. Die Randzone des Endeavour-Kraters bietet dabei – wie alle Impaktkrater – ein auf natürliche Weise entstandenes „Beobachtungsfenster“ in den Untergrund des Mars.

Zwei Tage später verließ der Rover am Sol 3.021 den Rand des Whim Creek und begab sich im Rahmen einer Fahrt über 10,52 Meter in das Innere dieses kleinen und für die an der Mission beteiligten Wissenschaftler überaus interessanten „Tals“. Um den Grund des Whim Creek zu erreichen, musste Opportunity jedoch zuerst ein Gelände passieren, welches über ein Gefälle von bis zu 23 Grad verfügte. Der Rover konnte auch diesen Bereich der Marsoberfläche erfolgreich überbrücken.

Die folgenden Tage wurden mit weiteren ausführlichen Fotoaufnahmen der Umgebung verbracht. Zudem wurden mehrere ausgewählte Gesteins- und Oberflächenformationen angesteuert und durch das Mikroskop und das APXS-Spektrometer untersucht. Aufgrund der jetzt immer näher rückenden Landung des Marsrover Curiosity und der damit verbundenen Auslastungen des Deep Space Network der NASA konnte Opportunity zwischen dem 3. und dem 10. August keine weiteren Fahrten mehr unternehmen. Die in diesem Zeitraum zur Verfügung stehenden Kommunikationskapazitäten wurden fast ausschließlich für die Landung des neuen Marsrovers und die in den folgenden Tagen notwendigen Systemchecks und Softwareupdates benötigt. Opportunity konnte deshalb lediglich die wichtigsten Telemetriewerte, aber keine umfangreicheren wissenschaftlichen Daten zur Erde übermitteln.

Diese „Zwangspause“ wurde allerdings trotzdem für weitere wissenschaftliche Untersuchungen genutzt. Noch vor dem Beginn der „heißen Phase“ der Curiosity-Landung positionierte sich Opportunity vor einer als „Rushall1“ bezeichneten Gesteinsformation. Diese Formation aus offen zutage tretenden Grundgestein wurde anschließend nach einem vorgegebenen Arbeitsplan über mehrere Tage hinweg mit dem Mikroskop und dem APXS untersucht. Zeitgleich fertigten die Kameras des Rovers ein hoch aufgelöstes Panoramabild der Umgebung an. Die dabei gewonnenen Bilder und Daten wurden zunächst im Bordcomputer des Rovers abgelegt und sollen erst jetzt Stück für Stück an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien übertragen werden.

Der Rover befindet sich nach wie vor in einem guten Zustand und wird seine Fahrt sehr wahrscheinlich noch am heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission fortsetzen. Der Plan sieht vor, dass sich Opportunity in dem kommenden Tagen und Wochen am östlichen Rand des Cape York in die südliche Richtung bewegen soll. Das dabei angepeilte Fern-Ziel ist ein weiterer Teilbereich des westlichen Kraterrandes des Endeavour-Kraters – das noch mehrere Kilometer entfernt liegende „Cape Tribulation“. Hier konnte eines der Instrumente an Bord des Marsorbiters MRO, das „Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars“ (CRISM), Schichtsilikate und Tonminerale identifizieren. Diese Mineralien bilden sich nur unter feuchten und warmen Umweltbedingungen, welche außerdem ph-neutrales Wasser voraussetzen.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss dabei jedoch immer auch ein Auge auf die aktuelle Energiesituation geworfen werden. Während der letzten Wochen traten speziell auf der südlichen Hemisphäre des Mars mehrfach kleinere, lokal begrenzte Sturmgebiete auf, welche dabei größere Mengen an Staub in die Atmosphäre befördert haben. Zwei dieser Sturmgebiete waren in der unmittelbaren Umgebung von Opportunity aktiv, was sich allerdings nur unwesentlich auf den Energiehaushalt auswirkte.

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 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.

• 07.08.2012: 0,531 kWh/Tag , Tau-Wert 0,715 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 24.07.2012: 0,547 kWh/Tag , Tau-Wert 0,642 , Lichtdurchlässigkeit 72,00 Prozent
• 12.07.2012: 0,523 kWh/Tag , Tau-Wert 0,571 , Lichtdurchlässigkeit 70,70 Prozent
• 10.07.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,443 , Lichtdurchlässigkeit 71,60 Prozent
• 03.07.2012: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,346 , Lichtdurchlässigkeit 70,50 Prozent
• 27.06.2012: 0,559 kWh/Tag , Tau-Wert 0,330 , Lichtdurchlässigkeit 69,80 Prozent
• 20.06.2012: 0,526 kWh/Tag , Tau-Wert 0,229 , Lichtdurchlässigkeit 68,40 Prozent

Der in den letzten Wochen erfolgte Anstieg des Staubanteils in der Marsatmosphäre über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet des Rovers Opportunity, führte lediglich zu einer minimalen Abnahme der täglich zur Verfügung stehenden Energiemenge. Dank der gegenwärtig am Rand des Endeavour-Kraters vorherrschenden oberflächennahen Windströmungen konnte sich zudem kein weiterer Staub auf den Solarpaneelen des Rovers ablagern.

Zwischen dem 21. Dezember 2011 und dem 8. Mai 2012 war Opportunity im Rahmen seiner Winterpause damit beschäftigt, ein hochaufgelöstes Panorama seiner Umgebung anzufertigen (Raumfahrer.net berichtete). Dieses „Greeley Panorama“, welches sich aus insgesamt 817 Einzelaufnahmen der Panoramakamera zusammensetzt, wurde bereits am 5. Juli 2012 der Öffentlichkeit präsentiert und ist in seiner vollen Auflösung (124 MB) auf dieser Internetseite des JPL in einer Falschfarben-Version abrufbar.

Bis zum heutigen Tag, dem Sol 3.040 der Mission, hat Opportunity insgesamt 34.639,45 Meter auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt und dabei über 170.000 Bilder von der Oberfläche und der Atmosphäre des Roten Planeten aufgenommen und an sein Kontrollzentrum in Pasadena/Kalifornien übermittelt.

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

Am morgigen 28. Oktober 2011 wird die Raumsonde Cassini auf ihrer elliptischen Umlaufbahn um den Saturn erneut die Apoapsis, den Punkt ihrer größten Entfernung zum Saturn, erreichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich Cassini in einer Entfernung von rund 2,37 Millionen Kilometern zu der obersten Wolkenschicht des Saturn und beginnt damit zugleich ihren mittlerweile 157. Umlauf um den Ringplaneten. Die Raumsonde wird sich auch in den kommenden rund sieben Monaten weiterhin auf einer Orbitbahn bewegen, welche fast genau auf einer Ebene mit der Ringebene des Saturn sowie den Umlaufbahnen mehrerer größerer Saturnmonde verläuft.

Wie bereits die vorherigen Umläufe wird auch der jetzt beginnende Orbit, er trägt die Bezeichnung „Rev 156“, von den an der Mission beteiligten Wissenschaftlern in erster Linie dazu genutzt werden, den Ringplaneten und den größten seiner 62 bisher bekannten Monde, den etwa 5.150 Kilometer durchmessenden Titan, mit verschiedenen Instrumenten zu untersuchen und aus unterschiedlichen Entfernungen mit der ISS-Kamera der Raumsonde abzubilden. Den Höhepunkt des gegenwärtigen Orbits bildet allerdings ein am 6. November erfolgender dichter Vorbeiflug am Saturnmond Enceladus.

Für das aus einer Telekamera (NAC) und einer Weitwinkelkamera (WAC) bestehende ISS-Kameraexperiment, eines von insgesamt 12 wissenschaftlichen Instrumenten an Bord von Cassini, sind während des 18 Tage dauernden Orbits insgesamt 18 Beobachtungskampagnen vorgesehen. Der überwiegende Teil dieser Beobachtungen wird dabei erneut das gewaltige Sturmgebiet zum Ziel haben, welches sich seit dem Dezember 2010 über der nördliche Hemisphäre des Saturn ausdehnt (Raumfahrer.net berichtete).

Die erste ISS-Kampagne während des in wenigen Stunden beginnenden Orbits hat allerdings den Mond Titan zum Ziel. Am 30. Oktober soll dazu aus einer Entfernung von rund 1,6 Millionen Kilometern im Rahmen einer 13stündigen Beobachtung die Atmosphäre dieses Mondes näher studiert werden. Das zu beobachtenden Gebiet befindet sich in den Regionen Adiri, Senkyo und Belet. In diesem Gebiet konnten die an der Mission beteiligten Wissenschaftler im September 2010 ein ausgedehntes Sturmgebiet beobachten. Dessen bisherige Studie erbrachte neue Erkenntnisse über die Dynamik der Titanatmosphäre (Raumfahrer.net berichtete). Bis zum 3. November sind drei weitere Beobachtungen dieser Region vorgesehen. Die Cassini-Wissenschaftler erhoffen sich dabei auch Erkenntnisse über eventuelle Veränderungen auf der Oberfläche des Mondes, welche durch das Wettergeschehen der letzten Monate verursacht wurden.

Am 4. November stehen sogenannte astrometrische Beobachtungen von mehreren kleineren Saturnmonden auf dem Arbeitsprogramm der Raumsonde. Das wissenschaftliche Ziel der dabei erfolgenden Abbildungen der Monde besteht darin, die bisher verfügbaren Daten über deren jeweilige Umlaufbahnen noch weiter zu verfeinern. Die entsprechenden Fotosequenzen werden allerdings durchweg aus größeren Distanzen angefertigt, so dass im Rahmen dieser Beobachtungen keine Oberflächendetails der jeweiligen Monde aufgelöst werden können.

Ebenfalls am 4. November ist zudem ein weiteres Mal die nördliche Hemisphäre des Saturn und das dort aktive Sturmgebiet das Ziel der ISS-Kamera. Bis zum 8. November sind insgesamt 6 Beobachtungskampagnen vorgesehen, welche die Ausdehnung und Bewegung der Wolken in dem anscheinend langsam an Stärke verlierenden Sturm dokumentieren sollen. Dabei wird der Ringplanet bei einer Belichtungszeit von jeweils mehreren Minuten mit verschiedenen Filtern abgebildet. Die anschließende Kombination der verschiedenen Aufnahmen ermöglicht unter anderem die Erstellung von Farbbildern des Planeten.

Am 6. November wird die Raumsonde schließlich um 08:58 Uhr MEZ die Periapsis, den Punkt der größten Annäherung an den Saturn, während ihres 157. Orbits erreichen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich Cassini 136.370 Kilometer über der obersten Wolkenschicht des Saturn befinden. Bereits drei Stunden vorher wird die Raumsonde um 05:59 Uhr MEZ einen gesteuerten Vorbeiflug an dem 504 Kilometer durchmessenden Mond Enceladus durchführen. Cassini wird sich der Mondoberfläche dabei mit einer Geschwindigkeit von 7,4 Kilometern pro Sekunde bis auf eine Entfernung von 496 Kilometern nähern. Bei diesem auch als „E-16“ bezeichneten Vorbeiflug handelt es sich um den letzten von insgesamt drei Enceladus-Vorbeiflügen, welche für den Oktober und November 2011 vorgesehen waren.

Während des Vorbeifluges am 6. November sind 3 Beobachtungskampagnen der ISS-Kamera geplant. In der ersten Bildsequenz, welche noch während der Anflugsphase der Raumsonde an den Mond angefertigt werden soll, wird sich Enceladus den Kameras der Raumsonde lediglich als eine schmale Sichel präsentieren. Die ISS-Kamera soll diese günstige Perspektive dazu nutzen, um speziell die von der Südpolregion ausgehenden Fontänen aus Gas und feinen Wassereiskristallen abzubilden. Neben der Suche nach weiteren Plumes soll dabei eine eventuell veränderte Aktivität der bisher bekannten Auswurfzonen untersucht werden. Diese Beobachtungskampagne endet um 01:15 Uhr MEZ. Anschließend wird eines der Spektrometer der Raumsonde, das Composite Infrared Spectrometer (CIRS), die zu diesem Zeitpunkt nicht von der Sonne beleuchteten Bereiche der Mondoberfläche abtasten. Zeitgleich soll die ISS-Kamera die schmale Mondsichel abbilden.

Während der dichtesten Annäherung an den Mond steht eine erneute Premiere auf dem Programm der Raumsonde. In dieser Phase sollen nicht etwa die ISS-Kamera oder eines der verschiedenen Spektrometer, sondern vielmehr das RADAR-Instrument auf Enceladus ausgerichtet werden und dessen Oberfläche dabei unter anderem im Rahmen einer Scatterometrie-Beobachtung und im Synthetic Aperture Radar-Modus abbilden.

In der Vergangenheit wurde das RADAR-Instrument in der Regel lediglich für die Untersuchung der Oberfläche des Mondes Titan eingesetzt. Bei dieser ersten Radarabtastung der Oberfläche von Enceladus wird sich die südliche Hemisphäre des Mondes im Fokus des RADAR-Instrumentes befinden. Der Pfad des Radarsignals wird dabei die Grenzregion des südpolaren Gebietes streifen. Er verläuft allerdings leider zu weit nördlich, um dabei auch die sogenannten „Tigerstreifen“ zu erfassen. Diese vier parallel verlaufenden Bruchzonen, welche jeweils eine Länge von rund 130 Kilometern aufweisen, sind die eigentlichen Quellregionen der am Südpol auftretenden Eisgeysire, von denen die bereits erwähnten Plumes ausgehen. Allerdings dürften die Radarmessungen unter anderem die bisherigen Forschungen zur Bestimmung der Schneefall-Rate auf Enceladus unterstützen.

Die dritte ISS-Observation wird erst mehrere Stunden nach der dichtesten Annäherung erfolgen. Mit verschiedenen Filtern soll dabei ein aus drei Einzelaufnahmen bestehendes Farbmosaik des Mondes angefertigt werden.

Nach dem Enceladus-Vorbeiflug wird die ISS-Kamera auf den Saturnmond Dione ausgerichtet, welcher sich dann in einer Entfernung von 132.000 Kilometern zu Cassini befinden wird. Hierbei soll die WAC-Kamera eine nahe Begegnung mit dem Mond Titan dokumentieren. Titan wird sich dabei etwa 1,1 Millionen Kilometer von der Raumsonde entfernt befinden und aus diesen Grund auf den Aufnahmen kleiner als der 1.123 Kilometer durchmessende Mond Dione erscheinen. Mit den anschließend geplanten ISS-Aufnahmen soll auch Dione in Farbe abgebildet werden.

Am 7. und 8. November wird Cassini die Suche nach weiteren und bisher noch nicht entdeckten Saturnmonden fortsetzen. Zu diesem Zweck soll die ISS- Kamera die Regionen um die Lagrange-Punkte L5 der Monde Enceladus und Rhea sowie L4 des Mondes Titan abbilden.

An den fünf Lagrangepunkten heben sich die Gravitationskräfte benachbarter Himmelskörper und die Zentrifugalkraft der Bewegung gegenseitig auf. Dadurch entstehen an diesen Punkten Zonen mit einem niedrigen Gravitationspotenzial. Drei der Lagrange-Punkte, nämlich L1, L2 und L3, sind dabei relativ instabil, so dass bereits geringe gravitative Wechselwirkungen zu einem Entweichen von eventuell dort befindlichen Objekten führen können. Die Punkte L4 und L5, welche sich 60 Grad vor beziehungsweise hinter dem Himmelskörper befinden, sind dagegen stabil, so dass sich dort kleinere Objekte sammeln und anschließend über einen nahezu unbegrenzt langen Zeitraum aufhalten können.

Im Mondsystem des Saturn befindet sich so zum Beispiel der kleine Mond Telesto in der L4-Region des größeren Mondes Tethys, während der Mond Calypso sich in der Region von dessen L5-Punkt befindet. Der L5-Punkt von Dione wird dagegen von dem Mond Polydeuces eingenommen. Die geplante Beobachtung der Lagrange-Punkte L4 und L5 bei Enceladus, Rhea und Titan dient der Suche nach einem oder mehreren eventuell dort befindlichen und bisher noch unentdeckten weiteren Begleiter des Ringplaneten.

Am 15. November wird Cassini schließlich in einer Entfernung von rund 2,4 Millionen Kilometern zum Saturn erneut die Apoapsis erreichen und den 157. Orbit um den Ringplaneten beenden. Während des damit beginnenden Orbits Nummer 158 werden diesmal keine dichten Vorbeiflüge an den Monden des Saturn erfolgen. Vielmehr wird sich das Augenmerk von Cassini erneut hauptsächlich auf den Titan und den Saturn richten, welche dabei aus unterschiedlichen Entfernungen mit den verschiedenen Instrumenten untersucht werden sollen.

Die Mission Cassini-Huygens ist ein Gemeinschaftsprojekt der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, der europäischen Weltraumagentur ESA und der italienischen Weltraumagentur ASI. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, eine Abteilung des California Institute of Technology (Caltech), leitet die Mission für das Direktorat für wissenschaftliche Missionen der NASA in Washington, DC.

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

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des Viktoria-Kraters, welcher sich auf der auf dem Mars gelegenen Hochebene „Meridiani Planum“ befindet, fassten die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) den Entschluss, den Marsrover Opportunity zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte die Missionsleitung den westlichen Rand des knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom Viktoria-Krater entfernt liegenden Endeavour-Kraters aus. Auf dem Weg zu seinem neuen Ziel legte Opportunity in den vergangenen Jahren weitere über 20 Kilometer auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück.

Neben der Entdeckung und Untersuchung mehrerer Meteoriten und der Erkundung verschiedener kleinerer Krater stand dabei die in regelmäßigen Abständen erfolgende Analyse der chemischen Zusammensetzung der passierten Böden und Gesteine auf dem Arbeitsprogramm des Robotergeologen. Nach einer Reisedauer von fast drei Jahren konnte der Rover sein Ziel schließlich am 9. August 2011, dem Sol 2.681 der Mission, erreichen (Raumfahrer.net berichtete). Opportunity befand sich jetzt direkt an der Südspitze des Cape York, einer mehrere hundert Meter langen und nur wenige Meter hohen Geländeerhebung, welche sich direkt am westlichen Rand des Endeavour-Kraters befindet.

Als erstes Untersuchungsgebiet wählten die an der Mission beteiligten Geologen ein Areal an der Südseite des dort gelegenen Odyssey-Kraters aus. Dieser lediglich etwa 17 x 21 Meter durchmessende Impaktkrater befindet sich direkt auf der Südspitze des Cape York. In seiner Umgebung sind eine Vielzahl von Gesteinsbrocken abgelagert, die bei dem Einschlag, welcher zur Entstehung dieses Kraters führte, aus dem Untergrund herausgerissen wurden.

Am 11. und am 13. August führte der Rover zwei Fahrten aus, bei denen er sich dem Südrand des Odyssey-Kraters um 14,88 beziehungsweise 17,86 weitere Meter annäherte. Eine dritte Annäherungsetappe wurde am 16. August durch die Sicherheitsautomatik des Rovers nach nur 49 gefahrenen Zentimetern automatisch abgebrochen. Dieser vorzeitige Fahrtabbruch stellte für die „Roverdriver“ des JPL, welche für die Steuerung von Opportunity verantwortlich sind, allerdings keine allzu große Überraschung dar. Aufgrund des unbekannten Geländes und der großen Präzision, mit der sich der Rover ab jetzt bewegen musste, hatten diese die Sicherheitsparameter, welche unter anderem die Toleranzen für einen Schlupf der Räder oder eine seitliche Abdrift des Rovers kontrollieren, im Vorfeld der Fahrt bewusst konservativ eingestellt. Der Fahrtabbruch wurde in diesem Fall dadurch ausgelöst, dass die verschiedenen Kamerasysteme des Rovers nicht genügend Daten für die exakte visuelle Positionsbestimmung, die sogenannte visuelle Odometrie, liefern konnten.

Die Fahrt des Rovers wurde am 19. August fortgesetzt und endete diesmal nach weiteren vier Metern der Annäherung an das angepeilte Ziel, welches in den folgenden Tagen ausführlich mit den verschiedenen Instrumenten des Rovers untersucht werden sollte. Hierfür hatte das wissenschaftliche Team der Opportunity-Mission mittlerweile einen knapp 30 Zentimeter hohen und rund 1,5 Meter breiten Felsen ausgewählt. Tisdale-2, so dessen vorläufiger Name, zeichnet sich durch eine augenfällige helle Schicht an seiner Oberseite aus, welche das Interesse der Geologen geweckt hatte. Zudem schien es sich hierbei um einen Felsblock zu handeln, welcher bei dem Impakt aus dem Untergrund herausgelöst wurde. Seine Analyse könnte also einen Einblick in den ansonsten im Verborgenen liegenden Marsuntergrund liefern.
Die Annäherung an Tisdale-2 wurde zwei Tage später fortgesetzt. Zu diesem Zweck vollführte der Rover zuerst eine Drehung um 180 Grad. Durch dieses Manöver wendete Opportunity, welcher sich bisher in einer „Rückwärtsbewegung“ fortbewegt hatte, dem Felsen jetzt seine Vorderseite mit dem dort befindlichen Instrumentenarm zu. Im Anschluss an die Drehung erfolgte eine weitere Annäherung um zwei Meter. Nach der Beendigung dieser Fahrt befand sich Tisdale-2 endlich in der Reichweite des „Instrument Deployment Device“ (IDD), so die offizielle Bezeichnung für den Instrumentenarm, an dem vier Geräte zur „In Situ“-Erforschung der Marsoberfläche befestigt sind.
Hierbei handelt es sich um das Rock Abrasion Tool (RAT), einem Gesteinsbohrer mit einer integrierten Bürste zur Reinigung von zu untersuchenden Gesteinen, einem Mikroskop (MI) für detaillierte Abbildungen der zu untersuchenden Objekte und um zwei Spektrometer. Das APXS-Spektrometer wurde am Max-Planck-Institut für Chemie entwickelt. Das zweite Instrument, das Moessbauer-Spektrometer ist dagegen eine Entwicklung der Johannes Gutenberg Universität in Mainz.

Die direkte Untersuchung von Tisdale-2 begann schließlich am 22. August. Um ein möglichst aussagekräftiges Profil über die vertikale chemische Zusammensetzung von Tisdale-2 zu erstellen, analysierte der Rover zwischen dem 22. und dem 24. August 2011 – dies entspricht den Sols 2694 bis 2696 der Mission – zunächst drei verschiedene Bereiche an dessen Vorderseite. Die erste Messung erfolge im oberen Bereich, die zweite in der Mitte und die dritte Messung im unteren Bereich des Felsens.

Dazu wurde vor jeder Untersuchung zuerst das Moessbauer-Spektrometer auf dem jeweiligen zu untersuchenden Bereich abgesetzt. Durch dieses Präzisionsmanöver sollte bestätigt werden, dass die Roverdriver die Entfernung des Instrumentenarmes zu ihrem Ziel korrekt berechnet hatten und die Instrumente punktgenau auf der sehr unebenen Gesteinsoberfläche eingesetzt werden konnten. Erst nach der erfolgten Bestätigung wurde das Mikroskop des Rovers auf das jeweilige Ziel ausgerichtet. Dieses fertigte anschließend von diesen Bereichen der Felsoberfläche jeweils eine Vielzahl von Aufnahmen an. Während der anschließenden Nächte wurden in diesen Bereichen zusätzlich jeweils mehrstündige Messungen mit dem APXS-Spektrometer durchgeführt. Aus den so gewonnenen Daten können die beteiligten Wissenschaftler die chemische Zusammensetzung von Tisdale-2 ableiten.

Nach der Erstellung des vertikalen Profils näherte sich Opportunity dem Felsen am 26. August nochmals um weitere 15 Zentimeter. Durch dieses Manöver gelangte jetzt auch die Oberseite von Tisdale-2 in die Reichweite des IDD. Diese wurde ab dem 28. August, dem Sol 2699 der Mission, ebenfalls mit dem Mikroskop und dem APXS-Spektrometer untersucht. Auch bei diesen Messungen wurden verschiedene Bereiche der Felsoberfläche abgetastet.

Am 1. September 2011 wurden im Rahmen einer von der NASA veranstalteten Telekonferenz erste Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen bekannt gegeben.

Opportunity, so die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, hat mit der Ankunft im Randbereich des Endeavour-Kraters ein Gebiet erreicht, welches sich aus geologischer Sicht vollkommen von den zuvor befahrenen und untersuchten Regionen unterscheidet. Der Rover hat während der Annäherung an das Cape York eine Grenzelinie in der Zusammensetzung des Sedimentgesteins überschritten und hat jetzt Zugriff auf tiefer liegende Gesteinsschichten, welche über ein deutlich höheres Alter verfügen als die zuvor untersuchten Oberflächenformationen. Diese Formationen entstammen teilweise dem Noachischem Zeitalter, welches vor etwa 3,8 bis 3,5 Milliarden Jahren vorherrschte. Im Gegensatz zu den bisher üblichen Gesteinsschichten aus Sandstein erreicht Opportunity somit jetzt Gesteinsformationen, welche aus der Frühzeit des Mars stammen. „Dies ist für uns eine brandneue Mission mit einem brandneuen Landeplatz“, so Steve Squyres von der Cornell University, der Principal Investigator der Mars Exploration Rover-Mission.
Bereits beim Durchfahren der dem Cape York vorgelagerten Bottany Bay zeigte sich, dass die dort befindlichen Felsen offensichtlich durch eine über Milliarden von Jahren anhaltende Winderosion verändert wurden. Auf der Oberfläche der Bottany Bay sind zudem an mehreren Stellen feine Adern erkennbar, welche sich aus einem hellen Material zusammensetzten. Möglicherweise, so ein erster Erklärungsversuch, handelt es sich hierbei um Minerale, welche durch Wasser aus der Planetenoberfläche ausgewaschen wurden. Für genauere Aussagen fehlen allerdings entsprechende Messwerte, da sich die an der Mission beteiligte Wissenschaftler dazu entschlossen hatten, zuerst die Gesteine in der Umgebung des Odyssey-Kraters zu analysieren.

Die ersten Auswertungen der bisher gewonnenen Daten von Tisdale-2 haben ergeben, dass es sich bei dieser Struktur um eine typische Impaktbrekzie handelt. Der Felsen ist somit ein Produkt des Meteoriteneinschlages, welcher zur Entstehung des Odyssey-Kraters führte. Bei dem Impakt wurden ältere auf der Marsoberfläche abgelagerte Gesteine zertrümmert und durch die dabei auftretenden hohen Drücke verdichtet und zu Tisdale-2 verschmolzen. Tisdale-2 ist die erste Impaktbrekzie, welche auf dem Mars durch den Rover Opportunity untersucht werden konnte.

Zudem verfügt Tisdale-2, so die ersten Analysen der APXS-Daten, über eine Zusammensetzung, welche in dieser Form noch nie zuvor auf dem Mars nachgewiesen werden konnte. Er besitzt eine Zusammensetzung, welche mit verschiedenen vulkanischen Gesteinen vergleichbar ist. Die nachgewiesenen Anteile von Kieselerde, Aluminium und Chlor sind typisch. Besonders auffällig ist jedoch der ungewöhnlich hohe Anteil von Zink und Brom. Speziell der nachgewiesene Zink-Anteil fällt deutlich höher aus als bei allen zuvor durch die Rover Spirit und Opportunity untersuchten Gesteinen. Auf der Erde sind Gesteine mit einer solchen hohen Zink-Konzentration Hinweise auf eine in der Vergangenheit in der Region erfolgten hydrothermale Aktivität.

„Dies könnte ein Hinweis darauf sein, dass wir es auch hier mit einem ehemaligen hydrothermalen System zu tun haben“, so Steve Squyres. Erste Vermutungen gehen in die Richtung, dass die hydrothermale Aktivität vor mehreren Jahrmilliarden durch die Entstehung des Endeavour-Kraters ausgelöst wurde. Im Gegensatz zu anderen Regionen auf dem Mars, welche Anzeichen für eine ehemalige hydrothermale Aktivität aufweisen, war das im Bereich des Endeavour-Kraters aufgetretenen Wasser aber sehr wahrscheinlich pH-neutral.

Dies deckt sich mit den vorherigen Messergebissen des CRISM-Spektrometers an Bord des Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Die bisherigen Analysen der von diesem Instrument gewonnenen Daten deuten eindeutig darauf hin, dass sich in der Umgebung des Cape York an verschiedenen Stellen Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert haben. Dies weist auf eine früher erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser hin.

Im zentralen Bereich des Cape York konnte das CRISM-Spektrometer eine hohe Konzentration von Smektiten – hierbei handelt es sich um Schichtsilikate, welche eine bestimmte Gruppe der Tonminerale bilden – registrieren. Speziell das Vorhandensein dieser Smektite ist ein Indiz dafür, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum.

Opportunity beendete die Untersuchungen von Tisdale-2 am 31. August. Am darauffolgenden Tag verließ der Rover sein bisheriges Forschungsziel und bewegte sich zunächst knapp 20 Meter in die östliche Richtung. Die nächste Fahrt ist noch für dieses Wochenende vorgesehen. Dabei soll sich der Rover um weitere 20 bis 25 Meter in die nordöstliche Richtung bewegen und einen Bereich mit offen zutage liegenden Grundgestein erreichen. Bei dessen Analyse soll Opportunity nach weiteren Zink-Konzentrationen suchen. Sollten diese tatsächlich nachgewiesen werden, so wäre dies ein weiteres Indiz für eine einstmals „feuchte Vergangenheit“ des Mars.

Ein kleiner Wermutstropfen ist die gegenwärtig auf dem Mars vorherrschende Wettersituation. Aufgrund mehrerer während der letzten Wochen auf dem Mars aktiven lokalen und regionalen Staubstürmen ist die Atmosphäre des Mars gegenwärtig sehr stark mit Staub durchtränkt. Dies hatte unter anderem zur Folge, dass die in den letzten Wochen von Opportunity angefertigten Fotoaufnahmen der weiteren Umgebung relativ unscharf ausgefallen sind.

Die Staubaktivitäten in der Marsatmosphären hatten in den letzten Tagen wieder zugenommen. Vor zwei Wochen wurden dabei lokale Sturmgebiete über dem südlichen Noachis Terra und unmittelbar südlich des Hellas Planitia beobachtet, welche sich zu einem regionalen Sandsturm entwickelten, der sich anschließend über die nahezu gesamten südlichen Hemisphäre des Mars ausbreitete. Das Zentrum dieses Sturmgebietes befand sich über dem Noachis Terra und bewegte sich dann auf das westlich gelegene Aonia Terra zu. Ausläufer des Sturm dehnten sich dabei bis in das Terra Sirenum und das Terra Cimmeria aus. Zeitweilig wurde durch den Staub auch die südliche Polarkappe des Mars verdeckt.

Ab dem 22. August bewegte sich ein größeres Sturmgebiet über dem Chryse Planitia. Kleinere Stürme wurden in der vergangenen Woche zudem über dem Utopia Planitia und dem Elysium Planitia registriert. Wolken aus Wassereiskristallen wurden über dem Tempe Terra und dem Acidalia Planitia sowie im Bereich des Vulkans Arsia Mons in der Tharsis-Region beobachtet, von wo aus sie sich über die nördlichen mittleren Breiten des Mars ausdehnten. Der Himmel über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, war von dieser Entwicklung der letzten Wochen allerdings kaum betroffen. Er erschien lediglich leicht getrübt.

Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten Wochen gibt die folgende Auflistung. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub und 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 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 Rovers.

• 27.07.2011: 0,413 kWh/Tag , Tau-Wert 1,01 , Lichtdurchlässigkeit 58,70 Prozent
• 03.08.2011: 0,385 kWh/Tag , Tau-Wert 1,03 , Lichtdurchlässigkeit 53,70 Prozent
• 09.08.2011: 0,374 kWh/Tag , Tau-Wert 1,12 , Lichtdurchlässigkeit 54,20 Prozent
• 17.08.2011: 0,399 kWh/Tag , Tau-Wert 1,03 , Lichtdurchlässigkeit 56,90 Prozent
• 23.08.2011: 0,366 kWh/Tag , Tau-Wert 1,07 , Lichtdurchlässigkeit 54,60 Prozent
• 31.08.2011: 0,352 kWh/Tag , Tau-Wert 1,07 , Lichtdurchlässigkeit 54,00 Prozent

Laut John Callas, dem für die Mars Exploration Rover-Mission zuständigen Projektmanager des JPL, wird die Energiesituation während des kommenden Marswinters sehr wahrscheinlich keine Beeinträchtigung darstellen. Die zur Verfügung stehende Energie sollte auch in der Zukunft ausreichen, um die Fortsetzung der geplanten Analysen zu ermöglichen. Für diese Einschätzung greifen die Ingenieure des JPL auf die Erfahrungen der letzten Jahre zurück. Trotzdem muss aufgrund des fortgeschrittenen Alters des Rovers jederzeit damit gerechnet werden, dass entscheidende technische Bauteile von Opportunity dauerhaft ausfallen und die Mission somit beendet werden muss. „Wir betrachten jeden weiteren Tag der Forschung als ein zuvor nicht zu erwartendes Geschenk für die Fortsetzung dieser Mission“, so Dave Lavery vom NASA-Hauptquartier.

Sollte Opportunity jedoch auch weiterhin einsatzfähig bleiben – und abgesehen von verschiedenen Alterserscheinungen deutet gegenwärtig eigentlich nichts auf das Gegenteil hin – so könnte der Rover noch viele weitere Jahre mit der Erforschung des Endeavour-Kraters verbringen. Nach dem Abschluss der noch mehrere Monate andauernden Untersuchungen am Cape York soll sich Opportunity dabei in die südliche Richtung bewegen und das in mehreren Kilometern Entfernung gelegene Cape Tribulation ansteuern. Hier würde eine neue Herausforderung auf den Rover warten. Bei der Ersteigung des Cape Tribulation müsste Opportunity zuerst einen Höhenunterschied von rund 80 Metern überbrücken und anschließend ein Gefälle von bis zu 25 Grad überwinden. Erst danach würden sich die im Bereich des Cape Tribulation befindlichen Smektit-Konzentrationen in der Reichweite des Rovers befinden.

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

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des Viktoria-Kraters auf der Hochebene „Meridiani Planum“ im Jahr 2008 fassten die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) den Entschluss, den Marsrover Opportunity zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte die Missionsleitung den westlichen Rand des knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom Viktoria-Krater entfernten Endeavour-Kraters aus. Auf dem Weg zu seinem neuen Ziel legte Opportunity in den vergangenen Jahren weitere über 20 Kilometer auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück.

Neben der Entdeckung und Untersuchung mehrerer Meteoriten und der Erkundung verschiedener kleinerer Krater stand dabei die in regelmäßigen Abständen erfolgende Analyse der chemischen Zusammensetzung der passierten Böden und Gesteine auf dem Arbeitsprogramm des Robotergeologen. Nach einer Reise von fast drei Jahren hat der Rover am gestrigen Tag, dem Sol 2.681 der Mission, sein Ziel erreicht. Opportunity befindet sich seit wenigen Stunden direkt am Rand des Cape York, einer kleinen Geländeerhebung am Westrand des Endeavour-Kraters.

Seit dem letzten ausführlichen Statusbericht konnte sich Opportunity auch weiterhin erfolgreich auf sein nächstes Ziel zubewegen. Nach der Beendigung einer Messung mit seinem APXS-Spektrometer setzte Opportunity seine Fahrt am 29. Juli 2011, dem Sol 2.670 der Mission, fort. Im Rahmen dieser Fahrt über eine Strecke von 63,61 Metern in die süd-südöstliche Richtung wurde die Marke von insgesamt 33 auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegten Kilometern überschritten. Nach der Anfertigung verschiedener Bildaufnahmen eines nahe gelegenen Kraters wurde die Fahrt bereits am darauffolgenden Tag fortgesetzt. Diesmal wurden 69,20 Meter in die südöstliche Richtung zurückgelegt. Zwei weitere Fahrten über 120 und 121 Meter folgten am 2. und 4. August.

Opportunity hatte sich der Südspitze des Cape York damit bis auf etwa 140 Meter genähert. Bereits zuvor waren den für die Bedienung der Navigations- und Panoramakameras verantwortlichen Missionsmitarbeitern spektakuläre Aufnahmen gelungen. Jetzt war aber erstmals auch ein Blick in das Innere des etwa 300 Meter tiefen Endeavour-Kraters möglich.

Im Vordergrund der nebenstehenden Aufnahme befindet sich die Ebene Bottany Bay, welche zwischen dem Cape York und dem Cape Tribulation platziert ist. Die Gebirge in der rechten Bildhälfte zeigen das Cape Tribulation mit dem vorgelagerten Sunderland Point, anschließend das Cape Byron und dahinter das Cape Dromedary, welche sich auf einer Länge von mehreren Kilometern am Westrand des Endeavour-Kraters erstrecken und einen Teil von dessen teilweise bereits stark verwittertem Wall bilden. Im Bildhintergrund ist das etwa 22 Kilometer entfernte östliche Randgebirge des Kraters zu sehen. Im Inneren des Kraters sind zudem am äußersten linken Bildrand die Ausläufer eines extrem flach ausfallenden Zentralberges zu erkennen. Das Cape York befindet sich in diesem Panorama außerhalb des Aufnahmebereiches noch weiter links (nördlich).

Zugleich hatte die jetzt erfolgte relativ dichte Annäherung an das Cape York auch eine Änderung der bisherigen Taktik des Mars Exploration Rover-Teams zur Folge. Die bisherige Vorgehensweise bestand darin, in einem möglichst kurzen Zeitraum eine möglichst große Entfernung in Richtung zum Rand des Endeavour-Kraters zu überbrücken. Diese Fahrten wurden nur gelegentlich für intensivere Untersuchungen oder Fotoaufnahmen von ausgewählten Zielen unterbrochen. Ab jetzt, so die Aufforderung von Steve Squyres von der Cornell University, dem Chefwissenschaftler der Rover-Mission, solle man „etwas auf die Bremse treten“ und die Wissenschaft in den Vordergrund rücken.
Hierzu sollten zuerst verstärkt zusätzliche Aufnahmen von verschiedenen Oberflächenstrukturen angefertigt werden. Durch die Verwendung verschiedener Filter können diese Strukturen sowohl in Echtfarben als auch in Falschfarben wiedergegeben werden. Bereits aus diesen ausschließlich optischen Daten lassen sich Rückschlüsse über die Beschaffenheit und Zusammensetzung der Oberfläche gewinnen. Aus diesem Grund sollten die restlichen Meter bis zum Rand des Cape York auch nicht in einer einzigen Etappe überbückt werden.

„Die Landschaft ist wirklich sehr spektakulär“, so Steve Squyres. „Mittlerweile stellt sie sich jeden Tag anders dar und jede Datenübertragung vom Mars gestaltet sich spannend. Wir wissen, dass sich die Geologie der Oberfläche jetzt sehr stark verändert, können das Ausmaß dieser Veränderungen aber noch nicht einschätzen.“

Bei seiner nächsten Fahrt am 6. August näherte sich Opportunity dem Cape York nochmals um zusätzliche 75,26 Meter an und enthüllte mit den anschließend angefertigten Bildaufnahmen weitere Details der Oberfläche. Am linken Rand der nebenstehenden Aufnahme der Navigationskamera ist das Auswurfmaterial des Odyssey-Kraters zu erkennen, welches sich an dessen unmittelbarem Rand abgelagert hat. Besonders auffällig ist dabei die Größe der Ejektablöcke.

Dieser lediglich etwa 17 x 21 Meter durchmessende Krater befindet sich direkt auf der Südspitze des Cape York. Auch in dieser Aufnahme ist im Inneren des Endeavour-Kraters der sehr flach ausfallende „Zentralberg“ erkennbar. Ebenfalls gut erkennbar ist eine Veränderung des vorausliegenden Geländes. Zum Zeitpunkt dieser Aufnahme befand sich Opportunity noch auf einem Areal, wo offen zutage tretendes Grundgestein die Zusammensetzung der Oberfläche dominiert. Weiter zum Kraterrand hin wird dieses wieder von Sand abgelöst.

Seine bisher letzte Etappe absolvierte Opportunity schließlich am gestrigen Sol 2.681. Im Rahmen dieser Fahrt bewegte sich der Rover weitere 62 Meter in die südöstliche Richtung. Aktuell befindet sich Opportunity jetzt in einer Entfernung von etwa 20 Metern zum westlichen Rand des Odyssey-Kraters. Was jetzt folgt, wird von vielen Mitarbeitern der Mars Exploration Rover-Mission mit dem Beginn einer völlig neuen Mission verglichen. Der Zweck der demnächst beginnenden Oberflächenanalysen besteht darin, die in der unmittelbaren Umgebung des Cape York befindlichen Minerale näher zu analysieren.

Die bisherigen Analysen der von den verschiedenen Marsorbitern gewonnenen Daten deuten eindeutig darauf hin, dass sich dort an verschiedenen Stellen Schichtsilikate und Tonminerale abgelagert haben. Dies weist auf eine früher erfolgte Interaktion der dortigen Oberfläche mit Wasser hin. Sowohl Opportunity als auch sein baugleicher „Zwillingsbruder“ Spirit haben im Verlauf ihrer bisherigen Forschungsarbeiten mehrfach Minerale auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten nachgewiesen, welche sich normalerweise nur unter dem Einfluss von Wasser bilden können. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang besonders der Nachweis von Sulfaten. Diese Sulfate benötigten für ihre Bildung jedoch wahrscheinlich lediglich punktuell auftretende Konzentrationen von verhältnismäßig salzigem Wasser, welches zudem nicht dauerhaft über einen längerem Zeitraum auf der Planetenoberfläche aufgetreten sein müsste. Für die Bildung von Tonmineralen müsste die Marsoberfläche dagegen über einen deutlich längeren Zeitraum mit Wasser interagiert haben.

Ein weiterer Unterschied bei der Bildung von Sulfaten und Tonmineralen ist der pH-Wert des dafür benötigten Wassers. Eines der Sulfate, welches Opportunity in den bisher untersuchten Gesteinen nachweisen konnte, ist das Mineral Jarosit, welches sich ausschließlich in einer sehr „sauren“ Umgebung bildet. Eine solche saure Umgebung stellt für die meisten irdischen Lebensformen, abgesehen von hochspezialisierten extremophilen Organismen, eine eher schlechte Lebensgrundlage dar. Die meisten Astrobiologen halten es für unwahrscheinlich, dass sich unter solchen extremen Voraussetzungen Leben bilden kann.

Tonminerale entstehen dagegen bei höheren, nahezu neutralen pH-Werten. Ihr Vorhandensein im Bereich des Endeavour-Kraters wird als ein Hinweis darauf interpretiert, dass sich in diesem Bereich der Marsoberfläche einstmals pH-neutrales Wasser befunden haben muss – und dies über einen in geologischen Zusammenhängen betrachtet längeren Zeitraum. Eine solche Umgebung könnte in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen die Entstehung von primitiven Lebensformen auf dem Mars begünstigt haben.

Die geplanten Untersuchungen des Cape York könnten somit zugleich die wissenschaftlich bedeutsamsten der gesamten Mars Exploration Rover-Mission werden. Mit ihnen könnten die Wissenschaftler der Beantwortung der wohl interessantesten Frage der aktuellen Marsforschung einen Schritt näher kommen: „Haben auf dem Mars einstmals Umweltbedingungen geherrscht, welche die Entstehung von Leben ermöglicht haben könnten?“
Allerdings wird Opportunity für die entsprechenden Untersuchungen das Cape York erklimmen müssen, was bei der geringen Höhe von nur wenigen Metern aber keine allzu großen Probleme bereiten dürfte. Dort konnte das CRISM-Spektrometer an Bord des von der NASA betriebenen Marsorbiters Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) die höchste Konzentration von Smektiten – hierbei handelt es sich um Schichtsilikate, welche eine bestimmte Gruppe der Tonminerale bilden – registriert.

Nach einer ausführlichen Sondierung der Lage sollen anschließend unter anderem das APXS-Spektrometer und das Moessbauer-Spektrometer, zwei der wissenschaftlichen Instrumente an Bord des Rovers, dazu eingesetzt werden, um die Zusammensetzung der Oberfläche eingehend zu analysieren. Speziell die Messungen mit dem Moessbauer-Spektrometer werden dabei über einen Zeitraum von mehreren Wochen andauern. Da sich der Robotergeologe in diesem Zeitraum nicht bewegen darf, soll diese Zeit unter anderem dazu genutzt werden, um die Umgebung und speziell das Innere des Endeavour-Kraters mit den verschiedenen Kameras ausführlich abzubilden. Der Öffentlichkeit werden somit in Kürze äußerst interessante und spektakuläre Aufnahmen des Endeavour-Kraters zur Verfügung stehen.

Ein kleiner Wermutstropfen ist dabei die gegenwärtig auf dem Mars vorherrschende Wettersituation. Aufgrund mehrerer kürzlich aktiver lokaler und regionaler Staubstürme ist die Atmosphäre des Mars gegenwärtig sehr stark mit Staub durchtränkt. Dies hatte zur Folge, dass die in den letzten Wochen von Opportunity angefertigten Fotoaufnahmen relativ unscharf ausgefallen sind.

Allerdings gehen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler davon aus, dass sich diese zur Zeit eher negativen Wetterbedingungen in den kommenden Monaten aufgrund des Wandels der Jahreszeiten auf dem Mars wieder verbessern werden. Die daraus resultierende verbesserte Opazität der Marsatmosphäre wird sich dabei nicht nur positiv auf weitere fotografische Dokumentationen auswirken. Zusätzlich sollte sich dadurch auch wieder die täglich zur Verfügung stehende und in den letzten Wochen leicht rückläufige Energiemenge für den ausschließlich solarbetriebenen Rover erhöhen.

Aus technischer Sicht betrachtet befindet sich Opportunity, von kleineren Mängeln abgesehen, nach wie vor in einem exzellenten Zustand. Einer Fortsetzung der Mission steht somit aus heutiger Sicht nichts im Weg. In Anbetracht der Anforderungen, welche ursprünglich an diese Mission gestellt wurden und die von einer Einsatzdauer von drei Monaten ausgingen, in denen der Rover „lediglich“ rund 700 Meter zurücklegen sollte, ist dies eine fast unglaubliche Leistung. Diese fand am gestrigen Tag ihren vorläufigen Höhepunkt. Nur wenige Optimisten haben wohl ernsthaft damit gerechnet, dass Opportunity wirklich den Rand des Endeavour-Kraters erreichen würde. Aufgrund dieses erneuten Erfolges wird der Menschheit ein weiterer und noch tieferer Einblick in die Entwicklungsgeschichte unseres Nachbarplaneten ermöglicht werden.

Die momentanen Planungen der Mitarbeiter der Mars Exploration Rover-Mission sehen vor, dass sich Opportunity im Rahmen einer weiteren Fahrt noch weiter auf das Cape York begeben soll. Das nächste Ziel wird dabei sehr wahrscheinlich der unmittelbare Rand des Odyssey-Kraters sein. In dieser Region sollen anschließend noch auszuwählende Oberflächenstrukturen näher untersucht werden. Diese Analysen werden jedoch erst den Auftakt für weitere und intensivere Forschungen im Bereich des Cape York bilden. Sollte Opportunity anschließend immer noch funktionsfähig sein, so soll der Rover seine Fahrt in die südliche Richtung fortsetzen und nach einer zwischenzeitlichen Untersuchung der Bottany Bay das dort gelegene Cape Tribulation ansteuern.

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

Nach dem Abschluss der Untersuchungen des Viktoria-Kraters auf der Hochebene „Meridiani Planum“ im Jahr 2008 trafen die für die Opportunity-Mission verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) den Entschluss, den Marsrover Opportunity zu einem neuen Ziel zu manövrieren. Hierfür wählte die Missionsleitung den knapp 22 Kilometer durchmessenden und etwa 12 Kilometer vom Viktoria-Krater entfernten Endeavour-Krater aus. Seit dem Verlassen des Viktoria-Kraters am 17. Oktober 2008 legte Opportunity mittlerweile über 20 Kilometer auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurück. Neben der Entdeckung und Untersuchung mehrerer Meteoriten und der Erkundung verschiedener kleinerer Krater stand dabei die ausführliche Analyse der chemischen Zusammensetzung der passierten Böden und Gesteine auf dem Arbeitsprogramm des Robotergeologen. Nach einer Reise von fast drei Jahren steht der Rover jetzt kurz vor seinem Ziel. Der Westrand des Endeavour-Kraters befindet sich in der unmittelbaren Reichweite und wird aller Voraussicht nach in wenigen Tagen erreicht werden.

Seit dem letzten ausführlichen Statusbericht konnte sich der Rover auch weiterhin erfolgreich auf sein nächstes Ziel zubewegen. Die dabei durchgeführten Fahrten absolvierte der Rover ausschließlich in einer Rückwärtsbewegung. Nach dem Auftreten von Problemen mit dem rechten Vorderrad – dieses wies während der Fahrten einen erhöhten Stromverbrauch auf – waren die für die Steuerung von Opportunity verantwortlichen Marsrover-Driver bereits vor längerer Zeit dazu übergegangen, das Fahrzeug nur noch im „Rückwärtsgang“ über die Ebene des Meridiani Planum zu dirigieren. Am 3. Juni 2011, dem Sol 2.616 der Mission, konnte dabei eine Distanz von 165,67 Metern zurückgelegt werden. Dies stellte einen neuen Entfernungsrekord für eine Fahrt in einer ausschließlichen Rückwärtsbewegung dar.

Im Verlauf der nächsten Fahrt am 9. Juni, dem Sol 2.621, wurde ein weiterer kleiner Krater, er wurde auf den Namen „Gemini 5“ getauft, umfahren und mit den Kameras abgebildet. Anschließend änderte Opportunity den Kurs. In den zurückliegenden Monaten führte dieser in die grob ost-südöstliche Richtung. Ab jetzt wurde der Rover in die süd-südöstliche Richtung dirigiert, womit der Kurs direkt auf den südlichen Bereich des Cape York, einer nur wenige Meter hohen Erhebung im westlichen Wall des Endeavour-Kraters, zielte.

Diese Gegend, in der zuvor anhand der durch die beiden von der NASA betriebenen Marsorbiter Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter gesammelten Messdaten Schichtsilikate und Tonminerale nachgewiesen werden konnten, wird das erste Ziel des Rovers bei seiner anstehenden Untersuchung des Endeavour-Kraters darstellen. Anlässlich der offiziellen Beendigung der Mission des Marsrovers Spirit (Raumfahrer.net berichtete) wurde dieser vorgesehene Ankunftspunkt Anfang Juni 2011 von der NASA offiziell mit dem Namen „Spirit Point“ belegt.

In den folgenden 10 Tagen überbrückte Opportunity im Verlauf von sieben Einzelfahrten insgesamt weitere 800 Meter und überwand dabei am 18. Juni 2011, dem Sol 2.630 der Mission, die Marke von 31 auf der Marsoberfläche zurückgelegten Kilometern. In der folgenden Woche konnten durch vier weitere Fahrten zusätzliche 360 Meter überbrückt werden. Diese häufigen Fahrten und die dabei zurückgelegten relativ weiten Entfernungen waren unter anderem deshalb möglich, weil sich die Energiesituation des ausschließlich solarbetriebenen Rovers infolge eines sogenannten „Cleaning Events“ zwischenzeitlich verbessert hatte. Bei diesen Cleaning Events wehen kurze Windstöße den Staub von den Solarpaneelen des Rovers, welcher sich dort im Laufe der Zeit ablagert. Dadurch gelangt mehr Sonnenstrahlung auf die Oberflächen der Solarzellen, welche anschließend in Energie umgewandelt werden kann.

„Das Event erfolgte am späten Nachmittag des Sol 2.627 [15. Juni 2011] und so machte sich der Anstieg der zur Verfügung stehenden Energiemenge erst am Sol 2.628 bemerkbar“, so Bill Nelson, der Chef-Ingenieur der Mars Exploration Rover-Mission am JPL.

Die jetzt zusätzlich zur Verfügung stehende Energie ermöglichte es auch, dass Opportunity seine Tagesaktivitäten an einzelnen Tagen früher als gewohnt aufnahm und im Rahmen einer zusätzlich eingerichteten Kommunikationsgelegenheit mittels seiner UHF-Antenne Daten an den Orbiter Mars Odyssey übermittelte. Dieser Marsorbiter dient als Kommunikationsrelais zwischen dem Rover und seinem Kontrollzentrum und hat in der Vergangenheit den überwiegenden Teil der Daten, welche im Rahmen der Mars Exploration Rover-Mission gesammelt wurden, an das Deep Space Network (DSN) der NASA übermittelt. Durch die zusätzlichen Übertragungen konnte vermieden werden, dass sich der Flash-Speicher des Rovers zu sehr mit Daten füllt, was eine Weiterfahrt verzögert hätte.

In der letzten Woche des Juni erfolgten keine weitere Fahrt. Der Grund hierfür war eine starke Auslastung des DSN sowie der zwischenzeitliche durch ein technisches Problem bedingte Ausfall einer der DSN-Stationen, welche ursprünglich für die Übertragung der Kommandos für die Fahrten vorgesehen war. Außerdem war sowieso vorgesehen, die Aktivitäten Opportunitys aufgrund des am 4. Juli gefeierten Unabhängigkeitstages der USA und des damit verbundenen verlängerten Wochenendes erst einmal einzuschränken.

Aus diesem Grund wurde dem Rover ein Arbeitsplan übermittelt, welcher die vorgesehenen Aktivitäten für mehrere Tage im Voraus festlegte. Im Rahmen dieser Agenda fertigten die Panorama- und Navigationskameras des Rovers diverse Bilder von der Umgebung an. Zusätzlich wurde das APXS-Spektrometer, eines der wissenschaftlichen Instrumente des Rovers, dazu eingesetzt, um den Argon-Gehalt in der Marsatmosphäre zu ermitteln.

Die nächste Fahrt erfolgte dann schließlich am 3. Juli und führte über eine Distanz von 162 Metern in die südöstliche Richtung. Bis zum 16. Juli konnte Opportunity mit fünf weiteren Fahrten zusätzliche 578 Meter überwinden. Der Grund für die jetzt wieder in größeren Zeitabständen stattfindenden Fahrten liegt in der Zeitverschiebung zwischen dem Mars und der Erde begründet.

Aufgrund der um etwa 40 Minuten länger ausfallenden Rotationsdauer des Mars‘ verschieben sich die Zeiträume, in denen Opportunity aktiv sein kann auch täglich um genau diese 40 Minuten. Im optimalen Fall herrscht auf dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, gerade Nacht, während in Pasadena/ USA, wo sich das Kontrollzentrum des Rovers befindet, gerade der Vormittag anbricht.
In diesem Fall können die Roverdriver ihre Kommandos erstellen, überprüfen und anschließend zum Mars übermitteln, während der Rover noch nicht aktiv ist. Opportunity erhält diese Kommandos pünktlich zu „seinem“ Tagesbeginn und kann die Befehle während des anstehenden Marstages ausführen. Die für die Planung der weiteren Aktivitäten relevanten Resultate dieser Fahrt – speziell handelt es sich hierbei um besondere Bildaufnahmen und Telemetriewerte – werden an das Kontrollzentrum übermittelt, während dort Nacht herrscht.

Pünktlich zum Beginn des nächsten Arbeitstages stehen diese Daten den Roverdrivern am JPL zur Verfügung und die Planung der nächsten Etappe kann beginnen. In einer solchen Phase kann Opportunity seine Fahrt im günstigsten Fall an fünf Tagen in der Woche fortsetzen, denn auch die Mitarbeiter des JPL legen nach einer Missionsdauer von mittlerweile über sieben Jahren verständlicherweise Wert auf ihre Wochenenden.

In einem ungünstigen Fall, und dieser war Anfang Juli gegeben, findet der Vormittag auf dem Mars und in Kalifornien annähernd zur gleichen Zeit statt. In einem solchen Fall gelangen die Daten vom Mars erst im späteren Verlauf des jeweiligen Arbeitstages zum JPL und die Roverdriver können ihre Sequenzen nicht schnell genug erstellen, um den Rover noch am gleichen Tag auf dem Mars fahren zu lassen. In dieser als „Restrictet Sols“ bezeichneten Phase erfolgen die Fahrten deshalb in der Regel nur alle zwei Tage. Diese Einhaltung von festen Arbeitszeiten ist notwendig, da sich die Mitarbeiter der Mission, sollten sie permanent parallel zur Marszeit arbeiten, einem „Dauer-Jetlag“ aussetzen würden (Raumfahrer.net berichtete bereits über die damit verbundenen Probleme).

Aber auch die Zeit der „Restrictet Sols“ ging zu Ende und zwischen dem 19. und dem 23. Juli konnte Opportunity an fünf aufeinander folgenden Tagen weitere 550 Meter überwinden. Hierbei zeigte sich, dass sich das umgebende Gelände nach dem Abschluss der letzten Fahrt offensichtlich verändert hatte. Die im Verlauf der letzten Monate immer wieder zu beobachtenden Dünen waren nicht mehr erkennbar und wurden stattdessen von einem extrem ebenen Untergrund abgelöst.

Dabei näherte sich Opportunity bereits am 21. Juli, dem Sol 2.662 der Mission, einem weiteren Krater. Dieser als „Mariner 9“ bezeichnete Krater nahm in Bezug auf die von dem Rover angefertigten Fotoaufnahmen eine Schlüsselfunktion ein. Aufgrund der Topografie des umliegenden Geländes war es zuvor nicht möglich, die Region des Cape York auf den Opportunity-Bildern direkt auszumachen. Der Grund hierfür war, dass sich der Rover während der letzten paar hundert Meter permanent auf einem leicht ansteigenden Gelände fortbewegte und sich das Cape York deshalb unterhalb des Horizonts befunden hat. Erst nach der Passage dieses Kraters würde das Gelände wieder abfallen und so einen Blick auf das tiefer gelegene voraus liegende Gelände ermöglichen.

Die internationale „Fangemeinde“ aus interessierten Hobby-Marsforschern und Amateurplanetologen fieberte daher jedem neuen Bild des Marsrovers entgegen. Diese Aufnahmen sind auf der Internetseite von Exploratorium.edu bereits kurz nach ihrer Übermittlung an das Kontrollzentrum für die interessierte Öffentlichkeit einsehbar. Die Frage war, wer das Cape York zuerst erkennt. Und tatsächlich gelang es dem User „fredk“ vom Internet-Forum Unmanned Spaceflight (UMSF), am 21. Juli erste Strukturen des Cape York auszumachen.

In den folgenden Tagen näherte sich Opportunity dem Cape York im Verlauf von vier weiteren Fahrten noch weiter an. Dabei konnte der Rover bis zum 27. Juli, dem Sol 2.668, insgesamt 460 Meter zurücklegen. Mit der letzten Fahrt erreichte Opportunity eine Stelle, an der sich offen zutage tretendes Mars-Grundgestein befand. Die an der Rovermission beteiligten Wissenschaftler nutzten diese Gelegenheit für eine weitere Untersuchung der Oberfläche.

Dabei wurde der vorausliegende Bereich der Marsoberfläche am heutigen Tag, dem Sol 2.669, zuerst mit der Panoramakamera des Rovers abgebildet. Anschließend fertigte das am Instrumentenarm des Rovers montierte Mikroskop diverse Detailaufnahmen der Oberfläche an. Für die kommende Nacht ist eine mehrstündige Messung mit dem APXS-Spektrometer vorgesehen. Mit den Messdaten dieses am Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz entwickelten Spektrometers soll die Zusammensetzung des untersuchten Gesteins ermittelt werden. Nach dem Abschluss dieser Untersuchungen wird der Marsrover seine Fahrt zum „Spirit Point wahrscheinlich noch am kommenden Wochenende fortsetzen. Sollten keine unerwarteten Probleme auftreten, so könnte diese jetzt noch etwas weniger als 500 Meter entfernt gelegene Region bereits gegen Ende der kommenden Woche erreicht werden.

Momentan deuten die Telemetriedaten bezüglich des „Gesundheitszustandes“ des Rovers auf keine nennenswerten technischen Anomalien hin und somit steht einer zügigen Weiterfahrt in Richtung Cape York nichts im Weg. Neben dem allgemeinen technischen Zustand muss dabei allerdings auch immer ein Auge auf die aktuelle Wettersituation auf dem Mars geworfen werden. Da der Rover ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird, ist für dessen aktuelle Energiesituation allein das Wetter auf dem Mars verantwortlich.

In den vergangenen Wochen zeigte sich in der Atmosphäre des Mars eine deutlich erhöhte Staubaktivität. Dabei fiel besonders die Region des Acidalia Planitia auf, welche Dank der seit mehreren Jahren erfolgenden regelmäßigen Beobachtungen durch die Marsorbiter bereits seit geraumer Zeit als der Ausgangspunkt für den sogenannten „Acidalia Storm Track“ bekannt ist.

Diese „Sturmgasse“ hat ihren Ausgangspunkt in der auf der nördlichen Marshemisphäre gelegenen Tiefebene Acidalia Planitia, wo sich während der dortigen Wintermonate immer wieder Staubstürme bilden und welche deshalb als eine der typischen „Geburtsstätten“ von Staubstürmen auf unserem Nachbarplaneten charakterisiert wird. Von dort aus ziehen diese Stürme dann in südliche Richtung. Sie bewegen sich dabei zuerst über das Chryse Planitia, erreichen das Xanthe Terra und überqueren anschließend das am Marsäquator gelegene Valles Marineris. Von dort aus bewegen sie sich bis zu dem Impaktbecken Aryre Planitia und dem westlich davon gelegenen Aonia Terra auf der südlichen Hemisphäre.

Zu Beginn der vergangenen Woche haben sich zudem über der Region Kasei Valles – dieses Talsystem befindet sich unmittelbar westlich des Chryse Planitia – mehrere regional begrenzte Staubstürme gebildet. Diese entwickelten sich allerdings relativ schnell zu regionalen Staubstürmen, welche in der Mitte der Woche die angrenzenden Regionen Tempe Terra, Acidalia Planitia, Chryse Planitia und den nordöstlichen Teil des Valles Marineris mit Staub überzogen. Aufgrund dieser Entwicklung zeigte sich die Atmosphäre über den in den mittleren nördlichen Breiten des Mars gelegenen Gebieten Tempe Terra, Acidalia Planitia und der nördliche Bereich des Arabia Terra extrem staubig. Die etwas weiter südlich davon gelegenen Regionen Chryse Planitia und Xanthe Terra enthielten dagegen nur leichte Staubschleier. Ungeachtet dieser Entwicklung erschienen die südlichen mittleren Breiten bis hinunter zur Südpolregion des Mars relativ frei von Staub. Und auch der Himmel über dem Meridiani Planum, dem Operationsgebiet von Opportunity, war nur leicht getrübt.
Einen Überblick über die Entwicklung der Energiewerte von Opportunity während der letzten zwei Monate gibt die folgende Auflistung. 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 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 Rovers.

• 25.05.2011: 0,408 kWh/Tag , Tau-Wert 0,827 , Lichtdurchlässigkeit 53,50 Prozent
• 01.06.2011: 0,408 kWh/Tag , Tau-Wert 0,860 , Lichtdurchlässigkeit 54,50 Prozent
• 08.06.2011: 0,420 kWh/Tag , Tau-Wert 0,747 , Lichtdurchlässigkeit 56,20 Prozent
• 16.06.2011: 0,528 kWh/Tag , Tau-Wert 0,782 , Lichtdurchlässigkeit 65,20 Prozent
• 22.06.2011: 0,505 kWh/Tag , Tau-Wert 0,926 , Lichtdurchlässigkeit 64,00 Prozent
• 28.06.2011: 0,476 kWh/Tag , Tau-Wert 1,110 , Lichtdurchlässigkeit 60,48 Prozent
• 05.07.2011: 0,421 kWh/Tag , Tau-Wert 1,030 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 13.07.2011: 0,435 kWh/Tag , Tau-Wert 0,996 , Lichtdurchlässigkeit 59,60 Prozent
• 19.07.2011: 0,417 kWh/Tag , Tau-Wert 0,945 , Lichtdurchlässigkeit 57,40 Prozent
• 27.07.2011: 0,413 kWh/Tag , Tau-Wert 1,010 , Lichtdurchlässigkeit 58,70 Prozent

Seit seiner Landung auf dem Mars im Januar 2004 hat der Rover Opportunity in den folgenden 7,5 Jahren bis zum heutigen Tag 32.973,44 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt und fast 156.000 Aufnahmen sowie diverse Messdaten seiner Spektrometer an das Kontrollzentrum übermittelt. In Anbetracht der Anforderungen, welche ursprünglich an diese Mission gestellt wurden und die von einer Einsatzdauer von drei Monaten ausgingen, in denen der Rover etwa 700 Meter zurücklegen soll, ist dies eine fast unglaubliche technische Leistung.

Daraus resultierend werden die an der Mission beteiligten Wissenschaftler noch Jahre und Jahrzehnte damit verbringen, die gewonnenen Daten auszuwerten, in einen wissenschaftlichen Kontext zu versetzen und zu interpretieren. Bereits in wenigen Tagen wird Opportunity das Gebiet mit den als äußerst interessant anzusehenden Tonmineralen und Schichtsilikaten am Südrand des Cape York erreichen und mit deren Untersuchung beginnen. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden das Wissen der Menschheit um den Wasserkreislauf des Mars erweitern und uns der Beantwortung einer der interessantesten Fragen der Marsforschung näher bringen: Herrschten auf unserem Nachbarplaneten eventuell einstmals „lebensfreundliche“ Bedingungen, welche die Entstehung von extremophilen mikrobakteriellen Lebensformen ermöglicht haben könnten?

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Der Beitrag Marsrover Opportunity: Endeavour-Krater Voraus! erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Seit dem letzten ausführlicheren Statusbericht über die Mission des Marsrovers Opportunity konnte sich dieser von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene „Robotergeologe“ auch weiterhin erfolgreich in die Richtung auf sein nächstes Ziel, den jetzt noch über acht Kilometer entfernten Endeavour-Krater, bewegen. Zwischen dem 5. und 18. August, den Sols 2322 bis 2335 der Opportunity-Mission, legte der Rover dabei im Rahmen von insgesamt 10 Einzelfahrten weitere über 700 Meter in die östliche Richtung zurück. Bei diesen Fahrten konnte die im letzten Statusbericht ausführlicher beschriebene neue Strategie der „Autonavigations“-Fahrten erfolgreich umgesetzt werden. „Diese neue Strategie scheint gut zu funktionieren“, so Bill Nelson vom Jet Propulsion Laboratory (JPL), von wo aus die Mars Exploration Rover-Mission geleitet wird. „Die Räder des Rovers zeigen keine Auffälligkeiten und wir konnten die tägliche Fahrleistung um 15 Prozent erhöhen.“

Am 19. August nahm Opportunity durch eine kurze Fahrt über lediglich sieben Meter eine Position ein, welche eine Formation von offen zutage liegenden Grundgesteins in die Reichweite des Roboterarms (engl. Instrument Deployment Device, kurz IDD) und der daran befestigten Instrumente brachte. Diese als „Cambridge Bay“ benannte Formation erweckte aufgrund der angefertigten Fotoaufnahmen das Interesse der an der Mission beteiligten Geologen. „Das Wissenschaftlerteam kam zu dem Schluss, dass sich dort zwei unterschiedliche geologische Gesteinsformationen befinden, welche eine Art Grenzlinie bilden“, so John Callas, der für die Mars Exploration Rover-Mission verantwortliche Projektmanager des JPL. Die erkennbaren optischen Unterschiede der Oberfläche, so die Vermutung, könnte in einer unterschiedlichen mineralogischen Zusammensetzung der verschiedenen Gesteine begründet liegen. Bis zum 26. August wurden darauf hin mehrere Stellen des Gesteins ausführlich untersucht. Dabei kamen sowohl das an dem IDD befestigte Mikroskop als auch das APXS-Spektrometer mehrfach zum Einsatz.

Am 27. August sollte dann schließlich mit dem zweiten am IDD befindlichen Spektrometer, dem Mößbauer-Spektrometer, eine als „Cervera Shoal“ bezeichnete Stelle des Bodens über einen Zeitraum von mehreren Tagen untersucht werden. Dieses Instrument macht sich den sogenannten Mößbauer-Effekt zunutze, um bei der Analyse von Gesteins- und Bodenproben eisenhaltige Mineralien nachzuweisen und dabei zum Beispiel auch Aussagen über eine zu einem früheren Zeitpunkt erfolgte Interaktion der Oberfläche mit Wasser zu ermöglichen. Das Gerät sendet dabei mittels einer radioaktiven Quelle, in diesem Fall handelt es sich um Kobalt-57, Gammastrahlen aus, welche auf das zu untersuchende Material treffen und von diesem reflektiert werden. Die Differenz zwischen dem ursprünglich ausgesandten und dem anschließend wieder empfangenen Spektrum gibt Auskunft über die genaue Zusammensetzung der eisenhaltigen Mineralien auf dem Mars, welche übrigens auch für die rötliche Färbung der Oberfläche des Mars verantwortlich sind. Das „MIMOS II“ genannte Mößbauer-Spektrometer der Rover-Mission wurde unter der Leitung von Dr. Göstar Klingelhöfer am Institut für Anorganische und Analytische Chemie an der Johannes Gutenberg Universität in Mainz entwickelt und gebaut.

Leider zeigte sich jedoch, dass bei dieser Messung ein Fehler des Gerätes auftrat. Die Detektoren des Mößbauer-Spektrometers waren zwar aktiv, jedoch hat sich eine Tauchspule des Instrumentes nicht wie vorgesehen bewegt.

Opportunity setzte die Fahrt nach dem Abschluss der Mößbauer-Messungen am 31. August mit einer Tagesetappe über 89 Meter fort. Am 1. und 2. September wurden weitere 40 beziehungsweise 80 Meter bewältigt. Am 6. September konnte der Rover schließlich erstmals seit langer Zeit wieder eine Distanz von über 100 Metern pro Missionstag zurücklegen. Möglich wurde diese Fahrt über 111 Meter in die südöstliche Richtung durch den günstigen Geländeverlauf und die hervorragenden Beleuchtungsverhältnisse, durch welche sich die Qualität der für die Fahrt notwendigen Aufnahmen der Kameras deutlich verbesserte. Bei drei weiteren Fahrten am 8., 11. und 14. September konnten insgesamt weitere 265 Meter überbrückt werden.

Außerdem wurden am 8., 11. und 16. September verschiedene Tests durchgeführt, um den am 27. August aufgetretenen Fehler des Mößbauer-Spektrometers näher zu analysieren. Die Untersuchung am 11.September erfolgte bei kalten Umgebungstemperaturen. Im Verlauf des 30-minütigen Testlaufs trat der zuvor beobachtete Fehler sowohl zum Beginn als auch zum Ende der Messungen auf. Der drei Tage zuvor durchgeführte Test, welcher bei wärmeren Temperaturen durchgeführt wurde, zeigte dagegen keine Anomalien. Auch der Test am 16. September, welcher diesmal im mittleren Temperaturbereich erfolgte, zeigte keine weiteren Auffälligkeiten des Spektrometers.

Das Instrument, so die daraus resultierende vorläufige Einschätzung der Wissenschaftler, arbeitet momentan während der relativ warmen Mars-Tage normal, kann aber während der Abendstunden und in der Nacht bei den dann herrschenden tieferen Temperaturen nicht erfolgreich eingesetzt werden. Das Wissenschaftlerteam der Mars Exploration Rover-Mission will das Mößbauer-Spektrometer allerdings auf jeden Fall nutzen, um die Hydratgesteine und Tonminerale zu untersuchen, auf welche Opportunity am Rand des Endeavour-Kraters stoßen wird.

Ebenfalls am 16. September, dem Sol 2363 der Mission, führte Opportunity außerdem noch eine Fahrt über eine Distanz von 81 Metern durch. Aufnahmen, welche nach der Beendigung der Fahrt routinemäßig von den Panorama- und Navigationskameras der Rovers angefertigt wurden, zeigten in einer Distanz von etwa 31 Metern einen dunklen Felsbrocken, der eine auffallende Ähnlichkeit mit mehreren der Meteoriten aufwies, welche der Rover im Jahr 2009 untersucht hatte. „Die dunkle Farbe, die Gestalt, die Art und Weise, wie er auf der Oberfläche lag… All dies ließ uns ganz automatisch an einen Eisenmeteoriten denken“, so Matt Golombek vom JPL.

Seit seiner Landung auf dem Mars am 25. Januar 2004 hatte Opportunity im Bereich seines Operationsgebietes auf dem Meridiani Planum bis zu diesem Zeitpunkt insgesamt vier Eisenmeteoriten entdeckt. Durch deren Untersuchung konnten sowohl Daten über die frühere Marsatmosphäre als auch über die Meteoriten gesammelt werden. Da sich der neu entdeckte vermeintliche Meteorit zudem fast genau auf der vorgesehenen Route des Rovers befand entschlossen sich die an der Mission beteiligten Wissenschaftler, das inzwischen auf den Namen „Oileán Ruaidh“, dies ist der gälische Name für eine nordwestlich von Irland gelegene Insel, getaufte Objekt näher zu untersuchen.

Die fehlende Distanz bis zu „Oileán Ruaidh“ legte der Rover nach ausführlichen fotografischen Dokumentationen der Umgebung vier Tage später am 20. September mit einer Fahrt über 36 Meter zurück. Am 21. September begann Opportunity eine teilweise Umrundung des Objektes, welche von weiteren intensiven Fotoaufnahmen der Navigations- und Panoramakameras begleitet wurde. Mit Hilfe der aufgenommenen Bilder sollten Ziele auf der Oberfläche des Meteoriten festgelegt werden, welche man in den folgenden Tagen näher mit den Instrumenten des Rovers untersuchen wollte. Diese Untersuchungen, bei denen erneut das Mikroskop und das APXS-Spektrometer zum Einsatz kamen, zeigten, dass es sich bei „Oileán Ruaidh“ tatsächlich um einen weiteren Nickel-Eisen-Meteoriten handelt.

Nach der Beendigung der Analysen setzte Opportunity seine Fahrt am 28. September, dem Sol 2374, fort. Bis zum 3. Oktober konnten im Verlauf von vier Fahrten weitere 350 Meter in die östliche Richtung zurück gelegt werden. Ab dem 5. Oktober, dem Sol 2381 der Mission schwenke Opportunity dann in die nordöstliche Richtung, um einen etwas schwierigeren Geländeabschnitt zu umfahren. Opportunitys bisher letzte Fahrt fand schließlich am 6. Oktober 2010 statt und führte über eine Distanz von 94 Metern in die ost-nordöstliche Richtung.

Bedingt durch die neue Autonavigations-Fahrweise sammelte der Rover im Verlauf der letzten Wochen bedeutend mehr Daten als bisher üblich. Diese Daten, hauptsächlich diverse Aufnahmen der Kameras, aber auch zusätzliche allgemeine Telemetriedaten über den Fahrtverlauf und den Zustand des Rovers, werden zunächst im Flashspeicher des Bordcomputers abgelegt, bevor sie an das Kontrollzentrum in Pasadena übermittelt werden. Nach der Fahrt am 6. Oktober war der Speicher so weit gefüllt, dass dieser erst einmal geleert werden musste. Die Übertragung dieser Daten wurde in der vergangenen Woche durch einen zeitweiligenen Ausfall von einer der Antennen des Deep Space Network der NASA behindert.

Um die Übermittlung der Daten nach einer bestimmten Prioritätenliste durchzuführen beziehungsweise unnötige Daten vor ihrer Übertragung zu löschen, sollte eine spezielle Daten-Management-Sequenz an Opportunity übermittelt werden, welche die Priorität der Daten neu festlegt. Der Ausfall der DSN-Antenne verhinderte die Übermittlung dieser Sequenz an den Rover, so dass den für die Steuerung von Opportunity zuständigen Roverdrivern des JPL zunächst keine Aufnahmen der zukünftigen Fahrtrichtung zur Verfügung standen. Diese hoch aufgelösten Bilder der Navigations- und Panoramakameras sind jedoch zwingend notwendig, um den zukünftigen Kurs von Opportunity festzulegen. Mittlerweile haben diese Aufnahmen das JPL allerdings erreicht.

Der Rover wird sich bei der Fortsetzung der Fahrt während der nächsten Etappen auch weiterhin auf der gegenwärtig befahrenen „Traverse“ aus offen zutage liegenden Grundgestein bewegen und im Verlauf der nächsten etwa 1.000 Meter einen Kurs in die ost-nordöstliche Richtung einschlagen, was ja eigentlich nicht die direkte Richtung zum Endeavour-Krater beziehungsweise zu dem nächsten Zwischenziel, dem Krater Santa Maria, darstellt. Man nimmt diesen Umweg trotzdem in Kauf, um den Rover möglichst lange über einen relativ festen und damit auch sicheren Untergrund steuern zu können. Erst nach dem Erreichen des Endes dieser Traverse soll ein Kurswechsel nach Ost-Südost erfolgen, wobei man dann wieder ziemlich genau in Richtung auf den Krater Santa Maria zusteuern wird. Die dann noch zurückzulegende Strecke von weiteren etwa zwei Kilometern bis zu diesem Krater wird wieder über eine offene Sandfläche führen.

Neben dem technischen Zustand des Rovers muss bei den weiteren Fahrten auch immer der Energiehaushalt von Opportunity im Auge behalten werden. Da der Rover ausschließlich mittels seiner Solarpaneele durch Sonnenenergie betrieben wird, ist für dessen Energiesituation ausschließlich das Wetter auf dem Mars verantwortlich. Dieses hat sich auf unserem Nachbarplaneten auch in den vergangenen Wochen typisch für einen Sommer auf der nördlichen Mars-Hemisphäre gestaltet. Die Entwicklung der letzten Tage gibt dabei allerdings leichten Anlass zur Sorge.

Ein regionaler Staubsturm, welcher sich ab dem 30. September 2010 vom Arcadia Planitia bis zum Acidalia Planitia erstreckte und somit weite Teile der nördlichen Tiefebene des Mars erfasst hat, hielt auch in der vergangenen Woche weiter an. Allerdings war hierbei ab dem 8. Oktober ein leichter Auflösungsprozess des Sturms erkennbar. Zusätzlich waren im Randbereich der nördlichen Polarkappe mehrere kleinere Staubstürme aktiv. Im Bereich der südlichen Planetenhemisphäre waren dagegen Staub und Wolken aus Wassereiskristallen weit verbreitet. Besonders auffällig waren dabei zu Beginn der letzten Woche erkennbare Staubkonzentrationen über dem Terra Cimmeria. Wolken aus Wassereis wurden zudem in den letzten Tagen in der Umgebung von allen größeren Vulkanen und im gesamten Äquatorbereich beobachtet.

Dünne Wolkenbänder erstreckten sich dabei auch über den Operationsgebieten der beiden Rover, dem Meridiani Planum und dem Gusev-Krater, welche sich allerdings nicht sonderlich negativ auf die Situation von Opportunity auswirken. Ernstere Sorgen bereitet den für die Mission verantwortlichen Mitarbeitern des JPL dagegen ein Staubsturm, welcher sich erst in den letzten Tagen entwickelte und sich gegenwärtig in Richtung auf den Standort von Opportunity bewegt, den Rover bis zum jetzigen Zeitpunkt aber noch nicht erreicht hat. Laut Scott Maxwell, dem Leiter des Roverdriver-Teams, wird man speziell dieses Sturmgebiet im Auge behalten und dessen weitere Entwicklung sehr genau verfolgen.

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

• 03.08.2010: 0,529 kWh/Tag , Tau-Wert 0,415 , Lichtdurchlässigkeit 74,40 Prozent
• 11.08.2010: 0,528 kWh/Tag , Tau-Wert 0,460 , Lichtdurchlässigkeit 75,00 Prozent
• 17.08.2010: 0,581 kWh/Tag , Tau-Wert 0,484 , Lichtdurchlässigkeit 74,90 Prozent
• 24.08.2010: 0,562 kWh/Tag , Tau-Wert 0,334 , Lichtdurchlässigkeit 72,85 Prozent
• 01.09.2010: 0,579 kWh/Tag , Tau-Wert 0,461 , Lichtdurchlässigkeit 72,90 Prozent
• 08.09.2010: 0,572 kWh/Tag , Tau-Wert 0,371 , Lichtdurchlässigkeit 73,20 Prozent
• 14.09.2010: 0,577 kWh/Tag , Tau-Wert 0,568 , Lichtdurchlässigkeit 74,00 Prozent
• 22.09.2010: 0,570 kWh/Tag , Tau-Wert 0,607 , Lichtdurchlässigkeit 72,40 Prozent
• 29.09.2010: 0,607 kWh/Tag , Tau-Wert 0,520 , Lichtdurchlässigkeit 70,95 Prozent
• 06.10.2010: 0,610 kWh/Tag , Tau-Wert 0,538 , Lichtdurchlässigkeit 71,60 Prozent
• 12.10.2010: 0,607 kWh/Tag , Tau-Wert 0,518 , Lichtdurchlässigkeit 69,10 Prozent

Mit seiner bisher letzten Fahrt am 6. Oktober 2010, dem Sol 2382 der Mission, konnte Opportunity insgesamt 23.991,43 Meter auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurücklegen. Bis zum Erreichen des Randes des Endeavour-Kraters muss der Robotergeologe jedoch noch weitere über acht Kilometer überwinden. In diesen Stunden sind die Roverdriver des JPL damit beschäftigt, die Kommandosequenzen für die nächste Fahrt des Rovers zu erstellen. Im Verlauf dieser Fahrt wird Opportunity die Marke von 24 auf dem Mars zurück gelegten Kilometern überschreiten. Sofern der sich anbahnende Staubsturm dies zulässt, wird Opportunity diese Fahrt in den nächsten Tagen antreten.

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Raumcon-Forum

• Aktuelle Diskussion zu Spirit und Opportunity

Der Beitrag Marsrover Opportunity ist auch weiterhin auf Ostkurs erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, Planetary Society, Science@NASA, Cornell University.

Im Frühjahr dieses Jahres bewegte sich der Marsrover Spirit auf seiner Forschungsreise im Gusev-Krater des Mars durch das sogenannte West Valley. Hierbei handelt es sich um eine flache Senke, welche sich am Westrand der Home Plate, einem Vulkan-Plateau, befindet. Am 23. April 2009 geriet der Rover dabei unverhofft auf einen aus extrem feinem Sand bestehenden Untergrund, welcher von einer dünnen Sulfat-Kruste überzogen war. Der Rover brach durch diese Kruste und grub sich mit fünf seiner sechs Räder in den Untergrund ein. In den folgenden Tagen durchgeführte Versuche, den Rover aus dieser „Sandfalle“ zu befreien, verschlechterten die Situation noch weiter. Die für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) beschlossen daraufhin, die Befreiungsversuche vorerst zu unterbrechen und die Situation ausführlich zu analysieren.

Die Auswertung der von Spirit übermittelten wissenschaftlichen Daten ergab, dass sich die linke Roverseite genau auf dem Rand eines kleinen Kraters befand. Diese als Scamander-Krater bezeichnete Formation ist komplett mit extrem feinem Sulfat-Pulver gefüllt. Die rechte Seite des Rovers befindet sich dagegen auf relativ festem Untergrund. In einer speziellen Testanlage des JPL wurde das Gelände detailgetreu nachgebildet und man verwendete zwei Rover-Modelle dazu, eine Strategie für die Befreiung von Spirit zu entwickeln. Mitte November 2009 war man schließlich dazu bereit, mit der Befreiung von Spirit zu beginnen (Raumfahrer.net berichtete).

Am 17. November 2009 (Sol 2.088 der Spirit-Mission) wurden dem Rover dazu die ersten Fahrbefehle seit sechs Monaten übermittelt. Die Kommandos sahen vor, dass sich Spirit in zwei separaten Etappen über jeweils 2,5 Meter in nördliche Richtung bewegen sollte. Aufgrund des zu erwartenden Schlupfes der Räder und dem daraus resultierenden „Durchdrehen“ ging man jedoch davon aus, dass der reale Geländegewinn lediglich im Millimeterbereich liegen würde. Allerdings zeigte sich bei der Analyse der nach dieser ersten Etappe übermittelten Telemetriedaten, dass Spirit seine Fahrt bereits nach weniger als einer Sekunde abgebrochen hatte.

Als Grund hierfür stellte sich heraus, dass die Sicherheitsautomatik des Rovers eine größere Neigungsänderung feststellte als durch die vorgegebenen Sicherheitsparameter zulässig war. Die Parameter ließen lediglich eine Neigungsänderung von maximal einem Grad zu, was letztendlich im Rollwinkel überschritten wurde. Das Roverdriver-Team hatte die anfänglichen Parameter bewusst sehr streng gewählt, da man das Fahrverhalten von Spirit vor dem Beginn der Fahrt noch nicht eindeutig einschätzen konnte. Auf diese Weise sollte verhindert werden, dass sich der Rover mit seiner linken Seite noch weiter in den Untergrund eingräbt.

Nach einer ausführlichen Analyse der übermittelten Daten wurde der Fahrversuch zwei Tage später mit gelockerten Sicherheitsparametern für die Rover-Neigung wiederholt. Und diesmal konnte ein eindeutiger Erfolg erzielt werden. Nach bereits der Hälfte der kommandierten fünf Meter hatte sich Spirit um 12 Millimeter in die nach Norden zeigende Fahrtrichtung bewegt. Dabei kam es zudem zu einer leichten seitlichen Abdrift von sieben Millimetern in Richtung des westlich gelegenen Scamander-Kraters und zu einem Einsinken um vier Millimeter in den Untergrund. Die damit verbundene Neigungsänderung des Rovers betrug lediglich 0,1 Grad.

Da die Sicherheitsparameter für diese Fahrt lediglich eine Bewegung von zehn Millimetern gestatteten, wurde die zweite Etappe über 2,5 Meter nicht mehr angetreten. Besonders ermutigend war die Tatsache, dass das tief eingegrabene linke Vorderrad Anzeichen dafür zeigte, den Hang seiner selbst gegrabenen Grube zu erklimmen. Je höher sich dieses Rad befindet, desto besser stehen die Chancen, dass es mehr Bodenhaftung bekommt und nicht mehr so stark im Sand durchdreht.

Ermutigt durch dieses Ergebnis plante man die nächste Fahretappe für den 21. November 2009 (Sol 2092). Auch für diesen Tag wurden zwei Fahrten in nördlicher Richtung über jeweils 2,5 geplante Meter vorgegeben. Diesmal sollte allerdings das rechte Hinterrad etwas langsamer gedreht werden als die restlichen Räder. Dadurch wollte man für das rechte Mittelrad eine höhere Traktion erzielen. Auf diese Weise sollte der Rover genügend Vortrieb erzeugen, um sich trotz des seit dem 13. März 2006 dauerhaft blockierten rechten Vorderrades zu bewegen.

Da dieses Rad seit diesem Zeitpunkt nicht mehr zum Antrieb benutzt werden konnte und auch nicht mehr frei drehbar ist, wurde Spirit in der folgenden Zeit fast ausschließlich im „Rückwärtsgang“ bewegt, wobei das blockierte Rad hinter dem Rover hergezogen wurde. Nun steht man vor der schwierigen Situation, dieses Rad vor Spirit herschieben zu müssen. Dabei ist man hauptsächlich auf die beiden verbliebenen funktionsfähigen Räder auf der rechten Seite angewiesen. Die drei Räder auf der linken Seite von Spirit sind dagegen zu tief in den Untergrund eingegraben und verfügen zudem aufgrund des sehr feinen Bodenmaterials über zu wenig Bodenhaftung.

Diese Fahrt vom 21. November 2009 wurde allerdings bereits nach vier Metern von der Sicherheitsautomatik abgebrochen. Der Grund hierfür war, dass sich das rechte Hinterrad im Laufe der Fahrt plötzlich langsamer drehte als berechnet. Bis zum Zeitpunkt des Fahrabbruches überbrückte Spirit weitere vier Millimeter in nördliche Richtung. Dabei driftete der Rover erneut um drei Millimeter nach Westen ab und sank um drei Millimeter ab. Um dieser unerwarteten Entwicklung Rechnung zu tragen, wurde für den 24. November 2009 (Sol 2095) ein Diagnosetest des Hinterrades angesetzt. Neben der Ermittlung verschiedener Zustandsparameter und einem Widerstandstest wurde das Rad hierbei in eine rückwärts und anschließend vorwärts gerichtete Drehbewegung versetzt.

Da die Sicherheitsautomatik des Rovers keine Auffälligkeiten feststellen konnte, wurde Spirit anschließend über eine Strecke von theoretisch 1,5 Metern bewegt. Dabei bewegte sich der Rover um weitere 2,1 Millimeter nach vorne und um 1,1 Millimeter nach links. Gleichzeitig erfolgte ein nur noch minimales Absinken um lediglich 0,3 Millimeter. Die bisherigen Resultate waren ermutigend und lagen sogar noch über den Erwartungen des Roverdriver-Teams, welches besonders in der Anfangsphase der Befreiungsfahrt nur von minimalen Bewegungen und Geländegewinnen des Rovers ausgegangen war.

Aber bereits bei der nächsten Etappe am 28. November 2009 (Sol 2099) trat das Rad-Problem erneut auf. Im Rahmen einer vorgesehenen Fahrt über erneute 2,5 Meter kam es nach lediglich 1,4 Metern zu einer Blockade des rechten Hinterrades. Im Gegensatz zum Fahrtabbruch vom 21. November trat diesmal im für den Antrieb des Rades verantwortlichen Motor eine starke Widerstandserhöhung unmittelbar vor der Radblockade auf. Am 3. und 4. Dezember wurden daraufhin weitere intensive Untersuchungen des Rades durchgeführt. Im Rahmen von gezielten Drehbewegungen wurde der Elektromotor des rechten Hinterrades in drei verschiedenen Temperaturbereichen einem Rotorwiderstandstest unterzogen.

Hierbei traten in allen Testphasen konstant anormal hohe Widerstandswerte auf. Kontrollmessungen des linken Hinterrades, deren Daten als Vergleichswerte herangezogen wurden, zeigten bei diesem Rad keine Auffälligkeiten. Eine versuchsweise Drehung des rechten Hinterrades im Rahmen einer vorgesehenen 57-Grad-Drehung in Fahrtrichtung führten zu einer sofortigen Blockade des linken Hinterrades.

Ein weiterführender Test am 9. Dezember 2009 (Sol 2109) betätigte die Befürchtung, dass Spirit nur noch über vier operationsfähige Räder verfügt. Ein erneuter Widerstandstest des Motors mit einer veränderten elektrischen Spannung zeigte sowohl für vorwärts als auch für rückwärts gerichtete Bewegungen einen erhöhten Widerstandswert an. Messungen an den restlichen vier operablen Rädern zeigten hingegen keine Auffälligkeiten.

Über den für den Ausfall des Rades verantwortlichen Grund können die Mitarbeiter des JPL bisher keine verlässliche Aussage tätigen. Nach den ersten Analysen kommen ein Defekt des Antriebsmotors, ein Getriebeproblem oder eventuell eine externe Ursache in Frage. Im letzteren Fall könnte sich zum Beispiel ein kleiner Stein im Radgehäuse festgesetzt haben und das Rad blockieren. Dieses Szenario wird allerdings nicht als sehr wahrscheinlich angesehen, da bereits zu früheren Zeitpunkten kleine Steine in das Innere der Radgehäuse gelangt waren und laut dem für die Marsrover-Mission verantwortlichen Projektmanager, John Callas, dabei nie eine Blockade wie zum gegenwärtigen Zeitpunkt auslösten. Vielmehr wird als wahrscheinlicher Grund für den momentanen Ausfall des rechten Hinterrades eine Abnutzung der Schleifkontakte im zuständigen Antriebsmotor angenommen. Diese Abnutzung würde dazu führen, dass die Kontaktstellen, welche die Energie auf die sich drehenden Teile des Motors übertragen sollen, den Kontakt verloren haben. Genau dieses Szenario gilt auch als die wahrscheinlichste Ursache für den Verlust des rechten Vorderrades im Jahr 2006.

Bereits am 25. März 2009 wurde ein kurzzeitiges anormales Verhalten des rechten Hinterrades festgestellt. Da dieses Problem nur von kurzer Dauer war, gingen die Ingenieure des JPL ursprünglich davon aus, dass das unwegsame Gelände, durch welches sich Spirit zu diesem Zeitpunkt bewegte, hierfür verantwortlich war. Man vermutete, dass das betreffende Rad gegen einen Stein gefahren war und dieser plötzliche Widerstand zu den Unregelmäßigkeiten führte. Eine neue Analyse des Ereignisses legt allerdings die Vermutung nahe, dass sich bereits zu diesem Zeitpunkt erste Verschleißanzeichen gezeigt haben könnten, welche lediglich falsch interpretiert wurden.

Der Verlauf der Tests der letzten zwei Wochen wird von den Ingenieuren des JPL als „nicht ermutigend“ bezeichnet. Man müsse mittlerweile davon ausgehen, dass Spirit nur noch über vier funktionsfähige Räder verfügt. Da sich nur eines dieser Räder, dass rechte Mittelrad, außerhalb des Scamander-Kraters befindet, wird es vielleicht nicht mehr möglich sein, den Rover wieder auf sicheren Untergrund zu manövrieren und die Fahrt fortzusetzen.

Aber selbst wenn es nicht gelingen sollte, Spirit wieder zu befreien, so wäre dies noch nicht das Ende der Mission. „Wir werden auch weiterhin unser Möglichstes geben und versuchen, Spirit wieder flott zu bekommen. Aber für den Fall, dass der Rover für den Rest seines Lebens an dieser Stelle verbleiben muss, so gibt es dort viele wissenschaftlich interessante Dinge, welche wir in diesem Bereich studieren können. Das ist wirklich der beste Ort, an dem Spirit hätte stecken bleiben können“, so Kim Lichtenberg, eine der für die Steuerung von Spirit verantwortlichen Rover-Driver.

Sollte aus dem Marsrover Spirit tatsächlich ein stationärer Lander werden, so befände sich ein für die an der Mission beteiligten Geologen und Geochemiker äußerst interessantes Betätigungsfeld in der Reichweite der verschiedenen wissenschaftlichen Instrumente. Das zu untersuchende Gebiet stellte sich im Laufe der letzten Monate bereits als eine „geologische Schatztruhe“ heraus, so die Worte von Ray Arvidson von der Washington University.

Der Boden besteht aus mehreren Schichten unterschiedlicher Zusammensetzungen. In dem Untergrund auf der Seite des Scamander-Krater konnte die höchste bisher auf dem Mars gemessene Sulfat-Konzentration nachgewiesen werden, während der auf der Seite der Home Plate befindliche Boden über eine normale Zusammensetzung verfügt. Die Trennlinie zwischen den detektierten Sulfat-Konzentrationen und den sulfatärmeren Gebieten verläuft direkt unterhalb des Rovers, so dass dessen am Instrumentenarm montierte Spektrometer diese unterschiedlichen Materialien analysieren können. Auch könnten an dieser Stelle weitere Ergebnisse über die Bildung der dünnen Kruste über dem Scamander-Krater gesammelt werden. Zum jetzigen Zeitpunkt liegt die Vermutung nahe, dass sich diese nur unter der Einwirkung von Wasser gebildet haben kann.

Sehr bedenklich stellt sich allerdings die gegenwärtige Energiesituation von Spirit dar. Ende Juli konnte der ausschließlich mit Solarstrom betriebene Rover zwischenzeitlich über 900 Wattstunden Energie pro Tag generieren (0,9 kWh). Am 25. August 2009 sank dieser Wert aufgrund eines Staubsturmes auf nur noch 322 Wattstunden pro Tag ab (Raumfahrer.net berichtete). Nachdem sich der Sturm gelegt hatte, stieg dieser Wert zwischenzeitlich wieder an.

Mit der am 26. Oktober 2009 erfolgten Sonnenwende auf dem Mars hat mittlerweile jedoch auf dessen Südhalbkugel der Herbst begonnen. Für den Rover, welcher bei 14,6 Grad südlicher Breite operiert, bedeutet dies, dass die Tage zunehmend kürzer werden und immer weniger Sonnenlicht die Solarzellenflächen erreicht. In den vorausgegangenen Marswintern umging man das Problem, indem der Rover an einem nach Norden ausgerichteten Berghang ein Winterquartier bezog und dort auf den nächsten Frühling wartete. Auf diese Weise waren die Solarpaneele auf die Sonne ausgerichtet und die Sonnenlichteinstrahlung konnte optimal genutzt werden.

Im Verlauf des letzten Marswinters nahm der Rover aus diesem Grund eine Position am Nordhang der Home Plate ein, bei der die Solarpaneele ursprünglich um etwa 15 Grad in Richtung auf die Sonne ausgerichtet waren. Aufgrund der immer geringer werdenden Energieausbeute wurde diese Ausrichtung später sogar auf eine Neigung von 30 Grad korrigiert. Trotzdem konnte Spirit diesen Winter nur mit sehr viel Mühe überleben und sein Energiehaushalt bewegte sich lange Zeit an der Grenze zum „Kältetod“. Aufgrund der gegenwärtigen Bewegungsunfähigkeit ist ein entsprechendes Manöver im jetzt anstehenden Winter allerdings nicht möglich. Stattdessen sind Spirits Solarpaneele zum momentanen Zeitpunkt sogar um einen Grad in die südliche, also in die von der Sonne abgewandten Richtung geneigt.

Welche Auswirkungen dies bereits jetzt hat, soll eine Auflistung der Energiewerte für die letzten Wochen verdeutlichen. Der Tau-Wert steht dabei für die Durchsetzung der Marsatmosphäre mit Staub. Je mehr Staub sich dort befindet, desto höher fällt dieser Wert aus. Der Wert für die Lichtdurchlässigkeit gibt an, wie viel Sonnenlicht die Solarpaneele erreicht und letztendlich zur Energiegewinnung genutzt werden kann.

• 04.11.2009: 0,359 kWh/Tag , Tau-Wert 0,599 , Lichtdurchlässigkeit 63,30 Prozent
• 10.11.2009: 0,368 kWh/Tag , Tau-Wert 0,569 , Lichtdurchlässigkeit 59,95 Prozent
• 19.11.2009: 0,346 kWh/Tag , Tau-Wert 0,517 , Lichtdurchlässigkeit 58,80 Prozent
• 24.11.2009: 0,325 kWh/Tag , Tau-Wert 0,590 , Lichtdurchlässigkeit 57,50 Prozent
• 28.11.2009: 0,316 kWh/Tag , Tau-Wert 0,572 , Lichtdurchlässigkeit 56,70 Prozent
• 09.12.2009: 0,298 kWh/Tag , Tau-Wert 0,517 , Lichtdurchlässigkeit 56,30 Prozent

Als Vergleich benutzt man am besten die Werte vom 19. November und vom 9. Dezember. Im Laufe dieser drei Wochen ist die Menge der täglich generierten Energie trotz eines identischen Tau-Wertes um 48 Wattstunden pro Tag abgefallen. Der Bedeckungsgrad der Solarzellen mit Staub hat sich in diesem Zeitraum um lediglich 2,5 Prozent verschlechtert. Sollte sich dieser Trend bei einem täglich niedrigeren Sonnenstand auch in Zukunft fortsetzten, so ist zu befürchten, dass Spirit spätestens ab dem März 2010 im wahrsten Sinne des Wortes ums Überleben kämpfen muss. Zur Aufrechterhaltung seiner überlebensnotwendigen Systeme wie zum Beispiel der Heizungen für den Bordcomputer, der Lithiumionen-Batterien und der Kommunikationsanlagen benötigt der Rover pro Tag etwa 140 Wattstunden an Energie. Sollte dieser Wert über einen Zeitraum von mehreren Tagen unterschritten werden, so würden auch die in der Batterie gespeicherten Reserven nicht ausreichen, um den Rover weiterhin am Leben zu halten. Selbst eine Reduzierung der für die Heizung aufgewandten Energiemenge könnte dann sein Schicksal nicht mehr abwenden. Hierbei ist des weiteren zu bedenken, dass der Marswinter auf der Südhalbkugel erst am 13. Mai 2010 einsetzen und bis zum 12. November 2010 anhalten wird.
„Es hängt letztendlich davon ab, wie viel Staub sich in der nächsten Zeit auf den Paneelen ablagert“, so Ray Arvidson vor einer Woche. „Wir stehen unter einem gewissen Zeitdruck Spirit zu befreien. Andererseits wollen wir nichts überstürzen um zu verhindern, dass Spirit sich dauerhaft in einen Lander verwandelt.“ Die momentane Entwicklung der Energiesituation lässt allerdings das Schlimmste befürchten. Nicht zuletzt diese Überlegungen haben jetzt wohl dazu geführt, dass das Roverdriver-Team nach dem „Strohhalm einer Hoffnung“ greift.

Die Analyse des aktuellen Ausfalls des rechten Hinterrades wird auch in den nächsten Tagen fortgesetzt werden. Dabei wird man dem betreffenden Rad eine höhere Stromspannung zuführen und testen, ob dies vielleicht dazu führt, dass sich das Rad wieder drehen lässt. Gleichzeitig soll eine Zustandsüberprüfung des eigentlich inoperablen rechten Vorderrades durchgeführt werden. Durch diesen Test soll ergründet werden, ob dieses Rad wirklich, wie bis jetzt immer angenommen, nicht mehr auf die kommandierten Befehle reagiert oder ob es vielleicht nicht doch entgegen allen bisherigen Vermutungen für den Antrieb des Rovers genutzt werden kann. Eine entsprechende Vorgehensweise wurde innerhalb des Roverdriver-Teams bereits im Verlauf des letzten Sommers diskutiert. Allerdings wurde die Möglichkeit einer versuchsweisen Reaktivierung des rechten Vorderrades aufgrund der damit verbundenen Gefahren immer als eine der letzten möglichen Optionen zur Befreiung von Spirit angesehen.

Durch die anstehende Untersuchung erhofft man sich zudem Erkenntnisse darüber, ob das Versagen des Hinterrades mit dem Ausfall des Vorderrades vergleichbar ist. In der Vergangenheit wurde ein solcher Versuch immer vermieden, da man befürchtet, dass durch eine Reaktivierung des rechten Vorderrades ein Kurzschluss innerhalb der Bordelektronik auftreten könnte, welcher letzendlich die Funktionalität des Instrumentenarmes des Rovers beeinträchtigen würde.

Die Kommandos für den nächste Fahrversuch von Spirit wurden dem Rover für den heutigen Sol 2113 der Mission übermittelt. Im Rahmen dieser Fahrt sollen weiteren Überprüfungen des rechten Hinterrades erfolgen. In erster Linie werden also vordergründig erneute Messungen der Spannungswerte dieses Rades durchgeführt werden. Spirit wird diese Fahrt um etwa 03:00 mitteleuropäischer Zeit am Sonntag, den 13. Dezember 2009 aufnehmen. Bis zum jetzigen Zeitpunkt überbückte Spirit eine Distanz von insgesamt rund 7.730 Metern auf der Oberfläche unseres äußeren Nachbarplaneten. Auch wenn die Vorzeichen momentan sehr negativ ausfallen, so bleibt doch zu hoffen, dass Spirit diesem aktuellen Wert noch viele weitere Meter folgen lassen wird.

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Der Beitrag Spirit – Vom Rover zum Lander? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Zu Beginn des Jahres 2009 lag die tägliche generierte Energiemenge des ausschließlich solarbetriebenen Marsrovers Spirit noch bei knapp unter 200 Wattstunden pro Tag (0,2 kWh). Dies war ein Wert, welcher sich lediglich knapp oberhalb der theoretisch benötigten Minimalgrenze von etwa 185 Wattstunden/Tag befand. Infolge mehrerer Windstöße, sogenannter „Cleaning Events“, welche die Solarpaneele teilweise von einer bedeckenden Staubschicht reinigten, und dem durch ein Fortschreiten der Jahreszeit hin zum Sommer bedingten höheren Sonnenstand stieg dieser Wert bis Ende April 2009 auf tägliche 372 Wattstunden an.

Schon vorher stand Spirit wieder genügend Energie zur Verfügung, um seine Fahrt nach dem Ende des Marswinters erneut aufzunehmen. In den folgenden Monaten erfolgten dann mehrere teilweise sehr starke Cleaning Events, welche die Solarflächen nahezu komplett von der Staubschicht befreiten. Als Folge davon stieg der Energiewert am 24. Juni 2009 auf geradezu sagenhafte 945 Wattstunden/Tag an, einen Wert, welchen der Rover seit den Tagen seiner Landung auf dem Mars am 4. Januar 2004 nicht mehr erreicht hatte.

Dies war allerdings auch dringend nötig. Bereits Ende April 2009 hatte Spirit sich auf der Fahrt zu seinen nächsten Forschungszielen, dem vermeintlichen Vulkankrater „Goddard“ und der Spitzkuppe „von Braun“ in einer Sandfalle festgefahren. Alle in den folgenden Tagen durchgeführten Befreiungsversuche der für die Steuerung des Rovers verantwortlichen Roverdriver des JPL waren nicht von Erfolg gekrönt. Aufgrund der sich jetzt ergebenden sehr positiven Energiesituation war die Projektleitung der Spirit-Mission allerdings davon überzeugt, dass Spirit den kommenden Marswinter auch an seiner jetzigen Position überstehen könne, falls es in den kommenden Monaten nicht gelingen sollte, den Rover wieder auf sicheren Untergrund zu manövrieren. Die Voraussetzung hierfür wäre jedoch, dass die Solarpaneele nicht erneut durch von einem Sturm aufgewirbelten Staub verschmutzt werden. Genau dies ist im Moment leider der Fall.

Durch extreme Temperaturunterschiede bedingte Aufwirbelungen feiner Staub- und Sandpartikel in die Atmosphäre können auf dem Mars theoretisch zu jedem Zeitpunkt auftreten. Besonders häufig geschieht dies jedoch während des Spätfrühlings und Sommers auf der Südhalbkugel und des frühen Sommers auf der Nordhälfte des Planeten. Obwohl auf dem Mars somit gerade die Zeit der Staubstürme herrscht, der Planet befindet sich auf seiner Umlaufbahn in Sonnennähe und auf der Südhälfte herrscht Sommer, entwickelte sich das Wetter in den letzten Monaten eher ruhig.

Die Kameras des Mars Reconnaissance Orbiters, aus deren Bildern die NASA regelmäßige Mars-Wetterreporte erstellt, konnten lediglich kleinere und fast ausschließlich auf die mittleren nördlichen Breiten des Mars begrenzte Staubstürme ausmachen. Diese Stürme, welche nur über eine relativ kurze Lebensdauer von mehreren Tagen verfügten, stellten somit bisher keine Beeinträchtigung für die beiden aktiven Marsrover dar.

Mitte August begann sich die Situation jedoch zu ändern. Zuerst bildete sich nordöstlich von Spirits Operationsgebiet über dem Amazonis Planitia und dem südlichen Arcadia Planitia ein Staubsturm. Malin Space Science Systems, die „Herausgeber“ des wöchentlichen Mars-Wetterreports, sprachen dabei von einem „großen Sturm“. Bis zum 16. August 2009 wurde der Himmel über dem Gusev-Krater trotzdem noch als „relativ klar“ bezeichnet. Allerdings begannen sich die Werte für die Energiegenerierung und die Lichtdurchlässigkeit der Atmosphäre langsam zu verschlechtern. In den folgenden Tagen wanderte dieser Sturm dann aber in nordöstliche Richtung, weg von Spirits Position, und stellte keine direkte Bedrohung mehr dar. Gleichzeitig bildete sich aber Ende letzter Woche ein weiterer Staubsturm, diesmal westlich von Spirits Standort. Er entwickelte sich südlich des Elysium Planitia und bewegte sich von dort aus in östliche Richtung direkt auf den nördlichen Rand des Gusev-Kraters zu.

Als Folge dieser Bewegung kam es in den Atmosphärenschichten über Spirits Standort zu einer Anreicherung mit Staub und dadurch bedingt zu einer nicht unerheblichen Verminderung der täglich generierten Energiemenge. Der Tau-Wert der Marsatmosphäre stieg rasant an, während gleichzeitig der Lichtdurchlässigkeits-Wert der Solarpaneele abnahm. Mit dem Tau-Wert wird die Durchsetzung der Atmosphäre mit Staub angegeben. Je höher dieser Wert ist, desto mehr Staub befindet sich in der Luft. Die Lichtdurchlässigkeit wiederum benennt den Bedeckungsgrad der Solarpaneele mit Staub. Ein höherer Wert bedeutet hier, dass mehr Sonnenlicht diese Staubschicht durchdringen und zur Energiegenerierung genutzt werden kann.

Welche Auswirkungen diese Entwicklung auf die momentane Energiesituation von Spirit hat, zeigt die folgende Auflistung:

• 12.08.2009: 0,895 kWh/Tag, Tau-Wert 0,352 , 84,40 Prozent Lichtdurchlässigkeit
• 19.08.2009: 0,744 kWh/Tag, Tau-Wert 0,718 , 83,15 Prozent Lichtdurchlässigkeit
• 24.08.2009: 0,392 kWh/Tag, Tau-Wert 2,500 , 70,00 Prozent Lichtdurchlässigkeit
• 25.08.2009: 0,322 kWh/Tag, Tau-Wert 2,610 , 65,80 Prozent Lichtdurchlässigkeit

Besonders auffällig ist hierbei die rasante Verschlechterung der Werte, speziell des Staubanteils in der Atmosphäre, seit Beginn dieser Woche. Zu diesem Zeitpunkt erreichten anscheinend die ersten Ausläufer des Sturmgebietes den Gusev-Krater. Das JPL gab in einer Pressemitteilung bekannt, dass die letzten Fotos des Mars Reconnaissance Orbiters darauf hindeuten, dass dieser Staubsturm bald wieder nachlassen sollte. Allerdings, so das JPL weiter, wird der Himmel über Spirit auch in den nächsten Tagen weiterhin staubverhangen bleiben. Die Aktivitäten des Rovers wurden deshalb vorsichtshalber vorläufig eingeschränkt. Mit dem Nachlassen des Sturmes, so die Einschätzung, sollte der Energiewert wieder ansteigen.
Allerdings gibt der Bedeckungsgrad der Solarpaneele Anlass zur Sorge. Bereits jetzt erreichen lediglich noch 66 Prozent des einfallenden Sonnenlichtes die Oberfläche der Solarzellen und kann somit für die Energiegenerierung genutzt werden. Dieser Wert wird auch nach dem Abflauen des Sturmes noch weiter sinken, da der in der Marsatmosphäre befindliche Staub sich wieder auf der Planetenoberfläche und somit leider auch sehr wahrscheinlich auf den Solarpaneelen von Spirit ablagern wird.

Momentan ist Spirit von dieser Situation nicht direkt bedroht. Der Rover hat in der Vergangenheit mehrfach gezeigt, dass er auch mit einem deutlich geringeren Energiewert als dem momentan zur Verfügung stehenden seine anstehenden Aufgaben auf dem Mars erfüllen kann. Es bleibt allerdings zu hoffen, dass diese Entwicklung keine negativen Auswirkungen auf die zukünftige Lage von Spirit haben wird. Um während der Marswinter mit einer entsprechend tief über dem nördlichen Horizont stehenden Sonne genügend Energie gewinnen zu können, nahm der Rover bisher immer an einem nach Norden ausgerichteten Berghang ein sogenanntes „Winterquartier“ ein.

Diese Möglichkeit scheint diesmal nicht gegeben zu sein. Selbst wenn es gelingen sollte, Spirit in absehbarer Zeit aus der Sandfalle, in welcher er immer noch gefangen ist, zu befreien, so befindet sich in der unmittelbaren Umgebung kein geeigneter Berghang, um dort den Winter zu verbringen. Spirit wird also aller Voraussicht nach darauf angewiesen sein, dass die Solarzellenflächen im nächsten Marswinter nicht allzu sehr mit Staub bedeckt sind. Auch muss bedacht werden, dass die momentane Entwicklung ein Hinweis auf die Tatsache ist, dass die diesjährige Staubsturm-Saison auf dem Mars noch nicht beendet ist.

Unabhängig davon stellt das Auftreten solcher Wetterphänomene immer wieder eine gute Gelegenheit dar, die sehr dynamische Meteorologie des Mars und die zugrundeliegenden Ursachen und Zusammenhänge zu untersuchen. Zweifelsfrei übt der Staub einen großen Einfluss auf kurzzeitige Wetterphänomene und die Oberflächengeologie des Mars aus. Diesen Beitrag möglichst vollständig zu verstehen, hat für die zukünftigen Missionen auf der Marsoberfläche eine große Bedeutung.

Update: Einer bisher unbestätigten Meldung zufolge verbesserte sich der Tau-Wert über Spirits Standort, dem Gusev-Krater, am 30. August 2009 (oder auch Sol 2.011 der Mission) auf einen Wert von jetzt wieder 1,186. Sollte sich diese Nachricht bestätigen, so wäre dies ein sicheres Anzeichen dafür, dass der aktuelle Staubsturm entweder im Abflauen begriffen oder mittlerweile zumindestens an Spirit vorbeigezogen ist.

Raumcon:

• Opportunity & Spirit ab Staubsturm

Internetseite des JPL

• Free Spirit (engl.)

Der Beitrag Staubsturm beeinträchtigt Spirits Energieaufnahme erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

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

Der Mars Climate Sounder (MCS) ist ein Experiment zur Untersuchung und Analyse der oberen Marsatmosphäre. Hierzu werden zwei kleine Teleskope auf den Horizont des Planeten ausgerichtet. Mit neun verschiedenen Spektralkanälen können so die Verteilung von Wasserdampf und Staub in der Atmosphäre bestimmt werden. Außerdem werden Veränderungen von Temperatur und Luftdruck sowie die Wolkenverteilung bis zu einer Höhe von 80 Kilometern ermittelt. Das langfristige Ziel dieser Beobachtungen besteht darin, eine dreidimensionale Karte der Temperatur-, Druck- und Staubverteilung innerhalb der Marsatmosphäre zu gewinnen.
Zur Bestimmung der Staubverteilung wird die Atmosphäre im infraroten Bereich bei einer Wellenlänge von 15 Mikrometern untersucht. In diesem Bereich verhält sich das Kohlendioxid, welches mit einem Anteil von über 95 Prozent der Hauptbestandteil der Marsatmosphäre ist, besonders stark absorbierend. Hierbei ist auch eine Temperaturbestimmung möglich.

Die vom MCS bis zum 25. März 2009 gewonnenen Daten zeigten keine besonderen Auffälligkeiten. Entsprechend den Jahreszeiten war es in einer Höhe zwischen 20 und 40 Kilometern über dem Nordpol mit unter minus 130 Grad Celsius sehr kalt. Am Südpol, wo gerade der Frühling zur Neige geht, und in den mittleren Breiten herrschten in gleicher Höhe mit durchgehend etwa -90 °C bis -80 °C normale Temperaturverhältnisse. Am 26. März stellten die für das Instrument zuständigen Wissenschaftler erstmals eine allerdings noch nicht sehr starke punktuelle Abweichung fest. In dem Bereich zwischen 40 und 60 Grad südlicher Breite sowie 80 bis 160 Grad östlicher Länge kam es zu einer Erwärmung um etwa 5 °C. Außerdem detektierte man eine weitere Erwärmung bei 50 Grad Nord und 150 Grad Ost auf der Nordhalbkugel sowie eine leichte Verschiebung des den Pol umkreisenden Nordpolarwirbels.

Am 27. März erweiterte sich das südliche Wärmegebiet. Desweiteren stellte man bei der Analyse der Daten von diesem Tag fest, dass der Staub, welcher sich normalerweise in Höhen bis 10 Kilometer über der Oberfläche konzentriert, auf eine ungewöhnliche Höhe von bis zu 40 Kilometern angestiegen war. Am folgenden Tag erhöhte sich die Temperatur im Bereich zwischen 30 und 70 Grad südlicher Breite flächendeckend um 10 °C. Die Daten des 29. März zeigten einen nochmaligen Temperaturanstieg, vom dem mittlerweile nahezu die gesamte Südhalbkugel des Mars betroffen war. Im Bereich zwischen 10 bis 80 Grad südlicher Breite lagen die Durchschnittstemperaturen stellenweise 20 bis 25 Grad Celsius über dem saisonalen Normalwert. Auch das nördliche Wärmegebiet hat sich weiter ausgedehnt und erwärmt.

Die Auswertung der Messergebnisse für den 30. März ist noch nicht vollständig abgeschlossen, zeigt jedoch bereits, dass mittlerweile nahezu die gesamte Atmosphäre betroffen zu sein scheint. Auch im Bereich unmittelbar südlich des Marsnordpols ist es wärmer geworden und der zirkumpolare Nordwirbel hat sich um etwa 5 °C erwärmt und zieht sich langsam zurück.

All diese Daten legen einen Vergleich mit dem letzten globalen Staubsturm auf dem Mars nahe, auch wenn die momentan vorliegenden Bedingungen zumindestens zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht so extrem sind wie vor zwei Jahren. Während dessen Höhepunkt im Sommer 2007 konnte der Mars Climate Sounder im Bereich zwischen 50 Grad nördlicher und 50 Grad südlicher Breite einen Temperaturanstieg von über 30 °C registrieren. In den restlichen Bereichen der Atmosphäre betrug die Temperatur rund -70 °C, wobei es vereinzelt zu regionalen Erwärmungen auf bis zu -55 °C kam. Auch der nordpolare Wirbel erwärmte sich damals von normalerweise etwa -160 °C auf zeitweise bis zu -75 °C.

Sollte die momentan stattfindende Erwärmung der oberen Schichten der Marsatmosphäre allerdings auch weiter fortschreiten, so ist das Einsetzen eines neuen planetenumfassenden Staubsturmes nicht auszuschließen. Ein solcher Sturm, welcher dann erfahrungsgemäß mehrere Monate anhalten kann, hätte nicht nur negative Auswirkungen auf die Datenausbeute der momentan drei aktiven Marsorbiter in der Umlaufbahn, sondern ganz besonders auch auf die beiden Marsrover der NASA. Diese generieren ihre zum Betrieb notwendige Energie ausschließlich über Solarzellen. Den Staubsturm im Jahr 2007 haben beide nur mit sehr viel Glück überstanden. Ein weiteres Ereignis dieser Art würde für die beiden bisher so erfolgreichen Roboter-Geologen eine ernsthafte Bedrohung darstellen.

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Autor: Ralph-Mirko Richter

Mittlerweile war man zu der Überzeugung gelangt, dass die beste Stelle für eine Einfahrt in das Kraterinnere in der Nähe von „Duck Bay“ liegt, dem Punkt, von dem aus man die Umrundung gestartet hatte, und begab sich so auf den Rückweg. Am 29. April 2007 wurde anhand der vom Rover übermittelten Energiewerte festgestellt, dass es zwischenzeitlich zu einem sogenannten „Dust Cleaning Event“ gekommen war. Im Laufe der Zeit hatte sich immer mehr feiner Marsstaub auf den Solarpaneelen abgelagert und so gelangte immer weniger Sonnenlicht auf diese, was zu einer stetigen Verringerung der täglichen Energieausbeute des Rovers führte. An diesem Tag jedoch, Sol 1160 der Mission, stieg die Menge der generierten Energie sprunghaft auf 848 Wattstunden an. Dies war ein Wert, den man seit dem 10. Februar 2004, also direkt nach dem Beginn der Mission, nicht mehr erreicht hatte. Die Erklärung hierfür war, dass ein kräftiger Windstoß den Staub von den Paneelen heruntergeweht hatte.

Sehr schnell sollte sich dann jedoch zeigen, dass diese Säuberung der Solarpaneele auch dringend erforderlich war. Noch vor dem Erreichen von Duck Bay Mitte Juni setzte ein schwerer Staubsturm ein, welcher die Energieausbeute des ausschließlich mit Sonnenenergie betriebenen Rovers bedenklich abfallen ließ. Die Atmosphäre wurde so stark mit das Sonnenlicht abblockenden Staubpartikeln angereichert, dass am 18. Juli 2007 schließlich nur noch ganze 128 Wattstunden Energie generiert werden konnten. Dies bedeutete, dass der Rover jetzt zur Deckung seines täglichen Energiebedarfs von rund 140 Wattstunden zusätzliche Energie aus seinen Batterien beziehen musste, um trotz der Minimierung aller Aktivitäten auf das absolut Notwendigste weiterhin einsatzfähig zu bleiben. Man ging notgedrungenerweise in einen sogenannten Stromsparmodus über. Da die bordeigenen Instrumente durch ihre Aktivitäten und die dadurch entstehende Wärmeabgabe jedoch auch zur Aufrechterhaltung der Betriebstemperatur des Rovers beitragen, hatte deren Abschaltung zur Folge, dass Ende Juli die Temperaturen der elektronischen Komponenten in der Nacht auf -37 Grad Celsius abfielen. Jetzt rechnete man am JPL mit dem Schlimmsten. Sobald die Temperatur im Inneren des Rovers nämlich auf unter –39 Grad Celsius abfällt, würden sich automatisch die integrierten Heizelemente aktivieren, um die Elektronik zu erwärmen und so Energie verbrauchen, welche eigentlich gar nicht zur Verfügung stand. Dies wiederum würde dann zu einem schnellen Entleeren der Batterien führen und könnte einen sogenannten „Unterspannungsfehler“ des Bordcomputers zur Folge haben. Dieser würde dabei sofort alle Heizungen und sonstigen Verbraucher abschalten und sich selbst in einen Schlafmodus versetzen und nur das Batterieladesystem wäre noch aktiv. Einmal am Tag würde sich der Computer kurz aktivieren, um den Ladezustand der Batterie zu kontrollieren und gegebenenfalls Anweisungen von der Erde zu empfangen. Die dann zwangsläufig einsetzende Unterkühlung der Instrumente könnte jedoch irreparable Schäden nach sich ziehen und zu einem Versagen des Rovers führen. Glücklicherweise trat dieser „Worst Case“, das Szenario des schlimmstmöglichen Falles, nicht ein.

Der Sturm legte sich langsam und am 5. August 2007 (Sol 1255) konnte Opportunity wieder 243 Wattstunden Energie generieren, seine Batterien langsam aufladen und auch die Temperatur im Inneren des Rovers erhöhte sich schon sehr bald wieder auf –33,4 Grad Celsius. Zwei Wochen später nahm man nach einer ausführlichen Analyse aller Systeme die Fahrt wieder auf. Der durch den Sturm aufgewirbelte Staub hatte allerdings erneut die Solarpaneele bedeckt, so dass die tägliche Energieausbeute auf nur noch 300 Wattstunden abgesunken war. Trotzdem unternahm der Rover am 11. September 2007 (Sol 1291) an einer „Paolos Plunge“ genannten Stelle eine erste Erkundungsfahrt in den Krater, welche nach mehreren Fahrmanövern zum Test der Rutschfestigkeit des Untergrundes sehr langsam und vorsichtig fortgesetzt wurde. In den folgenden Monaten wurden in der Nähe der Kratereinfahrt diverse Gesteinsformationen untersucht, wobei man sich immer weiter auf die Basis des Cape Verde zu bewegte, wo man sich erhoffte, die dort gut sichtbar zutage tretenden auffälligen Gesteinsschichtungen besonders gut studieren zu können.

Diese Schichtstrukturen, so eine Theorie, könnten durch flüssiges Wasser entstanden sein. Dessen Zurückweichen hätte dann eine sich immer weiter nach unten hin verlagernde Küstenlinie erzeugt. Diese Vermutung wird durch die relativ glatt geschliffenen Felsen gestützt, ähnlich denen, welche auch an Meeresklippen auf der Erde zu beobachten sind. Allerdings konnte Opportunity sich nicht ganz so nahe wie gewünscht der Wand annähern. Sowohl der unebene Boden mit immerhin bis zu 25 Grad Neigung als auch die Tatsache, dass dort zu viel Schatten und somit nicht genug Sonnenenergie für die Solarkollektoren vorhanden war, verhinderten dies. Der Rover fuhr sich erneut mehrfach im Sand fest und konnte nur unter großen Mühen wieder befreit werden. Anfang August sah man sich schließlich dazu genötigt, den Krater auf dem schnellsten Wege zu verlassen. Erneut auftretenden Problemen mit dem Schultergelenk des Instrumentenarmes zwangen das Kontrollteam am JPL, dieses zu deaktivieren und den Arm im teilweise ausgefahrenen Zustand zu belassen. Die dadurch bedingten Instabilitäten beim Fahrverhalten auf schrägem Untergrund konnte man noch einigermaßen kompensieren, dann jedoch kam es am 31. Juli 2008 zusätzlich zu einer unvermittelt auftretenden kurzzeitigen Stromspitze im Motor des linken Vorderrades.

Ein ganz ähnliches Phänomen, das kurzzeitige und unerwartete Ziehen von wesentlich mehr Strom als für den Fahrbetrieb eigentlich benötigt wird, war im März 2006 bei Spirit aufgetreten. Der Zwillingsrover Opportunitys, der auf der anderen Seite des Mars im Gusev-Krater seinen Forschungsaktivitäten nachkommt, hatte damals das gleiche Problem mit seinem rechten Vorderrad. Kurz darauf verweigerte der Motor dieses Rades den Dienst und das Rad konnte daraufhin nur noch „mitgeschleift“ werden. Aus den Erfahrungen mit Spirit schlussfolgerte man am JPL, dass ein Verlassen des Viktoria-Kraters über seine steilen und rutschigen Abhänge mit nur fünf funktionsfähigen Rädern nicht möglich sein würde. Grund für diese Radprobleme sind sehr wahrscheinlich die extremen Temperaturen, denen die Rover ausgesetzt sind. Das Schmiermittel der Räder wird nicht immer ausreichend erwärmt, um eine vollständige und gleichmäßige Schmierung zu gewährleisten, was dann durch eine erhöhte Reibung zu einem höheren Stromverbrauch führt. Deshalb trat man den Rückzug an, um den Rover noch vor einem eventuellen endgültigen Versagen des Rades wieder auf ebenen Grund zu manövrieren und dort die Forschungen fortsetzen zu können. Opportunity verließ den Viktoria-Krater einen Monat später am 28. August 2008 (Sol 1634) an derselben Stelle, an der er ihn fast 340 Tage zuvor „betreten“ hatte. Da dieses Problem bei Opportunity seitdem nicht mehr aufgetreten ist, geht man mittlerweile jedoch davon aus, dass sich in dem Rad lediglich kurzzeitig ein Stein verklemmt hatte, was zu der Stromspitze geführt hat.

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Konstruktion und Bau der Rover

Der Beitrag 5 Jahre Opportunity (4) erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth und Daniel Schiller. Quelle: NASA/JPL.

Anfang der Woche hatte das Roverteam Befehle an den Rover geschickt, um möglichst viel Energie zu sparen. Der Grund dafür war ein neuer Staubsturm über dem Gusev-Krater, wodurch Spirits Energieausbeute am 9. November auf 89 Wattstunden gesunken war, den absolut niedrigsten Wert der gesamten Marsrover-Mission (RN berichtete).
Unter Anderem beinhalteten die Energiesparmaßnahmen eine Sendepause des Rovers bis Donnerstag. Da es nicht möglich war, den erfolgreichen Empfang der Befehle durch den Rover zu prüfen, mussten die Ingenieure die nächsten Tage in Ungewissheit verbringen: Meldete sich der Rover nicht, weil er die Befehle empfangen hatte und sie befolgte? Oder meldete er sich nicht, weil er die Befehle nicht empfangen hatte, zuviel Energie verbraucht hatte und die Bordakkus nun leer waren?

Gestern hatte das Warten ein Ende: Spirit hat sich zurück gemeldet. Er hatte die Befehle wie geplant empfangen und ausgeführt. Die Akkus sind zwar nicht mehr voll geladen, aber die Situation ist vorläufig unter Kontrolle. Der Staubsturm flaut bereits wieder ab. Es bleibt nun abzuwarten, inwieweit der herab sinkende Staub die ohnehin schon niedrige Energieausbeute der verstaubten Solarzellen weiter beeinträchtigt.

Die Solarzellen erzeugen jetzt 161 Wattstunden Energie pro Marstag (0,161 kWh). Durch den neuen Staub auf dem Rover kommen nur 30% der Intensität des relevanten Sonnenlichts durch. Vor dem Sturm waren es 33%. Der Sturm ist noch nicht vollständig abgeklungen. Außerdem soll es zu dieser Jahreszeit öfters solche Stürme geben. Man bleibt vorsichtig und möchte so viel Energie sparen/speichern wie möglich, um einen Puffer aufzubauen. Der Rover wird also weiterhin sein Minimalprogramm der letzten Tage durchführen, mit minimalen Aktivitäten, teilweise deaktivierten Heizelementen und seltener Kommunikation. Ab dem 30. November kann für zwei Wochen keine Kommunikation stattfinden, da die Sonne zwischen Erde und Mars stehen wird.

Raumcon:

• Marsroverthread ab Energieproblem

Der Beitrag Mars: Lebenszeichen von Spirit erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: NASA.

Und zwar aus demselben Grund wie bei Phoenix: Ein lokaler Staubsturm über dem Gusev-Krater, dem Landegebiet der rollenden Sonde schränkt die Energieausbeute aus den Solarpaneelen erheblich ein. Da Spirits Solarpaneele ohnehin sehr verstaubt sind – das Glück eines befreienden Wirbelwinds wurde diesem Rover schon lange nicht mehr zuteil – betrug die letzte bekannte Energieausbeute an Sol 1.725 (9. November) nur 89 Wattstunden. Das ist der niedrigste Wert überhaupt in der jahrelangen Geschichte der Marsrover-Mission, für beide Rover, und viel zuwenig, um das Überleben auf Dauer sicherzustellen. Natürlich hat Spirit Akkumulatoren, die zuletzt voll geladen waren und zur Not einige Tage überbrücken können, aber wenn die Energieaufnahme über mehrere Tage so niedrig bleibt, dann besteht ernsthafte Gefahr.

Die Missionsplaner waren gewarnt und haben rechtzeitig dafür gesorgt, dass Spirit möglichst viel Energie spart. So wurden einige Heizelemente abgeschaltet, darunter sogar jenes, das das wissenschaftliche Instrument Mini-THEMIS schützt. Außerdem wurde der sonstige tägliche Kommunikationsaustausch ausgesetzt und der Rover so programmiert, dass er sich erst heute, am Donnerstag, wieder melden soll.

Zwillingsrover Opportunity, auf der anderen Seite des Planeten, hat derzeit keinerlei Probleme. Zwar muss er sich durch schwieriges Terrain kämpfen, schafft aber dennoch im Schnitt 80 Meter pro Tag. Der Staubsturm, der Spirit gerade zu schaffen macht, ist wahrscheinlich ein anderer als der, der Phoenix´ Dasein beendet hat. Laut Marswetter-„Vorhersage“ müsste er relativ schnell wieder abklingen, spätestens innerhalb der nächsten Tage. Allerdings bedeutet dies auch, dass vermehrt Staub vom Himmel fallen wird – mit den bekannten Auswirkungen für den Rover. Es bleibt also weiter spannend.

Raumcon:

• Marsroverthread ab Energieproblem

Der Beitrag Nach Phoenix auch Spirit? 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.