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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: NASA, Roskosmos, ESA, JAXA.

Am 5. September unternahmen Sunita Williams und Akihiko Hoshide einen zweiten Ausstieg, um den Ersatz-Energieverteiler 1 (Main Bus Switching Unit = MBSU) korrekt zu installieren. Dazu musste dieser zunächst wieder abmontiert und in der Nähe provisorisch gelagert werden. Anschließend wurden Sockelgewinde und Bolzen H2 mittels Druckluft und Drahtbürste gereinigt und mithilfe einer modifizierten Zahnbürste geschmiert. Danach konnte ein Probebolzen eingeschraubt werden. Nach erneuter Schmierung gelang schließlich das korrekte und vollständige Einschrauben des H2-Bolzens bei installierter MBSU. Diese saß nun richtig auf einer Kühlplatte und konnte anschließend aktiviert werden.
Es folgte noch der Austausch einer defekten Kamera am Stationsmanipulator Canadarm2, worauf der Außenbordeinsatz nach 6 Stunden und 28 Minuten erfolgreich beendet werden konnte. Während des Ausstiegs trugen die beiden Raumfahrer russische Dosimeter. Sunita Williams übernahm damit übrigens die Spitzenposition in der Liste der Außenbordarbeiterinnen mit 44 Stunden und 2 Minuten bei 6 Einsätzen von ihrer Kollegin Peggy Whitson.

Im Verlaufe der folgenden Tage wurden der Ausstieg nachbereitet (Überprüfung, Reinigung, Trocknung), Vorbereitungen für den Abflug von Kounotori 3 und die Rückkehr einer Teilbesatzung zur Erde mit Sojus-TMA 04M am 17. September getroffen.

Wissenschaftliche Untersuchungen beschäftigten sich mit der fotografischen Erfassung besonderer Phänomene auf der Erde, der Erprobung neuer Foto- und Kommunikationstechnik, Untersuchungen am menschlichen Immunsystem (IMMUNO), Strahlungsmessungen in verschiedenen Teilen der Station (u.a. Matrjoschka), Untersuchungen zu Reaktionsfähigkeit, Stressresistenz, Muskel- und Knockenabbau (u.a. spezielle Diät zur Linderung eines raschen Knochenabbaus) sowie Herz-Kreislauf-Tests.

Wartungsarbeiten betrafen eine Vielzahl der Systeme der Station, so die Luftüberwachungs- und Reinigungssysteme, Toiletten, Experimentieranlagen, Wasseraufbereitung, Computer oder Sportgeräte.

Erwähnt seien hier noch das Biorhythmusexperiment CRHYT, bei dem ein Proband über 36 Stunden spezielle Sensoren trägt, deren Messwerte aufgezeichnet und später ausgewertet werden. Bei SONOKARD trägt ein Raumfahrer ein spezielles Shirt, über das wichtige Lebensparameter erfasst werden. Im Rahmen von ASEPTIK wird untersucht, wie Experimentieranlagen über längere Zeit keimfrei gehalten werden können. Mittels einer Unterdruckhose (Tschibis) können Belastungen simuliert werden, die denen durch die Schwerkraft auf der Erde entsprechen. Mit VETEROK wird ein neues elektrostatisches Luftreinigungssystem getestet, welches über eine kurzzeitige Ionisierung organische Stoffe besser aus der Atemluft filtern soll. Hör-, Seh- und Reaktionstests in verschiedenen Phasen eines Langzeitfluges helfen, physische und phsychische Veränderungen festzustellen. Mit VISIR und der ISS Agricultural Camera werden automatisch Bilder verschiedener Flächen angefertigt. Dazu verfügen die Kameras über Computersteuerungen und spezielle Sensoren. Während VISIR noch im Erprobungsmodus läuft, werden mit der ISSAC Bilder von Weideflächen, Wäldern, Wiesen udn Feuchtgebieten in den USA für landwirtschaftliche Beurteilungen und Bildungszwecke aufgenommen.

Der Bildung dient auch die optische Aufzeichnung langwieriger physikalischer Vorgänge in der Schwerelosigkeit. Derzeit wird im Rahmen von FASA die Trennung von flüssiger und gasförmiger Phase in einem Behälter verfolgt. Das neue Experiment Coulomb Kristall beschäftigt sich mit der Anordnung elektrisch geladener Partikel in der Schwerelosigkeit. Das ebenfalls neue Aquatic Habitat läuft mittlerweile im Testbetrieb. Hier sollen Leben und Entwicklung von Fischen über mehrere Generationen beobachtet werden.

Viele Experimente werden weitgehend von der Erde aus gesteuert und laufen ansonsten autonom ab, benötigen nur selten die Betreuung durch Raumfahrer. Dazu gehörten in den letzten Tagen u.a. ein Verbrennungsexperiment, die materialwissenschaftlichen Untersuchungen KASKAD und BCAT (Kolloide in der Schwerelosigkeit), Untersuchungen zur Strukturdynamik der Station (IDENTIFIKAZIJA). Weitere Studien am Menschen betrafen Veränderungen in der Lungenfunktion (Lungenvolumen, Sauerstoffaufnahmefähigkeit im Rahmen von VO2max), Lärmmessungen durch stationäre und mobile Sensoren sowie die Wirksamkeit eines speziellen Trainings mit starker aber nur kurzzeitiger Belastung zur Minderung von Muskel- und Knochenschwund (SPRINT).

Im Rahmen von YouTube SpaceLab wurden zwei Schülerexperimente ausgewählt, die im Weltraum durchgeführt werden sollen. Bei einem wird das Leben einer Spinne in der Schwerelosgkeit unter die Lupe genommen. Dieses Experiment wurde nun vorbereitet. Zu bestimmten Zeiten soll es dazu Live-Übertragungen aus der ISS geben.

Am 12. September wurde der unbemannte Frachter Kounotori 3 mittels des Stationsmanipulators Canadarm2 von der Station abgekoppelt. Zuvor waren zwei Systeme (REBR und i-Ball) installiert und aktiviert worden, mit denen bestimmte Parameter während des für das Raumschiff zerstörerischen Wiedereintritts aufgezeichnet werden. Dieser erfolgte in den Morgenstunden des 14. September (Raumfahrer.net berichtete).

Höhepunkt der folgenden Stunden ist die geplante Rückkehr der Raumfahrer Gennadi Padalka, Joe Acaba und Sergej Rewin nach gut 4 Monaten im Weltraum.

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• ISS-Hauptthema ab September 2012
• ISS-Expedition 32

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Ein Beitrag von rainergerhards. Quelle: NASA.

Gleich mehrfach wiederholte Hale es: „Unser Hauptziel besteht darin, … die Funktion unseres Systems wieder herzustellen. Erst wenn das nicht gelingt, werden wir über andere Maßnahmen nachdenken“. Auch hartnäckiges Fragen half nichts: Hale verwies die Möglichkeit geänderter Startprozeduren in den Bereich der Spekulation. Man darf aber wohl dennoch vermuten, dass an Verfahren gearbeitet wird, die einen Start des Shuttle auch ohne funktionsfähige ECO-Sensoren ermöglichen. Denn sonst hätte man, sollte sich der Fehler nicht finden lassen, zu viel wertvolle Zeit verloren. Ganz offensichtlich genießen diese Planungen jedoch keine Priorität.

Das ist auch gut so. Denn schließlich erfüllen die ECO-Sensoren eine wichtige Aufgabe: Sie verhindern die Explosion der Raumfähre, sollte der Treibstoff vollständig aufgebraucht werden. Im Normalbetrieb wird der Tank allerdings nie komplett leer geflogen. Damit dies geschieht, sind weitere Fehler notwendig, z.B. ein Leck in einer Treibstoffleitung. Die ECO-Sensoren werden somit nur im Ausnahmefall benötigt. Dieser sei bisher niemals vorgenommen, so die NASA. Dennoch möchte man natürlich das Risiko minimieren.
NASA beginnt nun eine Fehlersuche im großen Stil: es wird sowohl am „lebenden Objekt“ getestet als auch im Labor. Nachdem der gleiche Sensor sowohl am Donnerstag als auch am Sonntag falsch arbeitete, hofft man darauf, dieses Verhalten reproduzieren zu können. Momentan geht man von einem Fehler in den Steckverbindungen oder der Verkabelung aus. Die Atlantis wird mit zustäzlichen Messgeräten beschickt. Für kommenden Dienstag ist ein Betankungstest geplant. Tritt der Sensorfehler wieder auf, kann man anhand der neuen Geräte hoffentlich erkennen, in welchem Bereich der zirka 30 Meter langen Verbindung zwischen Raumschiff und Sensor das Problem zu suchen ist.

Weitere Tests werden an dem für die STS-123-Mission vorgesehenen Tank sowie einem, der sich noch im Werk befindet, vorgenommen. Speziell letzterer ist wohl recht vielversprechend: auf diesen Tank ist der Isolierschaum noch nicht aufgebracht, die gesamte Kabelführung daher noch problemlos zugänglich. Details zu den Tests wurden nicht genannt.

Schließlich werden noch Labortests durchgeführt. Die Sensor-Fehler treten nur nach Betankung mit flüssigem Wasserstoff auf. Dabei sinken die Temperaturen dramatisch ab, sie betragen unter -253 Grad Celsius. Bereits in der Vergangenheit wurden die einzelnen Systemkomponenten bei diesen Temperaturen getestetet, dabei trat jedoch kein Fehler auf. Nun wird der Test auf das Gesamtsystem ausgedehnt. Wesentliche Teile des Systems werden im Labor aufgebaut und dann detailliert analysiert.

Für Atlantis peilt man weiterhin Anfang Januar 2008 als neuen Starttermin an. Bis zum zweiten Januar werde man es wohl kaum schaffen, so Hale, man sei aber guter Dinge, kurz danach starten zu können. Gelingt ein Start innerhalb dieses Zeitfensters, so ergeben sich keine Auswirkungen auf die weiteren Shuttle-Flüge. STS-123 könnte dann wie geplant am 14. Februar 2008 zur ISS aufbrechen. Das Zeitfenster ist aber offensichtlich knapp. Verschiebt sich der Atlantis-Start weiter nach hinten, wird die NASA wohl ihre gesamte Flugplanung überdenken müssen.
Weitere Informationen sind erst nach Abschluss des Betankungstest und seiner Analyse zu erwarten. Das wird wohl kaum vor Mitte/Ende nächster Woche der Fall sein.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: NASA.

Dass diese Mission kommt, stand schon im Vorhinein fest, es musste nur noch offiziell bestätigt werden. Nun ist es soweit! Die NASA hat das Design (das ebenfalls schon länger bekannt war) bestätigt und die Aufträge auf drei verschiedene Firmen verteilt.

Vom JIMO wird viel erwartet und zusätzlich hat er ein großes Programm abzuspulen. Zunächst wird er das Jupiter-System anfliegen, dort Jupiter, die Monde Callisto, Ganymed, Europa und Io untersuchen und sich dann ausschließlich dem Mond Europa widmen, auf dem sich angeblich ein Ozean unter der eisigen Oberfläche befinden soll. Noch dazu muss er das, was Galileo – die Jupiter-Mission, die über sechs Jahre lang den Gasriesen erforscht hat – geboten hat, ebenfalls bieten. Der Orbiter wird nicht wie sonst üblich einen chemischen Antrieb haben, sondern mit einem nuklearen Antrieb das Jupiter-System anfliegen.

Das hochrangige NASA-Mitglied Craig E. Steidle sagt, dass der Jupiter Ice Moon Orbiter ein Zeichen ist, dass andeutet, wie sehr wir nach einem erdähnlichen Planten beziehungsweise Mond suchen. Auch hier denkt man schon in ferne Zukunft. Denn bei einer Mars-Besiedelung soll das nächste Ziel eventuell der Jupiter-Mond sein, um dann von dort aus weiter zu gelangen. „Ich glaube wir haben eine gute Mischung aus Design und Geräten gefunden“, meint Steidle weiter.

Erst nächstes Jahrzehnt
Kaum zu glauben aber es ist wirklich wahr: Der JIMO soll erst im nächsten Jahrzehnt starten und zum Jupiter aufbrechen. Kaum vorstellbar das jetzt, sechs Jahre vor dem nächsten Jahrzehnt, bereits die Aufträge an Firmen vergeben werden. „Es ist nur ein Richtdatum, das nicht unbedingt zwingend der Starttermin sein muss. Wir können die Mission vorziehen oder auch verschieben“, sagt Steidle.

Auf jeden Fall ist der JIMO jetzt beschlossene Sache, so dass es eigentlich egal sein kann, wann er startet. Auf ihm ruhen große Hoffnungen und Erwartungen, zumal Galileo einiges vorgelegt hat und das schon mit heutiger Technik. Außerdem ist äußerste Vorsicht geboten. Denn wenn JIMO unabsichtlich auf de, Jupiter-Mond Europa abstürzt könnte er ihn mit irdischen Bakterien infizieren und so eine genaue Untersuchung unmöglich machen.

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Autor: Michael Stein

Allerdings waren die Rahmenbedingungen alles andere als ideal: Es fehlte zunächst schlicht und ergreifend an Geld, so dass Colin Pillinger nur durch extremen persönlichen Einsatz und eine zuvor bei derartigen Missionen nicht gekannte Mobilisierung der Öffentlichkeit am Ende doch noch die erforderlichen Mittel für Beagle 2 zusammenbrachte – so bewilligte die ESA eher widerstrebend aus ihrem Budget einen zweistelligen Millionenkredit für diese Mission. Noch heute gibt es Gerüchte, wonach sich aufgrund dieser Entscheidung der Baubeginn der zweiten Deep Space-Bodenstation der ESA in Spanien soweit verzögerte, dass sie in den ersten beiden Jahren der Mission noch nicht zur Verfügung steht und dadurch die Menge der wissenschaftlichen Daten, die von dem Orbiter Mars Express zur Erde übermittelt werden können, deutlich reduziert ist.

Auch die für den Lander zur Verfügung stehende Masse war unglaublich gering, so dass Beagle 2 auf fast alles verzichten musste, was das Risiko der Mission gesenkt hätte: Beinahe sämtliche Beagle 2-Systeme konnten deshalb nicht redundant ausgelegt werden, auch die primitivste Datenkommunikation mit der Erde während der extrem riskanten Landephase war nicht möglich, und an einen „Luxus“ wie Bremsraketen, die den Aufprall des Landers auf dem Marsboden deutlich sanfter hätten gestalten können, war überhaupt nicht zu denken.
 
Ein weiterer Schwachpunkt der Mission war das sehr geringe Zeitbudget: Für die Entwicklung und vor allem den Test der Systeme stand nur wenig Zeit zur Verfügung, was in Verbindung mit den schlechten finanziellen Bedingungen eine ungute Melange darstellte. So musste beispielsweise wenige Monate vor der ursprünglich für Januar 2003 geplanten Übergabe des Landers an die ESA ein komplett neuer Landefallschirm entwickelt werden, weil der zunächst für die Verwendung vorgesehene Bremsfallschirm sich als unterdimensioniert herausgestellt hatte – Beagle 2 wäre nicht ausreichend abgebremst worden und mit zu hoher Geschwindigkeit auf dem Mars aufgeschlagen. Trotz aller Eile konnte der Lander erst mit einigen Wochen Verspätung an die ESA übergeben werden, um mit Mars Express zusammengebracht zu werden.
 
Ursachenforschung
Bei einem Treffen des Missionsmanagements am 6. Februar ist Beagle 2 schließlich offiziell für verloren erklärt worden, nachdem auch wiederholte Kontaktversuche im Januar mit Hilfe von Mars Express ohne jeden Erfolg geblieben waren. Am vergangenen Mittwoch wurde die Einsetzung einer ESA-Untersuchungskommission bekannt gegeben, die sowohl technologische als auch organisatorische Versäumnisse und Fehler bei der Durchführung der Beagle 2-Mission ergründen soll. Als Vorsitzender der Untersuchungskommission wurde ESA-Generalinspekteur René Bonnefoy ernannt, sein Stellvertreter wird David Link von EADS-UK sein.

Erschwert wird die Ursachenforschung dadurch, dass (anders als bei den amerikanischen Mars-Rovern) während des Landevorgangs keinerlei Telemetriedaten von Beagle 2 gesendet worden sind, die man hätte auswerten können – seit der Trennung des Landers von Mars Express am 19. Dezember flog Beagle 2 stumm auf den Mars zu. Aber schon jetzt ist klar, dass der Verzicht auf redundante Systeme an den meisten kritischen Stellen in Verbindung mit einem enormen zeitlichen Druck bei Entwicklung und Test des Landers das Gesamtrisiko der Mission auf ein eigentlich kaum zu vertretendes Niveau angehoben haben. Wieder einmal hat sich – leider – bewahrheitet, dass ein derartig extremes Geschäft wie die Raumfahrt ein vernünftiges Maß an Redundanz und Sicherheitsmargen erfordert, wenn es nicht zum reinen Glücksspiel werden soll; von beidem war bei Beagle 2 offensichtlich nicht genug vorhanden.
 
Was immer als Ergebnis der Untersuchungskommission herauskommen wird: Letztendlich könnte eine der Lehren von Beagle 2 sein, dass auch eine vermeintlich günstige Mission allen Beteiligten teuer zu stehen kommen kann – auch 50 oder 60 Millionen Euro bleiben viel Geld für eine gescheiterte Mission, von der durch unzählige Forscher und Ingenieure in dieses Projekt investierten Arbeit ganz abgesehen.

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Autor: Raumfahrer.net Redaktion

In einem Dokument, das diese Woche im Physical Review D erschienen ist, konnten Chung-Pei Ma, eine Astronomie-Professorin der kalifornischen Universität Berkeley und Edmund Bertschinger vom Massachusetts Institute für Technology (MIT) beweisen, dass die Bewegung dieser Gruppen ähnlich betrachtet werden kann wie die Brown’sche Bewegung von in der Luft schwebendem Pollen oder Staub. Ihre Entdeckung sollte Astrophysikern eine neue Möglichkeit geben, die Entwicklung dieses Geister-Universums der dunklen Materie zu erforschen.

Dunkle Materie ist seit nunmehr über 30 Jahren ein grundlegendes Problem der Astronomie. Sterne innerhalb von Galaxien und Galaxien innerhalb der Galaxiecluster bewegen sich auf eine Art, die darauf hindeutet, dass dort mehr Materie vorhanden ist, als wir sehen können. Diese nicht sichtbare Materie scheint sich in einem kugelförmigen Halo zu befinden, der sich zehn Mal weiter erstreckt als der sichtbare stellare Halo um Galaxien. Frühere Vorschläge, dass sich die unsichtbare Materie aus ausgebrannten Sternen oder schweren Neutrinos zusammensetzt, wurden noch nicht aufgegeben. Die derzeit heißesten Kandidaten für dunkle Materie sind verschiedene exotische Partikel wie Neutralinos, Axionen oder andere hypothetische supersymmetrische Teilchen. Weil diese exotischen Teilchen mit gewöhnlicher Materie nur über die Gravitation wechselwirken und eben keine elektromagnetischen Wellen austauschen, emittieren sie auch kein Licht.

„Nur die Hälfte aller Partikel können wir sehen“, erklärt Ma. „Sie sind zu schwer, um sie in aktuellen Teilchenbeschleunigern herzustellen. Deshalb wissen wir nichts über die andere Hälfte des Universums.“
Dieses Weltbild wurde vor vier Jahren getrübt, als die sogenannte „dunkle Energie“ entdeckt wurde, von der scheinbar mehr existierte als von der dunklen Materie. Heute geht man davon aus, dass die dunkle Energie 69 Prozent des Universums ausmacht, exotische dunkle Materie 27 Prozent, normale „dunkle Materie“ – eher dunkle und nicht sichtbare Sterne – drei Prozent und das, was wir sehen können, umfasst nur ein Prozent des Universums.

Basierend auf Computermodellen von dunkler Materie, die sich unter dem Einfluss der Gravitation durch den Raum bewegt, ist Ma der Ansicht, dass dunkle Materie kein einheitlicher Nebel ist, der Galaxiehaufen umhüllt. Vielmehr formt die dunkle Materie kleinere Gruppen, die oberflächlich betrachtet wie die Galaxien und globalen Galaxiehaufen in unserem sichtbaren Universum aussehen. Die dunkle Materie ist dynamisch und unabhängig von gewöhnlicher Materie, wie sie sagt.
„Der kosmische Mikrowellenhintergrund zeigt uns, wie im frühen Universum die Anhäufung der dunklen Materie stattfand, und wie diese Haufen wegen ihrer Schwerkraft langsam anwuchsen“, sagt Ma. „Man dachte jedoch, dass jeder der Haufen, ebenso der Halo rund um Galaxienhaufen, eben und glatt wäre. Doch wie hochauflösende Simulationen uns zeigen, sind diese nicht eben, sondern besitzen eine verwickelte, komplizierte innere Struktur.

Ma, Bertschinger und Michael Boylan-Kolchin, Student an der Universität von Berkeley in Kalifornien, führten selbst einige dieser Simulationen durch. In den letzten zwei Jahren konnten viele andere Forschergruppen ähnliche Gruppierungen aufzeigen. Das Geister-Universum der dunklen Materie ist eine Vorlage für das sichtbare Universum, erzählt Ma. Dunkle Materie ist 25 mal mehr vorhanden als normale sichtbare Materie, so dass die sichtbare Materie sich da ansammeln sollte, wo auch die dunkle Materie vorhanden ist. Darin liegt das Problem, erklärt Ma. Computersimulationen von der Entwicklung dunkler Materie sagen vorher, dass in einer Region viel mehr dunkle als leuchtende Materie zu sehen sein muss. Wenn gewöhnliche Materie der dunklen Materie folgt, sollte es eine etwa gleich große Anzahl beider Arten in einer Raumregion geben.

„Unsere Galaxie, die Milchstraße, hat über ein Dutzend Satelliten aus dunkler Materie, aber in Simulationen sehen wir tausende Satelliten“, sagt sie. „Dunkle Materie in der Milchstraße stellt eine dynamische, lebhafte Umgebung dar, in der tausende kleinere Dunkle Materie-Gruppen um einen großen, Dunkle-Materie-Halo herumschwirren und permanent miteinander wechselwirken und sich gegenseitig stören.“

Außerdem waren Astrophysiker, die die Bewegung dunkler Materie modellierten, verwirrt darüber, dass jede Gruppe eine Dichte hat, die zum Zentrum hin zu- und zu jeder Kante hin in der exakt selben Weise abnimmt, abhängig von ihrer Größe. Dieses universelle Dichteprofil scheint auch in Konflikt mit der Beobachtung einiger Zwerggalaxien zu stehen, die einige Kollegen Mas, Astronomie-Professor Leo Blitz und seine Forschungsgruppe, durchführten.

Ma hofft, dass ein neuer Ansatz, die Bewegung von dunkler Materie zu beobachten, diese Probleme lösen und Theorie und Beobachtung zur Übereinstimmung bringen wird. In ihrem Physical Review-Artikel, der Anfang des Jahres von der American Physical Society diskutiert wurde, bewiesen sie, dass die Bewegung von dunkler Materie fast analog zur Brown’schen Bewegung ist, die der Botanist Robert Brown 1828 beschrieb und von Albert Einstein erstmalig 1905 in einem Artikel erklärt wurde, für den er 1921 den Nobelpreis für Physik erhielt.

Die Brown’sche Bewegung wurde zuerst als Zickzack-Pfad im Wasser schwimmender Samenkörner und Blütenstaub beschrieben, die mit den Wassermolekülen kollidieren. Das Phänomen ist gleich der Bewegung von Staub in der Luft und der dichter Gruppen dunkler Materie im Weltraum, sagt Ma.
Dieser Einblick „lässt uns eine andere Sprache benutzen und die Problematik von einem anderen Standpunkt aus betrachten“, um die Bewegung und die Entwicklung von dunkler Materie zu untersuchen, kommentiert sie diese Entdeckung.

Andere Astronomen, wie der Professor Ivan King, auch von der Universität Berkeley, nutzten die Theorie Browns dazu, um die Bewegung von Hunderten und Tausenden von Sternen innerhalb von Sterneclustern zu modellieren. Dies jedoch, wie Ma sagt, „ist das erste Mal, dass sie konsequent auf große, kosmische Maßstäbe übertragen wurde. Die Idee ist, dass wir zwar nicht genau wissen, wo sich die dunklen Materiehaufen befinden, aber dafür, wo sie sich statistisch gesehen aufgrund der Gravitation im System aufhalten müssen.“

Ma erkannte, dass die Brown’sche Bewegung der Haufen durch eine Gleichung bestimmt wird, nämlich die Fokker-Planck-Gleichung. Diese wird eigentlich benutzt, um stochastische oder zufällige Prozesse zu beschreiben, unter anderem auch den Aktienmarkt. Ma und ihre Mitarbeiter arbeiten zur Zeit daran, diese Gleichung für kosmologische dunkle Materie zu lösen.
„Es ist überraschend und wunderbar, dass die Entwicklung dunkler Materie, die Bildung von Gruppen, einer einfachen, 90 Jahre alten Gleichung gehorcht“, sagt sie. Die Arbeit wurde unterstützt von der National Aeronautics and Space Administration (NASA).

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