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

Bereits Anfang November 2013 wurde dem von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebenen Marsrover Curiosity eine neue Version seiner Betriebssoftware, die „Version 11“, übermittelt. Allerdings hatte sich dabei ein Fehler eingeschlichen, welcher am 7. November zu einem „Warm Reset“ des Computersystems des Rovers führte (Raumfahrer.net berichtete). Als Reaktion auf dieses Problem wurde in den folgenden Wochen wieder die zuvor eingesetzte und ohne Probleme arbeitende „Version 10“ genutzt.

Am 9. Dezember 2013 starteten die für den Betrieb des Rovers verantwortlichen Mitarbeiter des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien einen neuen Anlauf für das Überspielen des neuen Software-Upgrades. Die damit verbundenen Arbeiten dauerten bis zum 14. Dezember an und verliefen erfolgreich. Durch dieses mittlerweile dritte Upgrade der Curiosity-Software seit der Landung des Rovers auf dem Mars sollen unter anderem die Fähigkeiten der autonomen Navigation erweitert werden.
Beabsichtigt ist dabei, die Abstände zwischen den einzelnen autonom durchzuführenden Etappen einer Fahrt noch weiter zu reduzieren und Fahrten im autonomen Navigationsmodus auch an aufeinanderfolgenden Tagen ohne das zwischenzeitliche Eingreifen des Kontrollzentrums am JPL fortzusetzen. Außerdem, so Jim Erickson, der Projektmanager der Curiosity-Mission vom JPL, wird die neue Version der Software dem Roboterarm neue Bewegungsabläufe ermöglichen, welche bei der zukünftigen Erforschung der Marsoberfläche speziell an Hanglagen von Bedeutung sein werden.

Während der Überspielung des Upgrades und der damit verbundenen Test wurden die wissenschaftlichen Arbeiten des Rovers stark reduziert beziehungsweise zeitweilig komplett eingestellt. Die stark limitierte verbleibende „freie Zeit“ wurde lediglich dazu nutzen, um weitere Teilproben einer bereits im Mai 2013 in der Region „Cumberland“ entnommenen Bodenprobe zu analysieren. Teile dieser Probe wurden seit deren Entnahme in dem CHIMRA-Probenentnahmesystem mitgeführt. Die nicht für Analysen genutzten Überreste wurden schließlich am 18. Dezember auf der Marsoberfläche „entsorgt“. Curiosity ist somit bereit für die Fortsetzung seiner Mission.

Überprüfung der Räder
Vor der Wiederaufnahme seiner Fahrt zu dem im Inneren des Gale-Kraters gelegenen Zentralberges Aeolis Mons soll der Rover jedoch zunächst zu einer Stelle gesteuert werden, welche über eine realtiv ebene Oberfläche verfügt. Hier sollen die verschiedenen Kamerasysteme des Rovers in den kommenden Tagen mehrere umfassende Serien von Fotoaufnahmen erstellen, welche speziell die sechs Räder des Rovers zum Ziel haben werden und mit denen der Abnutzungsgrad der Räder untersucht werden soll.

Bereits nach wenigen Fahrten über die Marsoberfläche zeigten sich auf den Laufflächen der Räder einzelne Dellen. Während der letzten Wochen und Monate bildeten sich zudem verschiedene, teilweise mehrere Zentimeter lange Risse. Diese Abnutzungserscheinungen wurden aufgrund der Erfahrungen, welche bereits bei ausführlichen Tests im Vorfeld der Mission auf der Erde gesammelt werden konnten, erwartet und stellen laut dem JPL keine Beeinträchtigung für den weiteren Missionsverlauf dar.

„Wir wollen eine vollständige Bestandsaufnahme über den Zustand der Räder durchführen“, so Jim Erickson. „In den Rädern auftretende Dellen und Löcher wurden erwartet, aber der Verschleiß scheint sich in den letzten Monaten beschleunigt zu haben und steht vermutlich in einer Korrelation zu dem Passieren eines raueren Geländetyps.“

Seit dem Oktober 2013 bewegte sich der Rover durch eine Region, in der die Marsoberfläche von einer Vielzahl kleinerer und sehr spitzer Steine bedeckt war. Auf den zuvor passierten Oberflächenbereichen befanden sich dagegen deutlich weniger Steine.

Die aus einer Aluminiumlegierung bestehenden und mit Querleisten aus Titan verstärkten Räder des Rovers wurden so konstruiert, dass sie selbst bei erheblichen Beschädigungen der Laufflächen noch voll einsatzfähig sind und die Funktionstüchtigkeit von Curiosity durch derartige Verformungen nicht beeinträchtigt sein wird. Allerdings wollen die an der Mission beteiligten Techniker und Ingeniere die Ursachen für diese Abnutzung und deren Auswirkungen noch besser als bisher verstehen. Sollte dafür wirklich das passierte Gelände verantwortlich sein, so könnten solche Beschädigungen eventuell begrenzt werden, indem Curiosity bei zukünftigen Fahrten durch ein weniger raues Gelände manövriert oder derartigen Steinen nach Möglichkeit gezielt ausweicht.

Bis zum heutigen Tag, dem „Sol“ 490 seiner Mission, hat der Marsrover Curiosity eine Distanz von mehr als 4.600 Metern auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten zurückgelegt. Die bisher letzte Fahrt erfolgte am 20. Dezember 2013 und führte über eine Strecke von etwa 50 Zentimetern. Seit dem Erreichen unseres Nachbarplaneten haben die Kamerasysteme von Curiosity 106.818 Bilder aufgenommen und an das Roverkontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena/Kalifornien übermittelt. Diese Aufnahmen sind für die interessierte Öffentlichkeit auf einer speziellen Internetseite des JPL einsehbar.

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Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: SpaceX, CSA, NSF, Jeff Foust, Raumcon.

Die neue Rakete ist eine Weiterentwicklung der zuvor fünfmal erfolgreich eingesetzten Falcon 9. Sie verfügt über stärkere Triebwerke vom Typ Merlin 1D, die Anordnung der 9 Triebwerke der ersten Stufe wurde verändert und beide Stufen wurden gestreckt, so dass sie größere Tanks mit größerer Treibstoffmenge aufnehmen können. Ebenfalls unerprobt ist die gut 13 Meter lange und 5,20 m durchmessende Carbon-Nutzlastverkleidung, unter der nun auch relativ große Raumfahrzeuge Platz finden.
In den letzten Wochen waren umfangreiche Tests vorgenommen worden. Diese betrafen den neuen Startplatz, die Abläufe zur Startvorbereitung und -durchführung sowie die Qualifikation der Triebwerke und der gesamten Erststufe. Zuletzt hatte man zwei Testzündungen auf dem Startplatz vorgenommen.

Die Triebwerke der alten Version waren im 3-mal-3-Quadrat angeordnet. Die neue Konfiguration besteht aus einem regelmäßigen Achteck, wobei alle äußeren Triebwerke auf die gleiche Weise mit der Struktur der Stufe verbunden sind. Dadurch wird nicht nur die Fertigung vereinheitlicht und vereinfacht sondern auch die Kraftübertragung gleichmäßiger. In der Mitte befindet sich das zentrale Triebwerk. Zwischen den Triebwerken existieren Fangvorrichtungen, welche die jeweils benachbarten Triebwerke beim Defekt eines Triebwerkes schützen sollen. Damit erhält man auch bei der neuen Rakete die Möglichkeit, bei einem Triebwerksausfall noch immer den geplanten Orbit erreichen zu können.

In der ebenfalls verlängerten zweiten Stufe verreichtet ein einzelnes Merlin 1D in einer für den Betrieb im Vakuum angepasster Bauweise seinen Dienst. Durch die Erweiterungen bzw. Modifikationen erreicht man bei der neuen Falcon 9 v1.1 eine höhere Nutzlastkapazität. Sie liegt bei etwa 13,15 t in einen erdnahen Orbit mit geringer Bahnneigung bzw. 4,85 t für einen geostationären Transferorbit.

Die Falcon 9 v1.1 ist zudem für eine Wiederverwendung vorbereitet. Beim heutigen Jungfernflug soll getestet werden, ob man nach Trennung von der zweiten Stufe drei Triebwerke für ein Bremsmanöver erneut zünden kann. Dazu muss sich die Erststufe im Flug drehen. Gelingt das Manöver und übersteht die Stufe den anschließenden Fall, will man kurz vor Erreichen der Meeresoberfläche ein weiteres Bremsmanöver mit dem zentralen Triebwerk absolvieren, bei dem die Stufe im Idealfall unmittelbar vor dem Eintauchen in das Wasser die Geschwindigkeit Null erreicht. Zur Beobachtung sind mehrere Schiffe und ein Flugzeug in der Nähe des geplanten Eintauchpunktes.

Die Hauptnutzlast, CASSIOPE (CAscade, SmallSat and IOnospheric Polar Explorer), stammt aus Kanada und ist ein Satellit zur Erforschung der irdischen Ionosphäre. Er verfügt über verschiedene Messgeräte, so ein Massenspektrometer, einen Elektronenteilchenmesser, eine Kamera zur Beobachtung der Aurora, einen Empfänger für Radiowellen, ein Instrument zur Messung kohärenter Strahlung, einen Magnetfeldmesser sowie ein GPS-Versuchsinstrument. Weitere Nutzlasten sind die Kleinsatelliten CUSat 1 und 2 (Nanosat 4A/4B), DANDE (Nanosat 5/Drag and Atmospheric Neutral Density Explorer), drei Kalibrierungskugeln für Radarsignale POPACS 1, 2 und 3 (Polar Orbiting Passive Atmospheric Calibration Spheres) sowie SNAPS.

Während des Starts wurde kurz bestätigt, dass die Triebwerke der Erststufe erneut gezündet hatten. Alles Weitere können Sie bei Raumfahrer.net lesen, wenn es Informationen zum Aussetzen der Satelliten bzw. zum Landeversuch der Erststufe gibt.

1. Aktualisierung (18.52 Uhr):
Bereits 18.21 Uhr wurde von der kanadischen Weltraumagentur CSA die erfolgreiche Abtrennung von CASSIOPE per Twitter bestätigt. Vor wenigen Minuten hatte man auch erstmals Kontakt mit dem Satelliten.

2. Aktualisierung (19.38 Uhr):
Mittlerweile wurden Informationen weiter gegeben, die erste Stufe habe nach der Abtrennung von der zweiten Stufe die korrekte Fluglage eingenommen, drei Triebwerke erneut gezündet und damit den Flug verlangsamt und GPS-Daten über ihre Position zur Bodenstation gefunkt. Eines der beiden Schiffe, die zur Begutachtung und eventuellen Bergung vorgesehen sind, befindet sich inzwischen auf dem Weg zur vermeinlichen Eintauchposition der Erststufe.

3. Aktualisierung (21.35 Uhr):
Wie Elon Musk, CEO von SpaceX vor wenigen Minuten mitteilte, haben beide Zündungen funktioniert. So klappte das Wenden und das Bremsmanöver wohl wie gewünscht. Erst nach der Zündung des mittleren Triebwerks in der Endphase trat ein Problem auf. Die Stufe rotierte um die Längsachse. Dies überstieg das Steuerungsvermögen der Lageregelung. Der Treibstoff wurde an den Rand der Tankwand „zentrifugiert“ und das Triebwerk wurde nicht ausreichend versorgt. Letzten Endes ist die Stufe abgestürzt, aber da man weiß woran es lag, kann man es beim nächsten Mal in den Griff bekommen.

4. Aktualisierung (21.50 Uhr):
Die Wiederzündung der zweiten Stufe verlief anormal. Diese verblieb in einem niedrigeren Orbit als geplant. Ansonsten arbeiteten beide Stufen etwas besser als angenommen. Für den nächsten Flug einer Falcon 9, bei dem ein Satellit in einen Transferorbit für die Geostationäre Bahn transportiert werden soll, ist eine zweite Zündung aber notwendig. Das Problem wurde aber offenbar erkannt. Dennoch sind Verzögerungen um ein paar Wochen möglich.

Bei den nächsten beiden Missionen werden keine Versuche zur Wiederverwendung unternommen, da man die volle Performance für das Erreichen der Zielbahnen der Nutzlasten verwenden möchte. Zudem benötigen die Techniker nun natürlich etwas Zeit, die notwendigen Veränderungen an der ersten Stufe zu entwickeln und vorzunehmen. Der nächste Versuch könnte beim CRS-3-Flug Anfang nächsten Jahres unternommen werden, dann auch mit Landebeinen. Wenn man es bis dahin aber nicht schafft, wird man die Frachtmission zur ISS nicht verschieben. Diese Informationen von einer kurzfristig angesetzten Telefon-Pressekonferenz mit SpaceX erreichten die interessierte Öffentlichkeit via Twitter.

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• Falcon 9 v1.1 Jungfernflug mit CASSIOPE
• Wiederverwendbarkeit und Landefähigkeit der Falcon-Familie

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