Der „rote Planet“ Mars


 

 

 

Wegen seiner roten Färbung wurde Mars nach dem Kriegsgott benannt. Auch die Namen seiner beiden kleinen Monde klingen „martialisch“ Phobos (NASA) und Deimos (Furcht und Schrecken). Der Mars besitzt weiße Polkappen, deren Größe sich regelmäßig ändert. Es gibt also Jahreszeiten auf dem Mars. Ursache ist seine um 24° geneigte Rotationsachse, siehe Skizze bei der Zusammenfassung.

Die Existenz von Polkappen beweist auch, dass der Mars eine Atmosphäre besitzen muss. Obwohl 1930 schon bekannt war, dass diese Atmosphäre sehr dünn (ca. 1% der Dichte der Erdatmosphäre)  ist und nur geringe Spuren von O2 und H2O aufweist, gab es wilde Spekulationen über „Marsmenschen“, auf der Oberfläche zeigten sich den frühen Beobachtern Netze von geraden Linien, die als „Bewässerungskanäle“ einer Zivilisation gedeutet wurden. Auf modernen, hochauflösenden Bildern sind diese „Kanäle“ jedoch nicht zu sehen. Auch der kleinste Mond des Mars wies ungewöhnliche Eigenschaften auf, einige meinten er sei ein ausgehöhlter künstlicher Satellit.

Die Sonneneinstrahlung auf dem Mars ist um die Hälfte geringer als auf der Erde. Seine recht schnelle Rotation in Verbindung mit der Existenz einer Atmosphäre lassen keine ganz extremen Temperaturen zu: Am Tag können Temperaturen um +20 °C, in der Nacht bis zu –80 °C auftreten. In einer Tiefe von 50 cm herrscht Permafrost (–60 °C). An den Polkappen (NASA) (speziell am Südpol) kann die Temperatur im Winter Werte von –130 °C erreichen.

Die Polkappen bestehen aufgrund der Zusammensetzung der Atmosphäre aus gefrorenem CO2 und Wassereis. Beim Abschmelzen der Polkappen kann man eine „Welle der Verdunkelung“ beobachten, die mit einer Geschwindigkeit von 30 km/d über den Planeten läuft. Ältere Theorien führten diese Erscheinung auf ein Pflanzenwachstum zurück, momentan nimmt man als Ursache für die Verfärbung jahreszeitenabhängige, globale Sandstürme (NASA) an, die den Sand planetenweit verfrachten. Starke Stürme erreichen Windgeschwindigkeiten von mehreren hundert km/h. Lokal auftretende Wolken bestehen aus Wasserdampf, und in größerer Höhe aus CO2.

Wegen seiner rotbraunen, durch Eisenoxide hervorgerufenen Farbe und der beobachteten Sandstürme hielt man früher den Mars für eine flache Sandwüste. Dieses Bild änderte sich aber, als atemberaubende Sondenphotos riesige Canyons (Vallis Marineris ist mehrere hundert Kilometer breit, und tausende Kilometer lang) und erloschene Vulkane (Olympus Mons (NASA) ist mit angeblich 27 km Höhe und 600 km Durchmesser der größte Vulkan im ganzen Sonnensystem) zeigten. Die ersten dieser spektakulären Bilder machte die Sonde Mariner 4 im Jahre 1965. Der Mars hat vermutlich keinen dünnflüssigen Kern. Das, und die geringe Schwerkraft (1/3 der Erde), verhindert ein tiefes Einsinken der Bergmassive. Auf einen nicht flüssigen Kern weist auch das Fehlen eines Magnetfelds hin.

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Leben auf dem Mars?


Leben auf dem Mars? Nicht zuletzt die Frage nach Leben auf dem Mars hat den Planeten zum bestuntersuchten des Sonnensystems gemacht. Alleine mehrere Dutzend Raumsonden der Russen und Amerikaner wurden zum Mars geschickt, leider waren nicht alle Missionen erfolgreich.

Auf dem Mars ist früher mit Sicherheit Wasser in großen Mengen geflossen. Unter früheren, besseren Bedingungen entstandenes Leben hätte sich vielleicht an die heutigen Verhältnisse anpassen können. Auf dem Mars gelandete Sonden konnten jedoch bisher keine Anzeichen von Leben (auch nicht von früherem Leben) entdecken. Das Geheimnis des „Marsgesichts“ (eines riesigen Felsens mit menschlichen Gesichtszügen) ist jedoch gelöst.

Auch wenn der Mars auf den ersten Blick unbewohnbar für Menschen erscheint, sollte man sich nicht täuschen: Auch auf der Erde liegen die Dinge, die eine technische Zivilisation benötigt, nicht einfach herum. Außer der atembaren Luft müssen so ziemlich alle Dinge erst aus einfachen Rohstoffen hergestellt werden. Auf dem Mars müsste man eben auch noch die Atmosphäre künstlich erzeugen, was nicht so sehr ins Gewicht fällt, wenn nur die Rohstoffe (einfach gebundener Sauerstoff und Stickstoff) in genügender Menge vorliegen, und das ist seit den Untersuchungen der Viking-Sonden gesichert.

Eine Einschränkung wird jedoch bleiben: Man könnte zwar einfach sehr große Räume mit atembarer Luft füllen, jedoch nicht die ganze Atmosphäre des Mars atembar machen, weil dafür auch die Menge der zur Verfügung stehenden Gase zu gering ist. So ist man also immer auf den Aufenthalt in entsprechenden Räumen angewiesen. In lebensfeindlichen Gebieten der Erde ist das aber auch kein Hinderungsgrund: ob man am Südpol im Freien nach einer Stunde erfriert, oder auf dem Mars sofort stirbt, macht kaum einen nennenswerten Unterschied.

Der Mars bietet sogar einige Vorteile. Seine Monde sind nur 20000 (Deimos) bzw. 6000 km (Phobos) entfernt, und bilden wegen der geringen Schwerkraft und der vorhandenen Rohstoffe ideale Raumbasen. Auf Mars wären Krankheiten von Pflanzen und Tieren, die durch Bakterien oder Schädlinge hervorgerufen werden, nicht zu befürchten, man müsste nur darauf achten, sie nicht zufällig einzuschleppen. Ähnliche Erfahrungen hat man auch schon in Antarktisstationen auf der Erde gemacht.

So paradox das klingen mag, aber vielleicht wird die Angewohnheit der Menschen für Tourismus viel Geld auszugeben, schließlich zu Besiedelung des Mars führen. Hervorragende landschaftliche Schönheit und Einmaligkeit, das Abenteuer einer Welt mit rötlichem Himmel und unbekannten atmosphärischen Phänomenen wird sicher sehr attraktiv sein. Dazu winken wegen der reduzierten Schwerkraft ganz neue Sportarten, zum Beispiel der Flug mit reiner Muskelkraft. Bilder in diesem Abschnitt: NASA.

Es drohen Gefahren: Wie bei den Apollo-Flügen gibt es bei eventuellen Marsflügen nicht nur durch die komplizierte Technik ein enormes Risiko, sondern auch noch erhebliche Gefahren durch Strahlung. Gäbe es während einer Mission eine starke Sonneneruption, so wären ungeschützte Astronauten praktisch hilflos einer tödlichen Strahlendosis ausgesetzt. Solche extremen Ausbrüche haben eine sehr kurze Vorwarnzeit, und würden vermutlich während eines sehr lange dauernden Mars-Fluges mehrfach auftreten. Nach der Landung müssen die Astronauten über ein Jahr auf dem Mars leben, ein Rückflug zur Erde ist erst dann möglich, wenn Erde und Mars sich erneut auf ihren Bahnen nahe kommen. Da der Mars fast keine Atmosphäre und kein Magnetfeld hat, muss eine der wichtigsten Aufgaben sein, für einen sicheren Schutz gegen Sonneneruptionen und andere kosmische Strahlung zu sorgen (z.B. durch unterirdische Aufenthaltsräume).


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Zusammenfassung Mars


 

Bahnradius: 

1,52 AE

Masse: 

0,11 Erdmassen

Durchmesser: 

0,53 Erddurchmesser

Dichte: 

3,93 g cm-3 (0,71-fache Erddichte)

Monde: 

Deimos und Phobos (Durchmesser 12 bzw. 24 km)

Magnetfeld:

keines

Umlaufzeit: 

687 d

Rotationsperiode:

24,6 h

Temperatur: 

Max. 20°C, Nachtseite –80°C (in 50cm Tiefe -60°C Dauerfrost, Polkappen bis –120°C)

Atmosphäre:

sehr dünn (1/100 der Erdatmosphäre), 95% CO2, wenig N2 , Spuren von O2 und H2O. Sandstürme.

Oberfläche:

Farbe rotbraun (Eisenoxide), jahreszeitliche Farbänderungen (Sandverwehungen), veränderliche Polkappen (Jahreszeiten!) aus CO2 + H2O. Niveauunterschiede über 30 km,  größter Vulkan (vermutlich nicht mehr aktiv) des Sonnensystems mit einer Höhe von 27 km. Insgesamt „wüstenähnlich“. Leben eventuell möglich.

 

 

 

 

Links: die Nordhalbkugel (Winter) empfängt weniger Sonnenstrahlung als die Südhalbkugel (Sommer). Nach einem halben „Marsjahr“ ist es, wie rechts zu sehen, umgekehrt. Die Neigung der Rotationsachse, die zu den Jahreszeiten führt, ist 24°. Zur Ausbildung der Jahreszeiten trägt auch die deutlich schwankende Entfernung des Planeten von der Sonne bei (zusätzliche Einstrahlungsänderungen bis 45%).

 

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Marsmissionen bis 2006


 

 

Mission

Land

Startdatum

Missionsziel

Resultate

Mars 1

UDSSR

01.11.62

Marsvorbeiflug

Verlorengegangen nach 41 Millionen km

Mariner 3

USA

05.11.64

Marsvorbeiflug

Fehlgeschlagen

Mariner 4

USA

28.11.64

erster erfolgreicher Marsvorbeiflug am 14.07.65

21 Fotos gesendet

Zond 2

UDSSR

30.11.64

Marsvorbeiflug

Übertragung fehlgeschlagen

Mariner 6

USA

31.07.69

Marsvorbeiflug

75 Fotos gesendet

Mariner 7

USA

24.02.69

Marsvorbeiflug

126 Fotos gesendet

Mariner 8

USA

08.05.71

Marsvorbeiflug

Start fehlgeschlagen

Mars 2

UDSSR

19.05.71

Ankunft Marsorbiter/ Landeeinheit 27.11.71

keine nützlichen Daten gesendet

Mars 3

UDSSR

28.05.71

Ankunft Marsorbiter/ Landeeinheit 03.12.71

einige Daten und wenige Fotos

Mariner 9

USA

30.05.70

Marsorbiter, vom 13.11.71 bis 27.10.72 im Marsorbit

7329 Fotos gesendet

Mars 4

UDSSR

21.07.73

Marsorbiter flog am Mars vorbei

keine Ergebnisse

Mars 5

UDSSR

25.07.73

Ankunft Marsorbiter 12.02.74

hielt nur wenige Tage

Mars 6

UDSSR

05.08.73

Ankunft Marsorbiter/ Landeeinheit 12.03.74

nur wenige Daten

Mars 7

UDSSR

09.08.73

Ankunft Marsorbiter/ Landeeinheit 09.03.74

nur wenige Daten

Viking 1

USA

20.08.75

Marsorbiter/ Landeeinheit, in Orbit 19.06.76 bis 1980, Landeeinheit 03.09.76 bis 1980

keine Angaben

Viking 2

USA

09.09.75

Marsorbiter/ Landeeinheit im Orbit 07.08.76 bis 1987, Landeeinheit 20.07.76 bis 1982

50000 Fotos, darunter das Marsgesicht und Pyramiden in der Cydonia-Region

Phobos 1

UDSSR

07.07.88

Mars- und Phobosorbiter/ Landeeinheit - im August '89 auf dem Hinweg 'verlorengegangen'

keine Ergebnisse

Phobos 2

UDSSR

12.07.88

Marsorbiter/ Landeeinheit verlorengegangen 03.89 nahe Phobos

zwei kurz vor dem Verlust geschossene Fotos eines walzenförmigen, angeblich nicht natürlichen Objekts

Mars Observer

USA

25.09.92

auf der Marsroute vor Eintreffen in der Marsregion am 21.08.93 verlorengegangen

keine Ergebnisse

Mars Global Surveyor

USA

07.11.96

Erforschung von Oberfläche, Atmosphäre und Magnetismus. Bilder

Mission sehr erfolgreich. Verlust 02.11.06 durch schwere Softwarefehler.

Mars Pathfinder

USA

04.12.96

Rovertransport und Flugmanöverentwicklung (Aerobraking, etc.)

Rover "Sojourner" extrem erfolgreich. Mission arbeitete bis 27.09.97

Mars Climate Orbiter

USA

11.12.98

Daten sammeln und als Relais dienen. Durch einen idiotischen Fehler verlorengegangen.

Keine Ergebnisse

Mars Polar Lander

USA

03.01.99

Erforschung der Polargebiete. Vor der Landung abgestürzt, Ursache ungeklärt.

Keine Ergebnisse

Mars Odyssey 2001 Orbiter

USA

07.04.01

Relaistation für geplante Rover. Untersuchung ob bemannte Mission auf Mars möglich ist.

Entdeckte große Mengen Wassereis

 

Mars Express mit Beagle 2 Lander

EUROPA

02.06.03

Geologie, Atmosphäre, Suche nach Wasser und Leben

Sonde funktioniert exzellent, Lander abgestürzt

 

Mars Exploration Rover 1

USA

10.06.03

Rover Spirit, kein Orbiter

Erfolgreiche Landung, viele Daten

Mars Exploration Rover 2

USA

07.07.03

Rover Opportunity, kein Orbiter

Erfolgreiche Landung, viele Daten

Mars Reconnaissance Orbiter

USA

12.08.05

Orbiter, bisher beste Kameras, soll Landeplätze suchen und als Relais dienen, kein Lander.

Liefert viele Daten, jedoch gibt es auch Probleme mit einigen Geräten.

Phoenix Lander

 USA

04.08.07

Landung nahe des Nordpols, soll

bis 1m tief nach Eis graben

Landung 26.05.08, Daten bis 02.11.08. Nachweis von Eis.

  

 


Die Mars Exploration Rovers (MER)


 

Wie oben angezeigt sind bisher sehr viele Missionen zum Mars unternommen worden. Als Beispiel wollen wir hier die Mission MER1/2 (Mars Exploration Rovers) einmal etwas genauer besprechen. Nach der erfolgreichen Landung auf dem Mars im Jahre 2003 arbeiteten beide Rover Anfang 2006 noch immer, und hatten damit die ursprüngliche Erwartung weit übertroffen. Es war den kleinen Fahrzeugen sogar gelungen, einen ganzen Marswinter zu überstehen, und die Mission wurde mehrfach (zuletzt bis Ende 2006) verlängert. Es war das erste mal, dass kleine Fahrzeuge auf dem Mars viele Kilometer Wegstrecke zurückgelegt haben. Die etwas trockene Bezeichnung MER1/2 wurde aufgegeben, und den Wagen die Namen "Spirit" und "Opportunity" gegeben, die auch im Folgenden benutzt werden. Über den wissenschaftlichen Nutzen dieser Operation wurde gelegentlich gestritten, unbestritten lieferten die Rover aber verblüffende Bilder der Marslandschaft. Der Rover Opportunity machte zum Beispiel einige Wochen nach seiner Landung bei der Untersuchung des Kraters Endurance ein wunderschönes Fehlfarben-Bild der Dünen im Krater, in das man sich ruhig einmal eine Minute vertiefen sollte. Als Spirit nach fast zwei Jahren die Columbia-Hügel erklommen hatte entstand ein Panorama, von dem ein Ausschnitt hier wiedergegeben wird (NASA). Es lohnt sich wirklich, auch dieses Bild (NASA) einmal einige Minuten in Ruhe auf sich wirken zu lassen.......

Aufbau einer MER-Sonde

Die Cruise-Stage und ihr Treibstoff (Hydrazin) machten knapp ein Viertel der etwas über 1000kg liegenden Startmasse aus. Dieser Teil managte die Sonde bis zur Ankunft beim Mars, dazu gehörte die Kommunikation mit der Erde, Navigation mit Sternsensoren, Kurskorrekturen, und das Abbremsen beim Mars. Die Stromversorgung mit Solarzellen lieferte bei der Erde 600W, die sich zum Mars hin wegen der reduzierten Einstrahlung in etwa halbierten. Die Temperaturregulierung des Raumfahrzeugs erfolgte durch Wärmetransport von der Sonnenseite zur Schattenseite mittels Kältemittel Freon. Die Cruise-Stage verglühte nach Abtrennen des Landers in der Marsatmosphäre. Das scheibenförmige obere Teil im Bild rechts (NASA) ist die Cruise-Stage, darunter hängt der doppelkegelförmige Lander, der in seinem Inneren den Rover enthält..

Der Lander hatte eine Masse von ca. 650kg. Er bestand aus der Landeplattform, die für die eigentliche Landung auf dem Mars verantwortlich war, wichtige Bestandteile waren der Hitzeschild, der durch Verdampfen von kleinen Silikatkügelchen Temperaturen von knapp unter 2000 Grad aushalten konnte, sowie Fallschirm, Bremsraketen  und die Airbags. Drei dreieckige an einer ebenfalls dreieckigen Bodenplatte befestigte Paneele  waren nach hinten geklappt, und bargen im Innenraum den Rover, der später über Rampen aus Kunststoff auf den Mars rollte. An jedem der drei Paneele (und vermutlich an der Bodenplatte) hing ein Airbag-Bündel, um später in aufgeblasenem Zustand den Aufprall am Boden abzufedern, und je ein Elektromotor, um die Sonde aus einer eventuellen Seitenlage aufrichten zu können. Im Bild rechts (NASA) sind Landeplattform und Rover in dem Doppelkegel (unten das Hitzeschild, oben die rückwärtige Abdeckung) verborgen. Der Lander enthielt auch eine DVD mit Namen von Personen, die sich bei der NASA über Internet registriert  hatten. Nach erfolgreicher Landung stellte die NASA diesen Personen zur Bestätigung ein Zertifikat aus. Ein original-Zertifikat gibt es hier zu bestaunen.

Der Rover (Bild links: NASA) hatte eine Masse von 175kg, eine Länge von 1,6m (ohne Sonnenzellen) und eine Höhe von 1,5m (Instrumentenmast). Das Bild eines Rovers ist links eingefügt, dabei darf man sich nicht täuschen, der Rover hat die Größe eines Smart-Kleinwagens! Lithiumionenakkus speicherten die knappe Kilowattstunde Energie, die pro Marstag geliefert wurde, und dienten als Reserve. Der Rover brauchte wegen der tiefen Temperaturen bis unter -100 Grad eine sehr gute Wärmeisolation aus Spezialschaum, der fast(!) zu 100% aus Luft bestand. 8 RHU (Heizelemente mit Nuklearer Zerfallsenergie aus Plutoniumoxid) heizten ständig mit je 1 Watt, um das Innere des Rovers zwischen -40 und +30 Grad zu halten, zu niedrige Temperaturen sind vor allem für die Akkus extrem gefährlich. Der Antrieb erfolgte über vier der sechs Räder mit je einem Motor mit maximal 5cm/s und maximal 45 Grad Schräglage (die aber vom Computer auf 30 Grad begrenzt wurde). Der Rover kommunizierte über Funk mit im Marsumlauf befindlichen Orbitern, und diese dann mit der Erde. Da nicht immer ein Orbiter in Funkreichweite war, war eine direkte Steuerung von der Erd nicht möglich. Der Rover fuhr daher einige Sekunden, kontrollierte dann den Fahrweg mit seinen vier Hinderniskameras, fuhr wieder einige Sekunden, usw. Auf diese Weise legte er bis zu 100m am Tag zurück.

Die Instrumente: Aufgabe des Rovers war im wesentlichen die Untersuchung von Marsboden und Gestein auch in Hinblick auf früher vorhandenes Wasser (Leben?!). Dazu gab es einen knapp 1m langen Roboterarm, eine Fräse (RAT) zum Anfräsen von Steinen, ein Infrarotspektrometer (TES), eine Lupe zum Anschauen kleiner Proben, ein Alphastrahlenspektrometer (APXS), ein Mössbauerspektrometer (MS) sowie einige Magnete. Die Spektrometer untersuchen Strahlung des Gesteins, die teilweise als Reaktion auf radioaktive Bestrahlung durch den Rover hervorgerufen wurde. Daraus ergaben sich in vielfältiger Weise Rückschlüsse auf Art und Zusammensetzung der untersuchten Proben. Waren Oberflächen nicht sauber genug, so wurden sie mit RAT angefräst. Nicht zuletzt gab es die Panoramakameras, die stereoskopische Aufnahmen von der Landschaft machten.

Start und Landung der beiden MER-Sonden

Die Starts erfolgten am 10.06.2003 (Spirit) und am 07.07.2003 (Opportunity). Spirit landete am 05.01.2004, Opportunity am 25.01.2004 heil auf dem Mars. Nach drei Kurskorrekturen im Anflug auf den Mars wurden die Lander von den  Cruise-Stages 21 Minuten vor der Landung abgetrennt. Ca. 6 Minuten vor der Landung traten die Lander mit über 5km/s in die Marsatmosphäre ein, 4 Minuten vor der Landung erreichten die Hitzeschilde Temperaturen von über 1500 Grad, und bremsten die Lander beim Absinken auf 9km Höhe auf nur noch 0,5km/s ab. In dieser Höhe wurden 2 Minuten vor der Landung die Hauptfallschirme geöffnet, und kurz darauf die Hitzeschilde und dann die rückwärtigen Abdeckungen abgeworfen. Die rückwärtigen Abdeckungen blieben mit den Sonden über ein 20m langes Seil verbunden.

Die Landekameras machten dann mehrere Aufnahmen, um die seitliche Geschwindigkeit der Sonden zu bestimmen, bis 8 Sekunden vor dem Aufprall in 300m Höhe die Airbags entfaltet wurden. In den folgenden Sekunden zündeten Raketen in den hinteren Abdeckungen, und bremsten die vertikale und horizontale Geschwindigkeit der Lander auf Null. Diese fielen dann aus 15m Höhe auf den Boden, wobei zuvor die Seilverbindungen zu den rückwärtigen Abdeckungen gekappt wurden. Die Lander hüpften dann mit den Airbags über 10 Minuten lang über den Marsboden, bis sie zum Stillstand kamen. Nach Entweichen der Luft wurden die Airbags eingezogen, die Lander (falls erforderlich) Aufgerichtet, und die drei Paneele heruntergeklappt, die auf der Innenseite auch die Solarzellen enthielten. Die Rover konnten dann prinzipiell über eine der drei Rampen die Lander verlassen. Beinahe wäre das Unternehmen noch schief gegangen: ein Fehler bei der Auslösung von Fallschirm und Airbags konnte trotz Tag- und Nachtarbeit erst wenige Stunden(!) vor der ersten Landung durch Einspielen einer neuen Landesoftware behoben werden!

Unternehmungen der beiden Rover

>> Rover Spirit: Als Landeplatz hatte man sich wegen der Temperaturprobleme für den äquatornahen Gusev-Krater (15 Grad Süd, 176 Grad West) entschieden, in dem man sich Hinweise auf frühere Flutwellen erhoffte. Nach der Landung machten die Kameras ein Panoramabild der Umgebung, das nur sehr wenige kleine Steine zeigte. Dann gab es einen Schock: Die Sonde meldete sich nicht mehr! Erst kurz vor der kompletten Entleerung der Akkus (was das Ende bedeutet hätte), konnte der Computer der Sonde wieder hochgefahren werden. Ursache für dieses Fiasko war menschliches Versagen, was zur Überfüllung eines wichtigen Speicherbausteins geführt hatte! So konnte der Rover Spirit erst 11 Tage nach der Landung vom Lander herunterrollen, und machte sich auf den Weg zu den über 2km entfernten Columbia-Hügeln.

Wegen des etwas raueren Geländes schaffte Spirit in den ersten 3 Monaten aber nur ca. 600m. Anfang Juli hatte Spirit die Columbia-Hügel dann endlich erreicht. Im August begann die Vorbereitung auf den Marswinter, die Sonde bekam nur noch wenig mehr Energie als sie zum Überleben benötigte. Ende 2004 hatte Spirit dann ein Strecke von fast 4km zurückgelegt. Dabei entstand auch bei Sol 489 (also 489 Marstage nach der Landung) das wunderschöne Foto (NASA) von einem Sonnenuntergang auf dem Mars, der im Gegensatz zur Erde ganz andere Farben zeigt. Wir finden das Foto so bemerkenswert, dass wir hier noch einmal eine größere Version (NASA) zeigen wollen, in die man sich ruhig einmal eine Minute vertiefen sollte!  Im April 2005 war auch der Winter überstanden, und es wurde wieder wärmer auf dem Mars. Da der auf den Solarzellen abgelagerte Staub immer wider von Staubteufeln herunter geblasen wurde, klappte die Stromversorgung besser als geplant. Negativ ist der Ausfall von RAT, dessen Diamantzähne nach 15 Bohrungen abgenutzt waren, und die Tatsache, dass der Rover im rauen Gelände wieder nur langsam vorankam. Ein zeitweilig ausgefallenes Rad funktioniert hingegen vorerst wieder problemlos, und der Rover steht kurz vor dem Gipfel des Husband-Hills in den Columbia-Hügeln. Im September 2005 war dann der Gipfel nach fast 4,9km Fahrtstrecke erreicht, und es gab erste Panoramabilder von diesem schönen Aussichtspunkt. Im November 2005 konnte Spirit ein Jubiläum feiern: Es war wieder Sommer wie bei der Landung, 687 Tage auf dem Mars, also genau ein Marsjahr!  In den folgenden Monaten soll Spirit den Husband-Hill hinunterfahren, und die andere Seite der Columbia-Hügel erkunden. Bilder zum Stand Anfang 2006 gibt es hier.

Spirit-Update 2008: Nach dem September 2005 hatte Spirit den Abstieg vom Gipfel des "Husband Hills", einem der Columbia-Hügel begonnen, und sich in Folge bis kurz vor die "Homeplate" bewegt, die auf dem Bild ganz unten rechts bei Sol 742 zu sehen ist. Erreicht wurde die Homeplate im Februar 2006. Auf dem Weg dorthin entdeckte der Rover noch Salz (Bild NASA), als sich seine Räder bei einem Wendemanöver tief in den Boden eingruben. In Folge hat Spirit diesen Bereich ausgiebig erkundet und nicht mehr verlassen. Grund hierfür ist wohl auch ein erneutes Problem mit einem Vorderrad, das schon früher Schwierigkeiten gemacht hatte. Anfang April 2006 gab man alle Versuche auf, das Rad noch zum Laufen zu bringen. Wegen des nahenden Winters musste Spirit in eine Position gebracht werden, in der die Sonnenzellen möglichst viel des abnehmenden Lichts bekommen, nur so ist ein "Überleben" des Winters möglich, denn der Rover befindet sich  nicht wie der Zwilling Opportunity nahe des Äquators. Teilweise im Rückwärtsgang, das defekte Rad nachziehend, wurde Mitte April 2006 die Überwinterungsposition nahe der Homeplate erreicht. Ende Juli 2006 war die Leistung der Solarzellen auf unter 300 Watt gefallen, und erst Ende November 2006 war eine weitere Erkundung der Homeplate möglich. Dabei entdeckte der Rover Anfang 2007 eine helle Substanz, deren Analyse sie als fast reinen Quarz (Siliziumdioxid) auswies, ein sehr schlüssiger Beweis dafür, das einst Wasser diesen Bereich bedeckte, eine der wichtigsten Entdeckungen des Rovers Spirit. Kurz darauf erzwangen Sandstürme eine Zwangspause in den Monaten Juni bis August 2007, die elektrische Leistung der Solarzellen fiel teilweise bis unter 200 Watt. Im März 2008 musste sich Spirit schon wieder auf den kommenden Winter einstellen, der völlig mit Staub bedeckte Rover ist nur noch teilweise funktionsfähig, man wartet auf die Frühlingsstürme und hofft, dass dann der Staub von den Geräten und Solarzellen geblasen wird.

Spirit-Update 2009: Bei einem weiteren Staubsturm sank am 09.11.2008 die Energieerzeugung von Spirit auf nur 0,089KWh pro Tag. Das ist der niedrigste Wert, der je bei einem der beiden Rover gemessen wurde, und liegt weit unter der Energie, die Spirit zum Überleben benötigt. Zwar soll der Sturm bald enden, jedoch ist die Frage, wie viel Staub dann auf den Solarzellen liegen bleibt. am 13.11.2008 kam die Entwarnung: Der Rover meldet sich wieder, allerdings mit reduzierter  Leistung wegen Staub auf den Solarzellen. Mit sehr viel Glück hatte Spirit mal  so gerade eben den Winter überlebt, und die Erforschung der "Homeplate" konnte fortgesetzt werden.

Am 28 Januar 2009 beschrieb die NASA dann aber diverse Probleme, die bei Spirit aufgetreten waren. So gab der Rover keinen Report über die wöchentliche Aktivität, und reagierte auch nicht auf eine Anfrage nach einer Positionsbestimmung nach einem nicht vollständig ausgeführten Fahrmanöver. Auch meldete der Rover den korrekten Empfang der Daten für eine Fahrsequenz, führte diese Sequenz aber nicht aus. Noch ungewöhnlicher war, dass die tägliche Aktivität nicht im dafür vorgesehenen nicht flüchtigen Speicher abgelegt wurde. Der Rover sollte dann zur Positionsbestimmung mit seiner Kamera die Sonne suchen, fand sie auch, aber nicht an der erwarteten Position. Einige Zeit später später schien Spirit wieder normal zu funktionieren und konnte seine Fahrt fortsetzen, auch wenn kurz darauf Probleme mit den Beschleunigungsmessern auftraten. Positiv war, dass Mitte Februar 2009 Wind den Staub auf den Solarzellen reduzierte, wodurch die tägliche Energie von 0,21 auf 0,24KWh anstieg. Am 13 April gab es erneut Problem mit dem Computer von Spirit, und mit unvollständiger Kommunikation. Anfang Mai fuhr der Rover in ein Gebiet mit sehr lockerem Untergrund, was zu einem tiefen Einsinken der Räder führte. Trotz zunächst sehr guter Energieversorgung konnte der Rover auch mit vielen zunächst auf der Erdesimulierten Manövern nicht aus dieser Lage befreit werden, zumal es auch noch Probleme mit einem der mittleren Räder gab. Anfang 2010 wurde deutlich, dass diese Position "Troy" wohl die endgültige Position von Spirit auf dem Mars sein wird, was jedoch nicht bedeutet, dass die wissenschaftliche Arbeit ebenfalls zu Ende ist. Auch stationär kann Spirit weiter interessante Daten liefern. Auf dem Bild rechts (NASA) sieht man rot markiert die Positon Troy, in der der Rover festsitzt, und gelb den Fahrweg den Spirit bei der Erkundung der Homeplate (das ist der hell umrissene Bereich) zurückgelegt hat.

 

>> Rover Opportunity: Als Landeplatz hatte man sich wegen der Temperaturprobleme für die äquatornahe Meridiani Planum (2 Grad Süd, 355 Grad West) entschieden, wo man  bereits das Mineral Hämatit gefunden hatte, auf der Erde zumindest ein Hinweis auf früheres Wasser.  Die Landestelle musste auch auf der bezüglich Spirit entgegengesetzten Seite des Mars erfolgen, damit sich die Rover beim Funkverkehr mit den Orbitern nicht gegenseitig behinderten. Nach der Landung machten die Kameras ein Panoramabild der Umgebung, das fast keine Steine zeigte, dafür aber Grundgestein. Nach eingehenden Checks konnte Opportunity 6 Tage nach der Landung vom Lander herunterrollen. Da die Landung ausgerechnet in einem 20m durchmessenden Krater erfolgt war, gab es einige Probleme, den Rover aus dem Krater herauszumanövrieren, er sollte nun den über 100m großen Krater Endurance 700m von der Landestelle untersuchen.

Wegen des sehr ebenen Geländes kam Opportunity gut voran, erreichte Endurance bereits bei Sol 95 (95 Marstage nach der Landung), und begann mit den mehrmonatigen Untersuchungen, mit dem Ergebnis, dass die Felsen des Kraters früher vermutlich von salzigem Wasser umspült waren. Das nährte die Hoffnung, auf dem Mars habe es doch einmal Leben gegeben. Ende Mai 2004 gab es Probleme, ein Heizelement des Roboterarms konnte nicht ausgeschaltet werden, und wegen des erhöhten Stromverbrauchs musste die Sonde Nachts in den "Tiefschlaf" gelegt werden. Im August 2004 begann die Vorbereitung auf den Marswinter, die Sonde hatte aber Glück, und erhielt immer noch deutlich mehr Energie, als zum Überwintern erforderlich war. Bei der Erkundung von Endurance war Opportunity in den Krater gefahren, und es gab erhebliche Probleme, sie wieder herauszubringen, was dann erst Ende 2004 gelang. Der Rover hatte zu diesem Zeitpunkt eine Strecke von knapp 2 km zurückgelegt. Im April 2005 war der Winter überstanden, und es wurde wieder wärmer auf dem Mars. Da der auf den Solarzellen abgelagerte Staub immer wieder von Staubteufeln (s. kleines animiertes GIF) heruntergeblasen wurde (Bild links: NASA), klappte die Stromversorgung besser als geplant. Die beiden kleinen Bilder zeigen die Reinigungswirkung der Staubteufel sehr gut. Negativ ist der Ausfall des TES, da seine Heizung ausgefallen war. Der Rover kam aber gut voran, und war mittlererweile 5 km gefahren. Auch ein ärgerlicher Zwischenfall, bei dem alle Räder im Sand versanken, konnte mit einem Modell des Rovers in einem Sandhaufen auf der Erde geklärt werden, worauf die Befreiung auch auf dem Mars gelang (das dauerte jedoch über einen Monat, erst am 04.06.2005 war der Rover wieder frei). Ende August 2005 bei Sol 563 gab es dann noch einen vorübergehenden Stromausfall, Anfang September hatte der Rover dann fast 5,6km zurückgelegt. Ende 2005 hatte Opportiunity ein Marsjahr von 687 Tagen überstanden, und war auf dem Weg zu dem 3km entfernten Krater Erebus, den er Ende des Jahres 2005 erreicht hatte. Bilder zum Stand Anfang 2006 gibt es hier.

 

Opportunity-Update 2008: Das nächste Ziel ca. 2 Kilometer vom Erebus Krater entfernt war der größere Krater Victoria, der nach der viermonatigen Untersuchung von Erebus im Oktober 2006 erreicht wurde. Es gab dann eine kleine Pause bis Anfang November, weil Mars von der Erde aus gesehen hinter der Sonne verschwand, und kein Funkverkehr möglich war. Der Rover konnte von den Kameras des Mars Reconnaissance Orbiters fotografiert werden, der Orbiter konnte so zur gefährlichen Navigation dicht am Kraterrand beitragen. Bilder hierzu finden sich weiter unten. Dabei war Opportunity  Mitte September 2007 in der sogenannten "Duck Bay" sogar ein Stück in das Innere des 800 Meter durchmessenden Kraters vorgedrungen, bei einem Gefälle bis 20% eine nicht ganz ungefährliche Angelegenheit (Bild NASA). Der Krater wurde am 28.08.08 wieder verlassen. Vor dem Ausflug in das Kraterinnere hatte es noch Probleme mit Sandstürmen gegeben, die die Solarzellen mit Staub bedeckten. Bei einer Leistung 150 Watt war an ein Weiterfahren nicht zu denken. Windwirbel fegten jedoch später einen Teil des Staubs wieder von den Solarpanels. Das Team hat sich dann entschlossen, mit dem nächsten ausgedehnten Ausflug süd-östliche Richtung einzuschlagen. Dort liegt ein Krater der mit 22 Kilometern Durchmesser bei 300 Metern Tiefe mehr als zwanzigmal so groß wie der Victoria-Krater ist. Man gab ihm den Namen "Endeavour". Damit wollte man ausdrücken, dass der Rover ihn eventuell nie erreichen wird. Der kleine Wagen ist nun schon achtzehnmal länger unterwegs als ursprünglich geplant, und die direkte Entfernung zu dem großen Krater beträgt immerhin stolze 12 Kilometer! Das entspricht ungefähr der ganzen seit seinem Start Anfang 2004  vom Rover zurückgelegten Strecke.

 

Die Fahrt in süd-östlicher Richtung soll Opportunity in den Bereich jüngerer Gesteinsschichten bringen, als bisher untersucht wurden. Es soll dort auch Steine geben, die bei Einschlägen in die Oberfläche von Mars über weite Strecken geschleudert wurden.  Das Bild rechts oben wurde vom Thermal Emission Imaging System (THEMIS) des Mars Odyssey Orbiters aufgenommen. Im Bild dominiert der große Endeavour-Krater rechts unten, links oben sieht man den viel kleineren Victoria-Krater. Noch weiter oben der Endurance-Krater, den die Sonde bereits 95 Marstage nach der Landung erreicht hatte. Es ist schon faszinierend zu beobachten, wie die kleinen Rover (auch Spirit "lebt" noch) die extremen Bedingungen auf der Marsoberfläche ertragen, und auch die sehr kalten Zeiten mit wenig Sonnenlicht und daher wenig Energie zur Heizung überstanden haben. Obwohl Opportunity wegen der Äquatornähe bessere Bedingungen als Spirit hatte, machen sich auch bei ihm erste Verschleißerscheinungen bemerkbar, so funktioniert z.B. ein Gelenk des Roboterarms nicht mehr korrekt, und der Rover muss mit ausgestrecktem Arm fahren.

 

Opportunity-Update 2009: Schon kurz vor dem Verlassen des Victoria Kraters machten sich bei Opportunity Probleme mit einem Vorderrad bemerkbar, das zeitweilig blockierte. Am 28.09.2008 war dennoch der Kraterrand wieder erreicht, und das Gelände war eben und auch nahezu ohne größere Hindernisse. Nächstes Ziel sollte ja der 12km entfernte Krater "Endeavour" sein, und Opportunity machte sich auf den Weg dorthin. Probleme gab es dabei wegen eines schon seit April 2008 nicht mehr korrekt funktionierenden Gelenks des Roboterarms, das nur eingeschränkt und unter erhöhter Stromaufnahme bewegt werden konnte. Der Rover musste mit ausgestrecktem Arm gefahren werden, was einige Überlegungen mit  einem Modell im Sandkasten auf der Erde erforderte. Auch meldete die NASA im März 2009 Probleme mit einem Vorderrad, das eine erhöhte Reibung zeigte. Um das Schmiermittel des Rades besser zu verteilen, wurde der Rover einige Tage rückwärts gefahren, was schon in früheren Situationen geholfen hatte.

Der Rover kann am Tag bei genügend Licht (Energie!) ca. 100m zurücklegen, und alle Probleme der Navigation einbezogen rechnete man mit einer Fahrtdauer von 2 Jahren. Man benutze dann aber die hochauflösende Kamera HiRISE des MRO-Orbiters um einen geeigneten Weg zu finden. Das führte gelegentlich zu einer deutlich größeren Fahrtstrecke pro Tag als vermutet, und nach einer Aufenthaltsdauer von nunmehr 5 Erdenjahren und 2055 Sol (Marstagen) befindet sich Opportunity schon auf einem Drittel der Wegstrecke zum Ziel Endeavor. Auf  dem Bild links (NASA) beträgt die gefahrene Strecke vom Victoria Krater bis zur Position "Marquette Island" (Genaueres unten) bei Sol 2055 geschätzte 6 Kilometer. Der Krater Endeavour liegt in Pfeilrichtung nur knapp jenseits des Bildrandes. Da der Rover um ein Gebiet mit tiefem Sand zu vermeiden nicht den direkten Weg zum Krater nimmt, beträgt die restliche Fahrtstrecke bis zum Ziel noch etwa 12km.

Die Hoffnung, auf dem Weg Steine zu finden, die bei Einschlägen weite Strecken über die Marsoberfläche geschleudert wurden, hat sich erfüllt. So wurde am 21.01.2010 von der NASA berichtet, dass Opportunity Mitte Dezember 2009 bis Mitte Januar 2010 einen etwa fußballgroßen Stein entdeckte, der aus großer Tiefe des Mars stammt, und bei einer Kraterbildung aus großer Entfernung an diese Stelle geschleudert wurde. Der "Marquette Island" getaufte Stein wurde genau untersucht, und dazu auch von dem Rover  angebohrt. An Sol 2117 (Erde: 6. Januar 2010) machte der Rover Aufnahmen, aus denen ein Farbbild des Steins erstellt wurde, und am 12.01.2010 setzte sich Opportunity erneut in Richtung Endeavour Krater in Bewegung.

 

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Temperaturen auf dem Mars


 

Temperaturen auf dem Mars: Um sich einmal vor Augen zu führen, welchen enormen Belastungen Raumsonden wie zum Beispiel die Rover Spirit und Opportunity auf dem Mars jahrelang ausgesetzt sind, ist es interessant, die rechts abgebildete Grafik (NASA) anzuschauen. Dort wird der Temperaturverlauf für die ersten1050 Sol (Marstage) für den Rover Opportunity dargestellt. Man muss dabei auch beachten, dass der Rover mit 2 Grad Süd unmittelbar am Äquator positioniert ist, und das in Polnähe die Temperaturen noch viel extremer ausfallen. Aber auch am Äquator ist es nicht gerade gemütlich: Liegen die Maximaltemperaturen am Tag im Sommer noch um die 20 Grad und im Winter nicht sehr weit unter Null Grad, so liegen die Minimalwerte in der Nacht das ganze Jahr über um die -80 Grad Celsius! Besonders die Elektronik des Rovers mag solche Temperaturen nicht, Schmiermittel für die Räder und Gelenke müssen ganz extreme Anforderungen erfüllen, und für Batterien sind so niedrige Temperaturen tödlich! Für den mit 15 Grad Süd noch etwas weiter südlich positionierten Rover Spirit lagen die Temperaturen noch ungünstiger, und wiesen im Verlauf der Jahreszeiten deutlich größere Schwankungen auf. Unmittelbar an den Polen gelandete Sonden oder Rover müssten wohl mit starken Wärmequellen gegen die niedrige  Temperatur geschützt werden. Wegen der geringen Sonneneinstrahlung an den Polen wäre elektrische Energie dafür weniger geeignet. Günstiger wären Behälter mit zerfallenden radioaktiven Isotopen, die eine relativ konstante hohe Heizleistung über lange Zeit ergeben würden. Wie problematisch eine Sonde ohne solche Heizelemente ist, zeigt der Phoenix-Lander, der in einer kalten Region abgesetzt wurde, um dort unter Anderem nach Eis unter einer dünnen Sandschicht zu suchen. Bei -100 Grad in der Nacht und -40 Grad am Tag sowie mit Staub bedeckten Solarpanelen mit geringer Energieabgabe froren die Batterien ein, was das Leben der Sonde beendete.

Die Pole des Mars: Da die Bahn des Mars um die Sonne eine starke Abweichung von der Kreisbahn zeigt, sind Sommer am Südpol bis zu 30 Grad wärmer als am Nordpol, und Winter am Südpol bis zu 30 Grad kälter als am Nordpol. Das kommt daher, dass beim südlichem Winter der Mars fern der Sonne steht, was die Abkühlung im Süden fördert, bei südlichem Sommer steht Mars dann sonnennah, was die Erwärmung im Süden fördert. So beträgt die jahreszeitliche Temperaturschwankung im Süden mit etwa 110 Grad Celsius etwa 60 Grad mehr als im Norden. Dabei kann die Temperatur am Südpol bis auf etwa -130 Grad Celsius sinken. Die von der Sonne eingestrahlte Energie beträgt in Sonnennähe 40% mehr als in Sonnenferne, was diesen großen Unterschied zwischen Nordpol und Südpol erklärt, auch für das Auftreten von extremen Sandstürmen mit bis zu 650 km/h Windgeschwindigkeit bei Sonnennähe ist diese hohe eingestrahlte Energie verantwortlich. Im südlichen Winter sinkt die Temperatur am Südpol unter den Gefrierpunkt von Kohlendioxid, und die aus Wassereis bestehende Polkappe wird von einer Schicht aus Kohlendioxid-Eis überzogen. Das auch im südlichen Sommer vorhandene Wassereis der Südpolkappe befindet sich teilweise auch außerhalb des sichtbaren Bereichs der Polkappe unter eine dünnen Staubschicht unsichtbar versteckt, es hat eine Dicke von bis zu 3,7 Kilometern, und würde angeblich mit geschätzten 1,6 Millionen Kubikkilometern ausreichen, den ganzen Mars mit einer 11m dicken Wasserschicht zu überziehen. Diese Informationen stammen vom Radar des Orbiters Mars Express, seine Strahlung dringt kilometertief in den Boden ein, und wird von Wassereis besonders gut reflektiert. Durch die Messung der Laufzeit ausgestrahlter Radarimpulse hat man die südliche Polkappe recht genau vermessen. Dicke und Ausdehnung des Wassereises zeigt das Bild links (NASA). Das im Winter auftretende Eis aus Kohlendioxid kann die Ausdehnung der Südpolkappe erheblich vergrößern, was im Bild nicht berücksichtigt ist. Genaue Information über den klimatisch weniger extremen und mit weniger Eis versehenen Nordpol des Mars findet sich etwas weiter unten beim MRO.

Aber nicht nur im Jahresverlauf sondern auch im Verlauf eines Tages schwanken die Temperaturen auf Mars enorm. In den mittleren Breiten ergeben sich tägliche Schwankungen der Temperatur, wie sie exemplarisch von den Rovern Spirit und Opportunity gemessen wurden. Im oben rechts gezeigten Bild (NASA) erkennt man für den äquatornahen Standort von Opportunity eine Differenz zwischen Tag und Nacht von ungefähr 80 Grad, was auf die dünne Marsatmosphäre zurückzuführen ist die keine Wärme aufnimmt und keine Strahlung abschirmt , und daher zu einem extrem schnellen Temperaturgleichgewicht entsprechend der einfallenden Sonnenenergie führt.

 

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Mars Reconnaissance-Orbiter


 

Kurskorrektur Reconnaissance-Orbiter: Am 18. November 2005 feuerte der Mars Reconnaissance Orbiter für 20 Sekunden seine sechs Korrekturdüsen, um seinen Kurs für die am 10. März 2006 geplante Ankunft beim roten Planeten zu anzupassen. Die erforderliche Geschwindigkeitsänderung des mit 27 Kilometern pro Sekunde(!) fliegenden Raumschiffs ist dabei weniger als 75 Zentimeter pro Sekunde, dazu reichte der geringe Schub der Korrekturdüsen von je 18 Newton. Die sechs Haupttriebwerke, die den achtfachen Schub liefern können, werden die wichtige Aufgabe haben, die Sonde beim Erreichen des Mars so weit abzubremsen, dass eine Umlaufbahn erreicht werden kann. Ohne dieses Bremsmanöver würde das Raumschiff am Mars vorbeifliegen, und wäre verloren! Anfang 2006 sind seit dem Start am 12. August 2005 gut 60% der 500.000.000 Kilometer Flugstrecke überwunden.

Inzwischen schreiben wir den 10.03.06. Die Sonde ist planmäßig beim Mars angekommen. Nach 500.000.000km Flugstrecke zündeten die Haupttriebwerke für 27 Minuten, um den Orbiter so weit abzubremsen, dass er vom Mars eingefangen werden konnten. Die Bahn um den Planeten ist allerdings für wissenschaftliche Arbeit völlig ungeeignet, weil sie eine extreme Ellipse darstellt, wobei sich die Sonde Mars sehr dicht annähert, um dann wieder weit in den Raum zu "entschwinden". In den nächsten Wochen wird nun der niedrigste Punkt der Sonde so weit abgesenkt, dass bei der größten Annäherung an Mars die dünne obere Atmosphäre das Rumschiff weiter abbremst, so dass sich der am weitesten entferne Punkt der Bahn langsam an den Planeten annähert. Nach ungefähr einem halben Jahr dieses "Aerobrakings" wir dann die endgültige Bahn mit einer Höhe zwischen 320-255km über der Oberfläche erreicht. Durch dieses Verfahren spart man bis zu 70% an Treibstoff, und brauche eine viel kleinere Rakete. Nur so wird eines solche Mission noch bezahlbar!

Erst wenn nach der Ankunft die endgültige Bahn um den Mars erreicht ist, beginnt die wissenschaftliche Arbeit, die mehr Daten liefern soll, als alle vorherigen Marsmissionen zusammen! Mit 6 Megabit pro Sekunde füllt der Datenstrom alle 16 Minuten eine komplette CD-Rom. Dabei soll aus einer sehr niedrigen Umlaufbahn mit bisher unerreichter Auflösung fotografiert werden, Wasser in jeder Form (flüssig, dampfförmig und als Eis) gesucht werden, sowie geologische Formationen und Mineralienvorkommen kartografiert werden. Die Wissenschaftler konnten es sich allerdings nicht verkneifen, bereits unmittelbar nach dem gelungenen Bremsmanöver die hochauflösenden Kameras der Sonde

 

 

Wissenschaftliche Instrumente von Reconnaissance Orbiter

Hauptziel der zweijährigen Primärmission:

 

1. Globale Kartografierung.

2. Regionale Untersuchung.

3. Genaueste Untersuchung bestimmter Punkte der Oberfläche.

HiRISE

High Resolution Imager Science Experiment: Eine hochauflösende Kamera im visuellen Licht, soll die Mars-Oberfläche mit noch nie dagewesener Auflösung untersuchen.

CTX

Context Camera: Eine Kamera im visuellen Licht mit großem Gesichtsfeld zur Untersuchung großflächiger Zusammenhänge.

MARCI

Mars Color Imager: Diese Kamera ist eine Farbkamera, und wird Wolken und Sandstürme untersuchen.

CRISM

Compact Reconnaissance Imaging Spektrometer for Mars: Abbildendes Spektrometer für den sichtbaren und infraroten Bereich. Es soll Mineralien auf der Oberfläche identifizieren.

MCS

Mars Climate Sounder: Ein Radiometer (Strahlungsmessgerät) zur vertikalen Untersuchung der Atmosphäre auf Temperatur, Staub und Wasserdampf.

SHARAD

Shallow Radar: Dieses Radar sucht unter der Oberfläche in Tiefen von mehr als einem Meter nach Wasser und Eis.

+ + + + +

Gravitometer, Beschleunigungsmesser, Navigationskamera, UHF-Relais für die Verbindung gelandeter Sonden zur Erde, und ein K-Band Test-Sender sind vorhanden.

 

einzuschalten, um bei den ersten dichten Vorbeiflügen einige Bilder zu machen. Das Ergebnis war phänomenal, und bestätigte die erhoffte enorme Auflösung der Kamera-Bilder. Ein winziger Ausschnitt aus dem riesigen Testbild (NASA) ist rechts oben wiedergegeben, der Durchmesser der Krater liegt unter einem Kilometer, feinste Details sind nur einige Meter groß. Der Orbiter hat auch die Aufgabe nach Landeplätzen für kommende Missionen zu suchen, und soll dann in kommenden Jahren für neue Missionen als Datenrelais für eine leistungsstarke Übertragung zur Erde dienen. Hoffentlich wird es dann auch neue Landemissionen geben, damit wir wieder neuen, schöne Bilder vom Mars bekommen! Die wichtigsten Instrumente von MRO sind in der Tabelle oben aufgelistet (Missions-Logo: NASA).

 

Information bis Anfang 2010: Der Orbiter konnte erfolgreich in die Umlaufbahn für die wissenschaftlichen Experimente gebracht werden, und er begann mit den wissenschaftlichen Untersuchungen. Schon im Februar 2007 hatte die Sonde mehr Daten zur Erde gesendet, als jede andere Mission zuvor. Die Sonde zeigte umwerfend schöne Bilder der Kamera HiRISE mit extrem hoher Auflösung, und fand Anhaltspunkte für das Auftreten von flüssigem Wasser oder Kohlendioxid in jüngster Zeit. Den unglaublichen Bildern von HiRISE haben wir weiter unten einen eigenen Abschnitt gewidmet. Dort findet sich auch ein sensationelles Bild einer Staublawine, die gerade im Moment der Aufnahme in Bewegung war. Die wissenschaftlichen Untersuchungen von MRO dienten hauptsächlich der Frage nach dem Klima des Mars in vergangenen Jahrmillionen, und dabei speziell dem Thema "Wasser auf dem Mars". MRO fand viele unwiderlegbare Indizien für entsprechende Szenarien, überirdisches Wasser war lokal oder sogar planetenweit in den vergangenen 100 Millionen Jahren vorhanden, eventuell aber nur epochenweise. Sogar Bilder von eingebrochenen Kanälen unterirdischer Wasserläufe konnten fotografiert werden. Im Jahr 2009 wurde dann die Arbeit von MRO durch mehrfach auftretende Computerprobleme stark erschwert. Der Orbiter wurde zeitweise in den "safe mode" versetzt, weil ein eventueller fast gleichzeitiger Reboot beider Computer eine  große Gefahr gewesen wäre. Ende 2009 konnte der Orbiter die wissenschaftliche Arbeit wieder aufnehmen. Wir können hier nicht genauer auf alle diese Ergebnisse eingehen, haben uns aber ein ganz besonderes Thema herausgegriffen, die Untersuchung des Nordpols:

 

Nordpol des Mars: Nachdem der Südpol des Mars schon recht gut untersucht war, hat MRO mit seinem Radar SHARAD auch den Nordpol eingehend "durchleuchtet". Das Gerät sendet 85ms lange Impulse der Frequenzen von 15-25 MHz auf die Oberfläche, aus der Zeitverzögerung bis zum Eintreffen der reflektierten Strahlung kann ein Bild der Schichtung des Bodens erstellt werden, und speziell auf das Vorkommen von Wasser geschlossen werden. Wasser reflektiert die Strahlen erheblich stärker als Gestein. Die Strahlung von SHARAD dringt etwas über 2km tief in den Boden ein.

Das Ergebnis dieser Untersuchungen ist im Bild oben (NASA) dargestellt. Im oberen Teil sieht man einen der vielen Radarquerschnitte durch die Polkappe, hier entlang der bei Bild c eingezeichneten Linie AA´. Man erkennt die ca. 2km dicke Eisschicht der  "layerd deposits", sie besteht aus Schichten von mehr oder weniger  reinem Wassereis, unterbrochen von dünnen Staubschichen. Das Alter des Aufbaus schätzt man auf vier Millionen Jahre, er wurde beeinflusst durch Klimawandel auf dem Mars, hervorgerufen durch die Taumelbewegung der Polachse. Das Bild c zeigt das Höhenprofil der Polkappe gemessen gegen Mars-NN. Die negativen Werte erhält man, weil der ganze nördliche Bereich des Mars ein riesiger Krater ist, und somit unter NN liegt. Die Menge des Eises entspricht angeblich etwa einem Drittel des grönländischen Eispanzers auf der Erde. Der in Bild c gelb punktiert umrissene Bereich links oben ist übrigens der Bereich der Polkappe, die mit dem bis zu 600m dicken basal unit unterlegt ist.

Man erkennt im oberen Teil des  Bildes sehr gut, dass die Untergrenze der Eiskappe (basal unit mit einbezogen) eine sehr ebene Linie ist. Das hat eventuell weitreichende Konsequenzen. Eigentlich müsste im Polbereich die Marskruste unter dem Gewicht der Polkappe sehr deutlich einsinken. Da sie das aber offensichtlich nicht tut, ist sie viel stabiler und fester als angenommen. Das bedeutet aber, dass die Temperatur in tieferen Schichten des Mars langsamer ansteigt als vermutet, und damit verschiebt sich auch der für Leben interessante Bereich des flüssigen Wassers in größere Tiefen, die schwer zugänglich sind.

 

Die hoch auflösende Kamera HiRISE

Der Mars Reconnaissance Orbiter ist nun schon seit einigen Monaten voll in Betrieb, und hat Bilder vom Mars in einer Qualität geliefert, wie sie noch nie zuvor möglich war. Die Bilder haben nicht nur wissenschaftlichen Wert, sondern sind teilweise sogar künstlerisch wertvoll. Das kommt daher, dass die Kamera HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) keine normale Farbkamera ist, sondern eine kompliziert aufgebaute monochrome Kamera. Dieser Kamera werden verschiedene Filter vorgeschaltet, die nur einen speziellen Wellenlängenbereich durchlassen. Das Gerät liefert durch eine extrem raffinierte Konstruktion also gleichzeitig mehrere Graustufenbilder, die jeweils verschiedenen Wellenlängen entsprechen.

 

Erzeugung von Farbbildern: Wählt man für diese Graubilder Filter in Rot/Grün/Blau, so kann man aus diesen Grauwerten für die drei Grundfarben ein Farbbild zusammensetzen (s. auch hier). Das funktioniert wie beim Farbfernseher, dessen Bildschirm nur aus Pixeln in den drei Farben RGB besteht, und alle anderen Farben (auch Weiß) daraus zusammen mischt. Bei der HiRISE-Kamera gibt es nun diese drei Filter für RGB nicht. Die Kamera hat aus wissenschaftlichen Gründen nur Filter für Infrarot (I), Rot (R) und Grün-Blau (GB). Aus diesen Wellenlängen werden die Farbbilder „zusammengebaut“, und das kann selbstverständlich keine „natürlichen“ Farben wie bei RGB ergeben. Die Bilder zeigen daher die Landschaft in wunderschönen, unnatürlichen Farben. Diese Tatsache sorgt für die oben erwähnte künstlerische Note in den Bildern von HiRISE.

 Die Farbbilder entstehen auf zwei verschiedene Arten. Einmal kombiniert man an Stelle von RGB die Filter Infrarot, Rot, Blau-Grün, und erhält ein IRGB. Hier stimmt nur der Filter für Rot, der Filter GB lässt im Schwerpunkt mehr Grün als Blau durch, und ersetzt am ehesten das Grünfilter im traditionellen RGB, aber der echte Blaukanal fehlt, und es ist zusätzlich ein Infrarot-Kanal da, der in einem echten RGB nichts zu suchen hat.

Die zweite Möglichkeit ist noch komplizierter. Man erzeugt zwar ein RGB, aber auf folgende Weise: Der Rotkanal ist ja korrekt vorhanden, als Grünkanal nimmt man den „grünlastigen“ Blau-Grün-Kanal, und den Blaukanal erzeugt man (sehr) künstlich, indem man vom doppelten Wert des Blau-Grün-Kanals 3% des Rotkanals subtrahiert. Auf diese Weise entsteht zwar ein recht merkwürdiges RGB, aber man benötigt nur zwei Aufnahmen (R und BG), und durch die unstimmigen Farben wird das Bild wieder künstlerisch wertvoll, aber das hatten wir ja schon……

 

 

Aufbau der Kamera: Zunächst gibt es da einen Spiegel mit 50cm Durchmesser, und 12m Brennweite. Nun ist es kaum möglich, ein 12 Meter langes Teleskop an die Raumsonde anzukoppeln, daher hat man den Strahlengang dreimal „gefaltet“, dabei wird das Licht über mehrere Zerstreuungsspiegel geleitet, die die zunächst kurze Brennweite des Hauptspiegels auf 12m verlängern. Die ganze Kamera ist dann bei einem Durchmesser von 0,7m statt 12m nur noch grob 1,40m lang. Dennoch ist sie mit 65kg Masse das schwerste Gerät an Bord des Orbiters.

Das Bild der Kamera wird nun nicht auf großflächige CCD-Sensoren geleitet, sondern auf schmale CCD-Zeilen. Wenn sich der Orbiter nun auf der Umlaufbahn bewegt, wandert das Bild ganz von selbst über die CCD-Zeilen hinweg, und kann so als fortlaufender Streifen registriert werden. Dabei fällt eine enorm große Datenmenge an, die zunächst in der Kamera gespeichert wird. Später werden die Daten in den Computer der Sonde geleitet, dort verarbeitet, und dann zur Erde übertragen. Die Übertragung eines einzigen Bildstreifens von 6x12 km mit ungefähr einer Milliarde Pixeln kann je nach Entfernung des Mars von der Erde 4 bis 48 Stunden dauern! Bei Flughöhen von 250-300 km und einer Auflösung von bis zu 25cm/Pixel ist es schwer, sich in den Bildern zurecht zu finden. Deshalb gibt es extra eine zweite Kamera, die mit 6 Grad ein wesentlich größeres Bildfeld hat, die das Umfeld der hoch auflösenden Aufnahmen zu deren Einordnung auf der Marsoberfläche fotografiert. Diese Kamera hat nur 35cm Brennweite bei einer Auflösung von 6m/Pixel, und heißt Contex Imager (CTX). Die Abbildung (NASA) zeigt die Reaktion der CCD-Scannzeilen in den drei Wellenlängen-Bereichen beim Überfliegen einer äquatornahen typischen Wüstenlandschaft. Die drei Kurven entsprechen jeweils dem Durchlassbereich von einem der drei Filter BG, R und I. Die Bilder der einzelnen Kanäle sind zunächst Graustufenbilder, ein Beispiel ist die Aufnahme der geheimnisvollen Höhle im Nordwesten von Arsia Mons, die durch das Rotfilter R aufgenommen wurde..

Die Technik streikt: Leider gab es etliche technische Probleme mit der HiRISE-Kamera. Schon von Anfang an waren einige Pixel in den CCD-Scannzeilen defekt, in anderen Zeilen reduzierte sich die Qualität des Signal-Rauschverhältnisses (SNR). Teilweise konnte man nach monatelangen Untersuchungen das Problem durch Erwärmen der Kamera vor den Aufnahmen beheben, so erreicht die Bildqualität in allen Scannzeilen ein gutes Niveau. HiRISE ist die am besten auflösende zivile Kamera in einem Satelliten, nur das Militär kann es besser, redet aber nicht darüber.......

 

Bilder von HiRISE und dem Radar SHARAD

 

Einige hoch auflösende Bilder der HiRISE Kamera (Quelle: NASA)

Dieses Bild zeigt einen Ausschnitt aus der Landschaft Candor Chasma. Die treppenförmigen Strukturen (besonders gut zu erkennen an den kleinen Bergkegeln) sehen aus, als ob sie von Wasser geformt wurden, das in bestimmten Zeiträumen den Pegel verändert hat, und dadurch diese "Küstenlinien" erzeugt hat. Gesichert ist das aber noch keinesfalls.

Das wunderschöne Bild sieht aus wie ein abstraktes Kunstwerk! Es zeigt eine mit losem Material bedeckte Landschaft. Über diese Landschaft sind kleine Tornados gezogen, wie sie auf Mars zu bestimmten Jahreszeiten häufig vorkommen, und haben das helle Material vom Boden entfernt. Darunter ist eine dunklere Schicht zum Vorschein gekommen.

Sanddünen spielen auf dem Mars eine große Rolle (wen wundert das eigentlich, ist doch der Mars in erster Linie ein großer Sandkasten). Diese Gebilde bewegen sich durch Wind getrieben über die Oberfläche des Planeten, und ändern dabei ständig ihre Form. Die Dünen in den HiRISE Bildern haben eine besonders schöne Farbe.

Das ist fast eine Sensation: In der Mitte des Bildes ist gerade zum Zeitpunkt der Aufnahme eine Lawine im Abgang, zu sehen als helle Wolke. Eine weitere, kleine Lawine sieht man links am Bildrand. Um welche Art von Material es sich handelt ist noch nicht gesichert, was genau geschehen ist, soll noch untersucht werden.

Das Bild zeigt den Victoria Krater. Der Boden des Kraters ist mit einem bizarren Muster von Sanddünen überzogen, der Künstler, der dieses Meisterwerk geschaffen hat, war der Wind. Obwohl die Marsatmosphäre extrem dünn ist, ist es erstaunlich, welche Kräfte der Wind freisetzt, wobei natürlich die geringe Schwerkraft auf dem Mars behilflich ist.

Das Bild ist ein Ausschnitt aus der Aufnahme des Victoria Kraters, der zu diesem Zeitpunkt gerade vom Marsrover Opportunity untersucht wurde. Obwohl die Aufnahme aus ca. 300km Höhe aufgenommen wurde, ist das Fahrzeug deutlich zu erkennen. Es ist der graue Punkt links oberhalb des Kraterrandes der darunter liegenden "Duck Bay".

Die rätselhaften Gebilde links wurden vom Orbiter Mars Odyssey entdeckt. Man fotografierte sie mit der Infrarot-Kamera (Wärmestrahlen) sowohl am Tag, als auch in der Nacht. Am Tag sahen die Löcher dunkel aus, sie waren also kälter als die Umgebung, in der Nacht bildeten sie sich hell ab, sie waren also wärmer als die Umgebung.

Aus diesem Verhalten konnte man darauf schließen, dass es sich um Eingänge zu unterirdischen Höhlen handeln muss, die in der Nacht wärmer sind, als die abgekühlte Oberfläche, während sie am Tag kälter sind, als die stark erwärmte Umgebung. Da sich das Ganze in der Nähe von Vulkanen befindet, geht man von Fenstern zu unterirdischen Hohlräumen aus, die man liebevoll mit Namen (A) "Dena," (B) "Chloe," (C) "Wendy," (D) "Annie," (E) "Abby" (links) und "Nikki," and (F) "Jeanne" bezeichnete.

HiRISE fotografierte eines der Löcher im Nordwesten des Vulkans Arsia Mons bei schrägem Lichteinfall genauer, es misst 150x157m und ist, wie sich aus dem Schattenwurf berechnet,  mindestens 178m tief. Ob das wohl eventuell doch die Eingänge zu den Verstecken der geheimnisvollen Marsbewohner sind?

Das linke Bild stammt vom Shallow Radar SHARAD des Reconnaissance Orbiters. SHARAD dringt mit langwelligen Radarstrahlen bis zu etwa 2 km tief in die Oberfläche ein. Das Gerät  sendet 85ms lange Impulse der Frequenzen von 15-25 MHz auf die Oberfläche, aus der Zeitverzögerung bis zum Eintreffen der reflektierten Strahlung kann ein Bild der Schichtung des Bodens erstellt werden, und speziell auf das Vorkommen von Wasser geschlossen werden. Wasser reflektiert die Strahlen erheblich stärker als Gestein.

Die räumliche Auflösung liegt zwischen 300-1000 m in Flugrichtung und 3000-7000 m quer dazu, die Tiefenauflösung liegt bei 10-20 m. Das Bild links zeigt ein Radarprofil der Nordpolaren Eiskappe, wie es bei einem Überflug entsteht. Die hellen Schichtungen bis in eine Tiefe von 600m deuten auf Wassereis in  der Polkappe hin.

Ein ähnliches Experiment MARSIS arbeitet an Bord von Mars Express, aber mit noch längeren Wellen bei Frequenzen von 1.9-4.8 MHz. Es dringt daher tiefer (bis 5 km) in die Kruste ein, hat aber mit 70 m vertikal und längs/quer 5-9x15-30 Kilometern eine geringere Auflösung. Beide Experimente ergänzen sich daher sehr gut.

   

 

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Mars Phoenix - Lander


 

Aus der Asche auferstanden: Nach dem ärgerlichen Totalverlust des Mars Polar Landers hat man auf den Start des Mars Surveyor 2001 Lander verzichtet. Die in einem Reinraum sorgfältig gelagerte Sonde wurde modernisiert und fertig gestellt , und unter dem bezeichnenden Namen Phoenix (aus seiner Asche wieder auferstandener Vogel) am 4. August 2007 zum Mars gestartet, wo sie am 25 Mai 2008 ankommen wird. Sie wird dort an einer Stelle landen, wo dicht unter der Oberfläche der Boden weitgehend aus Wassereis bestehen soll, das mit einem Roboterarm bis zu einer Tiefe von einem Meter untersucht werden soll.

Der Aufbau von Phoenix: Phoenix besteht aus einer Cruise-Stage und dem 350 kg schweren Lander, der von zwei Hitzeschilden (Aeroshell vorne und Backshell hinten) geschützt wird. Die Cruise-Stage übernimmt den Flug zum Mars, bis fünf Minuten vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre der Lander abgetrennt wird, und in 130 km Höhe in die Atmosphäre eintritt. Er wird dann durch die Luftreibung extrem erhitzt (Bild links, NASA) und abgebremst, bis sich in 14km Höhe bei 1,7facher Schallgeschwindigkeit ein Fallschirm öffnet. Die nicht mehr benötigten Hitzeschilde werden abgeworfen, und die Landebeine ausgefahren. Ist die Geschwindigkeit auf knapp 200 km/h reduziert, so zünden 1km über dem Boden mit dem Abtrennen des Fallschirms die Bremsraketen, die eine gesteuerte Landung mit konstant 2,4m/s genau auf dem vorgesehenen Punkt ermöglichen. Während des Abstiegs wird -soweit möglich- Funkverbindung zu einer der den Mars umkreisenden Sonde gehalten, die die Daten an die Erde weiterleitet. Etwa 20 Minuten nach der Landung entfalten sich Solarzellen zur Stromversorgung, und der Lander beginnt seine Arbeit. Die Kommunikation mit der Erde erfolgt übrigens nicht direkt, sondern wie auch beim Abstieg, über die in der Marsumlaufbahn befindlichen Orbiter als Relais.

Die Messungen von Phoenix haben zwei Ziele: Erstens will man die geologische Geschichte von Wasser studieren, um den Wechsel von dem ehemals warmen und feuchten Mars zu dem heutigen kalten und eingefrorenen Mars zu verstehen. Zweitens will man nach Hinweisen auf mögliches ehemaliges Leben suchen, die in der Eisschicht vorhanden sein könnten. Für die Untersuchungen verfügt die Sonde über mehrere kleine Öfen, die von dem Roboterarm mit Proben gefüllt werden. Nach der Aufheizung der Proben wird man den Anteil von Wasser und Kohlenstoff messen; außerdem wird man nach Spuren von Elementen suchen, die in einem warmen feuchten Klima entstanden sein könnten. Auch die Präsenz organischer Substanzen wird dabei überprüft. Elektrische und thermische Leitfähigkeit des Bodens werden ebenfalls untersucht. Die Nutzlast der Sonde besteht aus Instrumenten mit einer Masse von 55 kg, die Wichtigsten sind:

 

 

 

Wissenschaftliche Instrumente vom Phoenix Lander

Hauptziele der  Primärmission:

 

1. Geschichte des Wassers auf dem Mars.

2. Suche nach eventuellem früheren Leben.

MARDI

Mars Descent Imager ist ein Kamerasystem, das während des Abstiegs der Sonde Farbaufnahmen von der Oberfläche macht. Das Instrument wird sofort nach dem Abwerfen der Aeroshell aktiviert und funktioniert bis zum Aufsetzen der Sonde. Die Aufnahmen sollen helfen, die geologische Umgebung der Landestelle zu studieren, um die Ergebnisse anderer Instrumente besser in den Gesamtkontext einordnen zu können.

SSI

Stereo Imager ist eine Kamera, die auf einem zwei Meter hohen, beweglichen Mast installiert ist. SSI verfügt über zwei voneinander versetzte Objektive, womit 3D-Aufnahmen möglich sind, und über 12 Spektralfilter, die geologisch interessante Aufnahmen der Landestelle erlauben. Darüber hinaus dient SSI der Unterstützung der Roboterarmaktivitäten, indem die Kamera 3D-Karten der unmittelbaren Umgebung produziert.

TEGA

Thermal Evolved Gas Analyzer ist eine Kombination aus acht kleinen Schmelzöfen und eines Massenspektrometers. Die Proben, die mit dem Roboterarm aus dem Boden entnommen werden, werden in den Öfen langsam auf bis zu 1000 Grad Celsius erhitzt. Ist die Temperatur hoch genug, kann mit dem Massenspektrometer die Zusammensetzung der entweichenden Gase ermittelt werden. Jeder der acht Öfen wird nur einmal für eine einzelne Probe genutzt.

MECA

Mars Environmental Compatibility Assessment besteht aus einem chemischen Labor, zwei Mikroskopen (ein optisches und ein mit elektrischen Kräften arbeitendes Rasterkraftmikroskop) und einer an den Roboterarm angebrachten Sonde zur Messung der Wärme- und Stromleitfähigkeit. MECA wird eingesetzt, um den Boden auf seine chemischen Bestandteile zu untersuchen.  Das optische Mikroskop kann Partikel bis zu einer Größe von 10 Mikrometer auflösen, das Rasterkraftmikroskop schafft es sogar 10 nm kleine Strukturen abzubilden.

RA

Robotic Arm ist der Roboterarm der Sonde, der in erster Linie zum Entnehmen von Bodenproben eingesetzt wird, die anschließend von den Instrumenten TEGA und MECA untersucht werden. Mit dem Roboterarm können Proben aus einer Tiefe von 50 bis 100 cm geholt werden.

RAC

Robotic Arm Camera ist eine Kamera, die an dem Roboterarm befestigt ist. Sie wird für Nahaufnahmen des Bodens in den vom Roboterarm gemachten Graben eingesetzt und kann selbst kleinste Strukturen bis zu 16 Mikrometer Größe auflösen.

MET

Meteorology Suite ist eine von der kanadischen Weltraumagentur CSA bereitgestellte Wetterstation, die aus einem LIDAR sowie Temperatur- und Drucksensoren besteht. Mit dem LIDAR wird die Atmosphäre des Mars bis in 20 km Höhe untersucht, indem Staubpartikel- und Wolkenverteilung gemessen werden. MET wird tägliche Wetterberichte von der Marsoberfläche liefern.

 

Update 2008: Nach den verunglückten letzten Landeversuchen war ein Erfolg dringend erforderlich. Im Falle eines erneuten Verlusts sollte dieses Mal wenigstens eine genaue Ursachenforschung möglich sein, dafür hat man den Descent Imager an der Sonde angebracht! Beizeichnender Weise versagte bei der Landung am 26.05.08 wegen einer Panne in der Elektronik der Datenübertragung ausgerechnet dieser Decent Imager komplett. Es gibt also keine Bilder der Landung. Allerdings gelang es dem in der Umlaufbahn befindlichen Mars Reconnaissance Orbiter  (MRO) die am Fallschirm hängende Sonde beim Abstieg zu fotografieren! Nach der geglückten Landung gab es Hoffnung: Eventuell kommen wir mit dieser Mission der Frage nach ehemaligem Leben auf dem Mars endlich ein Stück näher! Zwar kann die Sonde sich nicht bewegen, und ist auf etwas Glück bei der Landung angewiesen damit das erhoffte Eis auch untersucht werden kann, aber das sollte sich als das geringste Hindernis erweisen.

Leider gab es einige ärgerliche Probleme. Es gab Schwierigkeiten beim Einfüllen der Bodenproben in die Öfen, und Kommunikationsprobleme bei der Datenübertragung die mittels des Orbiters Mars Odyssey zur Erde erfolgen sollte. Odyssey war schon 2001 gestartet worden, unter Anderem eben zur Kommunikation bei zukünftigen Landemissionen. Man behalf sich mit dem Orbiter MRO, dessen Bahn aber nicht zum ständigen Kontakt geeignet war. Das Graben mit dem Schaufelarm funktionierte auch nicht ganz wie geplant, trotzdem gelang der Nachweis von Eis, es wurden weiße Brocken freigelegt, die sich dann auflösten (Sublimation, direkter Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand). Eine solche Probe zeigte bei der Analyse tatsächlich Wasser. Auch Perchlorate wurden unerwarteter Weise gefunden. Das Bild links (NASA) zeigt die Spuren einer Grabung mit dem Roboterarm, der helle Fleck links oberhalb der Bildmitte ist Wassereis.

Trotz einiger Fehlfunktionen (so kam es am 04.07.08 bei einer Probenentnahme zu einem Kurzschluss) wurde die Mission von Ende August bis Ende September verlängert. Staubteufel wurden fotografiert, die der Sonde schlecht bekamen. Der Staub setzte sich auf die Solarzellen, und reduzierte die ohnehin in der sehr kalten Region knappe Energie.  Um noch weitere Ergebnisse zu bekommen beschleunigte man daher die Füllung der Analyseöfen. Die Analysen gingen nur schleppend voran, man war hinter dem Zeitplan. Am 17.09.08 wurde die Mission erneut verlängert, bis Ende November wollte man die Sonde am Leben erhalten. Als kleine Zugabe entdeckte man Schnee, der aus Wolken in vier Kilometern Höhe fiel, den Boden aber nicht erreichte.

Mitte Oktober bewirkte ein Staubsturm eine zusätzliche Verschmutzung der Solarzellen und damit eine weitere Abnahme der elektrischen Energie, und das bei Temperaturen von -40 Grad am Tag und -100 Grad in der Nacht! Das war zu viel, und der Lander ging in den Safe Mode. Nach Reaktivierung der Stromversorgung und subzessiver Abschaltung von Heizelementen (was jeweils zum Ausfall eines Geräts führte), gab ein weiterer Staubsturm Ende Oktober der Sonde den Rest, die Batterie friert ein, am 02.11.08 kam das letzte Signal. Wie erfolgreich die Mission nun war, werden die endgültigen Auswertungen der Daten zeigen, der Nachweis von Leben ist jedenfalls auch dieses Mal nicht gelungen.

 

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