Die etwas ungewöhnlichen Namen der beiden Mars-Rover wurde im Rahmen eines Schülerwettbewerbs ermittelt. Im Beitrag der damals neunjährigen russisch-amerikanischen Schülerin Sofi Collis heißt es z.B. "I used to live in an orphanage. It was dark and cold and lonely. At night, I looked up at the sparkly sky and felt better. I dreamed I could fly there. In America, I can make all my dreams come true. Thank you for the 'Spirit' and the Opportunity.”
In wissenschaftlichen Veröffentlichungen verwendet man die Bezeichnungen MER-A (Spirit) und MER-B (Opportunity) ent-sprechend der Reihenfolge der Landungen. Dabei steht die Ab-kürzung MER für Mars Exploration Rover.
Die Landeorte der beiden Rover wurden sorgfältig ausgesucht. Man bediente sich dabei der NASA-Strategie „follow the water“. Das Ziel von Spirit war der Gusev-Krater am südlichen Rand der Tiefebene Elysium Planitia. Morphologische Hinweise deuteten darauf hin, daß er in fernster Vergangenheit einmal mit Wasser gefüllt war. Für den Landeplatz von Opportunity war die Präsenz von Hämatit (einem Eisenmineral, daß unter Einwirkung von Wasser entsteht) auf der Oberfläche ein auschlaggebendes Kriterium. Eine geeignete Region fanden in dieser Beziehung die Wissenschaftler in der Tiefebene Meridiani Planum, die nahe am Marsäquator liegt.
Die beiden völlig baugleichen Rover sind ungefähr 1.6 m lang und 1.5 m hoch bei einer Masse von 185 kg. Ihr Fahrgestell ist mit 6 Aluminiumrädern ausgestattet, die von Elektromotoren angetrieben werden. Die Höchstgeschwindigkeit, die theoretisch erreichbar war, betrug 0.18 km/h. Die längste Strecke am Stück legte Opportunity am 20. März 2005 zurück. Sie betrug 220 m. Die Energieversorgung wird durch Solarpanel mit einer Fläche von 1.3 m² gewährleistet, die pro Marstag eine Energie von 900 Wh zu liefern in der Lage sind. Staubablagerungen haben aber mit der Zeit die Leistung etwas gedrosselt.
Die Instrumentierung der beiden Rover orientierte sich an ihrer Hauptaufgabe, der geologischen Erkundung der Marsoberfläche entlang ihrer Fahrtrasse:
- Panoramakamera, um farbige Bilder der näheren und weite-ren Umgebung des Rovers aufzunehmen. 14 Farbfilter erlauben nicht nur realistische Farbaufnahmen, sondern ermöglichen auch die spektrale Analyse von Gesteinen und die sie aufbauenden Mineralien.
- Ein Alphapartikel-Röntgenspektrometer (APXS), um den stofflichen Aufbau von Gesteins- und Bodenproben zu ermitteln
- Ein Infrarotspektrometer (Mini-TES, „Miniature Thermal Emission Spectrometer“), um Mineralien anhand ihrer Reflektionseigenschaften im infraroten Spektralbereich (IR) zu identifizieren
- Ein Mösbauer-Spektrometer zur Identifikation und Analyse eisenhaltiger Minerale
- Eine Mikroskopkamera, um die Gefügestruktur von Gesteins- und Bodenproben mit hoher Auflösung zu ermitteln
Neben der Panoramakamera, die auf einem 1.5 m hohen Mast angebracht war und ausschließlich wissenschaftlichen Zwecken diente, befinden sich auf dem Rover noch 6 weitere Kameras, die den Rover bei seiner Fortbewegung unterstützen.
Vier davon sollen Kollisionen mit Hindernissen verhindern und zwei dienen als Navigationskameras. Sie sind genauso wie die Panoramakamera am Kameramast befestigt und stellen technisch gesehen Stereokameras dar. Mit Hilfe ihrer Aufnahmen lassen sich z.B. Entfernungen zu interessanten Objekten ermit-teln, was für die Planung der Marschroute der Rover natürlich von großer Bedeutung ist.
Erkundungen des Rovers Opportunity
In diesen Abschnitt kann nur ein kleiner, sehr kompakter Überblick über die Fahrroute des Rovers und der dabei erzielten wis-senschaftlichen Ergebnisse gegeben werden.
Es hat sich in der wissenschaftlichen Literatur eingebürgert, den Marstag von 24 Stunden und 37 Minuten als relative Einheit zu verwenden, um bestimmte Stationen dieser Fahrt zu kenn-zeichnen. Diese Einheit nennt man „Sol“ und sie beginnt mit „Sol 1“, dem Tag der Landung von Opportunity auf dem Mars (25. Januar 2004). Für Spirit wird selbstverständlich die gleiche Tages-zählung, beginnend aber mit einem anderen Datum (4. Januar 2004) verwendet (d.h. Sol 21 bedeutet für Spirit ein anderes „absolutes“ Datum im irdischen Kalender als Sol 21 für Opportunity).
Als man die Primärmission der beiden Rover auf jeweils 90 Tage fest setzte, konnte noch niemand ahnen, daß daraus mehrere Jahre wurden. Opportunity ist auch heute noch (Mai 2011) in Funktion und verrichtet klaglos, wenn auch etwas altersschwach, seine Arbeit. Die letzten Signale von Spirit wurden am 22. März 2010 empfangen. Ob er sich noch einmal regt, wenn die Sonne wieder seine Solarpanel erwärmen, ist fraglich. Jedenfalls sind alle Kommunikationsversuche mit ihm seitdem fehlgeschlagen.
Nach der reibungslosen Landung von Opportunity auf der Mars-oberfläche erfolgte erst einmal ein gründlicher Check aller Sy-steme bis sich der Rover nach einer Woche sich vom Landegestell löste und es über eine Rampe verließ. Zuvor wurde bereits eine Vielzahl von Panoramaufnahmen des Landeplatzes angefertigt und zur Erde gefunkt. Die Sonde Mars Global Surveyor diente dabei als Relaisstation (eine direkte Funkverbindung zur Erde wie bei Pathfinder war bei den MER-Missionen nicht vorgesehen). Es stellte sich dabei heraus, daß der Airbag genau in einen kleinen Krater gehüpft ist, der dann später „Eagle“ getauft wurde. Tiger Woods oder Annika Sörendstam hätten es nicht besser hinbekommen können.
Landeplatz von Opportunity, aufgenommen aus der Umlaufbahn durch den Mars Global Surveyor. Deutlich sind der erste Aufschlagpunkt des Airbags sowie die Auswirkungen des zuvor gezündeten Bremsraketentriebwerks zu erkennen. Weiterhin konnte auf der Aufnahme der etwas abgetriebene Fallschirm und der Aufschlagpunkt des Hitzeschildes iden-tifiziert werden. Der Lander selbst ist als kleiner weißer Punkt zu erken-nen, der inmitten eines kleinen Kraters („Eagle“) liegt. Quelle NASA, JPL
Weg
des Rovers Opportunity, den er während seiner ersten 950 Marstage zurückgelegt
hat. Als erstes großes Ziel erreichte er den 130 m messenden und ca. 12 m
tiefen Endurance-Krater. Mit ihm wurde die Tradition begründet, daß man alle
Krater, die der Rover auf seiner Fahr streifte, nach den Namen der Schiffe
berühmter Entdecker benannte. Deshalb findet man auf der Route auch Namen wie
„Beagle“ (Charles Darwin) und „Victoria“ (Ferdinand Magellan). Quelle NASA, JPL
Bereits knapp außerhalb des Kraterrandes des ca. 22 m messenden „Landekraters“ konnten kugelförmige Hämatit-Kongregationen gefunden werden, die auch von der Erde her wohlbekannt sind und von den Geologen blueberries genannt werden. Bereits ihre Existenz beweist, daß es in der Meridiani-Ebene einmal flüssiges Wasser gegeben hat.
Ausschnitte
aus der ersten Panormaaufnahme des Landeplatzes von MER-B (Opportunity). Die
erste Überraschung war, daß der Boden im Vergleich zu den Landeplätzen der
Viking-Sonde und des Mars Pathfinder sehr dunkel erscheint. Nur am Kraterrand
sind hellere, offensichtlich zertrümmerte Gesteinsformationen zu erkennen. Quelle NASA, JPL
Nächstes Mal: Erste Erkundungen in der Nähe des Eagle- und Endurance-Kraters
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