Vor rund 20 Jahren flogen die Red Rover zum Mars - Panorama

Von Armin Mair Die geologische Erkundung des Mars&bdquo; wird eine der wichtigsten wissenschaftlichen Aufgaben jedes Marsprogramms sein. Die geologische Erkundung, die umfassende Charakterisierung von Prozessen und Regionen, ist eine fortlaufende Anstrengung, die bereits begonnen hat und nach der Einrichtung einer künftigen Mars-Basis fortgesetzt wird. Das Feldstudium erfordert intensive Arbeitsfähigkeit und den leitenden Einfluss menschlicher Intelligenz. Durch die Entwicklung der Fähigkeit, jeden Punkt auf dem Mars unmittelbar zu erkunden, macht der Einsatz solcher teleoperierten Roboter-Feldgeologen die Marsbasis an einem einzelnen Standort aus der Sicht der geologischen Erkundung zu einer &bdquo;globalen“ Basis. Die beiden Mars Exploration Rovers (MER), &bdquo;Spirit“ und &bdquo;Opportunity“, waren solche Roboter-Feldgeologen. Sie bestätigten, dass einst flüssiges Wasser über die Marsoberfläche floss. Beide überdauerten ihre geplante Lebenszeit von 90 Tagen um Längen. Nach ihren Landungen am 3. und 24. Januar 2004 legte Spirit bis zum 22. März 2010 7,73 Kilometer zurück und arbeitete für 2210 Sol (Marstage). &bdquo;Opportunity“ legte 45,16 Kilometer zurück und arbeitete für mindestens 5111 Sol. Der Rover reagierte am 10. Juni 2018 nicht mehr und deshalb wurde die Mission am 13. Februar 2019 für beendet erklärt. Die Bilder der stereoskopischen Kameras der Rover ( oben ) faszinierten das Publikum und gaben dem Betrachter das Gefühl, auf dem Mars zu stehen. Im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, beobachtete eine internationale Gruppe von Oberschülern, die künftigen Betreiber von Mars-Expeditionen, zusammen mit Wissenschaftlern und Ingenieuren, die an der Mission arbeiteten, den dramatischen Abstieg von Opportunity. Vor der Landung traf der leitende Forscher Steve Squyres die revolutionäre Entscheidung, alle Fotos der Rover sofort nach ihrer Ankunft auf der Erde der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Dank dieser Großzügigkeit konnten Rover-Fans die alltäglichen Abenteuer von &bdquo;Spirit“ und &bdquo;Opportunity“ nahezu in Echtzeit verfolgen. Die Namen &bdquo;Spirit“ und &bdquo;Opportunity“ wurden von der NASA in einem Aufsatzwettbewerb für Studenten ausgewählt, an dem fast 10.000 Einsendungen teilnahmen und der von der Planetary Society und LEGO gesponsert wurde. Die Gesellschaft und LEGO stellten außerdem DVDs mit den Namen von 4 Millionen Menschen zur Verfügung. Die DVDs bleiben im Gusev-Krater und auf dem Meridiani-Planum erhalten und zeugen von der öffentlichen Begeisterung für die Erforschung des Mars. Missionsziele Ziel der Mars-Exploration-Rovers-Mission war es, im Rahmen ihrer 90-tägigen Hauptmissionen sieben primäre wissenschaftliche Ziele zu erreichen, die sowohl Spirit als auch &bdquo;Opportunity“ bis Ende April 2004 erreichten: • Suche und Untersuchung vieler verschiedener Arten von Gesteinen und Böden, die Hinweise auf frühere Wasseraktivitäten enthalten könnten. • Erstellung von Karten, die die Lage verschiedener Gesteins- und Bodenarten rund um die Landeplätze zeigen. • Feststellen, welche Kräfte die Landschaft geformt haben und wie sie die Landschaft geschaffen haben. • Untersuchung von Orten auf dem Boden, die von umlaufenden Raumfahrzeugen aus beobachtet werden, oder mit anderen Worten &bdquo;Ground Truthing“. • Untersuchung eisenhaltiger Mineralien und Entdeckung von Mineralien, die Wasser enthalten oder sich im Wasser gebildet haben müssen. • Identifizieren der Mineralien und Texturen in Gesteinen und Böden und Bestimmen ihrer Entstehung. Auf der Suche nach Hinweisen darauf, wie die Umgebung aussah, als flüssiges Wasser vorhanden war, ob das Wasser lange Zeit vorhanden war oder nicht und ob die Umgebung Leben hätte beherbergen können. Im Gusev-Krater fand Spirit Hinweise auf vergangene und gegenwärtige Wasserkreisläufe. Die Mineralien der Gesteine der Columbia Hills wurden durch versickerndes Grundwasser verändert. Home Plate ist der erodierte Überrest einer alten vulkanischen Fumarole oder Öffnung, in der sich heiße Quellen mit chemikalienreichem Wasser wie im Yellowstone-Nationalpark befinden. Spirit zog sein Rad durch den Sand rund um Home Plate und förderte Böden zutage, die aus verschiedenen Mineralienschichten bestanden. Diese Schichten wurden in der geologisch jüngeren Vergangenheit voneinander getrennt, als dünne Wasserfilme in den Boden einsickerten, einige Mineralien lösten und weniger lösliche zurückließen. Bei Meridiani Planum war &bdquo;Opportunity“ die erste Mission zur Untersuchung intakter Sedimentgesteine auf dem Mars. Es untersuchte winzige Hämatitkügelchen, bei Wissenschaftlern &bdquo;Blaubeeren“ genannt, und geschichtetes Grundgestein, um die geologische Geschichte der Region zu bestimmen. Die visuellen und chemischen Beweise deuten darauf hin, dass sich einst ein großes, salziges Gewässer an der Oberfläche sammelte und manchmal verdunstete, um sulfatreichen Sand zu bilden, der in einer Wüstenumgebung durch Wind erodiert und wieder abgelagert und später durch Grundwasser verändert wurde. Im Jahr 2011 erreichte &bdquo;Opportunity“ nach fast 20 Kilometern Fahrt durch Sandkräusel viel ältere Felsen am erodierten Rand eines alten Kraters namens Endeavour. Der Rover hatte zwei seiner vier wissenschaftlichen Instrumente verloren und litt unter &bdquo;Gedächtnisproblemen“, doch mit Hilfe des Mars Reconnaissance Orbiter fand er Hinweise auf harmlosere, feuchte Umgebungen in der noch weiter entfernten Vergangenheit des Mars. Am 8. April 2004 gab die NASA bekannt, dass sie die Missionsdauer der Rover von drei auf acht Monate verlängern werde. Es stellte bis September sofort zusätzliche Mittel in Höhe von 15 Millionen US-Dollar und 2,8 Millionen US-Dollar pro Monat für den laufenden Betrieb bereit. Später in diesem Monat erreichte &bdquo;Opportunity“ den Endurance-Krater und brauchte etwa fünf Tage, um die 200 Meter zurückzulegen. Die NASA gab am 22. September bekannt, dass sie die Missionsdauer der Rover um weitere sechs Monate verlängern werde. Die Gelegenheit bestand darin, den Endurance-Krater zu verlassen, seinen ausrangierten Hitzeschild zu besichtigen und zum Victoria-Krater weiterzufahren. &bdquo;Spirit“ sollte versuchen, den Gipfel der Columbia Hills zu erklimmen. Die HiRISE-Kamera an Bord des Mars Reconnaissance Orbiter der NASA hat diese Schrägansicht des Victoria-Kraters am 18. Juli 2009 aufgenommen ( Bild oben ). Normalerweise sind die Instrumente der MRO gerade nach unten gerichtet, aber um diese Ansicht einzufangen, schien sie 22 Grad vom Nadir entfernt zu sein. Richtung Osten. (Osten ist in diesem Bild oben.) Der ungewöhnlich schräge Blick ermöglichte es HiRISE, die nach Westen ausgerichteten Klippen der bogenförmigen Kaps rund um den Krater zu fotografieren. Das Experiment zur hochauflösenden Bildgebung (&bdquo;High Resolution Imaging Experiment“) ist als HIRISE bekannt. Die große und leistungsstarke HIRISE-Kamera nimmt Bilder auf, die weite Bereiche des Marsgeländes abdecken und gleichzeitig Objekte erkennen können, die so klein wie ein Küchentisch sind. Der Mars Exploration Rover Opportunity verbrachte mehr als ein Marsjahr damit, den Victoria-Krater zu erkunden, von September 2006 bis August 2008, wobei er ihn teilweise umrundete, bevor er kurz in ihn eindrang, um die steilen Klippen aus der Nähe zu untersuchen. Die Spuren von Opportunity sind als etwas hellere, rötlich gefärbte gerade Linien auf der linken Seite des Bildes sichtbar, unterbrochen von Punkten, die die Stellen markieren, an denen Opportunity umgedreht wurde. Da die beiden Rover immer noch gut funktionierten, kündigte die NASA später eine weitere 18-monatige Verlängerung der Mission bis September 2006 an. Es bestand die Gelegenheit, das &bdquo;Etched Terrain“ zu besuchen, und &bdquo;Spirit“ sollte einen felsigen Hang zur Spitze des Husband Hill erklimmen. Am 21. August 2005 erreichte Spirit nach 581 Sols und einer Reise von 4,81 Kilometern den Gipfel des Husband Hill. Das rechte Vorderrad von Spirit funktionierte am 13. März 2006 nicht mehr, während der Rover nach McCool Hill fuhr. Seine Fahrer versuchten, das tote Rad hinter Spirit herzuziehen, was jedoch nur funktionierte, bis sie ein unpassierbares Sandgebiet an den unteren Hängen erreichten. Die Fahrer führten Spirit zu einem kleineren Hang mit dem Namen &bdquo;Low Ridge Haven“, wo es den langen Marswinter verbrachte und auf den Frühling und eine erhöhte, zum Fahren geeignete Solarstromversorgung wartete. Im September dieses Jahres erreichte &bdquo;Opportunity“ den Rand des Victoria-Kraters und Spaceflight Now berichtete, dass die NASA die Mission für die beiden Rover bis September 2007 verlängert hatte. Am 6. Februar 2007 flog &bdquo;Opportunity“ als erste Raumsonde zehn Kilometer über die Marsoberfläche. Im Juli 2007, während der vierten Missionsverlängerung, blockierten Mars-Staubstürme den Rovern das Sonnenlicht und bedrohten die Fähigkeit der Raumfahrzeuge, Energie über ihre Solarpaneele zu sammeln, was die Ingenieure befürchten ließ, dass einer oder beide von ihnen dauerhaft außer Gefecht gesetzt werden könnten. Die Staubstürme ließen jedoch nach, sodass der Betrieb wieder aufgenommen werden konnte. Am 28. Juni 2007 bot sich die Gelegenheit, den Victoria-Krater von seinem Standort am Rande der Duck Bay aus zu betreten. Aufgrund ausgedehnter Staubstürme verzögerte sich dies jedoch, bis sich der Staub verzogen hatte und die Stromversorgung wieder ein sicheres Niveau erreicht hatte. Zwei Monate später nahmen &bdquo;Spirit“ und &bdquo;Opportunity“ ihre Fahrt wieder auf, nachdem sie sich während wütender Staubstürme versteckt hatten, die die Solarenergie auf ein Niveau begrenzten, das fast zum dauerhaften Ausfall beider Rover geführt hätte. Am 1. Oktober 2007 starteten sowohl &bdquo;Spirit“ als auch &bdquo;Opportunity“ ihre fünfte Missionsverlängerung, die den Betrieb bis ins Jahr 2009 verlängerte und es den Rovern ermöglichte, fünf Jahre lang die Marsoberfläche zu erkunden, während sie ihre nicht erwarte Lebenszeit fortsetzten. Am 26. August 2008 begann &bdquo;Opportunity“ seinen dreitägigen Aufstieg aus dem Victoria-Krater, da befürchtet wurde, dass Leistungsspitzen, ähnlich denen, die bei &bdquo;Spirit“ vor dem Ausfall seines rechten Vorderrads beobachtet wurden, verhindern könnten, dass es den Krater jemals verlassen kann, sofern ein Rad ausgefallen ist. Der Projektwissenschaftler Bruce Banerdt sagte außerdem: &bdquo;Wir haben alles getan, wozu wir in den Victoria-Krater gekommen sind, und noch mehr.“ Die Gelegenheit wird in die Ebene zurückkehren, um die große Gesteinsvielfalt von Meridiani Planum zu charakterisieren – von denen einige möglicherweise aus Kratern wie Victoria gesprengt wurden. Der Rover erkundete seit dem 11. September 2007 den Victoria-Krater. Bis Januar 2009 hatten die beiden Rover zusammen 250.000 Bilder zurückgesendet und über 21 Kilometer zurückgelegt. Nachdem &bdquo;Opportunity“ seit dem Verlassen des Victoria-Kraters etwa 3,2 Kilometer zurückgelegt hatte, sah er am 7. März 2009 zum ersten Mal den Rand des Endeavour-Kraters. Am Sol (=Marstag)1897 überschritt es die 16-km-Marke auf dem Weg. Währenddessen wurde &bdquo;Spirit“ am Gusev-Krater tief in den Marssand eingegraben, ähnlich wie &bdquo;Opportunity“ 2005 an der Purgatory Dune. Am 26. Januar 2010, nach sechs Jahren auf dem Mars, gab die NASA bekannt, dass Spirit als stationäre Forschungsplattform eingesetzt werden würde, nachdem mehrere Monate lang erfolglos versucht worden war, den Rover aus weichem Sand zu befreien. Die NASA gab am 24. März 2010 bekannt, dass &bdquo;Opportunity“, das über Energie für eine geschätzte verbleibende Distanz von 12 km zum Endeavour-Krater verfügte, seit Beginn seiner Mission über 20 km zurückgelegt hatte. Jeder Rover wurde mit einer angestrebten Fahrstrecke von nur 600 Metern entworfen. Im März 2010 wurde bekannt gegeben, dass &bdquo;Spirit“ möglicherweise für den Marswinter in den Winterschlaf gegangen ist und möglicherweise erst nach Monaten wieder aufwacht. Am 22. Mai 2011 stellte die NASA alle Versuche ein, mit &bdquo;Spirit“ in Kontakt zu treten, der seit zwei Jahren in einem Sandfang gefangen war. Die letzte erfolgreiche Kommunikation mit dem Rover fand am 22. März 2010 statt. Die letzte Übertragung an &bdquo;Spirit“ erfolgte am 25. Mai 2011. Am 16. Mai 2013 gab die NASA bekannt, dass &bdquo;Opportunity“ weiter gefahren sei als jedes andere NASA-Fahrzeug auf einem anderen Planeten als der Erde. Nachdem die Gesamtkilometerzahl von Opportunity“ 35,744 km überschritten hatte, übertraf der Rover die vom Apollo 17 Lunar Roving Vehicle im Jahr 1972 zurückgelegte Gesamtstrecke. Und am 28. Juli 2014 war &bdquo;Opportunity“ weiter gefahren als jedes andere Fahrzeug auf einer anderen Welt als der Erde. &bdquo;Opportunity“ legte über 40 km zurück und übertraf damit die Gesamtstrecke von 39 km, die der Mondrover Lunokhod 2, der bisherige Rekordhalter, zurückgelegt hatte. Am 23. März 2015 hatte &bdquo;Opportunity“ etwa die gesamte Marathondistanz von 42,2 km zurückgelegt, mit einer Zielzeit von immerhin etwa 11 Jahren und 2 Monaten. Am 24. Januar 2014 berichtete die NASA, dass die damals aktuellen Studien des verbliebenen Rovers &bdquo;Opportunity“ sowie des neueren Rovers &bdquo;Curiosity“ des Mars Science Laboratory nun nach Beweisen für historisches Leben suchen würden, einschließlich einer Biosphäre, die auf autotrophen, chemotrophen und biotrophen Formen basiert /oder chemolithoautotrophe Mikroorganismen sowie alte Gewässer, einschließlich fluvio-lakustriner Umgebungen (Ebenen, die mit alten Flüssen oder Seen in Verbindung stehen), die möglicherweise bewohnbar waren. Die Suche nach Beweisen für Bewohnbarkeit, Taphonomie (im Zusammenhang mit Fossilien) und organischen Kohlenstoff auf dem Planeten Mars wurde dann zu einem vorrangigen Ziel der NASA. Im Juni 2018 geriet &bdquo;Opportunity“ in einen globalen Staubsturm und die Solarpaneele des Rovers konnten nicht genügend Strom erzeugen. Der letzte Kontakt fand am 10. Juni 2018 statt. Nachdem der Staubsturm nachgelassen hatte, sendete die NASA wieder Befehle, der Rover blieb jedoch stehen geräuschlos, möglicherweise aufgrund eines katastrophalen Ausfalls oder einer Staubschicht, die seine Solarpaneele bedeckt. Am 13. Februar 2019 fand eine Pressekonferenz statt, in der bekannt gegeben wurde, dass die NASA nach zahlreichen Kontaktversuchen mit &bdquo;Opportunity“, auf die seit Juni 2018 keine Reaktion erfolgte, die &bdquo;Opportunity“-Mission für beendet erklärte, was auch das Ende der 16-jährigen Mars Exploration Rover-Mission bedeutete.