MER-A

Mars Rover Spirit (MER-A)

Die Landestelle innerhalb des Kraters Gusev, südwestlich des im Bild größten Kraters Bonneville.

Hügelkette East Hill Complex am östlichen Horizont, die etwas später in Columbia Hills umbenannt wurde.

Der Gusev-Krater in Richtung Südwesten

Spirit (engl. (Aufbruchs-) Stimmung) ist eine im Juni 2003 gestartete US-amerikanische Raumsonde zur Erforschung des Planeten Mars. Sie hieß ursprünglich Mars Exploration Rover A bzw. MER-A und wurde nach dem Start in Spirit umbenannt. Spirit landete am 4. Januar 2004 im Gusev-Krater. Die Schwestersonde Opportunity (MER-B) landete am 25. Januar 2004 auf der Meridiani-Ebene. Der Landeplatz wird zu Ehren der beim Columbia-Unglück umgekommenen Astronauten "Columbia Memorial Station" genannt.

Mission

Spirit sucht nach Spuren von eventuell ehemals vorhandenem Wasser und erkundet die Landestelle geologisch. Aus den Ergebnissen erhoffen sich die weltweit beteiligten Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Geschichte des Marsklimas. Der Gusev-Krater wurde als wissenschaftliches Ziel in einem komplizierten Verfahren ausgewählt, da auf Aufnahmen der um den Mars kreisenden Raumsonden Mars Global Surveyor und 2001 Mars Odyssey ausgeprägte Spuren eines ehemaligen Sees zu erkennen sind.

Aus technischer Sicht war die Landung im Gusev-Krater eine der herausforderndsten, da in dieser Region sehr starke Winde auftreten können. Nach einer Modifikation der Landeeinheit gaben die am Projekt beteiligten NASA-Ingenieure jedoch grünes Licht für die Mission. Die Landeeinheit bestimmte anhand von drei Bildern, die kurz vor der Landung aufgenommen wurden und kontrastreiche Merkmale wie z. B. Krater auswertete, die horizontale Geschwindigkeit des Landemoduls. Die so ermittelte horizontale Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit konnte später durch ein dafür vorgesehenes Triebwerkssystem reduziert werden. So war es möglich, das wissenschaftlich an oberster Stelle stehende Ziel, den Gusev-Krater, endgültig als Landeplatz auszuwählen.

Im Gegensatz zu Mars Pathfinder besitzt Spirit keine Bodenstation. Die Sonde besteht lediglich aus einem Rover, der auf einer Landeeinheit transportiert wird. Nachdem der Rover die Landeeinheit verlassen hat, besitzt diese keinerlei Funktion mehr. Der 1,6 m lange und 1,5 m hohe Rover wiegt 185 kg und soll je nach Oberflächenbeschaffenheit bis zu 100 Meter am Tag zurücklegen. Dies übertrifft den Vorgänger Sojourner (bei der Mars-Pathfinder-Mission im Jahre 1997) etwa um den Faktor 60.

Die Missionsdauer sollte anfangs garantierte 90 Tage betragen, doch hat Spirit sie längst übertroffen. Anfang April 2005 gab die NASA bekannt, dass die Mission um weitere 18 Monate bis September 2006 verlängert wird. Im September 2006 verlängerte man die Mission um weitere 12 Monate ^[1]. Im Oktober 2007 wurde die Mission auf Grund des großen Erfolges abermals verlängert. Sie soll nun bis Ende 2009 laufen. ^[2].

Verlauf

• 10. Juni 2003: Spirit startet erfolgreich auf einer Delta II 7925 Trägerrakete von der „Cape Canaveral Air Force Station“.
• 4. Januar 2004: Um 5:35 Uhr MEZ landet Spirit nach einer Reisezeit von sieben Monaten und einer zurückgelegten Strecke von 487 Millionen Kilometern südlich des Mars-Äquators im Gusev-Krater.
• 6. Januar 2004: Spirit sendet die ersten hochauflösenden Farbbilder vom Mars. Die Auflösung der Bilder ist dreimal höher als die Auflösung der Mars Pathfinder Bilder. Die Bilder zeigen eine wüstenähnliche Landschaft aus rotbraunem Sand und Steinen.
• 7. Januar 2004: Das NASA-Bodenteam versucht Reste der Airbags, die Spirit während der Endphase der Landung schützten, durch Einziehen aus dem Weg zu räumen. Die Airbags versperren die vordere Rampe, die Spirit benutzen soll, um die Landeeinheit zu verlassen. Der Termin für das Verlassen der Landeeinheit verschiebt sich durch dieses Manöver um drei Tage.
• 9. Januar 2004: Am sechsten Morgen spielt das NASA-Bodenteam vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena Bob Marley's Get Up, Stand Up als Weckmusik. Spirit richtet sich an diesem Tag auf und entfaltet seine vorderen Räder.
• 10. Januar 2004: Spirit entfaltet seine hinteren Räder. Die Airbags versperren weiterhin die vordere Rampe.
• 11. Januar 2004: Am achten Tag sind alle Räder und der Roboterarm von Spirit frei. Zuvor wurden Kabelverbindungen im Bereich der mittleren Räder und Verankerungen, die den Roboterarm von Spirit sicherten, mit kleinen Sprengkapseln gelöst. Insgesamt wurden 126 solcher Sprengkapseln seit der Landung von Spirit gezündet. Der Rover soll nun als nächstes Manöver eine 120 Grad Drehung im Uhrzeigersinn durchführen, um über eine nach Nord-Westen gerichtete Ausweichrampe die Landeeinheit zu verlassen. Die Landeeinheit besitzt insgesamt drei Rampen.

Die Senke Sleepy Hollow mit Abdrücken von den Airbags.

• 14. Januar 2004: Spirit hat die 120 Grad Drehung in drei Schritten erfolgreich abgeschlossen und ist nun endgültig bereit, die Landeeinheit zu verlassen. Der Rover schaut nach der Drehung in Richtung Nord-West auf eine flache Senke, die von den NASA-Wissenschaftlern „Sleepy Hollow“ getauft wurde. Infrarotaufnahmen des „Mini-TES“ (Miniature Thermal Emission Spectrometer) an Bord des Rovers lieferten zuvor Hinweise auf die Existenz von Wasser in dieser rund 250 Meter entfernt liegenden Senke.
• 15. Januar 2004: Spirit verlässt die Landeeinheit und legt rund drei Meter in 78 Sekunden zurück und soll zwei Tage an dieser Position verweilen, um die chemischen und mineralogischen Verhältnisse mit den am Roboterarm installierten Geräten zu erkunden. Zitat des Jet Propulsion Laboratory-Direktors Dr. Charles Elachi : „... We have six wheels in the dirt.“
• 16. Januar 2004: Spirit fährt erstmals seinen Roboterarm aus und sendet die ersten Bilder, die mit einem Mikroskop auf einem anderen Planeten gemacht wurden. Das Wetter auf dem Mars spielt derweil weiterhin gut mit. Die Temperaturen schwanken während des marsianischen Sommers zwischen minus 10 und minus 75 Grad Celsius und die Atmosphäre wird durch keinerlei Sandstürme getrübt.

Adirondack, das erste Untersuchungsobjekt von Spirit

• 19. Januar 2004: Spirit wechselt den Standort und fährt zu einem nahe gelegenen Stein, der von den NASA-Wissenschaftlern Adirondack getauft wurde. Adirondack ist der Name einer Bergkette im US-Bundesstaat New York und soll in der Sprache der Ureinwohner Amerikas Die, des großen Steins (They of the great rocks) bedeuten. Um den fußballgroßen Stein zu erreichen, führte der Rover eine Drehung von 40 Grad in mehreren Schritten durch und legte eine Strecke von rund zwei Metern in 30 Minuten zurück. Die reine Fahrzeit betrug zwei Minuten.
• 20. Januar 2004: Der Stein „Adirondack“ soll mit dem Mikroskop und anschließend mit zwei aus Deutschland stammenden Instrumenten, dem Mößbauer-Spektrometer des Mainzer Physiker Göstar Klingelhöfer und dem APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) vom Max-Planck-Institut für Chemie Mainz, untersucht werden.
• 21. Januar 2004: Das NASA-Bodenteam in Pasadena verliert den Kontakt zu Spirit. Die wissenschaftlichen und technischen Daten konnten im vorgesehenen Zeitfenster nicht empfangen werden. Die NASA macht zunächst einen Sturm über Australien für die Funkstille verantwortlich. In Australien befindet sich im Canberra Deep Space Communication Complex die Antenne des Deep Space Network, über die zu diesem Zeitpunkt die direkte Kommunikation mit dem Rover stattfindet.
• 23. Januar 2004: Die NASA kann kurzzeitig über die Antennen des Madrid Deep Space Communications Complex Kontakt zu Spirit herstellen. Die Sonde schickte eine begrenzte Datenmenge als Antwort auf ein Kommando vom Kontrollzentrum. Die NASA geht jetzt davon aus, dass das Landegerät ein Problem mit der Software oder mit den internen Datenbanken haben könnte.
• 24. Januar 2004: NASA-Techniker haben einen Weg gefunden mit Spirit zu kommunizieren und den Zyklus des Neustartens zu unterbrechen. Spirit befand sich in einer Endlosschleife und startete seinen Bordcomputer insgesamt rund 130 Mal. Der Fehler wird nun auf einen zu knapp bemessenen Arbeitsspeicher des Computers eingegrenzt. Dieser Arbeitsspeicher ist für die Verwaltung der Bilddaten in einem Flash-Speicher zuständig, in dem anscheinend zu viele Daten abgelegt wurden. Der Flash-Speicher wurde überbrückt und soll nun von überflüssigen Daten befreit werden.
• 2. Februar 2004: Der Bordcomputer von Spirit fährt wieder normal hoch. Spirit sendet Bilder und Daten, darunter auch Daten aus der Zeit, bevor die Computerprobleme auftraten. Zur Sicherheit soll der Flash-Speicher neu formatiert werden. Spirit wird in den nächsten Tagen die Untersuchung des fußballgroßen Steins „Adirondack“ fortsetzen.
• 6. Februar 2004: Die NASA verkündet, dass ihr Patient wieder geheilt ist. Zwischenzeitlich wurde der Flash-Speicher formatiert und eine neue Software-Version zur Verwaltung des Speichers aufgespielt. Spirit bürstet am ersten wissenschaftlichen Arbeitstag nach dem Ausfall die Oberfläche des Adirondack getauften Steins auf einer Fläche von 4,5 Zentimetern mit einer Bürste ab.

Historische erste Bohrung an einem Stein auf dem Mars.

• 8. Februar 2004: Erstmals in der Geschichte der unbemannten Raumfahrt wurde ein Loch in einen Stein auf einem anderen Planeten gebohrt, so die Pressemitteilung der NASA. Von der Analyse des 2,4 Millimeter tiefen Lochs mit einem Durchmesser von 45 Millimetern versprechen sich die Forscher Hinweise auf die geologische Beschaffenheit des Steins. Der Felsen war ausgewählt worden, weil er im Gegensatz zu anderen Objekten relativ staubfrei erschien. Adirondack war äußerst widerspenstig. „Wir haben für das winzige Loch drei Stunden gebraucht“, sagte NASA-Wissenschaftler Stephen Gorevan.
• 9. Februar 2004: Spirit hat die Untersuchung des Steins Adirondack abgeschlossen und legt 6,4 Meter mit seiner autonomen Navigationssoftware zurück. Die Fahrt sollte ein Test der selbständigen Navigation des Rovers sein. Spirit fuhr während der Fahrt über den Stein Adirondack hinweg. Während der eigenständigen Navigation entscheidet der Rover anhand der Auswertung von Stereo-Bildern seiner Navigationkameras, welchen Weg er nimmt.
• 10. Februar 2004: Am heutigen Tag legt Spirit die Strecke von 21,2 Metern zurück und bricht damit den ehemaligen Rekord des Sojourner-Rovers, der 7 Meter an einem Tag zurücklegte. Spirit soll in den nächsten Tagen weiter in Richtung Nordosten fahren und den von der NASA als Bonneville getauften Krater erreichen. Der Krater liegt in rund 345 Metern Entfernung von der Landestelle.
• 17. Februar 2004: Spirit ist am 43. Tag auf dem Mars dem Bonneville-Krater wieder ein kleines Stück näher gekommen. Er brach seinen alten Rekord vom 10. Februar und verbesserte ihn heute auf 27,5 Meter. Bis zum Ziel muss Spirit noch rund 245 Meter zurücklegen. Im Krater angekommen, soll der Rover Steine und Boden nach Spuren von Wasser untersuchen.
• 10. Mai 2004: Spirit hat am 121. Tag auf dem Mars nun insgesamt über eine Meile (1.609 Meter) zurückgelegt und ist weiter auf dem Weg zu den Columbia Hills.
• 9. Juni 2004: Spirit hat nun drei Kilometer zurückgelegt und ist kurz vor den Columbia Hills.

Spirit im den Columbia Hills, künstlich generiertes fotorealistisches Bild

Spirits Wegstrecke von der Landestelle bis in die Columbia Hills.

• 16. Juni 2004: Spirit hat die Columbia Hills am 158. Tag auf dem Mars erreicht.
• 28. Juli 2004: Spirit ist nun seit 200 Tagen auf dem Mars und fährt weiter langsam die Columbia Hills hinauf.
• 14. Dezember 2004: Spirit weist das Mineral Goethit auf der Marsoberfläche nach, was die NASA-Wissenschaftler als einen der sichersten Nachweise für Wasser auf dem roten Planeten werten, da Goethit sich nur in Zusammenhang mit Wasser bildet
• 3. Januar 2005: Spirit ist nun ein Jahr auf dem Mars
• 29. August 2005: Spirit erreicht den Berggipfel des Husband Hill
• 21. Oktober 2005: Spirit beginnt mit dem Abstieg vom Husband Hill
• 16. März 2006: Ein Rad von Spirit ist defekt und der Rover muss mit fünf Rädern auskommen.
• 12. April 2006: Spirit erreicht eine Stelle, welche die Überwinterung ermöglicht. Die Stelle scheint geologisch interessant zu sein und hat drei verschiedene Arten von Gesteinen zu bieten.
• 25. Oktober 2006: Spirit ist nun 1000 Marstage auf der Marsoberfläche.
• 25. Februar 2007: Rückkehr zur „Home Plate“ genannten Stelle, die Spirit vor dem Wintereinbruch nicht genauer analysieren konnte.
• 21. Mai 2007: Durch das festsitzende Vorderrad wühlt Spirit hellen Sand auf. Dieser Sand besteht zu 90 % aus Silikaten, deren Entstehung nur durch die Existenz von Wasser erklärt werden kann.
• 29. Oktober 2008: Spirit hat in 1715 Marstagen (Sols) bisher 7528 Meter zurückgelegt.

Bisherige geologische Untersuchungsergebnisse

Im Gegensatz zu den spektakulären Entdeckungen der Schwestersonde Opportunity auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten auf Meridiani Planum konnte Spirit bisher keine Hinweise auf ein ehemaliges Gewässer am Landeort im Gusev-Krater liefern. Alle untersuchten Gesteine sind Basalte, wenn es auch Hinweise darauf gibt, dass einige davon möglicherweise hydrothermal beeinflusst sind. Sieht man von äolischen Staub- und Sandverwehungen ab, sind Sedimentgesteine bisher nicht entdeckt worden. Auch andere Hinweise auf die geologische Tätigkeit fließenden Wassers fehlen, was insofern überraschend scheint, als die Erkundung des Kraters aus dem Orbit deutlich erkennen ließ, dass hier einst mindestens kurzfristig gewaltige Wassermassen die Landschaft in größerem Stil geprägt haben sollten. Möglicherweise kann dies tatsächlich bereits damit erklärt werden, dass das Wasser die Gegend nur in einem sehr kurzen katastrophenartigen Ereignis überflutet hat, so dass es zur flächenhaften Ablagerung von Sedimenten wie auf Meridiani Planum nicht gekommen ist. Die gesamte Umgebung erinnert mit einer Ausnahme eher an die bekannten Landestellen der Viking-Sonden und von Mars Pathfinder. Dies ist eine nur wenige Kilometer entfernte Kette niedriger Hügel (Columbia Hills, etwa 100 Meter über der Ebene stehend), die von dem Rover im Zeitraum von Juni 2004 bis Februar 2006 überquert wurde.

Dieses Bild vom 25. März 2004 zeigt die Columbia Hills aus etwa 2 km Entfernung. Auffällig ist der anscheinend waagerecht liegende gerade (hier im Negativ helle) Saum am unteren Hang der Hügel (Pfeile). Sie ist möglicherweise bereits der erste Hinweis darauf, dass eine solche fossile Küstenlinie tatsächlich existiert (kontrastverstärkter Negativ-Ausschnitt aus dem Originalbild).

Siehe auch

• Liste der Marsmissionen der Vereinigten Staaten
• Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen
• Liste der künstlichen Objekte auf dem Mars

Quellen

1. ↑ NASA: NASA Mars Spacecraft Gear Up for Extra Work, 25. September 2006
2. ↑ NASA: NASA Extends Operations for Its Long-Lived Mars Rovers 15. Oktober 2007

Weblinks

• Mars-Rover-Webseite der NASA (engl.)
• Galerie mit allen Fotos (unbearbeitete Rohbilder) von Spirit (über 110.000 Bilder, Januar 2009) (englisch)
• extrasolar-planets.com - Mars Exploration Rover (dt.)
• Mars Exploration Rover Sonderseite von Raumfahrer.net (deutsch)
• Missionsdetails (PDF, engl.)
• Daten zu Spirit bei Solarviews (engl.)
• Mainzer Schnüffler auf Mars-Tour
• Logbuch Mars Rover 'Spirit' (bis August 2005 nachgeführt) (dt.)

Marssonden

„Mars“-Raumsonden (1960–1973) · Mariner 3,4,6–9 (1964–1971) · Zond 2 (1964) · Viking (1975) · Fobos (1988) · Mars Observer (1993) · Mars Global Surveyor (1996) · Mars 96 (1996) · Mars Pathfinder (1996) · Nozomi (1998) · Mars Climate Orbiter (1998) · Mars Polar Lander mit Deep Space 2 (1999) · 2001 Mars Odyssey (2001) · Mars Express mit Beagle 2 (2003) · Spirit (2003) · Opportunity (2003) · Mars Reconnaissance Orbiter (2005) · Phoenix (2007) · Fobos-Grunt (2009) · Mars Science Laboratory (2011) · Mars Science and Telecommunications Orbiter (2011 oder 2013) · ExoMars (2013) · MAVEN (2013) · Mars Sample Return (nicht vor 2016)

Gestrichene Missionen: Mars Surveyor 2001 · Mars Telecommunications Orbiter

(Siehe auch: Mars · Chronologie der Mars-Missionen · Bemannter Marsflug · Aurora-Programm)