Nahezu zeitgleich mit dem europäischen Mars Express brachte die Nasa im Juni/Juli 2003 zwei Sonden auf den Weg, die an die erfolgreiche Pathfinder-Mission anschließen sollten. Die Mars Exploration Rover, genannt "Spirit" (MER-A) und "Opportunity" (MER-B), sollen je einen weiterentwickelten Rover auf den Marsboden absetzen und diesen nach Wasser absuchen. Sie waren darauf ausgelegt, während 90 Marstage auf dem Mars herumzufahren und kleinere geologische Experimente, Bohrungen, etc. auszuführen. Hier sind die Originalseiten der NASA hierzu.
Der Schwerpunkt der Mission lag auf der Suche nach Wasser, daher wurden beide Rover in Gebieten abgesetzt, die in der Frühgeschichte des Mars vermutlich große Mengen von Wasser enthalten haben: im Gusev Krater, einem ehemaligen See, und in der Meridani Ebene, die aus grauen Hematit besteht, welches sich nur bei Anwesenheit von Wasser bildet. Das Projekt wurde betreut von der Cornell Universität.
Beim Mars Exploration Rover-Projekt gab es keine Orbiter. Sie wurden auch nicht benötigt, da immer noch der Mars Global Surveyor- und der Mars Odyssey-Orbiter voll funktionsfähig um den Mars in einem zirkularen Orbit kreisten und als Funk-Relaisstationen dienten. Für den interplanetaren Flug befand sich das Raumschiff in seiner 'Cruise'-Konfiguration. Vor dem Anflugmanöver wurde der Landerteil zusammen mit seiner Schutzschildkonfiguration abgetrennt. Nur dieser trat in die Atmosphäre ein. Der nicht durch einen Schutzschirm abgeschirmte Rest verglühte in den oberen Schichten der Marsatmosphäre.
Die Anflug- und Landeprozedur war ähnlich gestaltet wie bei der Pathfinder-Sonde. Aus dem direkten Anflug heraus ohne zwischenzeitlichen Orbit wurd der Lander beim Eintritt in die Marsatmospäre in einer Höhe von einigen Hundert Kilometern mittels Hitzeschild, Fallschirmen und Bremsraketen aus der interplanetaren Geschwindigkeit von etwa 20000 km/h heraus bis nahezu auf Null abgebremst und dann in einen Airbag gehüllt. Die letzten Meter fiel das Raumschiff dann wie ein Gummiball auf die Marsoberfläche, um nach mehrmaligem Aufprallen dann zur Ruhe zu kommen.
Das Ganze war ein sehr komplexer und missionskritischer Vorgang, da aufgrund der großen Entfernung von der Erde (Ende 2003: etwa 10 Lichtminuten) keinerlei Unterstützung aus dem irdischen Kontrollzentrum kommen konnte. Die ganze Landung war innerhalb von etwa 5 Minuten vorbei und mußte völlig autonom vom bordeigenen Computer einschließlich aller eventuellen Sonderbedingungen abgewickelt werden. Nur bei Pathfinder hatte dies vorher einmal funktioniert. Alle anderen Landeversuche mit dieser Methode waren bis dahin fehlgeschlagen, einschließlich der ESA-Sonde "Mars Express" mit der Landeeinheit "Beagle 2", die Ende Dezember 2003 wahrscheinlich bei der Landung gecrasht war. Das folgende Bild zeigt den schematischen Ablauf (hier kann man die Originalangaben der NASA nachlesen):
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Die NASA hat am 23.01.2004 eine 5.5 MByte große mpeg-Animation veröffentlicht, die berechnet aus den genauen Telemetriedaten des Raumschiffes die letzten 58.6 Sekunden der Landung von Spirit in Echtzeit (!) zeigt. Besonders das Ende ist faszinierend: man sieht wie knapp es war, denn der in seine Airbags gehüllte Lander kam erst knapp 8 m über dem Boden zur Ruhe, bevor das Fallschirmkabel gekappt wurde und er aus dieser Höhe auf den Marsboden aufschlug.
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Nach der Landung wurden die Airbags eingezogen und der Lander entfaltete sich und gab den Rover frei. Dieser fuhr dann aus eigener Kraft über eine Rampe auf den Marsboden und begann mit seiner mitgeführten Ausrüstung seine etwa 90 tägige Arbeit, bevor seine Batterien in der Kälte der Marstage und -nächte ihre Funktion einstellten. Die Rover waren auf eine Entfernung von bis zu 1 km ausgelegt, hielten aber, wie sich während der Mission zeigte, weitaus länger.
Hier ist eine Übersichtsdarstellung der Landegebiete.
Die folgende Tabelle fasst die zeitlichen Abläufe der Endphase der Flüge von Spirit und Opportunity bis kurz nach der Landung zusammen:
Aktion |
Datum |
Bemerkungen (Zeiten in MEZ) |
| Spirit Start |
10.06.2003 |
in Cape Caneveral mit einer Delta-II Rakete |
| Opportunity Start |
07.07.2003 |
in Cape Caneveral mit einer Delta-II Rakete |
| Spirit Landung |
04.01.2004 - 05:35 Uhr |
im Gusev Krater, etwa 15 Grad südlich des Mars Äquators bei 14.7 S, 184.6 E |
| Opportunity Landung |
25.01.2004 - 06:05 Uhr |
in Meridani Planitia, etwa 2 Grad südlich des Äquators auf der anderen Seite des Mars bei 1.98 S, 353.8 E |
Letzte Ereignisse und Ergebnisse
Spirit war am 04.01.2004 um 05:35 Uhr MEZ im Gusev Krater weich gelandet, Opportunity am 25.01.2004 in der Meridiani-Ebene. Die Buttons hier führen zu detaillierten Beschreibungen der Aktivitäten beider Rover:
Die Energieversorgung beider Rover war abhängig vom Funktionieren der zahlreichen Fotoelemente auf dem Instrumentendeck. Von beiden Robotern hatte offensichtlich Spirit den schwereren Part erwischt. Wie man auf den nächsten beiden Bildern sieht, die beide um Sol 330 für jeden Rover aufgenommen worden sind - dies entsprach dem 07. Dezember 2004 für Spirit und dem 19. Dezember 2004 für Opportunity - hatte sich zu diesem Zeitpunkt eine deutlich sichtbare Staubschicht auf den Fotozellen von Spirit (links) abgesetzt, was die Stromaufnahme zur Aufladung der Batterien deutlich beeinträchtigte. Spirit befand sich zu diesem Zeitpunkt beim Aufstieg in die Columbia-Berge, was zusätzlich zu den Problemen mit dem dortigen unwegsamen Gelände auch Schwierigkeiten in der Stromversorgung nach sich zog.
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Deck von Spirit an Sol 330 |
Deck von Opportunity an Sol 322 |
Staubablagerungen an Bord der beiden Marsrover |
Wie sich auch aus zeitgleich aufgenommenen Bildern der beiden Orbiter Mars Global Surveyor und Mars Odyssey zeigte, herrschten im Gusev Krater in der von Spirit besuchten Region deutlich stärkere Winde als in der Meridanus-Ebene bei Opportunity. Es konnten auf den Orbitalaufnahmen seit dem Besuch von Spirit am Krater Bonneville im Sommer 2004 neu von Staubteufeln und Windböen erzeugte dunklere Verfärbungen der Marsoberfläche im Herbst 2004 und im Frühjahr 2005 gesichtet werden, die so am Landeort von Opportunity auf der anderen Marsseite nicht sichtbar waren. Außerdem waren die direkt nach der Landung in den Marsstaub gezogenen Radspuren von Spirit zum Zeitpunkt der Aufnahmen direkt am Landeort im Gusev Krater im Gegensatz zu den enstprechenden Aufnahmen für Opportunity in der Meridanusebene verursacht durch Windeinwirkung deutlich verblasst.
Für Spirit änderte sich der Engpaß in der Stromversorgung um den 20. März 2005 herum ganz plötzlich zum Guten. Der Rover befand sich zu der Zeit auf den Hügeln der "Cumberland Ridge". Vermutlich durch lokale Winde, die auch durch verstärkt auftretende Staubteufel bemerkbar waren, verschwanden quasi über Nacht die Staubablagerungen auf dem Rover-Hauptdeck nahezu vollständig. Das nächste Bild mit echten Farbverhältnissen, wie sie auch auf der Marsoberfläche für den Menschen sichtbar wären, zeigt die Entwicklung deutlich:
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Farbschablone auf dem Hauptdeck von Spirit vor (05.03.2005) und nach (15.03.2005) dem Durchgang eines Staubteufels |
Die Stromversorgung seit diesem Vorfall war plötzlich genauso gut, wie direkt nach der Landung, als die auf dem Rover Hauptdeck montierten Fotozellen noch völlig unverschmutzt waren. Dies verbesserte die Funktionalität des Rovers entscheidend und die bisherigen technischen Probleme verminderten sich stark.
Ende Juni / Anfang Juli 2007 nach einer bis dahin glorreichen Mission beider Rover, die weit über die anfänglich konzipierte Dauer hinaus funktioniert hatten (insgesamt fast 4 Erdjahre (!)), brach ein Sandsturm zunächst auf der Südhalbkugel des Mars aus, der sich dann innerhalb weniger Tage auf ein globales Ereignis hin ausweitete. Dieser Sandsturm verdunkelte die Sonne für beide Rover so stark, dass wegen Energieproblemen sämtliche Aktivitäten beider Rover eingestellt werden mussten, um das Überleben zu sichern. Das Sonnenlicht wurde durch den Sturm zu über 99% (!) abgedunkelt, was die auf die Stromversorgung über die Solarpaneele angewiesenen Rover bis an die Grenze ihrer Funktionalität beeinträchtigte. Sollten die Bordbatterien während des Tages den Minimalstromverbrauch nicht mehr ausgleichen können, starben die Rover über kurz oder lang den Energietod. Ohne Batterien war als wichtigstes Bauteil die Borduhr auf dem Mainboard gefährdet, denn ohne die aktuelle, korrekte Zeit konnten die Rover weder den aktuellen Sonnenstand ermitteln, noch die Sendeantennen auf die Erde ausrichten: der Sonnenstand und der Erdauf- und -untergang wären undefiniert.
Die Buttons hier führen zur detaillierten Historie der Aktivitäten beider Rover:
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Änderung: 29.07.2007
