Spirit (Raumsonde)

Spirit (engl. (Aufbruchs-) Stimmung), ist eine im Juni 2003 gestartete US-amerikanische Raumsonde zur Erforschung des Planeten Mars. Der "Mars Exploration Rover A" (MER-A), auch "Spirit" genannt, landete am 4. Januar 2004 im Gusev-Krater. Die Schwestersonde Opportunity (MER-B) landete am 25. Januar 2004 auf der Meridiani Planum-Ebene.

Mission

"Spirit" soll nach Spuren von ehemals eventuell vorhandenem Wasser suchen und die Landestelle geologisch erkunden. 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.

Rein technisch gesehen gehörte die Landung im Gusev-Krater zu den kompliziertesten Landestellen, 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 bestimmt anhand von drei Bildern, die kurz vor der Landung aufgenommen werden und kontrastreiche Merkmale wie z.B. Krater auswertet, die horizontale Geschwindigkeit des Landemoduls. Die so ermittelte horizontale Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit kann dann später durch ein dafür vorgesehenes Triebwerkssystem reduziert werden. So konnte das wissenschaftlich an oberster Stelle stehende Ziel, der Gusev-Krater, endgültig als Landeplatz ausgewählt werden.

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 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.

Verlauf

10. Juni 2003: Spirit startet erfolgreich auf einer Delta II-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.
Der Gusev-Krater in Richtung Südwesten
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.
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.
Die Senke "Sleepy Hollow" mit Abdrücken von den Airbags.
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 ligenden 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 vom Mars-Boden, die mit einem Mikroskop auf einem anderen Planeten gemacht wurden. Das Wetter spielt derweil auf dem Mars weiterhin mit. Die Temperaturen schwanken während des marsianischen Sommers zwischen minus 10 und minus 75 Grad Celsius und die Atmosphäre wird durch keinerlei Sandstürme getrübt.

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 in der Nähe von 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 Alpha Particle X-Ray Spectrometer vom Max-Planck-Institut 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 befinden sich 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 Deep Space Network in Madrid 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.
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 Loche 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.

Weitere Marsmissionen

Siehe auch: Liste der unbemannten Raumfahrtmissionen

Weblinks

Mars-Rover-Webseite der NASA (engl.)
Mars Exploration Rover Sonderseite von Raumfahrer.net (deutsch)
Missionsdetails (PDF, engl.)
Daten zu Spirit bei Solarviews (engl.)
Mainzer Schnüffler auf Mars-Tour