Als nächstes Mars Science Laboratory

Noch bevor der Mars Science Lander (MSL) wie eine Babyspinne aus einem Eierkarton von seinem schwebenden Mutterschiff herabfährt, hat die erste einer Reihe von Kameras begonnen, hochauflösende Videos des Landebereichs aufzunehmen, aufzunehmen und zu speichern.

Die MSL-Landung wird eine Premiere darstellen, sagt Frank Palluconi, MSL-Projektwissenschaftler. Nach dem Eintritt in die Marsatmosphäre wie Viking und MER, aber mit einer potenziellen Landezone von etwa einem Viertel der Größe, die er sagt, wird MSL seine Sachen zeigen. „Damit ist der Abstieg bis auf etwa zehn Meter abgeschlossen, wo das Abstiegsfahrzeug schwebt, und der Rover wird mit einem Haltegurt an die Oberfläche abgesenkt. Zu diesem Zeitpunkt hat der Rover seine Räder aufgestellt und landet auf seinem Mobilitätssystem. Und dann wird die Leine durchtrennt und die Abstiegsstufe fliegt weg und wird nicht mehr benutzt. Es stürzt ab."

Zusätzlich zu den offensichtlichen Vorteilen einer solchen weichen Landung können das Schweben und der Haltegurt im Gegensatz zur Airbaglandung der verwendeten MER-Fahrzeuge mathematisch modelliert werden. Laut Palluconi ist der angebundene Abstieg auch skalierbar, während die viel kleineren MERs die Leistungsfähigkeit des Airbagsystems beeinträchtigten.

Augen auf dem Mars
Die Aufnahme beginnt, sobald der Hitzeschild von der MSL-Abstiegsstufe abfällt. Der Mars Descent Imager nimmt Videos in Megapixel-Auflösung auf, vergleichbar mit modernen digitalen Videokameras für Endverbraucher. Diese Kamera ist direkt nach unten gerichtet und bietet eine Spinnenperspektive auf den Landebereich in einem sehr weiten Winkel. Sie schießt weiter, bis der Rover auf dem Mars aufsetzt.

Landevideos werden vom Rover auf die Erde übertragen, sobald sie voll funktionsfähig sind. Diese visuellen Informationen, die den Landebereich und seine Umgebung detailliert darstellen, sowie die Tatsache, dass der Rover auf seinen Rädern landet und keine schwierige Navigation von einem Landefahrzeug aus erforderlich ist, ermöglichen es den Projektwissenschaftlern, viel früher mit der Arbeit am Rover zu beginnen.

Sobald der Mast des Rovers steigt und alle Systeme in Betrieb sind, beginnt die eigentliche Arbeit. Wie bei MER wird ein am Mast montiertes Zwei-Augen-Kamerasystem eine herausragende Rolle spielen. Die MastCam wird wie der Abstiegs-Imager und eine am Arm montierte Nahaufnahmekamera von Malin Space Science Systems in San Diego, CA, entworfen und gebaut. Alle drei basieren auf ähnlichen hochauflösenden Vollfarbsubsystemen. MastCam übernimmt die Grundeinstellung der MER-Doppelkameras, mit der Wissenschaftler 3D-Bilder zusammenstellen und erheblich verfeinern können. MastCam verfügt über zwei 10-fach optische Zoomobjektive, die die gleiche Leistung wie High-End-Digitalkameras für Verbraucher auf der Erde bieten. Auf diese Weise kann die Kamera nicht nur Weitwinkelpanoramen aufnehmen, sondern auch zoomen und auf faustgroße Felsen fokussieren, die einen Kilometer entfernt sind.

MastCam nimmt auch hochauflösende Videos auf, eine Premiere für den Mars. Sowohl Standbilder als auch Videos werden wie bei erdgebundenen Digitalkameras in Farbe aufgenommen. Darüber hinaus wird MastCam eine Vielzahl von Spezialfiltern verwenden. Mehrere Mitglieder des wissenschaftlichen Teams von Malin Space Science Systems haben zu den verschiedenen Kameradesigns beigetragen, darunter der Regisseur James Cameron (Titanic, The Abyss, Aliens), ein Coinvestigator im MastCam-Wissenschaftsteam.

Fotografieren, verdampfen, analysieren
Der MSL-Mast wird auch ein einzigartiges optisches Hybridinstrument enthalten, das noch nie zuvor zum Mars geflogen wurde. Dieses als ChemCam bezeichnete Teleskopwerkzeug nimmt Nahaufnahmen aus einer Entfernung mit einem Sichtfeld von etwa 30 cm in einer Entfernung von zehn Metern auf. Dies ist jedoch nur der erste Schritt für ChemCam. In Schritt zwei, der unheimlich an die in War of the Worlds beschriebenen Wärmestrahlen erinnert, fokussiert ein leistungsstarker Laser durch dasselbe Teleskop auf das Ziel. Der Laser kann einen Punkt mit einem Durchmesser von etwa einem Millimeter (0,04 Zoll) auf fast zehntausend Grad Celsius (18.000 Grad Fahrenheit) erwärmen. Die Hitze bläst Staub weg, bricht Moleküle ab, zerlegt die Moleküle und bricht sogar Atome im felsigen Ziel auseinander.

Infolgedessen sendet das Ziel einen Lichtfunken aus. ChemCam kann das Spektrum des Funkens analysieren und identifizieren, welche Elemente Kohlenstoff oder Silizium sind, beispielsweise das enthaltene Ziel. Diese Technik, die als laserinduzierte Durchbruchspektroskopie oder LIBS bezeichnet wird, ist auf der Erde weit verbreitet, wird jedoch eine Premiere für den Mars sein, sagt Roger C. Wiens, Planetologe am Los Alamos National Laboratory und Hauptforscher des ChemCam-Projekts. „LIBS wird in einer Reihe von Facetten auf der Erde eingesetzt. Zum Beispiel verwendet ein Unternehmen, das Aluminium herstellt, damit die Zusammensetzung seiner Aluminiumlegierung im geschmolzenen Zustand. “

In den Weltraum zu gehen ist eine andere Geschichte. Sieben Jahre später wird ChemCam MSL bei der Auswahl von Zielen viel schneller als MER machen, sagt Wiens. „Der Opportunity-Rover landete in einem kleinen Krater und hier vor uns saß ein Felsvorsprung, der der erste war, den wir auf dem Mars aus nächster Nähe gesehen hatten. Und es war weniger als zehn Meter entfernt. [Mit der ChemCam] hätten wir diesen Stein sofort analysieren können, bevor wir den Rover tatsächlich vom Pad gefahren hätten, und ihnen gesagt, dass sich hier ein Sedimentgestein direkt vor Ihnen befindet. Stattdessen dauerte es einige Tage, und sie fuhren zum Felsen und probierten ihn tatsächlich mit den Kontaktinstrumenten, bevor sie wirklich feststellten, dass es sich um einen Sedimentgesteinsaufschluss handelte. “ Dank seiner großen optischen Reichweite kann ChemCam Objekte analysieren, die außerhalb der Reichweite des mechanischen Arms des Rovers liegen, sogar über Kopf.

Darüber hinaus kann ChemCam kleine Teile von Gesteinsproben chemisch analysieren, bevor sie zerkleinert und zu den internen Analysegeräten von MSL transportiert werden

„Ich denke, dieses Instrument wird viel Verwendung finden“, sagt Wiens, „weil wir viele Daten schnell erfassen können. Eines der großartigen Dinge ist, dass wir eine viel größere Datenbank von Gesteinsproben erhalten können als einige der In-situ-Techniken. Ich denke, es wird ein aufregendes Instrument zum Bauen und Fliegen. "

Palluconi sieht in MSL einen Zwischenschritt zwischen MER und der direkten Suche nach Leben auf dem Mars. „Ich würde MSL als eine Art Übergangsmission zwischen den konventionelleren Aspekten der Planetenerkundung betrachten, die Geologie und Geophysik betreffen, und im Fall des Mars aufgrund seiner Atmosphäre das Klima und das Wetter in Zukunft direkte Suche nach dem Leben. Das übergeordnete Ziel von MSL ist es daher, eine Bewertung der Bewohnbarkeit des Gebiets vorzunehmen, in dem das Fahrzeug auf dem Mars landet. “

Die nahe Zukunft
Da die NASA erst im Dezember 2004 entschieden hat, welches der vielen für MSL vorgeschlagenen wissenschaftlichen Instrumente tatsächlich fliegen wird, bemühen sich alle Wissenschaftler, deren Projekte ausgewählt wurden, ihren Instrumenten den letzten Schliff zu geben. "Die Mission befindet sich in Phase A, einer Definitionsphase. Es ist also wirklich die früheste formale Phase der Mission", sagt Palluconi. „Im Moment besteht die Hauptarbeit auf wissenschaftlicher Seite darin, herauszufinden, wo die Instrumente auf dem Rover platziert werden müssen, wie ihre thermischen Bedürfnisse erfüllt werden können, wie sichergestellt werden kann, dass sie die Sichtfelder haben, die sie benötigen, und dass ihre anderen Anforderungen erfüllt werden. Natürlich wird gleichzeitig das Fahrzeug selbst entworfen und das Design verfeinert. Es gibt also noch einiges zu tun, und wir sind wahrscheinlich nur noch ein Jahr von der vorläufigen Entwurfsprüfung entfernt, die für den Startplan 2009 im kommenden Februar geplant ist. "

Einige Aspekte des Mars Science Laboratory bleiben in der Luft. Viele der wissenschaftlichen Instrumente von MSL benötigen viel Leistung. Die vorgeschlagene Stromquelle, ein Radioisotop-Netzteil, bedarf der Genehmigung des Präsidenten, die in der Zukunft liegt. Und im März 2005 begann die NASA über die Möglichkeit nachzudenken, 2011 zwei MSL-Rover zu fliegen, anstatt 2009 einen.

Originalquelle: NASA Astrobiology Magazine

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