Unglaubliche Technologie: Wie Roboter-Raumschiffe den Mars aus dem Orbit ausspionieren

Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA machte diese Aufnahme des Mars am 26. August 2003, als der Rote Planet 34,7 Millionen Meilen von der Erde entfernt war. Das Bild wurde nur 11 Stunden vor der nächsten Annäherung des Mars in 60.000 Jahren aufgenommen. (Bildnachweis: NASA / ESA)

Anmerkung des Herausgebers: In dieser wöchentlichen Serie , guesswhozoo.com untersucht, wie Technologie treibt die Erforschung und Entdeckung des Weltraums an.

Die NASA plant, heute (18. November) ihren nächsten Mars-Orbiter zu starten und damit eine Mission zu starten, die sich deutlich von den vielen früheren Bemühungen der Weltraumbehörde auf dem Roten Planeten unterscheidet.

Im Gegensatz zu den neun anderen Orbitern, die die NASA in den letzten 40 Jahren zum Mars gesprengt hat, wird die Raumsonde MAVEN – kurz für Mars Atmosphere and Volatile Evolution – die dünne Lufthülle ins Visier nehmen, die über der trockenen und kalten Oberfläche des Roten Planeten wirbelt. Das Raumschiff wird um 13:28 Uhr abheben. EST (1828 GMT) und Sie können Verfolgen Sie den Launch live auf guesswhozoo.com über NASA TV, ab 11 Uhr EST (1600 GMT).

'Wir sind eine Atmosphärenüberwachungsmission, während alle Orbiter, die vor uns kommen, in Wirklichkeit Missionen zur Oberflächenkartierung und Oberflächenbeobachtung waren', sagte Guy Beutelschies, MAVEN-Projektmanager bei Lockheed Martin Space Systems, der das Raumschiff gebaut hat Reporter Freitag (15. November). [ MAVEN Mars-Sonde der NASA: 10 überraschende Fakten ]

Seit den 1960er Jahren sind Menschen mit Schwärmen von Raumfahrzeugen auf unseren Nachbarplaneten Mars eingedrungen. Nur etwa die Hälfte der Versuche war erfolgreich. Sehen Sie in dieser guesswhozoo.com-Infografik, wie viele Robotermissionen zum Mars gestartet wurden. [ Sehen Sie sich die Infografik zur vollständigen Besetzung des Mars an ](Bildnachweis: Karl Tate, guesswhozoo.com-Mitwirkender)

Ein mysteriöser Planet rückt in den Fokus

Die NASA schickt seit November 1964 Sonden zum Mars, als die Agentur die Raumsonde Mariner 3 zu einem versuchten Vorbeiflug am Roten Planeten startete. Diese Mission schlug fehl, aber Mariner 4, die nur drei Wochen später startete, schaffte es, 21 Nahaufnahmen des Mars nach Hause zu senden – die ersten Bilder eines anderen Planeten, der jemals aus dem Weltraum zur Erde zurückgekehrt ist.

Der erste Versuch der NASA, einen Marsorbiter zu errichten, scheiterte ebenfalls, als Mariner 8 kurz nach dem Start im Mai 1971 in den Atlantik stürzte. Aber die Raumfahrtbehörde schrieb mit Mariner 9, die als erste Sonde überhaupt einen anderen Planeten umkreiste, als sie den Mars in November 1971.

Dies ist die erste Nahaufnahme des Mars, die jemals aufgenommen wurde. Es zeigt ein Gebiet von etwa 330 km Durchmesser mal 1200 km (205 Meilen mal 745 Meilen) vom Rand bis zum unteren Rand des Rahmens, zentriert bei 37 N, 187 W. Das Gebiet liegt nahe der Grenze von Elysium Planitia im Westen und Arcadia Planitia im Westen Ost.(Bildnachweis: NASA)

Mariner 9 schickte mehr als 7.300 Bilder zurück zur Erde, die es den Forschern ermöglichten, eine globale Karte der Marsoberfläche zu erstellen. Diese Fotos zeigten den Roten Planeten in einem völlig neuen Licht und enthüllten riesige Vulkane, riesige Schluchten und die Überreste uralter Flussbetten. Die Sonde machte laut NASA-Beamten auch die ersten Nahaufnahmen von den beiden winzigen Monden des Mars, Phobos und Deimos.

Als nächstes kamen die Zwillings-Viking-Orbiter, die 1975 im Abstand von wenigen Wochen starteten. Viking 1 und 2 flogen mit Landern, die darauf ausgelegt waren, nach Anzeichen von zu suchen Leben auf dem Mars , so dass ein Teil der Mission der Orbiter darin bestand, diese Oberflächenfahrzeuge zu unterstützen. Aber die beiden Orbiter lieferten selbst eine Fülle wissenschaftlicher Daten, die das Verständnis der Forscher über die Topographie des Roten Planeten verbesserten und Beweise dafür fanden, dass vor langer Zeit große Wassermengen über die Oberfläche des Roten Planeten flossen.

Das Raumschiff Mariner 9.(Bildnachweis: NASA)

'Vulkane, Lavaebenen, riesige Canyons, Kratergebiete, windgeformte Merkmale und Spuren von Oberflächenwasser sind in den Orbiterbildern zu erkennen', schreiben NASA-Beamte in einer Zusammenfassung der Viking-Mission. 'Der Planet scheint in zwei Hauptregionen teilbar zu sein, die nördlichen Tiefebenen und das südliche kraterreiche Hochland.'

Die Viking-Lander fanden unterdessen keine soliden Beweise für Mars-Organismen, obwohl die Forscher noch heute über die Ergebnisse ihrer Experimente streiten. [ Die Suche nach Leben auf dem Mars (Eine Foto-Timeline) ]

Schau mal genauer hin

Der Wikingermission folgte eine lange Pause; Die NASA startete 1992 ihren nächsten Roten Planeten-Explorer, einen Orbiter namens Mars Observer. Die Sonde scheiterte kurz bevor sie den Mars erreichte – ein Schicksal, das auch der Mars Climate Orbiter der Agentur teilte, der im Dezember 1998 startete.

Viking 1 und 2, die beide 1976 landeten, lieferten die ersten brauchbaren Daten von der Oberfläche des Planeten und lieferten weitere Kartierungen von ihren jeweiligen Orbitern. Das Bild zeigt Ascraeus Mons, einen erloschenen Vulkan mehr als doppelt so hoch wie der Mount Everest, der einige Jahre zuvor von Mariner 9 entdeckt wurde.(Bildnachweis: UCL Fakultät für Mathematik und Physik)

Zwischen diesen beiden unglückseligen Missionen befand sich jedoch der Mars Global Surveyor (MGS), der den Roten Planeten nach seiner Ankunft im September 1997 mehr als neun Jahre lang untersuchte.

Die Sonde nutzte fünf verschiedene Instrumente, um eine Vielzahl von Entdeckungen über den Roten Planeten zu machen. Zum Beispiel deuten MGS-Vorher-Nachher-Bilder von zwei verschiedenen Rinnen darauf hin, dass innerhalb der letzten zehn Jahre flüssiges Wasser auf dem Mars geflossen sein könnte, sagten NASA-Beamte.

Darüber hinaus half der Laser-Höhenmesser des Orbiters den Wissenschaftlern, die beste topografische Karte des Roten Planeten aller Zeiten zu erstellen, und die Messwerte seines Magnetometers zeigen, dass der Mars einst ein globales Magnetfeld hatte, genau wie die Erde. (Die Erde hat ihr Feld beibehalten, der Mars jedoch nicht.)

Der nächste Red Planet Orbiter der NASA, Mars Odyssey, hat MGS schließlich den Langlebigkeitsrekord abgerungen. Odyssey erreichte im Oktober 2001 eine Umlaufbahn um den Mars und erforscht bis heute den Roten Planeten. [ Die kühnsten Marsmissionen der Geschichte ]

Mit seinen drei wichtigsten wissenschaftlichen Instrumenten hat Odyssey die globale Verteilung vieler Mineralien und chemischer Elemente auf der Marsoberfläche kartiert, Beweise für große Mengen an vergrabenem Wassereis in der Nähe der Pole des Planeten gefunden und die Strahlungsumgebung in einer niedrigen Marsbahn gemessen, was hilfreich sein könnte NASA plant aus zukünftige bemannte Missionen zum Roten Planeten.

Die Sonde dient auch als lebenswichtige Kommunikationsverbindung, die von den Mars-Rovers der NASA gesammelte Daten zur Erde weiterleitet. (Die Agentur hat derzeit zwei Rover, die die Oberfläche des Roten Planeten erkunden – Opportunity, der im Januar 2004 landete, und Curiosity, der im August 2012 landete.)

Eine Illustration des leistungsstarken Mars Reconnaissance Orbiter der NASA.(Bildnachweis: NASA)

Das nächste Raumschiff der NASA, der Mars Reconnaissance Orbiter, hat ebenfalls eine lange und erfolgreiche Mission hinter sich.

MRO hat den Roten Planeten seit seiner Ankunft im März 2006 mit sechs verschiedenen Instrumenten untersucht. Diese Ausrüstung ermöglicht es der Sonde, Oberflächenmineralien zu analysieren, nach unterirdischem Wasser zu suchen, das Marswetter zu überwachen und spektakuläre Nahaufnahmen der Planetenoberfläche zu machen.

Die HiRISE-Kamera von MRO (kurz für High Resolution Imaging Science Experiment) kann Marsobjekte unterscheiden, die so klein wie ein Esstisch sind, und ermöglicht es Forschern, die Oberflächenmerkmale des Planeten vollständiger als je zuvor zu untersuchen. Diese Fähigkeit hat der NASA auch geholfen, geeignete Landeplätze für Oberflächenfahrzeuge wie den Phoenix-Lander und den Curiosity-Rover auszuwählen.

Wie Odyssey hat auch MRO eine wichtige Relaisfunktion und hilft dabei, Informationen von Opportunity und Curiosity zurück an die Roboterhandhaber auf der Erde zu senden.

Maven wird den Mars umkreisen und nach Hinweisen suchen, was mit der einst dicken Atmosphäre des Planeten passiert ist.(Bildnachweis: von Karl Tate, Infografik-Künstler)

MAVEN schließt sich den Reihen an

Einige der oben genannten Missionen haben Daten über die Marsatmosphäre , die vor langer Zeit dick war, als der Rote Planet relativ warm und nass war, aber im Laufe der Äonen weitgehend im Weltraum verloren gegangen ist. Die Luft des Roten Planeten war jedoch nicht ihr Hauptaugenmerk.

„Früher, bei anderen Missionen, wurde viel Wert darauf gelegt, was auf der Marsoberfläche passiert – was mit dem Wasser passiert ist, die Topographie zu verstehen und so weiter“, sagte David Mitchell, MAVEN-Projektmanager am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. , sagte während der Pressekonferenz am 15. November.

Das Konzept dieser Künstlerin zeigt die Raumsonde MAVEN im Orbit um den Roten Planeten, mit einem fantasievollen Bild ihres Heimatplaneten im Hintergrund.(Bildnachweis: NASA/Goddard)

MAVENs Hauptziel hingegen ist es herauszufinden, was mit der Atmosphäre des Roten Planeten passiert ist. Die Sonde wird ihre acht wissenschaftlichen Instrumente verwenden, um den Sonnenwind und die obere Atmosphäre des Mars zu untersuchen, ihre Zusammensetzung zu erkennen und zu bestimmen, wie schnell ihre flüchtigen Verbindungen in den Weltraum entweichen.

'Wir haben als Team gemeinsam eine Instrumentierung entwickelt, die letztendlich der Frage nachgeht, bei der wir uns gerade befinden: Was ist das Klima – was ist in der Geschichte des Mars passiert?' sagte Mitchell. 'Warum ist es von einer feuchteren, erdähnlichen Umgebung mit einer dickeren Atmosphäre zu dem geworden, was es heute ist?'

Nicht nur die NASA

Natürlich haben nicht alle Raumsonden, die den Mars umkreisen, im Laufe der Jahre amerikanische Flaggen gehisst. Die Sowjetunion hatte in den 1960er und 1970er Jahren ein sehr aktives Marsprogramm und schaffte es zwischen 1971 und 1974 drei Raumschiffe in die Umlaufbahn um den Roten Planeten zu bringen.

Diese Sonden – bekannt als Mars 2, Mars 3 und Mars 5 – lieferten insgesamt 120 Bilder des Roten Planeten und sammelten Daten über die Schwerkraft und das Magnetfeld des Mars. (Viele sowjetische/russische Mars-Bemühungen sind im Laufe der Jahre gescheitert, zuletzt 2011 die Phobos-Grunt-Mission zu Phobos, die es nie aus der Erdumlaufbahn geschafft hat.)

Auch Europa hat einen Roboterbotschafter, der den Roten Planeten umkreist. Die der Europäischen Weltraumorganisation Mars Express-Sonde weiterhin Bilder und Studien der Oberfläche des Roten Planeten und sammelt Daten über die Marsatmosphäre heute, fast 10 Jahre nach ihrer Ankunft in der Umlaufbahn um den Mars.

Am 5. November startete Indien seine erste interplanetare Sonde, die Mars Orbiter Mission, um den Roten Planeten zu untersuchen. Wie MAVEN wird die indische Marssonde im September 2014 den Mars erreichen, wenn alles gut geht.

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