Gelegenheit: Der am längsten laufende Mars Rover

Opportunity Rover Selbstporträt aus dem Jahr 2007

Der Mars Exploration Rover Opportunity der NASA verwendete seine Panoramakamera (Pancam) während der Sols 1282 und 1284 der Mission (2. September und 4. September 2007), um die Bilder zu dieser Mosaikansicht des Rovers zusammenzufassen. Die nach unten gerichtete Ansicht lässt den Mast aus, an dem die Kamera montiert ist. Bild veröffentlicht am 17. Februar 2012. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Cornell)



Der Opportunity-Rover arbeitete von Januar 2004 bis Juni 2018 auf dem Mars, als ein Monster-Staubsturm den golfwagengroßen Roboter endgültig zum Schweigen brachte.



Ursprünglich für 90 Tage gedacht, hat die Maschine während ihres langen und vollendeten Lebens mehr als die Distanz eines Marathons (42,1 Kilometer) zurückgelegt. Zum Zeitpunkt seines Todes zeigte der Kilometerzähler des Rovers 28,06 Meilen (45,16 km) an.

Eine der größten wissenschaftlichen Erkenntnisse von Opportunity war die Bestätigung des Vorhandenseins von stehendem Wasser auf dem Mars über lange Zeiträume. Der Rover entdeckte das Vorhandensein von Hämatit, Gips und andere Gesteine ​​auf dem Mars, die dazu neigen, sich im Wasser auf der Erde zu bilden, und auch Beweise für alte hydrothermale Systeme gefunden.



Opportunity demonstrierte auch, dass es möglich war, einen Rover über mehr als ein Jahrzehnt auf einem anderen Planeten zu betreiben und dabei technische und fahrerische Probleme zu überwinden, während er weiterhin wissenschaftliche Arbeit leistete.

Opportunity verstummte, als im Juni 2018 ein globaler Staubsturm über den Mars fegte. Der Rover benötigt für den Betrieb Solarenergie, und bei schweren Staubstürmen befinden sich zu viele Partikel in der Luft, als dass das Sonnenlicht die Sonnenkollektoren von Opportunity erreichen könnte. Die NASA versuchte monatelang, Opportunity zu wecken, erhielt jedoch keine Antwort, und der Rover wurde im Februar 2019 schließlich für tot erklärt.

Opportunity hat ein immenses wissenschaftliches Erbe geschaffen, das bei der Arbeit des noch aktiven Rover Curiosity der NASA und des kommenden Rovers Mars 2020 helfen wird.



Mission Zusammenfassung und Design

Opportunity und sein Zwillingsrover Spirit wurden im Rahmen des Mars-Explorationsprogramms der NASA entwickelt. Die NASA hat seit den 1960er Jahren viele Missionen zum Roten Planeten geschickt, darunter einige der bekanntesten Missionen: Seemann 9 (der erste Orbiter), Viking 1 und Viking 2 (die ersten Lander) und Sojourner/Pathfinder (der erste Rover). In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die NASA darauf konzentriert, so oft wie möglich eine Mars-Mission zu senden, das heißt alle zwei Jahre, wenn Erde und Mars sich in ihren Umlaufbahnen relativ nahe kommen.

Die Hauptziele der beiden Rover, laut NASA , sollten feststellen, ob Leben, wie wir es kennen, jemals auf dem Mars entstanden sein können (insbesondere auf der Suche nach altem Wasser) und das Klima und die Geologie des Mars charakterisieren. Die von diesen Rovern gesammelten Informationen würden durch Beobachtungen aus dem Orbit ergänzt – wie sie beispielsweise von der NASA-Langstrecken-Plattform gesammelt wurden Mars-Aufklärungsorbiter – und würde zukünftige Missionen zum Roten Planeten informieren.

Die Mars Exploration Rovers erhielten ihre Namen von der 9-jährigen Sofi Collis, die den Gewinner eines Namenswettbewerbs der NASA war (mit Unterstützung der Planetary Society und Sponsoring des Spielzeugherstellers Lego). Die in Sibirien geborene Collis wurde im Alter von 2 Jahren adoptiert und zog zu ihrer neuen Familie in Scottsdale, Arizona.



„Ich habe früher in einem Waisenhaus gelebt“, schrieb Collis in ihrem Siegeraufsatz. „Es war dunkel und kalt und einsam. Nachts schaute ich in den funkelnden Himmel und fühlte mich besser. Ich träumte, ich könnte dorthin fliegen. In Amerika kann ich alle meine Träume verwirklichen. Danke für den „Spirit“ und die „Chance“.

Die Mars Exploration Rovers starteten 2003 – Opportunity am 7. Juli und Spirit am 10. Juni – an Bord von Delta-II-Raketen. Sie begaben sich auf ein 283 Millionen Meilen (455,4 Millionen km) Reise zur Wassersuche auf dem Mars. Die Kosten in Höhe von 800 Millionen US-Dollar für die beiden Rover deckten eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente ab, darunter eine Panoramakamera, ein mikroskopischer Imager, technische Kameras, drei Spektrometer, ein Gesteinsabrasionswerkzeug und ein Magnetarray. Die Rover hatten auch einen kleinen Arm, mit dem sie Nahaufnahmen und Daten von interessanten wissenschaftlichen Zielen erhalten konnten.

Frühe Arbeiten zum Mars

Die NASA war fasziniert von einer Hämatitschicht, die der umlaufende Mars Global Surveyor von oben auf dem Meridiani Planum am Mars-Äquator entdeckte, und entschied, dass dies der Landeplatz von Opportunity sein würde. Da sich Hämatit (ein Eisenoxid) oft in einer Region mit Wasser bildet, war die NASA neugierig, wie das Wasser überhaupt dorthin gelangte und wohin es ging.

Der 384 Pfund schwere Rover näherte sich am 25. Januar 2004 dem Mars. Er pflügte durch die Marsatmosphäre , sprang einen Fallschirm heraus und sprang dann in einem Kokon aus Airbags an die Oberfläche. Opportunity kam in einem flachen Krater mit einem Durchmesser von nur 20 Metern zum Stehen und begeisterte die Wissenschaftler, als die ersten Bilder vom Roten Planeten zurückgestrahlt wurden.

'Wir haben ein 300 Millionen Meilen großes interplanetares Hole-in-One erzielt', sagte Steve Squyres, ein Planetenwissenschaftler an der Cornell University und der Hauptforscher für die wissenschaftlichen Instrumente des Rovers, in a Pressemitteilung kurz nach der Landung.

Anfang März, nur sechs Wochen nach der Landung, identifizierte Opportunity einen Felsvorsprung, der Hinweise auf eine flüssige Vergangenheit zeigte. Die Gesteine ​​von Guadalupe (eine Region auf dem Mars) enthielten Sulfate, laut NASA , sowie Kristalle, die in Nischen wuchsen – beides Zeichen von Wasser. Spirit fand in derselben Woche Karbonate und Hämatit, weitere Hinweise auf Wasser. Gelegenheit fand auch Hämatit in kleinen Kugeln, die die NASA wegen ihrer Größe und Form „Heidelbeeren“ nannte. Mit einem seiner Spektrometer fand Opportunity beim Vergleich mit dem nackten, darunter liegenden Gestein Hinweise auf Eisen in einer Gruppe von Blaubeeren.

Bevor der März vorbei war, entdeckte Opportunity weitere Hinweise auf Wasser, diesmal aus Bildern eines Felsvorsprungs, der sich wahrscheinlich in der Antike aus einer Salzwasserablagerung gebildet hat. Chlor und Brom, die in den Gesteinen gefunden wurden, halfen, die Theorie zu festigen.

Es war ein positiver Start für Opportunitys Mission – und der Rover hatte noch nicht einmal den Krater verlassen, wo er gelandet war. Bevor die 90-tägige Hauptmission von Opportunity zu Ende war, war der Rover in der Größe eines Golfwagens aus dem Eagle-Krater geklettert und hatte sich zu seinem nächsten wissenschaftlichen Ziel in etwa einer halben Meile Entfernung gewagt: dem Endurance-Krater. Im Oktober 2004 entdeckte er dort weitere Wasserzeichen.

Im Sand stecken

Einer der gefährlichsten Momente von Opportunity war 2005, als der Rover fünf Wochen lang im Sand versunken war. Die NASA hatte den Rover am 26. April 2005 in einen ' Blind Drive ' versetzt, was bedeutete, dass der Rover während seiner Fahrt nicht nach Hindernissen suchte. Opportunity pflügte dann in eine 30 Zentimeter hohe Sanddüne, aus der der sechsrädrige Rover zunächst Schwierigkeiten hatte, herauszukommen.

Um den gestrandeten Rover zu retten, führte die NASA im Jet Propulsion Laboratory Tests an einem Modell des Rovers in einer simulierten Mars-'Sandbox' durch. Basierend auf dem, was sie in der Sandbox gelernt hatten, schickten die Rover-Fahrer dann eine Reihe von Befehlen an Opportunity. Der Rover brauchte ungefähr 192 m Radumdrehungen, bevor er sich 1 m vorwärts bewegen konnte, aber er zog sich Anfang Juni 2005 schließlich frei. NASA sagte .

Die NASA beschloss, den Rover in vorsichtigeren Schritten vorwärts zu bewegen, was besonders wichtig war, weil Opportunity nur wenige Tage bevor er im Sand stecken blieb, die volle Nutzung seines rechten Vorderrads (wegen eines blockierten Lenkmotors) verlor. Der Rover könnte sich mit seinen anderen drei lenkbaren Rädern immer noch gut bewegen, sagte die NASA.

Die Erfahrung von Opportunity im Sand war im Oktober 2005 praktisch, als die NASA am Mars-Sonnentag oder Sol 603 ungewöhnliche Traktionsprobleme feststellte wenn es die Traktion verlor und ein programmiertes Limit für die Anzahl der Radumdrehungen überschritten wurde, gemäß NASA . Zwei Sols später schaffte es Opportunity, sich zurückzuziehen und machte weiter.

Victoria-Krater

Ende September 2006, nach 21 Monaten auf dem Mars, rollte Opportunity zum Victoria-Krater. Es kreiste ein paar Monate lang um den Rand, machte Bilder und bekam einen genauen Blick auf die geschichteten Felsen, die den Krater umgeben. Die NASA traf dann im Juni 2007 die mutige Entscheidung, Opportunity in den Krater zu nehmen. Es war ein Risiko, da unklar war, ob der Rover wieder aussteigen könnte, aber die NASA sagte, die Wissenschaft habe sich gelohnt.

'Der wissenschaftliche Reiz ist die Möglichkeit, die Zusammensetzung und Textur von freigelegtem Material in den Tiefen des Kraters auf Hinweise auf alte, nasse Umgebungen zu untersuchen und zu untersuchen', sagte die NASA in einer Pressemitteilung. 'Wenn der Rover weiter den Hang hinunterfährt, wird er in der Lage sein, immer ältere Gesteine ​​in den freigelegten Wänden des Kraters zu untersuchen.'

Der Abstieg wurde im Juli 2007 von einem schweren Staubsturm unterbrochen. Die Stromerzeugungskapazität von Opportunity sank in nur einer Woche um 80 Prozent, da die Sonnenkollektoren mit Staub bedeckt wurden. Ende des Monats sank die Macht von Opportunity auf ein kritisches Niveau. Die NASA befürchtete, der Rover würde nicht mehr funktionieren, aber Opportunity zog durch.

Erst Ende August klärte sich der Himmel so weit auf, dass Opportunity die Arbeit wieder aufnehmen und in den Krater eindringen konnte. Opportunity verbrachte etwa ein Jahr damit, durch den Victoria-Krater zu wandern und die Schichten auf dem Boden aus nächster Nähe zu betrachten, von denen Wissenschaftler dachten, dass sie wahrscheinlich von Wasser geformt wurden.

Opportunity stieg im August 2008 erfolgreich aus und begann eine allmähliche Reise nach Endeavour, einem Krater 13 Meilen (21 km) entfernt . Das mag nicht weit erscheinen, aber es dauerte ungefähr drei Jahre, um dorthin zu gelangen, da der Rover mehrere Stopps einlegte, um sich unterwegs interessante wissenschaftliche Ziele anzuschauen. Opportunity erreichte den Krater im August 2011. Bis dahin war sein Zwillingsrover Spirit in einem Sandfang gestorben. (Es blieb im März 2010 stecken, und die NASA erklärte den Rover 2011 für nicht mehr funktionsfähig, nachdem der Marswinter vorüber war und die Agentur nichts von dem gestrandeten Rover gehört hatte.)

Erkundung von Endeavour und Zurücksetzen des Speichers

Die Untersuchungen zur Wassergeschichte von Opportunity wurden bei Endeavour mit einem Beispiel fortgesetzt eine Sonde aus dem Jahr 2013 eines Gesteins namens Esperance. Das Gestein enthält nicht nur durch Wasser produzierte Tonmineralien, sondern es gab auch genug Flüssigkeit, um 'die durch diese Reaktionen freigesetzten Ionen auszuspülen', Scott McLennan, Professor an der State University of New York und langjähriger Planer für Opportunity's Wissenschaftsteam, sagte damals .

Im Jahr 2014 und Anfang 2015 unternahm die NASA mehrere Versuche, die Flash-Speicherfähigkeiten von Opportunity wiederherzustellen, nachdem der Rover Probleme hatte. Der Flash-Speicher ermöglicht es dem Rover, Informationen zu speichern, auch wenn er ausgeschaltet ist, z. B. im Falle eines starken Sturms. Im Jahr 2015 beschloss die NASA, die meisten Operationen stattdessen mit einem Direktzugriffsspeicher fortzusetzen, der Daten nur speichert, wenn der Rover eingeschaltet ist. Damals sagte die NASA, die einzige Änderung des Betriebs wäre Anforderung von Opportunity, Daten mit hoher Priorität sofort zu senden anstatt die Daten für eine spätere Lieferung zu speichern.

Trotz gelegentlicher Rückschläge stellte Opportunity im Juli 2014 einen Off-World-Fahrrekord auf, als er erfolgreich 40,2 km überquerte und damit die Entfernung vom ferngesteuerten Mondrover Lunokhod 2 der Sowjetunion im Jahr 1973 übertraf. Im März 2015 überschritt er einen weiteren großer Meilenstein: eine Marathondistanz (26,2 Meilen oder 42,2 km) auf dem Mars zurücklegen.

Aus seiner Sicht im Inneren von Endeavour, dem Rover protokollierte Bilder des Kometen Siding Spring als das eisige Objekt im Oktober 2014 in einer Entfernung von 87.000 Meilen (139.500 km) vom Mars raste. Im Januar 2015, Opportunity fotografierte von einem Höhepunkt am Rande von Endeavour, etwa 440 Fuß (134 m) über der Ebene, die den Krater umgibt. Dann, im März 2015, gab die NASA bekannt, dass der Rover – während er ein Gebiet mit dem Spitznamen Marathon Valley überblickte – Felsen mit einer Zusammensetzung gesehen hatte, die anders war als andere, die von Spirit oder Opportunity untersucht wurden. Eines der Merkmale der Felsen war hohe Konzentrationen an Aluminium und Silizium . Diese Zusammensetzung war das erste Mal, dass solche Gesteine ​​auf dem Mars gefunden wurden.

Nachdem er im März 2016 einen Marswinter durchgearbeitet hatte, Opportunity hat seinen steilsten Hang aller Zeiten in Angriff genommen – eine Neigung von 32 Grad – beim Versuch, ein Ziel auf dem Knudsen Ridge in der Region Marathon Valley zu erreichen. Als die Ingenieure beobachteten, wie die Räder des Rovers im Sand rutschten, beschlossen sie, das Ziel zu verlassen und weiterzufahren.

Die NASA gab bekannt, dass es so war Abschluss der Operationen im Marathon Valley im Juni 2016 und fügte hinzu, dass Opportunity kürzlich eine Nahaufnahme von 'rotem, krümeligem Material' am Südhang des Tals erhalten habe. Opportunity hat einen Teil dieses Materials mit einem Rad abgerieben und dabei einen der höchsten Schwefelgehalte auf dem Mars entdeckt. Die NASA sagte, dass das abgenutzte Rad Spuren von Magnesiumsulfat aufwies, einer Substanz, die aus Wasser ausgefällt sein könnte.

Staubsturm 2018

Ende Mai 2018, ein regionaler Staubsturm auf dem Mars breitete sich schnell aus . Der Himmel über Opportunity verdunkelte sich, als der Sturm am 20. Juni planetarische Ausmaße erreichte. Opportunity, die zu dieser Zeit bei guter Gesundheit war und noch bei Endeavour arbeitete, sprach zuletzt am 10. Juni mit der Erde, bis ihre Sonnenkollektoren nicht genug Energie aufnehmen konnten für die Kommunikation. Es wurde erwartet, dass der Rover durch den Sturm warm genug bleibt, um zu überleben, aber Wissenschaftler und Ingenieure hinterfragten, wie schnell der verwitterte Rover geborgen werden könnte, wenn überhaupt.

Wenn es auf dem Mars zu Stürmen kommt, verhindern riesige Staubwolken, dass das Sonnenlicht die Oberfläche erreicht. Höhere Tau-Werte, ein Maß für die atmosphärische Opazität, weisen darauf hin, dass Opportunity weniger Sonnenlicht zur Verfügung steht. Der Rover benötigt einen Tau von weniger als 2,0, um seine Batterien aufzuladen. Normalerweise beträgt tau auf der Website von Opportunity etwa 0,5, NASA sagte . Opportunity maß am 10. Juni 2018, dem Tag, an dem die Übertragung zur Erde eingestellt wurde, einen Tau von 10,8.

Die NASA lauschte monatelang über das Deep Space Network auf Signale von Opportunity – ein Netzwerk von Antennen, die mit Raumfahrzeugen im gesamten Sonnensystem kommunizieren. Es wurde nie ein Signal empfangen, und Opportunity wurde im Februar 2019 endgültig für tot erklärt.