Vor zehn Jahren feierten Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory der NASA die erfolgreiche Landung des vierten Rovers auf dem Mars, des Curiosity Rovers, der sich 2012 auf die Reise begab, um festzustellen, ob jemals Leben auf dem Roten Planeten existiert haben könnte.
Seit der Landung hat der Rover mehr als 28,1 km zurückgelegt und viele wissenschaftliche Entdeckungen gemacht. Curiosity ist derzeit dabei, den Mount Sharp zu erkunden und zu überqueren, einen 5,5 km hohen Berg, der sich im Zentrum des Kraters Gale befindet. Der autogroße Roboter ist mit wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, mit denen das Klima und die Geologie des Planeten untersucht werden. Wie lief die Mission? Und was kann uns der Rover Curiosity über die Vergangenheit und die mögliche Zukunft der Weltraumforschung lehren?
Eine Reise zum Roten Planeten
Die Reise von Curiosity begann am 26. November 2011 mit dem Start an Bord einer Rakete der United Launch Alliance Atlas V. Nach dem Eintritt in die ursprüngliche Umlaufbahn führte die Centaur-Trägerrakete einen letzten Start durch, um den Rover auf Kurs zum Mars zu bringen.
Nach dem Abdocken vom Booster verbrachte das Raumschiff mehr als acht Monate im Weltraum und führte vier Flugbahnkorrekturmanöver durch, um seine Flugbahn fein abzustimmen, als es sich dem Roten Planeten näherte. Während dieser Zeit befand sich der Rover in einer Aeroshell, die an der Beschleunigungsstufe befestigt war. Die Aeroshell wurde entwickelt, um den Rover beim Eintritt und Abstieg in die Marsatmosphäre zu schützen und zu manövrieren, während die "Flügelstufe" Curiosity auf seinem Weg zum Mars mit Strom, Kommunikation und Temperaturregelung versorgte. Als sich das Raumschiff dem Roten Planeten näherte, warf es etwa 10 Minuten vor dem Eintritt in die Atmosphäre seine „Flügelstufe“ ab.
Nach dem Eintritt in die Atmosphäre betrat das Fahrzeug die Eintritts-, Abstiegs- und Landephase (EDL), die das Team die "Sieben Minuten des Terrors" nannte. Als der Rover in die Marsatmosphäre eindrang, begann der Aerostat Triebwerke abzufeuern, um den Rover auf Kurs zum Landeplatz zu halten. Beim Wiedereintritt schützte ein Hitzeschild den Rover vor Temperaturen über 870 °C während der Spitzenerwärmung.
Nach dem sicheren Wiedereintritt in die Atmosphäre entfaltete das Flugzeug seinen Fallschirm, um weiter abzubremsen. Nach etwas weniger als zwei Minuten Abstieg mit dem Fallschirm trennte sich das Gerät von der Aeroshell und setzte seinen Abstieg mit einem "fliegenden Aufzug" fort, der von Raketentriebwerken angetrieben wurde. Der Aufzug fungierte als letzte Stufe des Abstiegs des Rovers und verlangsamte ihn, um eine sanfte Landung auf der Oberfläche zu gewährleisten. Der Sky Crane, der an seinen Triebwerken aufgehängt war, benutzte Kabel, um den Rover die letzten paar Meter an die Oberfläche abzusenken, um zu verhindern, dass die Sky Crane-Triebwerke zu viel Schutt von der Oberfläche schleudern.
Dieses System war das erste seiner Art, das jemals in einer Mission eingesetzt wurde, und war aufgrund der enormen Masse des Geräts im Vergleich zu früheren Rovern erforderlich. Die Masse von Curiosity beträgt 899 kg, während frühere Rover wie Spirit and Opportunity, waren viel kleiner - nur 185 kg - und verwendeten ein Airbagsystem für eine sichere Landung.
Auch der verbesserte Zwilling von Curiosity, Perseverance, nutzte das Himmelskransystem, um im Februar 2021 auf dem Mars zu landen.
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Die Maschine verbrachte die nächsten Wochen damit, überprüft und getestet zu werden, um sicherzustellen, dass alle Systeme ordnungsgemäß funktionierten.
10 Jahre und die Mission dauert noch an
In zehn Jahren Forschung hat Curiosity die ursprünglichen Missionsanforderungen, die ursprünglich nur zwei Jahre dauern sollten, weit übertroffen. Diese Studien waren jedoch nicht umsonst: Die Räder des Rovers wurden nach Überwindung der 28,1 km langen Strecke, die größtenteils durch felsiges Gelände führte, erheblich beschädigt. Dem Missionsteam von Curiosity gelang es jedoch, die Zerstörung der Räder zu verlangsamen.
Es werden Maßnahmen ergriffen, um über flacheres Gelände zu fahren, und das Team hat sogar einen Algorithmus entwickelt, der es Curiosity ermöglicht, die Geschwindigkeit seiner Räder anzupassen, je nachdem, auf welche Felsen es klettert. Das Missionsteam weist den Rover nun auch an, den Mars Hand Lens Imager (MAHLI) an seinem Roboterarm zu verwenden, um alle 500 m der Reise Bilder der Räder aufzunehmen.
Trotz des Verschleißes an den Rädern von Curiosity bewegt sich das mobile Wissenschaftslabor weiter, einschließlich der 612-Meter-Erklimmung seit der Landung, während der Rover den Mount Sharp weiter erklimmt. Diese Höhenänderung ermöglichte es dem Wissenschaftsteam, jüngere Gesteine und Gesteinsschichten zu untersuchen, die dabei helfen, Licht in die wässrige Vergangenheit des Mars zu bringen.
Forschung
Neugier enthüllt nicht nur die Geheimnisse der Mars-Vergangenheit. Während seines Aufenthalts auf dem Mars misst der Rover der NASA kontinuierlich die Strahlung mit seinem Radiation Assessment Detector (RAD). Die Messung der Strahlungsmenge, der der Rover ausgesetzt ist, ist von entscheidender Bedeutung, um Wissenschaftlern dabei zu helfen, die besten Wege zum Schutz von Astronauten bei zukünftigen Missionen zum Roten Planeten zu finden.
Einer der interessantesten Funde wurde 2016 gemacht, als Curiosity vom 9. bis 21. September in der Nähe der Murray Buttes geparkt war. Während des Parkens verzeichnete das RAD-Gerät eine Verringerung der Gesamtemissionen um 4 % und eine Verringerung der neutralen Partikelemissionen um 7,5 %. Der Grund für den Rückgang war, dass der Rover neben einem Felsvorsprung geparkt war, der wiederum einen Teil der Strahlung daran hinderte, den Rover zu treffen.
Solche Daten eröffnen die Möglichkeit, den Regolith des Mars möglicherweise zu nutzen, um Lebensräume vor Strahlung auf der Oberfläche zu schützen, oder die Oberfläche selbst zu nutzen, indem Lebensräume in Mars-Lavaröhren gebaut werden.
Curiosity maß auch zum ersten Mal den gesamten organischen Kohlenstoffgehalt von Marsgestein in einer Probe, die 2014 in der Yellowknife Bay entnommen wurde. Obwohl diese Daten im Jahr 2014 erhoben wurden, bedurfte es jahrelanger Analysen, um den vollständigen Kontext zu verstehen.
„Wir haben mindestens 200 bis 273 Teile pro Million organischen Kohlenstoffs nachgewiesen. Das ist vergleichbar oder sogar größer als die Menge, die in Gesteinen an sehr dünn besiedelten Orten auf der Erde, wie einem Teil der Atacama-Wüste in Südamerika, gefunden wurde, und mehr als in Meteoriten auf dem Mars gefunden wurde“, sagte Jennifer Stern von der NASA Raumfahrtzentrum Goddard NASA.
Organischer Kohlenstoff ist die Grundlage organischer Moleküle. Das Vorhandensein dieser organischen Moleküle weist nicht unbedingt auf das Vorhandensein von Leben hin, da sie durch natürliche Prozesse gebildet werden können. Ihre Anwesenheit – zusammen mit früheren Beweisen für die Besiedlung des Mars in der Vergangenheit – ist jedoch für viele Wissenschaftler von Interesse.
Der Rover erhielt diese Materialien mit Hilfe eines Bohrers, der sich am Roboterarm des Geräts befand. Nach der Auswahl des Gesteins kann der Bohrer eine bis zu 2 Zoll tiefe Probe entnehmen. Während des Bohrvorgangs wird das Gestein zu Pulver zerkleinert, das dann in das Sample Analysis at Mars (SAM)-Instrument überführt werden kann.
SAM erhitzt die Probe dann auf eine Temperatur von etwa 850 °C und kombiniert sie mit Sauerstoff, um den organischen Kohlenstoff in CO2 umzuwandeln. Der Rover misst dann die erzeugte CO2-Menge, die verwendet wird, um die genaue Menge an organischem Kohlenstoff in der Probe zu bestimmen.
In den letzten zehn Jahren hat Curiosity der NASA 3102 GB an Daten zurückgegeben und 35 Löcher gebohrt. Bis heute haben diese Daten die Veröffentlichung von 883 wissenschaftlichen Arbeiten ermöglicht. Obwohl der Rover derzeit Probleme mit Radverschleiß und reduzierter Leistung des thermoelektrischen Radioisotopengenerators (RTG) hat, hat das Roboterfahrzeug die Erwartungen übertroffen und wird voraussichtlich noch in den kommenden Jahren wissenschaftliche Entdeckungen machen.
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