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Astronomie+Physik

Sechs Räder auf dem Mars

Wir sind auf dem Mars Der turbulenteste Teil der Mission Pathfinder, die Landung auf dem Mars, ist zwar vorbei, der Wirbel um die Geschehnisse auf dem Roten Planeten fängt auf der Erde aber erst an. Die Sonde der NASA hat ihren Weg glücklich bis auf die Oberfläche unseres Nachbarn gefunden. Das kombinierte Landungssystem aus Fallschirm, Bremsraketen und Airbags hat seine Aufgabe bestens erfüllt.

Nicht alles verlief jedoch so reibungslos wie die Landung, dennoch sind die Wissenschaftler rund um den Globus begeistert. „Das ist der Moment, auf den wir seit Jahren warten“, sagte Projektleiterin Donna Shirley. Zum ersten Mal bewegt sich ein ferngesteuertes, von Menschen gebautes Fahrzeug auf einem anderen Planeten. „Sechs Räder auf dem Mars. Das ist zumindest ein kleiner Sprung für die Menschheit“, meinte Shirley. Aber zunächst sah es nach der Landung so aus, als ob die rund 12,5 cm hohen Rädchen des Mars-Rovers Sojourner ihren Dienst in der fremden Umgebung nicht antreten wollten. Sojourner reagierte nicht wie vorgesehen auf die Funksignale von der Erde.

Sojourner reagierte nicht auf die Funksignale Schließlich setzte sich das rund 60 cm lange und 30 cm hohe Fahrzeug doch in Bewegung. Über die dafür vorgesehene Rampe rollte es zu seiner ersten Marsberührung vorwärts. Noch ist die Ursache der Schwierigkeiten nicht geklärt. Vermutungen gehen dahin, daß ein gleichzeitiger Datentransfer von Sonde und Rover zu Störungen des Funkverkehrs führen könnten. Schwindelerregend ist die Geschwindigkeit mit der sich Sojourner fortbewegt gerade nicht, aber das hat seinen guten Grund. Die rund 60 cm, die er maximal pro Minute hinter sich bringen kann, sind verglichen mit seiner Reaktionszeit geradezu atemberaubend. 10,5 Minuten benötigt nämlich ein Funksignal von der Erde, um die derzeit etwa 190 Millionen Kilometer Entfernung zum Mars zurückzulegen. Das heißt von der Aufnahme eines Hindernisses bis zur Ausführung eines Lenkmanövers vergehen mehr als 20 Minuten, da zuerst die Aufnahem vom Mars zur Erde und dann das Steurungssignal wieder zurücklaufen muß. In dieser Zeit hätte der Rover also schon mehr als 12 Meter überwunden – eine Blindfahrt mit enorm hohem Risiko.

Animation: Sojourner startet seine erste Erkundungfahrt auf dem Mars (0,7 MB) Deshalb steuert sich das Mars-Mobil weitgehend selbst. Mit Hilfe von Laserstrahlen tastet es sich vorwärts. Signalisiert das reflektierte Licht, daß er sich vor einem Hindernis befindet, stoppt der Rover und versucht die Barriere zu umfahren. Die dafür notwendigen Steuerbefehle erhält er von einem Computerchip, der anhand der mit dem Laser und der Kamera (IMP) der Muttersonde ermittelten Daten, ein Profil der Umgebung errechnet.

Trotzdem wird jede Radumdrehung von Sojourner auf der Erde bewacht. Rover-Pilot Brian Cooper beobachtet aufmerksam alle Bilder, die er mit rund 11 Minuten Verspätung vom Mars erhält. Während die Pathfinder-Sonde mit ihrer Kamera immer ein wachsames Auge auf das Mars-Mobil hat, „schaut“ auch Sojourner selbst zu seinem Mutterschif zurück. Mit den Aufnahmen der schwarz-weiß Kamera wollen die Wissenschaftler überprüfen, wie gut das Landesystem die Sonde vor Beschädigungen schützen konnte. Doch mit diesen Aufnahmen hielt sich der Mars-Rover nicht lange auf. Sein erstes Ziel auf der Marsoberfläche war „Barnacle Bill“. Das ist kein Marsbewohner, sondern einer der Steine in der Umgebung der Pathfinder-Sonde, die die Wissenschaftler auf Namen getauft haben. An Barnacle Bill konnte das in Deutschland entwickelte Alpha-Proton-Roentgenspektrometer (APXS) sein Können unter Beweis stellen. Gleich einer Schnüffelnase fährt Sojourner das Spektrometer aus und preßt es an die Oberfläche des Gesteins. Die Untersuchung mit APXS führt der Rover gewissermaßen im Schlaf aus, denn das Spektrometer arbeitet immer nur in der Nacht, wenn die Sonne hinter dem Marshorizont versunken ist. Nur dann ist die notwendige Temperatur von unter minus 30 Grad durchgehend gewährleistet.

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Die „Schnüffelnase“ APXS arbeitet erst ab minus 30 Grad Das Analysegerät besitzt einen Meßkopf mit Radioisotopenquellen, die Alphateilchen aussenden. Diese Teilchen treffen auf eine Probe und werden zum Teil zurückgestrahlt. Die Energie der zurückgestrahlten Alphateilchen ist ein Maß für die Masse der Kerne, an denen die Streuung stattfindet“, erklärt Professor Heinrich Wänke vom Mainzer Max-Planck-Institut für Chemie, das an der Entwicklung des Spektrometers beteiligt war. Andere Alphateilchen dringen in die Probe ein und lösen eine Kernreaktion aus. Dabei wird ein Proton emittiert. Aus der Energie dieser Protonen lassen sich die Elemente in der Probe bestimmen. Außerdem regen die eindringenden Alphateilchen die Atomhüllen zur Röntgenemission an; das nutzen die Forscher zur Röngtenspektroskopie. Mit dem APX-Spektrometer können diesmal auch – anders als bei der Viking-Expedition 1976 – ganz leichte Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff, und Sauerstoff nachgewiesen werden.

APXS im Einsatz Barnacle Bill gab das Geheimnis seiner Zusammensetzung bereitwillig preis: 47 Prozent Sauerstoff, 28 Prozent Silizium, 12 Prozent Eisen und 7 Prozent Aluminium. Damit ähnelt er stark terrestrischem Gestein. „Vor allem der große Anteil des Siliziums war für uns völlig überraschend“, sagte der Geologe Uli Köhler von der Deutschen Geselschaft für Luft und Raumfahrt. Barnacle Bill gab seine Gehimnisse preis Der nächste Abstecher führte ihn zu dem Felsbrocken „Yogi“. Doch ganz so harmlos wie sein Name zeigte sich der Fels nicht. Denn beim Ansteuern schoß Sojourtner über sein Ziel hinaus und fuhr gegen den Brocken. Ein Korrekturmanöver brachte ihn dann aber wieder in die richtige Position damit er das APXS ansetzen konnte. Die Wissenschaftler warten gespannt auf die Daten.

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