Die Abenteuer des neuen Marsrovers Perseverance der NASA

Wann?                     30.07.2020, 11:50 UTC (12:50 MEZ, 13:50 MESZ)
Wer?                      ULA, NASA (Mars Exploration Program)
Was?                      Mars-Rover u. Helikopter-Mission
Trägerrakete?             Atlas V 541 (ULA; United Launch Alliance)
Von wo aus?               SLC-41, KSC (Cape Canaveral), Florida (USA)
Ziel?                     Jezero-Krater, Mars, 18.02.2021, 21:55 MEZ
Besatzung?                Unbemannt
Missionsdauer?            Min. 1 Marsjahr (ca. 687 Erdtage)

Ich empfehle beim Lesen dieses Artikels noch diesen Artikel nebenbei zu lesen oder als weiteren Tab offen zu haben: Mars 2020

Der Marsrover Perseverance landete im Rahmen der Mars 2020 Mission der NASA am 18.02.2021 gegen 20:56 UTC und 21:56 MEZ auf dem Mars, wobei die Signale der erfolgreichen Landung vom Rover schon 11 Minuten und 22 Sekunden vorher losgeschickt wurden. Die Signale während der Landung, welches vom Radioteleskop Effelsberg sowie dem Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurde, wobei das Radioteleskop auf den Mars gerichtet wurde, um die Signale des Orbiters zu empfangen, der als Relay-Zwischenstation für die Signale gedient hat. Während der Landung konnte der Richtfunk zeitweise nicht eingesetzt werden, weil die Atmosphärenreibung und die dadurch entstehende Hitze die ausgerichteten Antennen nicht gut bekäme.

Mars 2020 wurde mit einer Atlas V 541 von Cape Canaveral in Florida, ein US-Bundesstaat, aus am 30. Juli 2020 gestartet. Von dort aus flog das Mars-2020-Raumschiff fast 471 Millionen Kilometer und 6½ Monate Flugzeit ziemlich unspektakulär zu seinem Ziel. Vielleicht bis auf einen kleinen Warnhinweis gleich nach dem Start – den Instrumenten des Rovers war es wohl etwas zu unerwartet kalt im Erdschatten und die Sendeleistung in Erdnähe zu hoch, der allerdings keine Folgen mit sich zog.

Am 01. Februar 2021 war das Raumschiff Mars-2020 noch etwa 3,97 Millionen Kilometer entfernt, 24 Stunden vor der Landung noch 237 000 Kilometer von der Marsoberfläche entfernt, das sind etwas weniger als Zwei Drittel der durchschnittlichen Entfernung zum Mond.

Alle Kurskorrekturen liefen einwandfrei.

Dann, zur Landung hin, verlief alles soweit nominal, auch wenn die tatsächliche Zeit der Landung etwas später als 21:55 MEZ wie geplant ging. Der offizielle NASA-Livestream startete um 20:15 MEZ und begleitete die Zeit bis zur Landung und berichteten währenddessen von ihren bisherigen Arbeiten am Perseverance-Rover und richtig los ging es erst mit dem Eintreten von Perseverance in die Marsatmosphäre gegen 21:48 MEZ. Nochmals, weil Perseverance zu dem Zeitpunkt “in echt” schon gelandet war, aber die Signale erst eben gegen 21:56 MEZ gemäß der Lichtgeschwindigkeit auf der Erde ankamen, konnte man bereits ab hier nichts mehr justieren, falls es nötig gewesen wäre. Die Sonde war also während dem ganzen Landungsvorgang auf sich gestellt. Noch dazu war die Sonde über 5,5 km/s (um die 20 000 km/h) schnell, als sie in die Atmosphäre des Marses eingetreten war. Die Landestufe kann dabei bis zu 1 300 Grad Celsius warm werden. Innerhalb von 7 Minuten muss die Landestufe eigenständig auf der Landezone des Marses landen können. Das macht zwar die ganze Sache komplexer, ist aber nicht schlimm, denn der Computer des Perseverance ist leistungsfähig genug, um mit einem geeigneten Code eigenständig zu landen.

Landungsablauf

Kurz um, das waren die wichtigsten Schritte bis zur Landung. Behalte:

 MEZ     Eastern        Event
21:38    3:38 PM    Cruise separation             "Trennung von der letzten Raketenstufe"
21:39    3:39 PM    De-spin                       "Entspinnen" (Aufhören, sich um die eigene Achse zu drehen)
21:40    3:40 PM    Mass jettison                 "Abwurf von Masse (hier zwei Gewichte)"
21:48    3:48 PM    Entry                         "Atmosphäreneintritt"
21:49    3:49 PM    Guidance using thrusters      "Führung mit Triebwerken"
21:50    3:50 PM    Alignment                     "Ausrichtung" (richtet sich richtig zur Landung langsam aus)
21:52    3:52 PM    Straighten up and fly right   "Aufrichten"
21:52    3:52 PM    Chute deploy                  "Fallschirm öffnen"
21:52:39 3:52:39 PM Heatshield jettison           "Abwurf des Hitzeschilds"
21:53    3:53 PM    TRN landing selection         "Auswahl der TRN-Landung" (Hat gewisse Systeme, die sichere Landeplätze ansteuern)
21:54    3:54 PM    Backshell sep                 "Abwurf des Hutes und des Fallschirms"
21:54:45 3:54:45 PM Descent stage                 "Abstiegstufe" (Die Landetriebwerke aktivieren)
21:54:48 3:54:48 PM Rover sep                     "Trennung des Rovers" (Vor der Landung wird der Rover vom Sky Crane erniedrigt)
21:55:53 3:55:53 PM Touchdown                     "Aufsetzen" (Der Rover wurde erfolgreich abgesetzt)

Die Landung war dann nun sicher, wie das Perseverance-Team unmittelbar verkündete:

Auf YouTube gab es viele verschiedene Livestreams als Livekommentierungs-Show zur Landung des Rovers. Der größte Livestream erreichte in Spitzenzeiten über 2 Millionen Zuschauer, welcher hier nachschaubar ist:

Nach der Landung

Schon 2 Minuten nach der Landung (etwa 21:58 MEZ) empfang die NASA das erste Bild, auch wenn noch die Umgebung verstaubt war. Wieder etwa 2 Minuten später empfing die NASA ein zweites Bild, diesmal klarer und etwas farbiger als das erste, sowie einige weitere Bilder mehr.

Am 19.02 trafen weitere Bilder ein, inklusive ein Bild, welches eines der Räder von Perseverance, sowie umgebende Steinlandschaft zeigt. Ein anderes Bild, welches Perseverance schickte und Teil eines in diesem Augenblick zugesendet gewesenes Video, zeigte den Rover aus der Perspektive des Skycranes, welcher den Rover in den letzten Sekunden zur Oberfläche brachte. Der MRO, Mars Reconnaissance Orbiter, schickte übrigens auch ein Foto mithilfe des HiRISE, wie der etwa 700 Kilometer entfernte Perseverance Rover gerade seine Landung antritt. Ebenso reportete Perseverance, dass seine Systeme und die vom Helikopter Ingenuity in bester Ordnung seien. Das Mikrofon der SuperCam auf der Spitze des Masts hörte auch bereits 18 Stunden nach der Landung den Mars ab:

Aufnahmen der Winde direkt bei Perseverance nur 18 Stunden nach der Landung.

Gegen 20:00 am 22.02 veröffentlichte die NASA das Video der Landung des Perseverance-Marsrovers im Rahmen eines Livestreams. Leider konnte wie ursprünglich eigentlich versprochen kein Ton von der Landung selbst mit den Mikrofonen aufgenommen werden, allerdings wurde stattdessen zuvor aufgenommene Geräusche des Winds vor Ort, sowie die Missionsfunk-Aufnahmen, im Video gespielt.

Das echt aufgenommene Video des Perseverance-Marsrovers während der Landung.

Am 24.02. konnte die Öffentlichkeit zum ersten Mal eine 360-Grad Panorama-Aufnahme von Perseverance bestaunen, welcher sich übrigens noch nicht bewegt hat. Die Panorama-Aufnahme wurde von der Mastcam-Z an Bord des Marsrovers bereits am 21.02. aufgenommen.

Dieses Panorama stammt vom Mastcam-Z an Bord des Perseverance-Marsrovers. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS; https://mars.nasa.gov/resources/25640/mastcam-zs-first-360-degree-panorama/

Am 02. März nahm die SuperCam von Perseverance 30 Laser”schläge” auf einen etwa 3,1 Meter entfernten Felsen namens Máaz (Navajo für “Mars”) mit dem Mikrofon auf. Die nur geringfügig verschiedenen Töne der Stöße sind für die Beschaffenheitsanalyse interessant und enthalten Informationen über die physikalische Struktur der Felsen.

Am 04.03. verkündet die NASA durch ihren Perseverance-Twitteraccount, dass der Marsrover viele Selbstchecks diese Woche getan hat.

Am 05.03 zeigte Perseverance Kameras, wie einer der Räder sich in verschiedene Richtungen lenken kann, was auch gut funktioniert.

Auch am 05.03 macht der Marsrover Perseverance seine erste “Reise”. Es war eine 33-minütige Exkursion mit 6,5 Metern. Zuerst fuhr der Rover 4 Meter vorwärts und dann 2,5 Meter 150° nach links. Also eine Spur grob von der Form einer Eins. Den Berichten des Rovers zufolge lief alles wie geschmiert.
Außerdem hat die NASA den Landeort von Perseverance “Octavia E. Butler Landing” (inoffiziell, denn nur die IAU, internationale astronomische Union darf “offiziell” ihre Namen an besondere Orte vergeben) genannt. Die Frau Octavia E. Butler war eine Science-Fiction-Autorin und eine der ersten African American, die einige bedeutende Preise gewonnen hat. Sie ist 2006 verstorben.

Sicht von Perseverance auf seine ersten Fahrspuren hinab auf dem Mars. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech; https://mars.nasa.gov/resources/25689/perseverance-is-roving-on-mars/

Am 09. März meldete der Rover über seinen Twitteraccount, dass er schon um die 70 Meter gefahren sei. Währenddessen untersucht es einige Felsen in dessen unmittelbaren Umgebung. Seine Hauptaufgabe ist die Suche nach einem geeignetem Ort, wo es den Helikopter Ingenuity, der an seiner Unterseite in einer Schutzumhüllung versteckt ist, ablassen kann. Über dieses Tool könnt auch ihr herausfinden, wo gerade der Marsover ist: https://mars.nasa.gov/mars2020/mission/where-is-the-rover/

Am 13.03 sendete Perseverance eine Bildserie zurück, welche belegt, dass die Sicherheitsplatte für das Sampling System abgeworfen wurde. Das Sampling System von Perseverance sammelt interessante Steine und Sand und Staub, welches dann in einer Art Tube gesammelt wird und auf einem sicheren Ort auf der Marsoberfläche gelagert wird, bis in einigen Jahren eine Probenrückkehrmission diese Proben/Tuben zur Erde zurückbringt. Es gibt 43 Probenbehälter und mindestens 20 sollen befüllt werden. Am 17.03 haben sie gepostet, dass sie diese ganze Woche am Sampling System gearbeitet haben.

Das GIF, welches aus zwei Bildern besteht, zeigt, wie die Sicherheitsplatte für das Probensystem abfallen gelassen worden ist.

Am 18.03 hat die NASA auf seinem Twitteraccount an die Coronapandemie gedacht und die Plakette am Perseverance-Marsrover gezeigt, die für die Arbeiter im Gesundheitssystem während der Pandemie gewidmet ist. Zu dem Datum war die Pandemie ein Jahr alt und der Rover schon ein Erdenmonat auf dem Mars.

Der Rover berichtete auf Twitter am 21.03., dass sie diese Schutzummantelung abgeworfen haben und nun zur ausgewählten Stelle mit dem Rover fahren, um dort einige Tage später den Helikopter Ingenuity abzulassen.

Auf dem Twitteraccount des JPLs der NASA konnte man am 30. März ein GIF sehen wie der Helikopter Ingenuity von der Unterseite des Rovers langsam gelöst wird und bereits zwei der vier Beine ausgefahren waren.

Von der selben Quelle aus konnte man einen Tag später lesen, dass nun alle vier Beine in Position sind, um in Kürze etwa 10 Zentimeter auf den Marsboden zu plumpsen.

Auch am 31.03 gab es die Neuigkeit, dass Perseverances SuperCam mit einem Laser ungefähr achtmal kurz in einen grünlich erscheinenden Felsen von etwa 15 Zentimetern geschossen hat, um dessen Struktur und chemische Zusammensetzung zu ermitteln. Es gibt zu diesem Zeitpunkt (06.04) keine genauen Informationen über diesen Stein, obwohl die Wissenschaftler scheinbar schon rätseln. Diese Aktivität wurde durchgeführt, während der Fokus im Moment auf die kleine Marsdrohne Ingenuity liegt.

Am 01. April, kein Aprilscherz oder so, berichtete die NASA von den ausgewerteten Daten des MEDLI2, ein Instrument, welches die Umweltbedingungen von dem Atmosphäreneintritt aufgezeichnet hat, und diese Daten bereits am dritten Tag nach der Landung zur Erde geschickt hat. Diese Daten waren wie erwartet und helfen der Wissenschaftlern für weitere Atmosphäreneintritte, besonders beim Mars.

Am 03.04 schrieb die NASA, dass der Rover nun Ingenuity zu 100 % auflädt, damit dieser später vom Rover getrennt werden kann und die Marsnacht mit eigenen Ressourcen überleben soll. Auf dem Mars kann es nachts bis unter -90 °C werden, wobei der Mini-Helikopter darauf ausgelegt ist, sein Inneres auf etwa +7 °C zu halten, und in der ersten Nacht sogar nur auf um die -15 °C, damit die Heizung nicht die ganze Energie verbraucht. Während Ingenuity noch mit Perseverance verbunden ist, kommt die Energie für Ingenuity ausschließlich aus Perseverances MMRTGs (im oben verlinkten Artikel mehr dazu). Ingenuity kann seinen Akku tagsüber mit einer Solarzelle aufladen, wobei die Energie der Sonne zur Marsoberfläche nur etwas mehr als die Hälfte gegenüber eines sonnigen Erdentages schickt.

Zum 04. April las man auf dem Twitteraccount NASA JPL, dass Ingenuity nun abgetrennt und unten sei. Der nächste wichtige Schritt wäre nun, dass der Minihelikopter die Nacht überleben soll.

Der Ingenuity-Marshelikopter, welcher an der Unterseite des Rovers befestigt ist. Nur 10 Zentimeter trennen den Marsboden vom Ingenuity. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS; https://mars.nasa.gov/resources/25778/ingenuity-helicopter-is-ready-to-drop/

Und ein Tag darauf konnte man nun genau das lesen; Ingenuity hat die Nacht durchgestanden! Falls nun alles weiterhin gut bleibt, soll es am 11.04 den ersten Flug von Ingenuity geben.

NASA's Ingenuity helicopter can be seen on Mars as viewed by the Perseverance rover's rear Hazard Camera on April 4, 2021, the 44th Martian day, or sol of the mission.
Der kleine Drehflügler in der Nähe des Perseverance, von welchem auch das Bild stammt (hintere Hazard Camera). Bildquelle: NASA/JPL-Caltech; https://www.jpl.nasa.gov/images/ingenuity-deployed-on-mars

Am Abend des 06.04 stellte Perseverance klar, dass das eine Bild mit diesem Regenbogen durch Linseneffekte erzeugt wurde. Regenbogen entstehen durch Licht, das von runden Wassertropfen reflektiert wird, wovon es allerdings in der Marsatmosphäre keine gibt.

Quellen:

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