Der Perseverance-Rover der NASA beginnt mit der Suche nach Leben auf dem Mars

Künstlerische Darstellung der Marslandung des Perseverance Rovers. NASA / JPL

NASA-Beamte haben einen Ausdruck dafür, wie es ist, einen Rover auf dem Mars zu landen: sieben Minuten Terror. Eine Million Dinge könnten schief gehen, wenn das Raumschiff in die Marsatmosphäre eindringt und versucht, sicher an die Oberfläche zu gelangen. Das Drama wird durch die 11-minütige Verzögerung bei der Kommunikation zwischen den Planeten noch stressiger. Wenn der Perseverance-Rover am 18. Februar zur Marsoberfläche hinabsteigt, wird die Missionskontrolle erst im Nachhinein wissen, ob sie erfolgreich war oder gescheitert ist.

Es gebe in diesem Geschäft keine Garantien, sagte Jennifer Trosper, die stellvertretende Projektmanagerin der Mars-Perseverance-Mission, am Dienstag gegenüber Reportern. Aber ich fühle mich großartig. Sie ist ein alter Hase in dieser nervenaufreibenden Erfahrung, die sie mit den Vorgängern von Perseverance, Curiosity, Spirit und Opportunity, durchgemacht hat.

Sollte dies gelingen, wird Perseverance den Jezero-Krater erkunden, ein ehemaliges Marsseebett, das möglicherweise versteinerte Überreste uralten Lebens beheimatet. Aber es muss zuerst die Landung halten.

Die Landung

Die Fachbegriffe für die sieben Minuten des Schreckens sind Entry, Descent und Landing, kurz EDL. Es beginnt, wenn das Raumschiff mit etwa 20.000 Kilometern pro Stunde (12.500 Meilen pro Stunde) in die obere Atmosphäre des Mars eindringt und schnell steigenden Temperaturen ausgesetzt ist. Ausdauer wird durch einen Hitzeschild und eine Schale sowie eine Reihe von 28 Sensoren geschützt, die heiße Gase und Winde überwachen. Die Temperaturen erreichen Spitzenwerte von 1.300 °C (2.400 °F).

Ungefähr vier Minuten nach EDL – ungefähr 11 Kilometer (sieben Meilen) über der Oberfläche und immer noch mit etwa 1.500 km/h (940 mph) zu Boden rasend – setzt der Rover einen 21-Meter-Fallschirm ein. Das Raumschiff wird seinen Hitzeschild los bald. Darunter befinden sich eine Reihe anderer Radarinstrumente und Kameras, die verwendet werden, um das Raumschiff an einem sicheren Ort abzusetzen. Eine Software namens Terrain-Relative Navigation verarbeitet die von den Kameras aufgenommenen Bilder und vergleicht sie mit einer topografischen Karte an Bord, um herauszufinden, wo sich das Raumschiff befindet und welche potenziellen sicheren Orte es ansteuern sollte.

Nach etwas weniger als sechs Minuten in EDL und etwa zwei Kilometern in der Luft trennen sich die Außenhülle und der Fallschirm vom Rover, und Perseverance steuert direkt auf den Boden zu. Die Abstiegsstufe (oben auf dem Rover angebracht) verwendet ihre Triebwerke, um einen sicheren Punkt innerhalb von 10 bis 100 Metern von ihrer aktuellen Abwurfposition zu finden, und verlangsamt sich auf etwa 2,7 km/h (1,7 mph). Nylonschnüre auf der Abstiegsstufe lassen den Rover aus 20 Metern (66 Fuß) Höhe auf den Boden ab. Sobald der Rover den Boden berührt, werden die Kabel durchtrennt und die Abstiegsstufe fliegt davon, um aus sicherer Entfernung auf den Boden zu krachen. Perseverance ist jetzt in seinem neuen Zuhause.

Ein Blick auf den Krater Jezero. Links ist eine Spektralkarte von Mineralvorkommen, die in der Vergangenheit durch Wasseraktivität geformt wurden. Auf der rechten Seite befindet sich eine Gefahrenkarte, die erstellt wurde, um hochgradig unwegsames Gelände zu veranschaulichen, das Perservance bei der Landung zu vermeiden versucht.

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Die Wissenschaft

Spirit and Opportunity half uns, die Geschichte des Wassers auf dem Mars und Curiosity besser zu verstehen fand Beweise für c komplexe organische Stoffe – kohlenstoffreiche Moleküle, die die Rohstoffe für das Leben sind. Zusammengenommen sagten uns diese Beweise, dass der Mars in der Vergangenheit möglicherweise bewohnbar war. Beharrlichkeit wird den nächsten großen Schritt machen: auf der Suche nach Anzeichen für uraltes außerirdisches Leben .

Warum Krater Jezero? Es ist ein ehemaliges Seebett, das 3,8 Milliarden Jahre alt ist. Ein Fluss, der früher Wasser hineinführte, und es ist am Flussdelta, wo Sedimente konservierte organische Verbindungen und Mineralien abgelagert haben könnten, die mit biologischem Leben verbunden sind.

23 Kameras auf Perseverance werden den Mars auf Anzeichen von Leben untersuchen. Die wichtigsten davon sind die Mastcam-Z-Kamera, die stereoskopische und Panoramabilder aufnehmen kann und über eine außergewöhnlich hohe Zoomfähigkeit verfügt, um Ziele (wie Bodenmuster und alte Sedimentformationen) hervorzuheben, die einer genaueren Untersuchung bedürfen; SuperCam, das die chemische und mineralische Zusammensetzung im Gestein untersuchen kann und über ein Mikrofon verfügt, mit dem das Marswetter abgehört werden kann; und die PIXL- und SHERLOC-Spektrometer, die nach komplexen Molekülen suchen, die auf Biologie hinweisen. Die Watson-Kamera von SHERLOC wird auch einige mikroskopische Aufnahmen bis zu einer Auflösung von 100 Mikrometern (kaum größer als die Breite eines menschlichen Haares) machen.

Verwandte Geschichte

Dies ist das erste Bild, das vom Perseverance Mars Rover der NASA aufgenommen wurde. Jetzt beginnt die Jagd nach dem Leben.

Nachdem der Rover den Abstieg überstanden hatte, schickte er dieses Bild von der Marsoberfläche zurück.

Briony Horgan, eine Planetenwissenschaftlerin an der Purdue University, die Teil des Mastcam-Z-Teams ist, sagt, dass Wissenschaftler am meisten daran interessiert sind, organische Materie zu finden, die entweder stark konzentriert ist oder nur das Ergebnis biologischer Aktivität sein könnte. wie Stromatolithen (versteinerte Überreste, die durch Bakterienschichten entstanden sind). Wenn wir bestimmte Muster finden, könnte es sich als Biosignatur qualifizieren, die ein Beweis für das Leben ist, sagt sie. Auch wenn es nicht konzentriert ist, könnte es, wenn wir es im richtigen Kontext sehen, ein wirklich starkes Zeichen für eine echte Biosignatur sein.

Nach der Landung von Perseverance werden die Ingenieure mehrere Wochen damit verbringen, alle Instrumente und Funktionen zu testen und zu kalibrieren, bevor die wissenschaftliche Untersuchung ernsthaft beginnt. Sobald das vorbei ist, wird Perseverance noch ein paar Monate damit verbringen, zu den ersten Explorationsstätten am Jezero-Krater zu fahren. Wir könnten bereits in diesem Sommer Beweise für Leben auf dem Mars finden – falls es jemals dort war.

Neue Welt, neue Technik

Wie jede neue NASA-Mission ist Perseverance auch eine Plattform zur Demonstration einiger der modernsten Technologien im Sonnensystem.

Eines ist MOXIE, ein kleines Gerät, das versucht, die kohlendioxidreiche Marsatmosphäre durch Elektrolyse (unter Verwendung eines elektrischen Stroms zur Trennung von Elementen) in nutzbaren Sauerstoff umzuwandeln. Dies wurde zuvor auf der Erde durchgeführt, aber es ist wichtig zu beweisen, dass es auf dem Mars funktioniert, wenn wir hoffen, dass Menschen dort eines Tages leben können. Die Sauerstoffproduktion könnte eine Marskolonie nicht nur mit Atemluft versorgen; Es könnte auch verwendet werden, um flüssigen Sauerstoff für Raketentreibstoff zu erzeugen. MOXIE sollte in den ersten zwei Jahren von Perseverance zu verschiedenen Jahreszeiten und Tageszeiten etwa 10 Gelegenheiten haben, Sauerstoff herzustellen. Es läuft jedes Mal etwa eine Stunde und produziert 6 bis 10 Gramm Sauerstoff pro Sitzung.

Es gibt auch Ingenuity, einen 1,8-Kilogramm-Helikopter, der den ersten kontrollierten Motorflug aller Zeiten auf einem anderen Planeten durchführen könnte. Der Einsatz von Ingenuity (der unter dem Rover verstaut ist) dauert etwa 10 Tage. Sein erster Flug wird etwa drei Meter in die Luft gehen, wo er etwa 20 Sekunden lang schweben wird. Wenn es erfolgreich in der ultradünnen Atmosphäre des Mars fliegt (1 % so dicht wie die der Erde), hat Ingenuity viel mehr Chancen, anderswo zu fliegen. Zwei Kameras am Helikopter helfen uns, genau zu sehen, was er sieht. Ingenuity allein wird für die Erforschung des Mars nicht entscheidend sein, aber sein Erfolg könnte Ingenieuren den Weg ebnen, über neue Wege zur Erforschung anderer Planeten nachzudenken, wenn ein Rover oder Lander nicht ausreicht.

Keine dieser Demonstrationen wird der Festzeltmoment für Perseverance sein. Der Höhepunkt der Mission, deren Realisierung 10 Jahre dauern kann, wird die Rückführung von Bodenproben vom Mars zur Erde sein. Perseverance wird in den Boden bohren und mehr als 40 Proben sammeln, von denen die meisten im Rahmen einer gemeinsamen NASA-ESA-Mission zur Erde zurückgebracht werden. NASA-Beamte schlagen vor, dass diese Mission entweder 2026 oder 2028 kommen könnte, was bedeutet, dass sie frühestens 2031 zur Erde zurückkehren können.

Das Sammeln solcher Proben ist keine Kleinigkeit. Das Robotikunternehmen Maxar baute die Probenhandhabungsanordnung (SHA), die den Bohrmechanismus steuert, der Kerne der Marserde aus dem Boden sammelt. Das Unternehmen musste etwas bauen, das autonom funktioniert, mit Hardware und Elektronik, die Temperaturschwankungen von -73 °C (100 °F) nachts bis über 20 °C (70 °F) tagsüber standhält. Und vor allem musste es etwas bauen, das mit dem Marsstaub fertig werden konnte.

Wenn Sie über einen Bewegungsmechanismus sprechen, der Kraft aufbringen und genau dorthin gehen muss, wo Sie es brauchen, kann kein winziges Staubpartikel die ganze Show stoppen, sagt Lucy Condakchian, General Manager of Robotics bei Maxar . SHA, das sich unter dem Rover selbst befindet, ist tonnenweise Staub ausgesetzt, der von den Rädern des Rovers oder durch Bohren aufgewirbelt wird. Verschiedene Innovationen sollen ihm helfen, diesem Problem standzuhalten, darunter neue Schmiermittel und ein metallisches Ziehharmonika-Design für seine Auf- und Abbewegung.

Bevor sich jedoch herausstellt, dass eines dieser Dinge funktioniert, muss der Rover es in einem Stück zum Mars schaffen.

Es wird nie alt, sagt Condakchian. Ich bin genauso nervös wie bei den vorherigen Missionen. Aber es ist eine gute Nervosität – eine Aufregung, dies noch einmal zu tun.

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