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Perseverance und Ingenuity auf dem Mars Rover rollt zur ersten Erkundungsmission

Seit Februar 2021 sind der Mars-Rover Perseverance und der kleine Hubschrauber Ingenuity auf dem Mars. Während Ingenuity immer mehr Flüge erfolgreich absolviert, setzt sich nun auch Perseverance zur ersten Erkundung in Bewegung.

Von: Jan-Claudius Hanika, Heike Westram, Ortrun Huber

Stand: 10.06.2021

Seit April hatte der neueste NASA-Rover Perseverance auf dem Mars vor allem eine Beobachterrolle: Er blickte gespannt auf seinen kleinen Kollegen Ingenuity. Der Mars-Hubschrauber testet seit Mitte April sehr erfolgreich das Fliegen auf dem Mars - eine Premiere in der Raumfahrtgeschichte. Doch die Zeit des Wartens ist nun vorbei: Perseverance ist zu seiner ersten Erkundungsmission losgerollt.

Perseverances erstes Ziel: ein ausgetrockneter See

Jezero Crater heißt der ausgetrocknete See auf dem Mars, den die NASA als erstes Ziel für den Rover Perseverance ausgewählt hat. Um diesen zu erreichen, hat sich der sechsrädrige Roboter nun, rund vier Monate nach seiner Landung, auf den Weg Richtung Süden gemacht. Am Jezero Crater angekommen soll Perseverance ein rund vier Quadratkilometer großes Stück Marsboden untersuchen.

Bislang habe der Mars-Rover hauptsächlich seinen Zustand und den seiner wissenschaftlichen Instrumente getestet, teilte die Nasa mit. Dabei habe er rund 75.000 Fotos geknipst und mit seinem Mikrofon Mars-Töne aufgenommen.

Alle Testflüge von Ingenuity erfolgreich

Die fünf ursprünglich geplanten Testflüge des Mars-Hubschraubers absolvierte Ingenuity vom 18. April bis 7. Mai 2021 erfolgreich. Dabei steigerte der Hubschrauber beständig die Höhe, Weite und Dauer seiner Flüge, bis er zuletzt fast zwei Minuten lang in der dünnen Mars-Luft schwebte, dabei zehn Meter hoch stieg und mehr als 130 Meter weit flog. Klar, dass die NASA nach diesen Erfolgen den Helikopter nicht einfach stilllegte: Ingenuity soll weiterfliegen.

Am 22. Mai absolvierte Ingenuity seinen sechsten Flug über den Mars. Welche Schwierigkeiten der Hubschrauber dabei hatte, erzählen wir oben in der Bildergalerie. Der siebte Flug am 10. Juni verlief wieder problemlos. Ingenuity sei 62,8 Sekunden in der Luft gewesen und rund 106 Meter weit gen Süden geflogen, hieß es von der Nasa. Dabei ging der Helikopter auf einem Landeplatz nieder, den er nicht bereits während eines früheren Fluges vermessen werden konnte. Von hier aus wird Ingenuity nun zu seinen nächsten Flügen starten.

Neue Testphase als Späher auf dem Mars

Ingenuity ist autonom in dünner Luft unterwegs

Der Mars-Hubschrauber soll einen Vorgeschmack darauf geben, wie ein Fluggerät auf fremden Planeten als Kundschafter dienen kann. Ingenuity wird einen Blick auf Regionen werfen, an die sein Kollege Perseverance auf seinen Rädern nicht gelangen wird. Falls er mit seiner Leistung überzeugt, könnten Hubschrauber wie Ingenuity in Zukunft als niedrig fliegende Späher auf anderen Planeten unterwegs sein, die an Orte kommen, die Landfahrzeuge nicht erreichen können.

Wie wird der letzte Flug wohl enden?

Vorstellbar, dass die irdischen "Piloten" von Ingenuity, die NASA-Mitarbeiter, die ihn von der Erde aus steuern, den kleinen Hubschrauber bei den kommenden Flügen durchaus an seine Grenzen bringen. Ingenuity ist ja selbst "nur" ein Experiment dafür, was für ein Fluggerät auf dem Mars möglich sein könnte. Wird der Helikopter dabei zerstört, wäre seine Mission dennoch erfüllt.

Video-Aufnahme vom ersten Flug Ingenuitys

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First Video of NASA’s Ingenuity Mars Helicopter in Flight, Includes Takeoff and Landing (High-Res) | Bild: NASA Jet Propulsion Laboratory (via YouTube)

First Video of NASA’s Ingenuity Mars Helicopter in Flight, Includes Takeoff and Landing (High-Res)

Dünne Luft, schnelle Rotoren

Der Mars stellt hohe Anforderungen an die Flugfähigkeit eines Hubschraubers, denn die Atmosphäre dort ist rund hundert Mal dünner als auf der Erde. Ingenuity ist ziemlich klein: Er wiegt nur rund 1,8 Kilogramm, sein Rumpf hat einen Durchmesser von etwa zehn Zentimetern - ein eher drohnenartiger Hubschrauber. Um Ingenuity so leicht zu halten, wurde darauf verzichtet, ihn mit Instrumenten zu bestücken. Aber eine Kamera für eigene Fotos hat der Helikopter dabei.

Damit sich der Mars Helikopter Ingenuity trotz der dünnen Atmosphäre in der Luft halten kann, drehen sich die beiden gegenläufigen Rotoren mit mehr als 2.500 Umdrehungen pro Minute. Das ist rund zehn Mal schneller als bei einem Hubschrauber auf der Erde. Energie bezieht der Mars-Hubschrauber von Lithium-Ionen-Akkus, die er mit Solarzellen auflädt. Die Akkus versorgen auch die eingebaute Heizung, die Ingenuity gegen die nächtliche Kälte auf dem Mars schützen soll.

Autonomes Fliegen

Der Mars ist von der Erde weit entfernt, daher sind Funksignale dorthin und zurück mehrere Minuten unterwegs. Eine direkte Steuerung von der Erde aus ist so unmöglich. Ingenuity ist deshalb ein autonomes Fluggerät, das seine Flugbahn selbst lenken kann. Er empfängt Befehle der Bodenstation über Perseverance, interpretiert sie und richtet seine Flugbahn entsprechend aus.

Perseverance erkundet den Krater Jerezo

Der Hauptfokus der NASA-Mission liegt allerdings auf dem großen Kollegen von Ingenuity, auf dem Rover Perseverance ("Beharrlichkeit"), der sich seit dem 18. Februar auf dem Mars befindet.

Nachdem all seine Geräte und Instrumente ausgepackt und getestet waren, legte der Rover Anfang März mit seinem Sechsrad-Antrieb die ersten 6,5 Meter durch den roten Mars-Staub zurück - in 33 Minuten. Am 7. März machte Perseverance dann schon einen Ausflug von 30 Metern Länge. Im April beschränkte sich Perseverance vor allem darauf, den Hubschrauber Ingenuity zu beobachten, stellte aber nebenher auch einige Gramm Sauerstoff aus dem Kohlendioxid der Mars-Atmosphäre her.

Perseverance erkundet den Jerezo-Krater

Perseverance soll einen interessanten Ort auf dem Mars erkunden: den Jerezo-Krater. Dieser Krater mit mehr als 45 Kilometern Durchmesser ist vor rund vier Milliarden Jahren durch einen Meteoriteneinschlag entstanden und muss einst reichlich Wasser enthalten haben.

Das zeigen Tonmineralien in seinen tiefen Bodenschichten, die nur im Zusammenhang mit Wasser entstanden sein können. Wissenschaftler vermuten, dass in dem Krater einst ein See von der Größe des Bodensees lag, der zahlreiche Zuflüsse aus der Umgebung hatte.

So detailreich: das erste Panorama-Bild von Perseverance zum Zoomen

 

(Vollbildschirm-Darstellung funktioniert leider nicht)

Töne vom Mars - Perseverance schneidet mit

Es scheppert und knarrt, wenn Perseverance über den Marsboden rumpelt. "Wenn mein Auto solche Geräusche machen würde, würde ich rechts ranfahren und den Abschleppdienst rufen", kommentierte einer der NASA-Ingenieure scherzhaft. Die ersten Aufnahmen, die der Rover mit seinem Mikrofon vom Mars gemacht hat, machen den Wind hörbar, der trotz dünner Atmosphäre auf dem Mars durch den Jerezo-Krater fegt.

Perseverance-Rover sammelt Steine für die Zukunft

Mars 2020-Rover verfügt über 23 Kameras

Zusammen bilden der Rover Perseverance ("Beharrlichkeit") und der Hubschrauber Ingenuity ("Scharfsinn") die Mission Mars 2020. Der Mars 2020-Rover Perseverance wird geologische Untersuchungen am Landeplatz durchführen, die Bewohnbarkeit der Umwelt bestimmen und nach Zeichen von einstigem Leben auf dem Mars suchen. Außerdem soll er bewerten, welche Ressourcen und Gefahren es für Forscher gibt, die in der Zukunft zum Mars reisen könnten. Dazu sammelt der Rover Gestein und Erdreich und analysiert beides.

Er erledigt damit ähnliche Aufgaben wie seine Rover-Vorgänger Opportunity und Curiosity. Letzterem ähnelt er sogar mehr als nur ein bisschen. Der Mars 2020-Rover ist eine komplett überarbeitete Version von Curiosity. NASA-Forscher Jim Watzin erklärt, warum: "Die Tatsache, dass so viel Hardware schon entworfen war oder existierte, ist ein riesiger Vorteil dieser Mission. Das spart Geld, Zeit und reduziert das Risiko."

"Ob es jemals Leben außer auf der Erde gegeben hat, ist eine der größten Fragen, die Menschen zu beantworten versuchen. Was wir von den Proben lernen werden, die während dieser Mission gesammelt werden, hat das Potenzial, diese Frage anzugehen."

NASA-Wissenschaftler Ken Farley

Mars-Gestein zur Erde zurückschicken?

So sieht es auf dem Mars aus. Diese Aufnahme wurde tatsächlich auf der Marsoberfläche angefertigt: Der Mars Rover Curiosity der US-Weltraumagentur NASA hat sie 2014 gemacht.  | Bild: NASA/JPL-Caltech/MSSS zum Modulartikel Mars Sample Return RÜCKKEHR vom ROTEN PLANETEN

Im Rahmen des Mars Sample Return Programms wollen ESA und NASA erstmals Gesteinsproben vom Mars zur Erde bringen. Der erste Schritt Richtung Rückkehr ist bereits geschafft: Der Mars-Rover Perseverance ist schon da. [mehr]

Seit Jahren erwägt die NASA, erstmals Bodenproben vom Mars auch wieder zurück zur Erde zu bringen - mit der Mars Sample Return Mission. Dazu müsste eine Rakete die von einer Bodenmission gesammelten Gesteinsproben vom Mars wieder zurück ins All schießen, wo ein anderes Raumgefährt sie aufnimmt und zur Erde zurückbringt. Drei unterschiedliche, aufeinanderfolgende Missionen, deren erste die aktuelle Mission 2020 von Perseverance sein könnte.

Wenn es nach der NASA geht, könnte der Mars ab den 2030er-Jahren auch Besuch von Menschen bekommen - bei der ersten bemannten Mars-Umrundung. Sollten die auf dem Mars landen, könnten auch sie die Proben des Rovers mit nach Hause nehmen.

Start der Mission 2020 im Juli 2020

Spektakuläre Landung von Perseverance auf dem Mars

Perseverance war gut ein halbes Jahr lang unterwegs auf einer fast 500 Millionen Kilometer langen Reise zum Mars. Am 30. Juli 2020 startete die Mission Mars 2020 mit einer Atlas V-Rakete von Cape Canaveral in Florida. Am 18. Februar 2021 kam Perseverance auf dem Mars an. Ein Marsjahr lang, das sind 687 Erdentage, soll die Mission auf dem Mars mindestens dauern.

Sein kleiner Kollege Ingenuity reiste mit Perseverance zum Mars. Der Hubschrauber war zu seinem Schutz vor Beschädigungen bei der Landung im Inneren von Perseverance untergebracht und fest an der Unterseite des Rovers verankert. Einige Wochen nach der geglückten Landung des Duos packte Perseverance den Mars-Hubschrauber aus, nabelte ihn von allen Kabeln ab und setzte ihn mit seinem Roboterarm an einer guten Startposition für seine Testflüge ab.

Voll automatisierte Landung am eigenen Kran

Allein das Landemanöver von Perseverance am 18. Februar 2021 war spannend, denn das Projektteam am Boden konnte nicht eingreifen: Der Rover in seiner Landekapsel steuerte alles selbst.

Wie die meisten Landegeräte war Perseverance zunächst in ein Hitzeschild gegen die große Reibungshitze beim Eintritt in die Marsatmosphäre gepackt und entfaltete auch einen Fallschirm zur Abbremsung.

So lief die Landung von Perseverance ab

Doch dann kam eine spektakuläre Premiere bei Marslandungen: Der Rover hatte seinen eigenen kleinen Kran dabei, der ihn vorsichtig auf dem Marsboden absetzte - den "Himmelskran" (Sky Crane). Um 21.55 Uhr unserer Zeit war die Landung erfolgreich beendet.

Animation der Landesequenz

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Landung des Rovers Perseverance auf dem Mars am 18. Februar 2021 (Mission Trailer) | Bild: NASA Jet Propulsion Laboratory (via YouTube)

Perseverance Arrives at Mars: Feb. 18, 2021 (Mission Trailer)

Sendungen:

  • Mars-Helikopter Ingenuity - Wie fliegt man einen Mini-Hubschrauber auf dem roten Planeten? IQ - Wissenschaft und Forschung, 09.04.2021 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Mission Mars: Europas Raumfahrt zwischen Vision und Realität. 19.02.2021 um 14:15 Uhr, ARD-alpha
  • Experten-Interview zur Landung der Marssonde Perseverance. radioWelt, 19.02.2021 um 06:05 Uhr, Bayern 2
  • Landung auf dem Mars: Die Ankunft des Rovers Perseverance live. 18.02.2021 um 20:15 Uhr, ARD-alpha
  • Reise zum Mars. Quantensprung, 17.02.2021 um 21:00 Uhr, ARD-alpha
  • Bodenproben vom Mars. Gut zu wissen, 13.02.2021 um 19:00 Uhr, BR Fernsehen
  • Rush Hour am Mars. IQ - Wissenschaft und Forschung, 08.02.2021 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Perseverance startet zum Mars. radioWelt, 30.07.2020 um 06:05 Uhr, Bayern 2
  • Einmal Marsgestein, bitte! IQ - Wissenschaft und Forschung, 16.07.2020 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Perseverance-Rover soll den Mars erforschen. IQ - Wissenschaft und Forschung, 05.06.2020 um 18:05 Uhr, Bayern 2
  • Rover der Mission Mars 2020 erhält den Namen Perseverance. Nachrichten, 06.03.2020 um 07:45 Uhr, B5 aktuell
  • Mars 2020 - ein Hubschrauber auf dem Mars. IQ - Wissenschaft und Forschung, 14.05.2018 um 18:05 Uhr, Bayern 2

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