Die Mars Exploration Rover Opportunity der NASA verwendete ihre Panoramakamera (Pancam) während der Sols 1282 und 1284 der Mission (2. und 4. September 2007), um die Bilder in dieser Mosaikansicht des Rovers aufzunehmen. In der nach unten gerichteten Ansicht wird der Mast weggelassen, an dem die Kamera montiert ist. Bild veröffentlicht am 17. Februar 2012.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech / Cornell)
Der Opportunity Rover arbeitete von Januar 2004 bis Juni 2018 auf dem Mars, als ein Monsterstaubsturm den Roboter in Golfwagengröße endgültig zum Schweigen brachte.
Ursprünglich für eine Lebensdauer von 90 Tagen vorgesehen, kroch die Maschine während ihrer langen und vollendeten Lebensdauer mehr als die Distanz eines Marathons (42,2 Kilometer). Zum Zeitpunkt seines Todes zeigte der Kilometerzähler des Rovers 45,16 km an.
Eine der größten wissenschaftlichen Erkenntnisse von Opportunity war die Bestätigung des Vorhandenseins von stehendem Wasser auf dem Mars über lange Zeiträume. Der Rover entdeckte das Vorhandensein von Hämatit, Gips und anderen Gesteinen auf dem Mars, die sich im Wasser der Erde bilden können, und fand auch Hinweise auf alte hydrothermale Systeme.
Die Gelegenheit zeigte auch, dass es möglich war, einen Rover mehr als ein Jahrzehnt lang auf einem anderen Planeten zu betreiben, um technische und fahrerische Probleme zu überwinden, während er weiterhin wissenschaftliche Arbeiten durchführte.
Opportunity verstummte, als im Juni 2018 ein globaler Staubsturm über den Mars fegte. Der Rover benötigt Sonnenenergie für den Betrieb, und während schwerer Staubstürme befinden sich zu viele Partikel in der Luft, als dass das Sonnenlicht die Sonnenkollektoren von Opportunity erreichen könnte. Die NASA versuchte monatelang, Opportunity zu wecken, erhielt jedoch keine Antwort, und der Rover wurde im Februar 2019 endgültig für tot erklärt.
Die Gelegenheit hat ein immenses wissenschaftliches Erbe hervorgebracht, das bei der Arbeit des noch aktiven Curiosity Rovers der NASA und des kommenden Mars 2020 Rovers helfen wird.
Missionszusammenfassung und Design
Opportunity und sein Zwillingsrover Spirit wurden im Rahmen des Mars-Explorationsprogramms der NASA entwickelt. Die NASA hat seit den 1960er Jahren viele Missionen auf den Roten Planeten geschickt, darunter Mariner 9 (der erste Orbiter), Viking 1 und Viking 2 (die ersten Lander) und Sojourner / Pathfinder (der erste Rover). In den letzten zwei Jahrzehnten hat sich die NASA darauf konzentriert, so oft wie möglich eine Marsmission zu senden, dh alle zwei Jahre zu dem Zeitpunkt, an dem Erde und Mars in ihren Umlaufbahnen relativ nahe beieinander liegen.
Laut NASA bestand das Hauptziel der beiden Rover darin, festzustellen, ob das Leben, wie wir es kennen, jemals auf dem Mars entstanden sein könnte (insbesondere bei der Suche nach altem Wasser), und das Klima und die Geologie des Mars zu charakterisieren. Die Informationen, die diese Rover sammelten, würden durch Beobachtungen aus der Umlaufbahn ergänzt - wie sie beispielsweise vom langjährigen Mars Reconnaissance Orbiter der NASA gesammelt wurden - und künftige Missionen zum Roten Planeten informieren.
Die Mars Exploration Rovers erhielten ihre Namen von der 9-jährigen Sofi Collis, die den Gewinner eines von der NASA veranstalteten Namenswettbewerbs war (mit Unterstützung der Planetary Society und Sponsoring des Spielzeugherstellers Lego). Die in Sibirien geborene Collis wurde im Alter von 2 Jahren adoptiert und zog zu ihrer neuen Familie nach Scottsdale, Arizona.
"Ich habe früher in einem Waisenhaus gelebt", schrieb Collis in ihrem siegreichen Aufsatz. "Es war dunkel und kalt und einsam. Nachts sah ich zum funkelnden Himmel auf und fühlte mich besser. Ich träumte, ich könnte dorthin fliegen. In Amerika kann ich alle meine Träume wahr werden lassen. Danke für den 'Geist' und die Gelegenheit.'"
Die Mars Exploration Rovers starteten 2003 - Opportunity am 7. Juli und Spirit am 10. Juni - an Bord von Delta II-Raketen. Sie begaben sich auf eine 455,4 Millionen Kilometer lange Reise, um auf dem Mars nach Wasser zu suchen. Die Kosten von 800 Millionen US-Dollar für die beiden Rover deckten eine Reihe wissenschaftlicher Instrumente ab, darunter eine Panoramakamera, einen mikroskopischen Imager, technische Kameras, drei Spektrometer, ein Gesteinsabriebwerkzeug und eine Magnetanordnung. Die Rover hatten auch einen kleinen Arm, mit dem sie Nahaufnahmen und Daten von interessanten wissenschaftlichen Zielen erhalten konnten.
Frühe Arbeiten auf dem Mars
Die NASA war fasziniert von einer Hämatitschicht, die der umlaufende Mars Global Surveyor von oben auf dem Meridiani Planum am Marsäquator entdeckte, und entschied, dass dies der Landeplatz von Opportunity sein würde. Da sich in einer Region mit Wasser häufig Hämatit (ein Eisenoxid) bildet, war die NASA neugierig, wie das Wasser überhaupt dorthin gelangt ist und wohin es fließt.
Der 384-Pfund-Rover näherte sich am 25. Januar 2004 endgültig dem Mars. Er pflügte sich durch die Marsatmosphäre, holte einen Fallschirm heraus und sprang dann in einem Kokon aus Airbags an die Oberfläche. Die Gelegenheit blieb in einem flachen Krater mit einem Durchmesser von nur 20 Metern stehen und begeisterte die Wissenschaftler, als die ersten Bilder vom Roten Planeten zurückstrahlten.
"Wir haben ein interplanetares Loch in einem von 300 Millionen Meilen erzielt", sagte Steve Squyres, Planetologe an der Cornell University und Hauptforscher für die wissenschaftlichen Instrumente des Rovers, in einer Pressemitteilung kurz nach der Landung.
Anfang März, nur sechs Wochen nach der Landung, identifizierte Opportunity einen Felsvorsprung, der Hinweise auf eine flüssige Vergangenheit zeigte. Die Felsen in Guadalupe (einer Region auf dem Mars) wiesen laut NASA Sulfate sowie Kristalle auf, die in Nischen wuchsen - beides Anzeichen von Wasser. Spirit fand in derselben Woche Karbonate und Hämatit, mehr Hinweise auf Wasser. Gelegenheit fand auch Hämatit in kleinen Kugeln, die die NASA wegen ihrer Größe und Form "Blaubeeren" nannte. Mit einem seiner Spektrometer fand Opportunity beim Vergleich mit dem bloßen, darunter liegenden Gestein Hinweise auf Eisen in einer Gruppe von Blaubeeren.
Bevor der März vorbei war, entdeckte Opportunity weitere Hinweise auf Wasser, diesmal anhand von Bildern eines Felsvorsprungs, der sich wahrscheinlich aus einer Salzwasserablagerung in der Antike gebildet hatte. In den Gesteinen gefundenes Chlor und Brom halfen, die Theorie zu festigen.
Es war ein positiver Start für Opportunitys Mission - und der Rover hatte den Krater nicht einmal dort gelassen, wo er gelandet war. Bevor die 90-tägige Hauptmission von Opportunity beendet war, war der Rover in Golfwagengröße aus dem Eagle Crater geklettert und hatte sich zu seinem nächsten wissenschaftlichen Ziel gewagt, das etwa eine halbe Meile entfernt war: Endurance Crater. Im Oktober 2004 wurden dort weitere Wasserzeichen entdeckt.
Im Sand stecken
Einer der gefährlichsten Momente von Opportunity war 2005, als der Rover fünf Wochen lang im Sand steckte. Die NASA hatte den Rover am 26. April 2005 in einen "Blind Drive" versetzt, was bedeutete, dass der Rover unterwegs nicht nach Hindernissen suchte. Gelegenheit pflügte sich dann in eine 30 Zentimeter hohe Sanddüne, in der der sechsrädrige Rover anfänglich Schwierigkeiten hatte, herauszukommen.
Um den gestrandeten Rover zu retten, führte die NASA im Jet Propulsion Laboratory Tests an einem Modell des Rovers in einem simulierten Mars-Sandkasten durch. Basierend auf dem, was sie in der Sandbox gelernt haben, haben die Rover-Fahrer dann eine Reihe von Befehlen an Opportunity gesendet. Der Rover brauchte etwa 192 m Raddrehungen, bevor er sich 1 m vorwärts bewegen konnte, aber er riss sich schließlich Anfang Juni 2005 frei, sagte die NASA.
Die NASA entschied sich dafür, den Rover in vorsichtigen Schritten vorwärts zu bewegen, was besonders wichtig war, da Opportunity nur wenige Tage, bevor er im Sand steckte, die volle Nutzung seines rechten Vorderrads (aufgrund eines verklemmten Lenkmotors) verlor. Der Rover könne sich mit seinen anderen drei lenkbaren Rädern immer noch gut bewegen, sagte die NASA.
Die Erfahrung von Opportunity im Sand erwies sich im Oktober 2005 als nützlich, als die NASA am Mars-Sonnentag oder Sol 603 ungewöhnliche Traktionsprobleme feststellte. Nur 16 Fuß in einer geplanten 148-Fuß-Fahrt stoppte ein Slip-Check-System an Bord den Rover automatisch als es die Traktion verlor und laut NASA eine programmierte Grenze für die Anzahl der Radumdrehungen überschritt. Zwei Sols später gelang es Opportunity, sich zurückzuziehen und weiterzumachen.
Victoria-Krater
Ende September 2006, nach 21 Monaten auf dem Mars, rollte Opportunity zum Victoria Crater. Es umkreiste einige Monate lang den Rand, machte Fotos und sah sich die geschichteten Felsen rund um den Krater genau an. Die NASA traf dann im Juni 2007 eine mutige Entscheidung, die Gelegenheit im Krater zu nutzen. Es war ein Risiko, da unklar war, ob der Rover wieder aussteigen konnte, aber die NASA sagte, die Wissenschaft sei es wert.
"Der wissenschaftliche Reiz ist die Möglichkeit, die Zusammensetzungen und Texturen exponierter Materialien in den Tiefen des Kraters zu untersuchen und zu untersuchen, um Hinweise auf alte, feuchte Umgebungen zu erhalten", sagte die NASA in einer Pressemitteilung. "Wenn der Rover weiter den Hang hinunter fährt, kann er zunehmend ältere Felsen in den freiliegenden Wänden des Kraters untersuchen."
Die Wanderung wurde im Juli 2007 durch einen schweren Staubsturm unterbrochen. Die Stromerzeugungskapazitäten von Opportunity gingen in nur einer Woche um 80 Prozent zurück, da die Sonnenkollektoren mit Staub bedeckt waren. Ende des Monats sank die Leistung von Opportunity auf ein kritisches Niveau. Die NASA befürchtete, der Rover würde aufhören zu arbeiten, aber Opportunity setzte sich durch.
Erst Ende August klärte sich der Himmel so weit, dass Opportunity die Arbeit wieder aufnehmen und in den Krater gehen konnte. Die Gelegenheit verbrachte etwa ein Jahr damit, durch den Victoria-Krater zu wandern und die Schichten auf dem Boden aus nächster Nähe zu betrachten, von denen Wissenschaftler glaubten, dass sie wahrscheinlich von Wasser geprägt waren.
Die Gelegenheit stieg im August 2008 erfolgreich aus und begann eine schrittweise Reise nach Endeavour, einem Krater, der 21 km entfernt liegt. Das scheint nicht weit zu sein, aber es dauerte ungefähr drei Jahre, bis der Rover mehrere Stopps einlegte, um interessante wissenschaftliche Ziele auf dem Weg zu untersuchen. Die Gelegenheit erreichte den Krater im August 2011. Bis dahin war sein Zwillingsrover Spirit in einem Sandfang gestorben. (Es blieb im März 2010 hängen und die NASA erklärte den Rover 2011 für nicht mehr gültig, nachdem der Marswinter vorüber war und die Agentur nichts von dem gestrandeten Rover gehört hatte.)
Erkundung von Endeavour und Zurücksetzen des Speichers
Die Untersuchungen zur Wassergeschichte von Opportunity wurden in Endeavour fortgesetzt. Ein Beispiel war die Untersuchung eines Felsens namens „Esperance“ im Jahr 2013. Das Gestein enthält nicht nur Tonmineralien, die durch Wasser produziert werden, sondern es gab auch genug Flüssigkeit, um "durch diese Reaktionen freigesetzte Ionen auszuspülen", Scott McLennan, Professor an der State University von New York und langjähriger Planer für Opportunity's Wissenschaftsteam, sagte zu der Zeit.
2014 und Anfang 2015 unternahm die NASA mehrere Versuche, die Flash-Speicherfunktionen von Opportunity wiederherzustellen, nachdem der Rover Probleme hatte. Mit dem Flash-Speicher kann der Rover Informationen auch dann speichern, wenn er ausgeschaltet ist, z. B. bei einem schweren Sturm. Im Jahr 2015 beschloss die NASA, die meisten Operationen stattdessen mit Arbeitsspeicher fortzusetzen, der Daten nur dann speichert, wenn der Rover eingeschaltet ist. Zu diesem Zeitpunkt sagte die NASA, dass die einzige Änderung des Betriebs darin bestehen würde, dass Opportunity Daten mit hoher Priorität sofort senden muss, anstatt die Daten für eine spätere Zustellung zu speichern.
Trotz gelegentlicher Rückschläge stellte Opportunity im Juli 2014 einen Off-World-Fahrrekord auf, als es erfolgreich 40,2 km (25,01 Meilen) überschritt und 1973 die Entfernung zum ferngesteuerten Mond-Lunokhod-2-Rover der Sowjetunion überschritt. Im März 2015 überholte es einen weiteren großer Meilenstein: eine Marathondistanz (26,2 Meilen oder 42,2 km) auf dem Mars zurücklegen.
Aus seiner Sicht in Endeavour zeichnete der Rover Bilder des Kometen Siding Spring auf, als das eisige Objekt im Oktober 2014 in einer Entfernung von 139.500 km vom Mars raste. Im Januar 2015 machte Opportunity Fotos von einem hohen Punkt am Rand von Endeavour, etwa 134 m über der den Krater umgebenden Ebene. Dann, im März 2015, gab die NASA bekannt, dass der Rover - während er ein Gebiet mit dem Spitznamen Marathon Valley übersah - Felsen mit einer Zusammensetzung gesehen hatte, die sich von anderen unterscheidet, die von Spirit oder Opportunity untersucht wurden. Eines der Merkmale der Gesteine waren hohe Konzentrationen an Aluminium und Silizium. Diese Zusammensetzung war das erste Mal, dass solche Gesteine auf dem Mars gefunden wurden.
Nachdem Opportunity im März 2016 einen Marswinter durchgearbeitet hatte, bewältigte sie den steilsten Hang aller Zeiten - eine Neigung von 32 Grad - und versuchte, ein Ziel auf dem Knudsen Ridge in der Region Marathon Valley zu erreichen. Als die Ingenieure sahen, wie die Räder des Rovers in den Sand rutschten, beschlossen sie, das Ziel zu verlassen und weiterzumachen.
Die NASA gab bekannt, dass sie im Juni 2016 den Betrieb im Marathon-Tal abschließen werde, und fügte hinzu, dass Opportunity kürzlich eine Nahaufnahme von "rot getöntem, krümeligem Material" am Südhang des Tals erhalten habe. Bei der Gelegenheit wurde ein Teil dieses Materials mit einem Rad abgetragen und der höchste Schwefelgehalt auf dem Mars festgestellt. Die NASA sagte, das abgenutzte Rad habe Hinweise auf Magnesiumsulfat, eine Substanz, die aus Wasser ausgefällt sein könnte.
2018 Staubsturm
Ende Mai 2018 breitete sich ein regionaler Staubsturm auf dem Mars rasch aus. Der Himmel wurde über Opportunity dunkel, als der Sturm am 20. Juni planetare Ausmaße erreichte. Opportunity, die zu dieser Zeit bei guter Gesundheit war und noch bei Endeavour arbeitete, sprach zuletzt am 10. Juni mit der Erde, bis ihre Sonnenkollektoren nicht mehr genug Energie aufnehmen konnten für die Kommunikation. Es wurde erwartet, dass der Rover während des Sturms warm genug blieb, um zu überleben, aber Wissenschaftler und Ingenieure stellten die Frage, wie schnell der verwitterte Rover, wenn überhaupt, geborgen werden konnte.
Wenn auf dem Mars Stürme auftreten, verhindern riesige Staubwolken, dass Sonnenlicht die Oberfläche erreicht. Höhere Tau-Werte, ein Maß für die atmosphärische Opazität, weisen darauf hin, dass Opportunity weniger Sonnenlicht zur Verfügung steht. Der Rover benötigt einen Tau von weniger als 2,0, um seine Batterien aufzuladen. Normalerweise beträgt der Tau bei Opportunity etwa 0,5, sagte die NASA. Opportunity maß am 10. Juni 2018 einen Tau von 10,8, dem Tag, an dem die Übertragung zur Erde eingestellt wurde.
Die NASA lauschte monatelang über das Deep Space Network nach Signalen von Opportunity - einem Netzwerk von Antennen, die mit Raumfahrzeugen im gesamten Sonnensystem kommunizieren. Es wurde nie ein Signal empfangen und Opportunity wurde im Februar 2019 endgültig für tot erklärt.
- NASA Solar System Exploration: Mars Exploration Rover
- JPL: Mars Exploration Rovers
