Das sind die wichtigsten Instrumente des Mars-Rovers Perseverance

Das sind die wichtigsten Instrumente des Mars-Rovers Perseverance

Daniel Huber

Seit seiner erfolgreichen Landung am 18. Februar 2021 hat der Mars-Rover Perseverance zahlreiche spektakuläre Bilder zur Erde geschickt, die Details auf dem Roten Planeten extrem scharf zeigen. Unter anderem entstand dabei aus über 142 Aufnahmen ein faszinierendes Panoramabild. Auf einigen Fotos, die zum Teil in einem knapp zweistündigen NASA-Videostream vom 22. Februar gezeigt wurden – sind zudem Teile des Rovers selbst zu sehen. Zu erkennen sind auch einige der High-Tech-Geräte, mit denen das Mars-Gefährt unseren Nachbarplaneten erkunden soll.

Um welche Geräte es sich handelt und für welche Aufgaben sie eingesetzt werden, siehst du hier:

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Diese Aufnahme stammt von der Hauptkamera des Rovers, einem Paar zoombarer Kameras – deshalb Mastcam-Z genannt – auf dem Mast des Gefährts.

• Up-Look Camera:
  Diese Kamera ist nach oben gerichtet. Sie war wichtig während des Landevorgangs, als sie Aufnahmen der sogenannten Descent Stage während des Skycrane-Manövers knapp vor dem Aufsetzen des Rovers machte.
  >>> Descent Imaging Cameras
  
• Cables:
  Hier handelt es sich nicht um ein Instrument, sondern um den beim Aufsetzen auf der Oberfläche gekappten Kabelstrang (Nabelschnur) zwischen Rover und Descent Stage, durch den die Kommunikation zwischen den beiden Geräten lief.
  
• Mastcam-Z Calibration Target:
  Diese einem Joystick ähnelnde Einrichtung
  dient der Kalibrierung der Mastcam-Z – zusammen mit der bunten L-förmigen Leiste darunter, dem sekundären Kalibrierungsziel.
  >>> Mars in Full Color: Calibration targets for the Mastcam-Z Cameras on NASA’s Mars 2020 Perseverance rover
  
• Antenna:
  Diese Antenne dient der Kommunikation mit der Helikopter-Drohne Ingenuity. ​
• SuperCam Calibration Target:
  Die weisse quadratische Platte mit den kreisförmigen Scheiben dient der Kalibrierung der SuperCam, die sich wie die MastCam-Z auf dem Mast befindet.

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Screenshot aus dem NASA-Videostream. Diese Aufnahme wurde für das eingangs erwähnte Panoramabild verwendet.

• Low-Gain Antenna:
  Diese Antenne dient hauptsächlich dazu, Signale von der Erde zu empfangen. Sie kann Signale aus allen Richtungen empfangen und auch in alle Richtungen senden.
  >>> The X-Band Low-Gain Antenna
• High-Gain Antenna:
  Diese Antenne ist steuerbar und kann ihr Signal daher in eine bestimmte Richtung senden. Sie dient der direkten Übertragung von Daten zur Erde.
  >>> The X-Band High-Gain Antenna
• MEDA:
  Es handelt sich um die Wetterstation des Rovers. Der Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) misst den atmosphärischen Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeiten. Hier ist nur ein Teil des Systems zu sehen; weitere Komponenten befinden sich an verschiedenen Stellen des Rovers.
  >>> MEDA
  
• Suspension:
  Die Aufhängung des Rovers ermöglicht es den sechs Rädern, Hindernisse zu überwinden.
• Power Source:
  Energiequelle des Rovers ist der 45 kg schwere Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG). Seine aus dem radioaktiven Zerfall von Plutonium stammende Energie speist die beiden Hauptbatterien des Rovers und hält zudem die Instrumente und das System auf Betriebstemperatur.
  >>> Electrical Power
• UHF Antenna:
  Die Ultrahochfrequenzantenne überträgt Daten mithilfe der Mars-Orbiter, die den Roten Planeten umkreisen, zur Erde.
  >>> Ultra-High Frequency Antenna

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Diese Aufnahme wurde von den Navigationskameras des Rovers gemacht.

• PIXL:
  Das Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry (PIXL) verfügt über ein Röntgen-Spektrometer, das die chemische Zusammensetzung von Gesteinen misst. Zudem ist es mit einer Kamera ausgerüstet, die extreme Nah-Aufnahmen von der Oberflächen-Beschaffenheit des Bodens erstellen kann.
  >>> PIXL
• Arm:
  Der gut 2 Meter lange Roboter-Arm des Rovers dient dazu, Proben zu sammeln und Instrumente in eine geeignete Position zu bringen. An seinem Ende befindet sich ein Turm (Turret) mit mehreren Instrumenten.
  >>> Robotic Arm
• Sample Handling:
  Dieses System dient dazu, sorgfältig ausgesuchte Gesteins- und Bodenproben zu sammeln und die Bohrkerne in geeigneter Weise zu versiegeln und zu lagern.
  >>> Sample Handling
  

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Ein weiterer Screenshot aus dem NASA-Videostream. Die im Hintergrund erkennbare Mars-Landschaft erinnert an trockene Gegenden der Erde, etwa felsige Teile der Sahara.

• Turret:
  Der Turm befindet sich am Ende des Roboter-Arms und ist mit mehreren wissenschaftlichen Instrumenten ausgerüstet, darunter die Kameras SHERLOC und WATSON oder auch PIXL (siehe oben, Aufnahme 4).
  >>> Turret
  
• WATSON:
  Die Kamera fungiert als Unterstützung für SHERLOC und PIXL. Zudem kann WATSON Aufnahmen von Bereichen des Rovers machen, die sich ausserhalb des Bereichs der Kameras auf dem Mast befinden.
• SHERLOC:
  Dieses Tool soll Mineralien aus der Nähe untersuchen und verwendet ein Spektrometer, einen Laser und eine Kamera. Ziel ist die Suche nach Spuren organischer Stoffe.
  >>> SHERLOC
• Coring Drill:
  Dieser Schlagbohrer dient dazu, Proben aus Gesteinen zu entnehmen. Die Bohrkerne werden direkt in sterile Röhren verpackt.
  >>> Drill
  

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Diese Aufnahme ist ebenfalls ein Screenshot aus dem NASA-Videostream.

• Wheels:
  Die sechs Räder des Rovers sind einzeln motorisiert und bestehen aus Aluminium. Sie verfügen über ein tiefes Profil für die Traktion; die gebogenen Speichen bestehen aus Titan, um Stösse abzufedern.
  >>> Wheels
  
• Suspension:
  (siehe oben , Aufnahme 2)

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/JPL-Caltech/watson

Mehrere Instrumente des Rovers sind nicht oder nur teilweise auf den Aufnahmen der bordeigenen Kameras zu sehen. Einige wichtige Geräte zeigen wir hier deshalb an Screenshots eines 3D-Modells von Perseverance – was auch für die Helikopterdrohne Ingenuity gilt.

• SuperCam:
  Die SuperCam, die auf der Spitze des Masts montiert ist, ist nicht nur eine Kamera, sondern verfügt auch über vier Spektrometer und einen Laser. Damit sucht das Tool nach organischen Verbindungen in verschiedenen Gesteins- und Bodenarten, deren chemische und mineralische Zusammensetzung es identifizieren kann. Die SuperCam vermag Ziele von der Grösse einer Bleistiftspitze aus mehr als 7 Metern Entfernung zu analysieren.
  >>> SuperCam
  
• Turret:
  (siehe oben, Aufnahme 4)​
• Front HazCams:
  Perseverance verfügt über insgesamt sechs sogenannte HazCams. Vier davon befinden sich an der Vorderseite des Gefährts, die anderen (Rear HazCams, siehe unten, Aufnahme 7) sind an der Rückseite montiert. Diese Kameras dienen bei der Fahrt hauptsächlich dazu, gefährliche Hindernisse wie Felsen, Gräben oder Sanddünen vor und hinter dem Gefährt zu erkennen.
  >>> Hazard Avoidance Cameras (HazCams)
• MEDA:
  (siehe oben, Aufnahme 2)​
• Mast:
  Der Mast trägt wichtige Kamerasysteme und Sensoren an erhöhter Stelle und gibt Perseverance dadurch eine menschliche Perspektive auf die Umgebung.
  
• NavCams:
  Zwei Navigationskameras an der Spitze des Masts liefern – ähnlich den menschlichen Augen – farbige Stereo-Aufnahmen, die es dem Rover erlauben, selbständig zu fahren. Sie sind in der Lage, ein Objekt von der Grösse eines Golfballs aus 25 Metern Entfernung zu erkennen.
  >>> Navigation Cameras (Navcams)
  
• MastCam-Z:
  Die MastCam-Z ist ein System von zwei Kameras, die an der Spitze des Masts zwischen den NavCams montiert sind und in die gleiche Richtung schauen. Sie verfügen über leistungsstarke Zoom-Objektive und liefern hochauflösende farbige Bilder und Videoaufnahmen. Wie das menschliche Auge ermöglichen sie stereoskopische 3D-Ansichten der Umgebung.
  >>> MastCam-Z

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: NASA/jpl-caltech/watson

• Power Source:
  (siehe oben, Aufnahme 2)
  
• Rear HazCams:
  Wie die vier Front HazCams (siehe oben, Aufnahme 6) an der Vorderseite des Rovers überwachen die zwei HazCams an der Rückseite die Umgebung. Die nach unten gerichteten Kameras arbeiten selbständig und ermöglichen es Perseverance, eigene Entscheidungen über seine Route zu fällen, ohne dass jede Bewegung von der Erde aus kontrolliert werden muss.
  >>> Hazard Avoidance Cameras (HazCams)
• RIMFAX:
  RIMFAX, Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment, ist ein Bodenradar, das geologische Merkmale unter der Oberfläche des Planeten erkennen kann.
  >>> RIMFAX

Perseverance ist rund 3 Meter lang und 2,7 Meter breit. Auf der Erde wiegt der Rover etwa eine Tonne. Einige wichtige Systeme und Instrumente sind nicht von aussen sichtbar, sondern befinden sich im Inneren des schützenden Gehäuses. Dazu zählen etwa die beiden identischen Computer (Rover Compute Element, RCE), von denen einer als Back-up dient. Die RCEs, die speziell vor Strahlung geschützt sind, verfügen über eine zehnmal grössere Rechenleistung als der Computer des Rovers Opportunity.
>>> Brains

Ebenfalls im Inneren des Rovers befindet sich MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment). Die Einheit, die auf der Erde 17,1 kg wiegt, wird Sauerstoff herstellen, indem sie Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre des Mars elektrochemisch in Sauerstoff und Kohlenmonoxid umwandelt.
>>> MOXIE

Bild: NASA/JPL-Caltech

Bild: nasa/jpl-caltech/watson

Der lediglich 1,8 kg schwere (auf der Erde) Helikopter ist an der Unterseite des Rovers befestigt. Er soll die ersten Flüge in der extrem dünnen Mars-Atmosphäre absolvieren – eine Premiere in der Geschichte der Raumfahrt – und dabei hochauflösende Aufnahmen von der Mars-Oberfläche machen.

• Solar Panel:
  Die Solarpanels ermöglichen es Ingenuity, seine Batterien selbständig aufzuladen.
  
• Blades:
  Die gegenläufig rotierenden Rotorblätter aus Kohlefaser-Schaum sind 1,2 Meter lang. Sie müssen sehr schnell drehen (mit einer Drehzahl von ca. 2400/min), um dem Fluggerät genügend Auftrieb zu geben. Die Steuerung erfolgt durch sechs Motoren aus der Schweiz, die den Anstellwinkel der Rotorblätter anpassen.
  
• Landing Legs:
  Die Helikopterdrohne kann dank ihren vier federnden Landebeinen auch auf schwierigem Gelände aufsetzen.
• Batteries, Sensors, Cameras, Avionics:
  Wichtige Systeme wie die die sechs Lithium-Ionen-Akkus, Sensoren, Kameras und die Flugelektronik befinden sich im Gehäuse, das sie vor der Kälte isoliert.
• Antenna:
  Ingenuity wird drahtlos mit dem Rover kommunizieren.​

>>> Fact Sheet Ingenuity