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Nach Viking und Pathfinder ist die Mars Exploration Rover Mission (MER) erst der dritte erfolgreiche Landeversuch auf dem roten Planeten. Nach 7 Monaten Fahrt und wissenschaftlichem Messen steht im September 04 eine technisch schwierige Zeit bevor. Dies ist eine Gelegenheit, auf die vergangenen 8 Monate zurückzublicken.
Nachdem die NASA im Jahre 1999 mit der Landemission Mars-Polar-Lander einen empfindlichen Fehlschlag erlitten hatte, wollte man mit MER an die Erfolge von Pathfinder anknüpfen. Allerdings gleich mit zwei grösseren Rovern, die ohne Landebasis auskommen sollten. Auch wurde die Reichweite von einigen Dutzend Metern auf einige Kilometer erhöht. Die nicht ganz mannhohen Marsfahrzeuge sollten neben diversen Kameras vor allem Instrumente zur Gesteinsanalyse mittragen. Diese Instrumente wurden z.T. in Deutschland gefertigt. Die Motoren des Rovers stammen aus der Schweiz.
Über die technischen Fähigkeiten der Rover wurde an dieser Stelle bereits früher berichtet (hier).
Der erste Rover, der auf den Namen „Spirit“ getauft wurde, sollte im alten grossen Krater Gusev (Durchmesser 165 km) landen. Aufnahmen aus der Umlaufbahn legten die Vermutung nahe, dass dieser in grauer Vorzeit einmal von riesigen Wasserfluten durchströmt wurde. Mit Spirit wollte man diese Vermutung durch Untersuchungen vor Ort weiter nachgehen.
Erheblicher Erfolgsdruck lastete Anfang Januar auf dem Team des JPLs. Das peinliche Scheitern von 1999 war noch in Erinnerung, Präsident Bush hatte eine Rede zur Raumfahrtpolitik von Dezember extra auf Mitte Januar verschoben und wenige Tage vor dem Landetermin scheiterte der europäische Lander Beagle-2. Anders als bei Polar Lander oder Beagle bestand während des heiklen Landemanövers minimaler Funkkontakt mit MER. Dies ermöglichte es dem Team und der Weltöffentlichkeit mitzuverfolgen, ob der Abstieg wie vorgesehen verlief. Im Falle einer Panne hätte man so die Ursache wenigstens finden können. Ein Eingreifen in den automatischen Landeablauf von der Erde aus war aufgrund der Funkverzögerung aber nicht möglich. Die Marsoberfläche wurde schliesslich sicher erreicht.
Spirit war am 4. Januar 2004 in einer Steinwüste mit mehr oder weniger gleichgearteten Basaltbrocken gelandet. Spuren der vermuteten einstigen Überschwemmung waren am Boden des Gusev-Kraters keine auszumachen. Jedoch überzeugten die Qualität der Bilder und der wissenschaftlichen Messungen am Gestein jeden Beobachter im Laufe des Januars, dass hier gegenüber Pathfinder (1997) wesentliche technische Fortschritte erzielt wurde.
Nach zwei Wochen des Erfolgs kam am 20. Januar der Schock. Spirit meldete sich nicht mehr wie geplant. Am 22. Januar wurde wenigstens ein simples Radiosignal aufgefangen. Dies gab Hoffnung, das Problem vielleicht wieder in den Griff zu bekommen. Zusätzlicher Druck entstand durch die bevorstehende Landung des zweiten Rovers, der am 25. Januar in der Meridiani-Ebene landen sollte. Meridiani ist eine mässig hoch gelegene Ebene, die selbst in Amateurteleskopen als dunkler Fleck auf dem Mars erkennbar ist. Diese Ebene ist nach Fernerkundungsdaten aus der Umlaufbahn vom Eisenerz Hämatit bedeckt. Dieses Erz bildet sich auf der Erde in Anwesenheit von Wasser, jedoch wären auch rein vulkanische Bildungsprozesse denkbar. Trotzdem war dies Grund genug, vor Ort nachzusehen, was auf dieser Ebene vor Milliarden Jahren geschah. Meridiani lag höher als alle bisherigen Landegebiete auf dem Mars. Die Bremswirkung der Fallschirme war hier deshalb geringer.
Die Landung von Opportunity lief trotz der im Vergleich zu Spirits Landestelle etwas dünneren Luft problemlos. Auch mit Spirit konnte nach und nach wieder der Kontakt aufgebaut werden. Das Filesystem einer Flash-Memory-Karte (ein Festplattenersatz für den Bordcomputer) hatte einen Fehler und verursachte einen Systemabsturz beim Booten des Computers. Dank ausgeklügelter Selbstdiagnosealgorithmen auf dem Rover selbst und dem Geschick der Ingenieure gelang es, die Flash-Memory-Karte neu zu formatieren. Dies löste das Problem und Spirit konnte am 1. Februar seine Arbeit wieder aufnehmen.
Die ersten Bilder aus dem Meridiani-Planum zeigten, dass der Airbagball in den Opportunity bei der Landung eingehüllt war, in einen kleinen Krater gerollt war. Auf einer Seite wies der Krater etwas freigelegtes Grundgestein auf. Dieses zeigte eine deutliche Schichtung. Eine unerwartete glückliche Möglichkeit die Geschichte dieser Ebene zu studieren.
Neben dem schon aus der Umlaufbahn detektierten Hämatit, konnten in den Schichten auch Salze gefunden werden, die auf einen Wassersee oder sogar Ozean in ferner Vergangenheit schliessen liessen. Die Schichtung erinnerte an Sedimente, wie sie in fliessenden Gewässern abgelagert werden. So konnten die Wissenschaftler an einer Pressekonferenz am 23. März mit etwas Stolz verkünden, dass man in der Frage nach der Geschichte des Wassers auf dem Mars einen Schritt weitergekommen war.
Als Beobachter erlebte man eine Zeit in der fast jede Woche in der Presse zu lesen war, „zum ersten Mal Wasser auf dem Mars entdeckt“. Hinzu kam, dass in dieser Zeit der europäische Marssatellit Mars Express sehr schöne Messungen des Eises an den Marspolen lieferte. Historisch richtig ist, dass die ersten Hinweise auf Wasser in der Marsvergangenheit auf die Zeit von Mariner 9 im Jahre 1971 zurückgehen.
Spirit im Gusev-Krater rollte zu einem kleineren Krater der auf den Namen "Bonneville" getauft wurde. Vielleicht wurde dort auch Grundgestein freigesetzt, dass nun endlich erste konkrete Spuren der einstigen Überschwemmung im Gusev-Krater hätte zeigen können. Am Rand dieses Kraters angekommen, war jedoch auch im Krater nur das übliche Basaltgeröll und Sand zu sehen. Man verzichtete deshalb auf eine detailliertere Untersuchung von Bonneville und entschloss sich eine Luftlinie nicht ganz drei Kilometer entfernte Hügelkette zu erreichen, die „Columbia-Hills“. Man hoffte nun vielleicht dort etwas anderes als Geröll zu finden.
Beide Rover hatten die Primärmission von 90 Tagen Dauer Ende April erfolgreich abgeschlossen. Ab diesem Zeitpunkt konnte offiziell von einem Erfolg gesprochen werden. Alles was nun noch kam, war ein Bonus.
Opportunity machte sich auf den Weg über die Ebene zu einem grösseren, etwa 900 Meter entfernten Einschlagkrater. Meridiani-Planum ist mehr oder weniger frei von Geröll. Einer der wenigen Steine auf dem Weg, lieferte ein wichtiges Ergebnis. Seine mineralogische Zusammensetzung entsprach der eines auf der Erde gefundenen Meteoriten. Von diesem Meteoriten (und von ein paar anderen) wird vermutet, dass er vom Mars stammt. Die Übereinstimmung ist ein wichtiger Beweis für den Ursprung des Meteoriten auf dem Mars. Man nimmt an, dass sowohl der von Opportunity untersuchte Brocken als auch der Meteorit aus einem etwa 50 km von der Landestelle entfernt liegenden Krater stammen.
Im Mai erreichte schliesslich Opportunity den nun auf „Endurance“ getaufte Krater. Dieser hatte etwa die Grösse eines Stadions. Auf seinen Innenseiten war viel Gestein freigelegt, dass eine deutliche Schichtung aufwies. Es galt nun einen sicheren Weg in den Krater zu finden, um Schicht für Schicht genauer zu untersuchen. Solche Schichten sind wie Seiten im Buch der Marsgeschichte.
Für Spirit waren diese Seiten in der Marsgeschichte unter viel Geröll und Sand unerreichbar verborgen. Von Bonneville musste der Rover den über 2 km langen Weg zu den Hügeln unter die sechs Räder nehmen. Die ziemlich dicht liegenden Felsbrocken machten diesen Weg nicht leicht. Neue Software zur automatischen Erkennung und Umfahrung von Hindernissen sorgen dafür, dass trotzdem bis über hundert Meter an einem Tag zurückgelegt werden konnte.
Opportunity rollte Schicht für Schicht in den Krater Endurance. Bei einer Hangneigung von oft deutlich über 20 Grad eine erstaunliche Leistung. An etlichen Stellen wurde die Gesteinszusammensetzung gemessen. Erste Resultate zeigen interessante Änderung der Elementzusammensetzung mit zunehmender Tiefe. Dass ein solcher Krater überhaupt in erreichbarer Nähe lag und es möglich war, in den Krater zu fahren ist ein Glücksfall für die Marsforschung. Der Krater ist wie ein über 10 Meter tiefes Bohrloch.
Mit spektakulären Interpretationen hielt man sich im Juli-August eher etwas zurück. An den Pressekonferenzen präsentierte man eher technische Daten und Messungen. Es wird wohl noch eine Weile dauern, bis ein zu den Messungen passendes Modell der Geschichte von Meridiani-Planum vorgestellt werden kann. Inzwischen hat man den Boden erreicht. Vom Dünenfeld am Kratergrund will man sich jedoch fern halten. Zu gross ist das Risiko, dass der Rover im lockeren Staub und Sand stecken bleibt.
Mit Erreichen der Columbia-Hills hat Spirit nach einem halben Jahr auf dem Mars und 3 Kilometer Weg ebenfalls interessantere Gesteine gefunden als Basaltfelsen. Das Erreichen dieser Hügel muss als technologische Meisterleistung gewertet werden. Nominell wäre die Mission ein technischer Erfolg gewesen, wenn die Rover 600 Meter auf dem Mars zurückgelegt hätten.
Die interessantesten Steine lagen offenbar etwa 10 Meter hangaufwärts. Diese Kletterpartie musste sorgfältig geplant werden. Denn der Marswinter auf der Südhalbkugel und die Sonnenferne machten sich bemerkbar. Neben Staubablagerung ist dies die Hauptursache des stetigen Leistungsabfalls der Solarzellen. Der Weg für Spirit auf die Hügel wurde so gewählt dass die Solarzellen immer etwas der Sonne zugeneigt waren. So erreichte man eine Gesteinsschicht die sich markant von den Basalten der Ebene unterscheidet. Aktuell (September 2004) werden Messungen an diesen Gesteinen vorgenommen, während parallel ein 360 Grad Panorama von diesem Aussichtspunkt aufgenommen wird. Auch hier lassen sich die Messungen nun auch im Gusev-Krater erstmals so deuten, dass Wasser in der Vergangenheit eine Rolle spielte.
Im September erreichen die Distanzen des Mars zur Erde und zur Sonne ihr Maximum. Dies bedeutet wenig Sonneneinstrahlung für die Solarzellen und schlechte bis gar keine Funkverbindung zur Erde, denn die Sonne schiebt sich in die Funkstrecke zum Mars. Man rechtet damit, dass die Verbindung zu allen aktiven Sonden (MER, Odyssey, Surveyor, Mars Express) für ca. 10 Tage abbricht.
Die Rover sind nach wie vor in einem erstaunlich guten Zustand, so dass vieles für eine Fortsetzung der Mission auch über den September hinaus spricht. Mit Spirit wird man wegen eines etwas lahmenden Rades nicht nochmals 3 km zurücklegen wollen. Zum Glück scheinen die Columbia-Hills auf engerem Raum geologisch interessante Formationen zu bieten.
Zur Zeit hat man auf dem sandigen Kraterboden Schwierigkeiten, den Rover Opportunity zu steuern. Jedenfalls ist man davon abgekommen, den Rover näher an das Dünenfeld zu steuern. Opportunity könnte als weitere Mission versuchen, an einer zweiten Stelle den Krater „Endurance“ wieder zu verlassen und auf dem Weg die Messungen an den Schichten zu wiederholen, falls man den steilen Hang wieder hoch kommt.
Verständlicherweise hält sich das Roverteam mit der Veröffentlichungen von ehrgeizigen Missionsplänen für die kommenden Monate zurück. Man will den bereits eingefahrenen Erfolg nicht durch vollmundige Ankündigungen relativieren, wenn doch plötzlich Schluss sein sollte. Vieles spricht dafür, dass die Mission noch einige Zeit (ein paar Monate) weitergehen kann. Frühestens im Jahre 2009/10 wird danach eine neue Rovergeneration den Mars befahren (Mars Science Laboratory).
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