Nach sechsmonatigen Bemühungen ist ein Instrument, das dem Marsrover bei der Suche nach möglichen Zeichen urzeitlichen mikrobiellen Lebens hilft, wieder online.
Das SHERLOC-Instrument (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) an Bord des Marsrovers Perseverance der NASA hat zum ersten Mal seit einem Problem im vergangenen Januar ein Gesteinsziel mit seinem Spektrometer und seiner Kamera analysiert. Das Instrument spielt eine Schlüsselrolle bei der Suche der Mission nach Anzeichen für urzeitliches mikrobielles Leben auf dem Mars. Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien bestätigten am 17. Juni, dass das Instrument erfolgreich Daten sammeln konnte.
„Sechs Monate voller Diagnosen, Tests, Bild- und Datenanalysen, Fehlerbehebungen und erneuten Tests hätten zu keinem besseren Abschluss führen können“, sagte Kevin Hand vom JPL, leitender Forscher bei SHERLOC.
SHERLOC ist am Roboterarm des Rovers montiert und verwendet zwei Kameras und ein Laserspektrometer, um nach organischen Verbindungen und Mineralien in Gesteinen zu suchen, die in wässrigen Umgebungen verändert wurden und möglicherweise Anzeichen für früheres mikrobielles Leben aufweisen. Am 6. Januar fror eine bewegliche Linsenabdeckung, die das Spektrometer des Instruments und eine seiner Kameras vor Staub schützen soll, in einer Position ein, die SHERLOC daran hinderte, Daten zu sammeln.
Eine Analyse des SHERLOC-Teams wies auf eine Fehlfunktion eines kleinen Motors hin, der für die Bewegung der Schutzabdeckung der Linse sowie für die Fokuseinstellung des Spektrometers und der Autofokus- und Context-Imager-Kamera (ACI) zuständig ist. Durch das Testen möglicher Lösungen an einem Duplikat des SHERLOC-Instruments am JPL begann das Team mit einem langen, sorgfältigen Evaluierungsprozess, um herauszufinden, ob und wie die Linsenabdeckung in die geöffnete Position bewegt werden könnte.
Bilder, die am 23. Januar von einer Navigationskamera an Bord des Perseverance-Rovers der NASA aufgenommen wurden, zeigen die Position einer Abdeckung auf dem SHERLOC-Instrument. Die Abdeckung hatte sich mehrere Wochen zuvor verklemmt, aber das Rover-Team hat inzwischen eine Lösung für das Problem gefunden, sodass das Instrument weiterarbeiten kann. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
SHERLOC-Detektivarbeit
Unter anderem versuchte das Team, den kleinen Motor der Linsenabdeckung zu erhitzen, dem Roboterarm des Rovers zu befehlen, das SHERLOC-Instrument in verschiedene Richtungen zu drehen, wobei Mastcam-Z-Bilder dies unterstützten, den Mechanismus hin und her zu schaukeln, um etwaige Trümmer zu lösen, die die Linsenabdeckung blockieren könnten, und sogar den Schlagbohrer des Rovers zu aktivieren, um zu versuchen, sie zu lösen. Am 3. März zeigten Bilder, die Perseverance zurücksendete, dass sich die ACI-Abdeckung um mehr als 180 Grad geöffnet hatte, wodurch das Sichtfeld des Bildgebers freigegeben und das ACI in der Nähe seines Ziels platziert werden konnte.
„Nachdem die Abdeckung entfernt war, war eine Sichtlinie für das Spektrometer und die Kamera hergestellt. Wir waren auf halbem Weg“, sagte Kyle Uckert, stellvertretender Forschungsleiter von SHERLOC am JPL. „Wir brauchten noch eine Möglichkeit, das Instrument auf ein Ziel zu fokussieren. Ohne Fokus wären die SHERLOC-Bilder verschwommen und das Spektralsignal schwach.“
Die Abdeckung des Autofokus- und Kontextbildgebers von SHERLOC – eines der Instrumente an Bord des Marsrovers Perseverance der NASA – bewegt sich auf Bildern, die am 11. Mai vom Mastcam-Z-Instrument des Rovers aufgenommen wurden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Wie jeder gute Augenarzt machte sich das Team daran, SHERLOCs Rezept herauszufinden. Da sie den Fokus der Optik des Instruments nicht anpassen konnten, verließen sie sich darauf, dass der Roboterarm des Rovers den Abstand zwischen SHERLOC und seinem Ziel winzige Anpassungen vornahm, um die beste Bildauflösung zu erzielen. SHERLOC wurde angewiesen, Bilder seines Kalibrierungsziels aufzunehmen, damit das Team die Wirksamkeit dieses Ansatzes überprüfen konnte.
„Der Roboterarm des Rovers ist erstaunlich. Er kann in kleinen Viertel-Millimeter-Schritten gesteuert werden, um uns bei der Beurteilung von SHERLOCs neuer Fokusposition zu helfen, und er kann SHERLOC mit hoher Genauigkeit auf ein Ziel platzieren“, sagte Uckert. „Nachdem wir zuerst auf der Erde und dann auf dem Mars Tests durchgeführt hatten, fanden wir heraus, dass die beste Entfernung, in der der Roboterarm SHERLOC platzieren kann, etwa 40 Millimeter beträgt“, oder 1,58 Zoll. „Bei dieser Entfernung sollten die Daten, die wir sammeln, so gut sein wie immer.“
Die Bestätigung der präzisen Positionierung des ACI auf einem Marsgesteinsziel erfolgte am 20. Mai. Mit der Verifizierung am 17. Juni, dass auch das Spektrometer funktionsfähig war, konnte das Team noch ein letztes Mal bestätigen, dass SHERLOC einsatzbereit ist.
„Der Mars ist hart, und es ist noch härter, Instrumente vom Rand des Abgrunds zurückzuholen“, sagte Art Thompson, Projektmanager von Perseverance am JPL. „Aber das Team hat nie aufgegeben. Jetzt, wo SHERLOC wieder online ist, setzen wir unsere Erkundungen und Probenentnahmen mit einer vollständigen Ausstattung an wissenschaftlichen Instrumenten fort.“
Perseverance befindet sich in der Endphase seiner vierten Forschungskampagne und sucht nach Hinweisen auf Karbonat- und Olivinablagerungen in der „Margin Unit“, einem Bereich entlang der Innenseite des Jezero-Kraterrands. Auf der Erde bilden sich Karbonate normalerweise in den Untiefen von Süßwasser- oder alkalischen Seen. Es wird vermutet, dass dies auch für die Margin Unit der Fall sein könnte, die vor über 3 Milliarden Jahren entstand.