Wie die Zwillingsrover der NASA die Marswissenschaft veränderten

In diesem Monat jährt sich die Landung von Spirit and Opportunity auf dem Mars zum 20. Mal, Teil einer Mission, deren Vermächtnis weit in die Zukunft reichen wird.

Im Januar 2004 landeten die beiden NASA-Rover Spirit und Opportunity auf gegenüberliegenden Seiten des Mars und leiteten damit eine neue Ära der interplanetaren Roboterforschung ein. Sie kamen auf dramatische Weise im Abstand von drei Wochen an, jeder eingebettet in eine Ansammlung von Airbags, die etwa 30 Mal über die Oberfläche prallten, bevor sie zum Stillstand kamen und die Luft abließen. Die Mission der Golfwagen-großen Rover: nach Beweisen dafür suchen, dass einst Wasser auf der Oberfläche des Roten Planeten floss.

Ihre Erkenntnisse würden wissenschaftliche Lehrbücher neu schreiben, darunter Opportunitys Entdeckung kurz nach der Landung der berühmten „Blaubeeren“ – kugelförmige Kieselsteine ​​aus dem Mineral Hämatit, die sich in saurem Wasser gebildet hatten. Mehrere Jahre nach Beginn der Mission entdeckte Spirit, unerschrocken, aber jetzt mit einem beschädigten Rad unterwegs, Anzeichen alter heißer Quellen, die vor Milliarden von Jahren ideale Lebensräume für mikrobielles Leben gewesen sein könnten (sofern es jemals welche auf dem Roten Planeten gab).

Wissenschaftler vermuteten, dass der Mars schon vor langer Zeit völlig anders gewesen sei als die eiskalte Wüste, die er heute ist: Orbitalbilder hatten etwas gezeigt, das wie Netzwerke von durch Wasser geformten Kanälen aussah. Aber vor Spirit und Opportunity gab es keinen Beweis dafür, dass flüssiges Wasser diese Merkmale gebildet hatte.

„Unsere Zwillingsrover waren die ersten, die bewiesen haben, dass einst ein nasser, früher Mars existierte“, sagte der ehemalige Projektwissenschaftler Matt Golombek vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das die Mars Exploration Rover-Mission leitete. „Mit größeren Rovern wie Curiosity und Perseverance haben sie den Weg dafür geebnet, noch mehr über die Vergangenheit des Roten Planeten zu erfahren.“

Ein bleibendes Erbe

Teilweise dank der von Spirit and Opportunity gesammelten wissenschaftlichen Erkenntnisse genehmigte die NASA die Entwicklung des Curiosity Rovers in SUV-Größe, um zu untersuchen, ob die chemischen Inhaltsstoffe, die das Leben unterstützen, vor Milliarden von Jahren auf einer einst wasserreichen Welt vorhanden waren. (Der Rover stellte kurz nach seiner Landung im Jahr 2012 fest, dass dies der Fall war.)

Perseverance, das 2021 auf dem Roten Planeten ankam, baut auf dem Erfolg von Curiosity auf, indem es Gesteinskerne sammelt, die auf die Erde gebracht werden könnten, um sie im Rahmen der Mars Sample Return-Kampagne, einer gemeinsamen Initiative der NASA und der ESA (European), auf Anzeichen von uraltem mikrobiellem Leben zu überprüfen Raumfahrtbehörde).

Während der Arbeit an „Spirit“ und „Opportunity“ entwickelten die Ingenieure Verfahren zur Erkundung der Oberfläche, die bis heute bestehen, einschließlich der Verwendung spezieller Software und 3D-Brillen zur besseren Navigation in der Marsumgebung. Und nachdem die Ingenieure jahrelang ihr Fachwissen während der Fahrten der Zwillingsrover über die felsige, sandige Oberfläche des Mars verfeinert haben, sind sie in der Lage, sicherere, längere Fahrten zu planen und schnell die weitaus komplexeren Tagespläne zu erstellen, die für den Betrieb von Curiosity und Perseverance erforderlich sind.

Die Mitglieder des Wissenschaftsteams sind auch in ihrer Rolle als virtuelle Feldgeologen geschickter geworden und stützen sich auf jahrelanges Wissen, um die besten Methoden zur Untersuchung des Marsgeländes mithilfe der Roboteraugen und Werkzeuge ihrer umherziehenden Partner auszuwählen.

Mars-Marathon

Spirit war für eine Laufzeit von nur 90 Tagen konzipiert und landete am 3. Januar. Opportunity, am 24. Januar. Die solarbetriebenen Mars-Erkundungsrover waren jahrelang im Einsatz – im Fall von Opportunity fast 15 Jahre, bevor sie 2018 einem den Planeten umhüllenden Staubsturm erlagen. Diese Haltbarkeit übertraf die kühnsten Träume von Wissenschaftlern und Wissenschaftlern Ingenieure, die nur eine lokale Erkundung über eine Entfernung von nicht mehr als einer Drittelmeile (600 Meter) erwartet hatten.

Stattdessen hatte das Team dank seiner langlebigen Roboter-Ersatzkräfte die Chance, eine Vielzahl unterschiedlicher Marsgelände zu durchstreifen. Opportunity, der erste Rover, der eine Marathonstrecke auf einem anderen Planeten zurücklegte, würde letztendlich insgesamt fast 30 Meilen (45 Kilometer) zurücklegen – die weiteste zurückgelegte Strecke auf einem anderen Planeten.

„Das war ein Paradigmenwechsel, mit dem niemand gerechnet hatte“, sagte der ehemalige Projektmanager John Callas von JPL. „Die Entfernung und der Zeitrahmen, die wir zurückgelegt haben, waren ein wahrhaft historischer Sprung.“

Die Möglichkeit, so viel zu sehen, war entscheidend, um zu enthüllen, dass der Mars nicht nur einst eine feuchtere Welt war, sondern auch, dass er zu bestimmten Zeitpunkten seiner Geschichte viele verschiedene Arten von Wasserumgebungen beherbergte – Süßwasser, heiße Quellen, saure und salzige Becken.

Anhaltende Inspiration

Die umherziehenden Zwillinge würden auch eine neue Generation von Wissenschaftlern inspirieren. Eine davon war Abigail Fraeman, eine High-School-Schülerin, die in der Nacht der Landung von Opportunity zum JPL eingeladen wurde. Sie konnte die Aufregung beobachten, als das erste Signal zurückkehrte und bestätigte, dass Opportunity sicher gelandet war.

Anschließend verfolgte sie eine Karriere als Mars-Geologin und kehrte Jahre später zum JPL zurück, um das Wissenschaftsteam von Opportunity zu leiten. Fraeman ist jetzt stellvertretende Projektwissenschaftlerin für Curiosity und bezeichnet viele der Menschen, die sie in der Landungsnacht von Opportunity getroffen hat, als ihre engen Kollegen.

„Die Menschen, die unsere Zwillingsrover all die Jahre am Laufen gehalten haben, sind eine außergewöhnliche Gruppe, und es ist bemerkenswert, wie viele die Erforschung des Mars zu ihrem Beruf gemacht haben“, sagte Fraeman. „Ich fühle mich so glücklich, dass ich jeden Tag mit ihnen zusammenarbeiten darf, während wir uns weiterhin an Orte wagen, die noch nie ein Mensch gesehen hat, um einige der größten Fragen zu beantworten.“