Mai 20, 2022

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Auf dem Mars, dem Jahr der Überraschungen und Entdeckungen für Rover und Helikopter der NASA

Auf dem Mars, dem Jahr der Überraschungen und Entdeckungen für Rover und Helikopter der NASA

Vor einem Jahr beschleunigte der Perseverance-Rover der NASA, um auf den Mars zu krachen, und näherte sich seinem Ziel nach einer siebenmonatigen Reise von 290 Millionen Meilen von der Erde.

Am 18. Februar letzten Jahres drang das Raumschiff mit der Sonde mit einer Geschwindigkeit von 13.000 Meilen pro Stunde in die Marsatmosphäre ein. In nur sieben Minuten – was die NASA-Ingenieure „sieben Minuten des Terrors“ nennen – musste es abheben Eine Reihe von Manövern, um sanft an der Oberfläche zu bleibene.

Aufgrund minutenlanger Verzögerungen der Funkkommunikation, die das Sonnensystem unterbrachen, waren die Menschen, die sich im Missionskontrollzentrum des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien aufhielten, an diesem Tag nur Zuschauer. Wenn etwas schief geht, haben sie keine Zeit, es zu reparieren, und die 2,7-Milliarden-Dollar-Mission, nach Beweisen zu suchen, dass etwas auf dem Roten Planeten gelebt hat, wäre in einem frisch gegrabenen Krater gelandet.

Aber Ausdauer hatte eine hervorragende Leistung, Senden Sie aufregendes Videomaterial nach Hause, während es landet. Die NASA hat ihre Gruppe von Robotern, die den Mars erkunden, erweitert.

„Das Auto selbst funktioniert sehr gut“, sagte Jennifer Trosper, Direktorin des Perseverance Project.

Zwölf Monate später steckt Beharrlichkeit in ihm Ein 28 Meilen breiter Krater, bekannt als Jezero. Aus dem Gelände geht hervor, dass Jezero vor mehr als drei Milliarden Jahren ein Gewässer war, das ungefähr so ​​groß war wie der Lake Tahoe, mit Flüssen, die von Westen nach Osten flossen.

Als erstes setzte Perseverance den Ingenuity ein, einen kleinen Roboterhubschrauber und die erste derartige Flugmaschine, die auf einem anderen Planeten abhob. Perseverance demonstrierte auch eine Technologie zur Erzeugung von Sauerstoff, der notwendig sein wird, wenn Astronauten endlich den Mars erreichen.

Der Rover machte sich dann auf den Weg, um von seinen ursprünglichen Erkundungsplänen abzuweichen, um den Boden des Kraters zu untersuchen, in dem er gelandet war. Es stellt sich heraus, dass die Felsen dort nicht das sind, was die Wissenschaftler erwartet haben. Ich stieß mehrmals auf Probleme, als ich versuchte, Gesteinskerne zu sammeln – Zylinder in der Größe von Kreidestiften – die schließlich von einer zukünftigen Mission zur Erde zurückgebracht werden würden. Die Ingenieure konnten die Probleme lösen und fast alles funktioniert einwandfrei.

„Es war ein sehr aufregendes und manchmal stressiges Jahr“, sagte Joel Horowitz, Professor für Geowissenschaften an der Stony Brook University in New York und Mitglied des Wissenschaftsteams der Mission. „Das Arbeitstempo war absolut erstaunlich.“

Nach monatelangem Durchsuchen des Kraterbodens bereitet sich das Missionsteam nun auf das wichtigste wissenschaftliche Ereignis vor: die Erkundung eines ausgetrockneten Flussdeltas am westlichen Rand von Jezero.

Hier erwarten Wissenschaftler, Sedimentgestein zu finden, das wahrscheinlich massive Funde und vielleicht sogar Anzeichen von uraltem Marsleben enthält – falls es uraltes Marsleben gibt.

„Deltas sind zumindest auf der Erde bewohnbare Umgebungen“, sagte Amy Williams, Professorin für Geologie an der University of Florida und Mitglied des Wissenschaftsteams von Perseverance. „Es gibt Wasser. Es gibt aktive Sedimente, die von einem Fluss zu einem See getragen werden.“

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Solche Sedimente können mit Leben assoziierte Kohlenstoffpartikel einfangen und festhalten. „Es ist ein ausgezeichneter Ort, um nach organischem Kohlenstoff zu suchen“, sagte Dr. Williams. „Deshalb hoffen wir, dass der organische Kohlenstoff, der ursprünglich vom Mars stammt, in diesen Schichten konzentriert wird.“

Perseverance landete nie mehr als eine Meile vom Delta entfernt. Schon aus der Ferne kann die Adleraugenkamera die zu erwartenden Sedimentschichten sichtbar machen. Es gab auch Felsbrocken, einige so groß wie Autos, die auf dem Delta lagen, und Felsbrocken, die in den Krater gespült wurden.

„Das alles erzählt eine großartige Geschichte“, sagte Jim Bell, ein Planetenwissenschaftler an der Arizona State University.

Die Daten bestätigen, dass das, was die Orbitalbilder vermuten ließen, tatsächlich ein Flussdelta ist, und dass die Geschichte des Wassers hier komplex ist. Die Felsen, die mit ziemlicher Sicherheit von den umliegenden Höhen stammen, weisen auf Perioden heftiger Überschwemmungen in Jezero hin.

Es war nicht nur eine langsame, sanfte Sedimentation von Schlick, Sand und Schlamm“, sagte Dr. Bell, der als Hauptforscher für die fortschrittlichen mastmontierten Perseverance-Kameras fungiert.

Ursprünglich hatten die Missionsmanager geplant, vom Landeplatz aus direkt ins Delta zu fliegen. Aber der Rover kam an eine Stelle, wo die direkte Straße mit Sanddünen verstopft war, die sie nicht überqueren konnte.

Sie staunten über die geologischen Formationen im Süden.

„Wir haben einen überraschenden Ort erreicht und das Beste daraus gemacht“, sagte Kenneth Farley, ein Geophysiker am Caltech, der als Projektwissenschaftler die Forschung leitet.

Da Jezero ein Krater ist, der einst ein See war, hätte man erwarten können, dass sein Grund aus Felsbrocken besteht, die sich aus Sedimenten gebildet haben, die sich am Boden abgesetzt haben.

Aber auf den ersten Blick bedeutet das Fehlen von Schichten, dass „es nicht sichtbar sedimentiert aussieht“, sagte Catherine Stack-Morgan vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, stellvertretende Projektwissenschaftlerin. Gleichzeitig gab es auch keinen eindeutigen Hinweis darauf, dass es vulkanischen Ursprungs war.

Sagte Nicholas Tosca, Professor für Mineralogie und Petrologie an der Universität Cambridge in England und Mitglied des Wissenschaftsteams.

Während Wissenschaftler und Ingenieure überlegten, ob sie nach Norden oder Süden fliegen sollten, experimentierte das Team, das einen Roboterhubschrauber namens Ingenuity baute, mit ihren Innovationen.

Der Helikopter war eine späte Erweiterung der Mission und sollte als Proof of Concept für das Fliegen in der dünnen Luft des Mars dienen.

Am 18. April letzten Jahres kletterte Creativity auf eine Höhe von 10 Fuß, schwebte 30 Sekunden lang und kehrte dann auf den Boden zurück. Der Flug dauerte 39,1 Sekunden.

In den folgenden Wochen führte Ingenuity vier weitere Flüge durch, um Zeit, Geschwindigkeit und Geschwindigkeit zu erhöhen.

Dies half, Zeitverschwendung zu vermeiden, indem man zu ungewöhnlichen Felsen hinauffuhr, die auf Fotos aus dem Orbit interessant aussahen.

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„Wir haben den Hubschrauber eingeschickt und die Bilder gesehen, und es sah unserem sehr ähnlich“, sagte Frau Trosper. „Also haben wir uns entschieden, nicht zu fahren.“

Der Helikopter fliegt weiter. Es hat gerade seinen neunzehnten Flug absolviert und ist immer noch in bester Verfassung. Die Akkus werden noch geladen. Der Hubschrauber hat seine Fähigkeit unter Beweis gestellt, in den Wintermonaten bei kühlerem und dünnerem Wetter zu fliegen. Es gelang ihm, den größten Teil des Staubs zu entfernen, der während eines Sandsturms im Januar darauf gefallen war.

„Alles sieht auf der ganzen Linie grün aus“, sagte Theodore Tzanitos, der das Innovationsteam bei JPL leitet.

Bei der Erkundung der Felsen südlich des Landeplatzes lösten die Wissenschaftler einige ihrer Rätsel, als der Rover mit seinen Bohrern flache Löcher in zwei von ihnen bohrte.

„Oh mein Gott, das sieht vulkanisch aus“, sagte Dr. Stack Morgan und erinnerte sich an ihre Reaktion. „Genau das, was man von einem basaltischen Lavastrom erwarten würde.“

Die von Perseverance mitgeführten Instrumente zur Untersuchung der Bestandteile von Marsgestein können genau definierte Messungen an Teilen des Gesteins vornehmen, die so klein wie ein Sandkorn sind. Kameras am Roboterarm können Nahaufnahmen machen.

Diese Beobachtungen enthüllten große Olivinkörner, ein magmatisches Mineral, das sich am Grund eines großen Lavastroms ansammeln kann. Nachfolgende Brüche traten zwischen Olivinkörnern auf, die mit Karbonat gefüllt waren, einem Mineral, das durch Wechselwirkungen mit Wasser gebildet wurde.

Man geht jetzt davon aus, dass der Boden des Jezero-Kraters dasselbe olivinreiche Eruptivgestein ist, das von umkreisenden Raumfahrzeugen in der Gegend beobachtet wurde. Es könnte sich gebildet haben, bevor der Krater mit Wasser gefüllt wurde.

Sedimente aus dem See könnten die Felsen bedeckt haben, wobei Wasser durch die Sedimente sickerte, um die Brüche mit Karbonat zu füllen. Dann, langsam, über ein paar Milliarden Jahre, bliesen Winde das Sediment weg.

Geologen auf der Erde können sich nur schwer vorstellen, dass die dünne Luft auf dem Mars viel Gestein abtragen kann.

„Sie können keine Landschaften finden, die denen auf der Erde ähnlich sind“, sagte Dr. Farley.

Der beunruhigendste Moment im ersten Jahr ereignete sich beim Sammeln von Gesteinsproben. Seit Jahrzehnten träumen Planetenforscher davon, Teile des Mars zur Erde zu bringen, wo sie sie mit modernster Ausrüstung in Labors untersuchen können.

Beharrlichkeit ist der erste Schritt, um diesen Traum Wirklichkeit werden zu lassen, indem Gesteinskerne ausgegraben und zu Röhren versiegelt werden. Der Rover hat jedoch keine Möglichkeit, Gesteinsproben vom Mars und zurück zur Erde zu erhalten; wer wartet Eine weitere Mission, bekannt als die Rückkehr der MarsprobeEs ist eine Zusammenarbeit zwischen der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation.

Bei der Entwicklung des Zähigkeitsbohrers testeten die Ingenieure ihn mit einer Vielzahl von gemahlenen Steinen. aber dann Den ersten Felsen auf dem Mars habe ich versucht, ausdauernd zu graben Es stellt sich heraus, dass sie sich von allen Gesteinen der Erde unterscheiden.

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Die Felsen in ihrem Kern zerfielen beim Bohren zu Staub und rutschten aus der Röhre. Nach mehreren Erfolgen stieß ein weiterer Ausgrabungsversuch auf Probleme. Kies fiel aus dem Rohr in einen unbequemen Teil des Rovers – den Kreis, in dem die Bohrer gelagert werden – und es erforderte wochenlange Fehlersuche, um die Trümmer zu beseitigen.

„Das war aufregend und nicht unbedingt auf die beste Art und Weise“, sagte Dr. Stack Morgan. „Der Rest der Erkundung verlief wirklich gut.“

Perseverance wird irgendwann einige seiner Gesteinsproben für einen Rover auf der Rückkehrmission zum Mars abwerfen. Dies soll verhindern, dass das Albtraumszenario der Beharrlichkeit stirbt und es keine Möglichkeit gibt, die darin enthaltenen Steine ​​​​zu bekommen.

Die Höchstgeschwindigkeit von Perseverance ist etwa die gleiche wie bei Curiosity, dem NASA-Rover, der 2012 einen weiteren Krater aufsetzte. Aber verbesserte autonome Fahrprogramme bedeuten, dass er längere Strecken in einem einzigen Flug zurücklegen kann. Um das Delta zu erreichen, muss Persever zum Landeplatz zurückkehren und dann eine Route um die Dünen nach Norden nehmen.

Es kann das Delta Ende Mai oder Anfang Juni erreichen. Kreativität wird versuchen, der Ausdauer voraus zu sein.

Der Helikopter fliegt schneller als der Rover fahren kann, aber nach jedem Flug müssen seine Solarpanels mehrere Tage lang Sonnenlicht absorbieren, um die Batterien wieder aufzuladen. Ausdauer, gestärkt durch die Hitze einer großen Plutoniummasse, kann Tag für Tag für Tag fahren.

Der Hubschrauber kann jedoch möglicherweise eine Abkürzung durch die Dünen nehmen.

„Wir planen, das Delta zu erreichen“, sagte Herr Tzanitos. „Und wir diskutieren darüber, was außerhalb des Flussdeltas passiert.“

Aber er fügte hinzu, dass jeder Tag der letzte Tag für die Brillanz sein könnte, die nur für einen Monat ausgelegt ist. „Sie hoffen, dass Sie das Glück haben, weiter zu fliegen, und wir werden diese Serie so lange wie möglich fortsetzen“, sagte er.

Sobald Perseverance das Delta erreicht, wird die aufregendste Entdeckung Bilder von scheinbar Mikrofossilien sein. In diesem Fall „müssen wir anfangen, uns zu fragen, ob einige Kugeln aus organischem Material in einer Form angeordnet sind, die die Zelle umreißt“, sagte MIT-Geobiologin Tanya Bosak.

Es ist unwahrscheinlich, dass der Beharrliche etwas Eindeutiges an den Überresten eines Lebewesens erkennen würde. Deshalb ist es so wichtig, die Felsen zur genaueren Untersuchung zurück zur Erde zu bringen.

Dr. Bossack hat keine feste Meinung darüber, ob es Leben auf dem Mars gibt.

„Wir versuchen wirklich, in eine Zeit einzusteigen, in der wir sehr wenig Wissen haben“, sagte sie. „Wir haben keine Ahnung, wann die chemischen Prozesse zusammenkamen, um die erste Zelle zu bilden. Vielleicht schauen wir uns also etwas an, das gerade lernte, wie das Leben ist.“