Mars Rover Spirit und Opportunity

Diskutiere Mars Rover Spirit und Opportunity im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Die Stromversorgung hatte kürzlich den aboluten Tiefststand von nur noch 89 Wattstunden erreicht. Ursache ist der Sandsturm. Die...
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Die Stromversorgung hatte kürzlich den aboluten Tiefststand von nur noch 89 Wattstunden erreicht. Ursache ist der Sandsturm. Die Steuerungsmannschaft hat eine Reihe von Notfallanweisungen an Spirit übertragen. Anders als MPL haben beide Rover die Möglichkeit in den Tiefschlaf versetzt zu werden, aber es wird diesmal wirklich knapp, schlimmer noch als beim letzten großen Sandsturm.
 
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Spirit wird noch die nächsten Wochen in einem speziellen Stromspar-Modus bleiben, auch wenn sich die Stromerzeugung wieder auf 161 Wattstunden am Tag erhöht hat. Das Wetter hat sich etwas gebessert, aber durch die zunehmenden Staubablagerungen kann nur noch 30 % des auftreffenden Sonnenlichtes genutzt werden, vor dem kurzen Sturm waren es immerhin noch 33 Prozent. Spirit könnte jetzt also wirklich eine milde, die Staublast reduzierende Brise brauchen, denn in den nächsten Tagen dürfte die Staubdecke auf den Photovoltaik-Flächen erstmal noch dicker werden, da sich der Staub aus der Atmosphäre nun zu setzen beginnt. Spirit wird bis zum 30. November nur sehr reduziert aktiv sein und dann ein paar Tage gar nicht kommunizieren können, da die Sonne genau zwischen Mars und Erde steht. Diese Zeit muss Spirit mit einem speziellen Programm selber überstehen.
 
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Beginnen von morgen wird bis zum 13. Dezember Funkstille nicht nur zu den beiden Rovern, sondern auch allen Satelliten im Orbit um Mars herrschen, weil in dieser Zeit die Sonne genau zwischen Erde und Mars steht und die Funksignale daher nicht durchkommen. Beiden Rovern wurden daher in der letzten Woche für diese Zeit ein statisches Programm vorgegeben. Spirit wird so viel Strom wie möglich sammeln und Opportunity wird nur eine Reihe von Beobachtungen und Messungen von einem erhöhten Parkplatz aus vornehmen. Durch der feststeckende Gelenk in einem seiner Roboterarme wird die Positionierung noch anspruchsvoller. Die Tests in den letzten beiden Wochen zeigten zwar, dass es grundsätzlich geht, die geologischen Erforschungs-Möglichkeiten in Zukunft beschränkter sind, so nicht eine genau passende Anfahrt an den zu untersuchenden Stein gefunden werden kann.
 
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Kurz bevor der Mars in den Funkschatten der Sonne getreten ist, musste das Steuerungsteam für Spirit noch mal eine Reihe von Stromsparbefehlen senden, da Spirit aus bislang unbekannter Ursache die erste Befehlssequenz nicht erhalten hat und daher ohne Änderungen weiter gelaufen ist. Spirit geht es soweit aber gut, die Stromversorgung steigt leicht wieder, da sich der Staub aus der Atmosphäre verzieht und somit wieder mehr Energie produziert werden kann, die Heizflächen konnten aber noch nivht wieder aktiviert werden. Spirit war einen Tag im automatischen Notfall-Programm.
 
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Mit dem heutigen Tag ist Spirit 5 Jahre (!!!) auf dem Mars! In jeder Hinsicht faszinierend... :TOP:
 
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Auch wenn es nicht ungewöhnlich ist, dass Forschungsmissionen wieder und wieder verlängert werden und noch Jahre über den eigentlichen Zieltermin hinaus Resultate liefern, aber dies sind meist "nur" Satelliten, die nur weiter durchs All oder in ihrer Umlaufbahn fliegen. Die mechanischen Beanspruchungen, die diese beiden Rover durchmachen sind um ein Vielfaches höher und komplexer, was ja auch schon den ein oder anderen Schaden verursacht hat. Es ist einfach beeindruckend, wie lange die beiden halten und was sie in der Zeit schon alles an Daten geliefert haben.

Glückwunsch zum 5.!
 
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Sorry für die etwas längere Pause, aber ich war doch recht stark in einem anderen Projekt gebunden. Nun aber wieder "Neues vom Mars!"

Mittlerweile sind die beiden Rover aus dem Sonnenschatten heraus und wieder erreichbar. Dabei stellte sich heraus, das Opportunity derzeit leidet - ihr möget mir das Wortspiel verzeihen :FFTeufel: - und zwar unter Verstopfung. Aber was uns Süßigkeiten und leckere Braten sind, sind so fleißigen Forschern die wissenschaftlichen Daten. Opportunity hat nämlich auch während der Zeit, in der der Funkkontakt zur Erde wegen der dazwischen stehenden Sonne unterbrochen war, weiter fleißig Daten gesammelt und gespeichert. Derzeit ist man dabei seinen Speicherbereich um genau diese Daten zu erleichtern, indem man einen interplanetaren Massendownload gestartet hat. Damit will man schnellst möglich nicht nur die Datenspeicher sondern auch zwei mögliche Fehlerquellen bereinigen. Zum einen kann der übervolle Datenspeicher zu einer Störung des Betriebssystems des Rovers führen, wie es damals schon mal bei Spirit geschehen ist, zum anderen fängt die Software beim Erreichen des Datenspeicherlimits damit an, die ältesten Daten zu löschen, um Platz für die neuen Daten zu schaffen. So könnten nicht nur wertvolle Einzeldaten verloren gehen, sondern auch Tagesdaten für Langzeit-Erfassungen, wie z.B. beim Wetter.

Die verschiedenen Instrumente produzieren unterschiedliche Datenpakete, sog. "Datenprodukte". Bei bis zu 6000 dieser Datenprodukte gleichzeitig im Datenspeicher gibt es keine Probleme. Bei der Wiederherstellung des Funkkontaktes befanden sich aber schon 6448 Datenprodukte im System. In einem ersten Schritt wurden daher schon einmal 3000 besonders schnell übertragbare Dateneinheiten zur Erde übertragen. Sobald sichergestellt ist, dass die jeweilige Übertragung fehlerfrei war, geht ein Löschbefehl an den Bordcomputer des Rovers raus, so dass sich die Zahl der vorgehaltenen Datenprodukte schnell wieder in den grünen Bereich bewegen sollte. Um die Lage in der Zwischenzeit nicht zu verschlimmern, hat man das wissenschaftliche Forschungsprogramm herunter gefahren und produziert derzeit nur diejenigen Datenprodukte, die man für den Betrieb oder die Langzeitstudien benötigt. Sobald sich der Datenbestand durch die Löschungen und weiteren Übertragungsfenster wieder stabil im grünen Bereich eingependelt hat, kann sich Opportunity wieder mit voller wissenschaftlicher Kraft der Erforschung des etwa Pflasterstein großen "Santorini" widmen. Danach setzt er seinen Weg zum nächsten, großen Forschungsziel, dem Endeavour Krater fort. Gut 20 % seines langen Weges dorthin hat er schon hinter sich gebracht. Und natürlich gab es am 24. Januar eine große Torte zum fünfjährigen Einsatz-Jubiläum von Opportunity.

Auch für Spirit gibt es im sechsten Einsatzjahr und nach einem nur knapp überlebten Winter neue Forschungsziele. Die Wege sind hier aber mit Rücksicht auf die bekannten Funktionsdefizite etwas kürzer. In knapp 200 m Entfernung gilt es nicht nur eine vermutlich auf eine vulkanische Eruption zurückgehende Gesteinserhebung zu untersuchen, sondern auch eine "Goddard" getaufte Kuhle zu erforschen, die kein Einschlagskrater zu sein scheint, sondern womöglich eine Art Mini-Vulkan, darauf deuten zumindest einige Ablagerungen in der Umgebung hin.

Die verschiedenen Instrumente produzieren unterschiedliche Datenpakete, sog. "Datenprodukte". Bei bis zu 6000 dieser Datenprodukte gleichzeitig im Datenspeicher gibt es keine Probleme. Bei der Wiederherstellung des Funkkontaktes befanden sich aber schon 6448 Datenprodukte im System. In einem ersten Schritt wurden daher schon einmal 3000 besonders schnell übertragbare Dateneinheiten zur Erde übertragen. Sobald sichergestellt ist, dass die jeweilige Übertragung fehlerfrei war, geht ein Löschbefehl an den Bordcomputer des Rovers raus, so dass sich die Zahl der vorgehaltenen Datenprodukte schnell wieder in den grünen Bererich bewegen sollte. Um die Lage in der Zwischenzeit nicht zu verschlimmern, hat man das wissenschaftliche Forschungsprogramm herunter gefahren und produziert derzeit nur diejenigen Datenprodukte, die man für den Betrieb oder die Langzeitstudien benötigt. Sobald sich der Datenbestand durch die Löschungen und weiteren Übertragungsfenster wieder stabil im grünen Bereich eingependelt hat, kann sich Opportunity wieder mit voller wissenschaftlicher Kraft der Erforschung des etwa Pflasterstein großen "Santorini" widmen. Danach setzt er seinen Weg zum nächsten, großen Forschungsziel, dem Endeavour Krater fort. Gut 20 % seines langen Weges dorthin hat er schon hinter sich gebracht. Und natürlich gab es am 24. Januar eine große Torte zum fünfjährigen Einsatz-Jubileum von Opportunity.

Auch für Spirit gibt es im sechsten Einsatzjahr und nach einem nur knapp überlebten Winter neue Forschungsziele. Die Wege sind hier aber mit Rücksicht auf die bekannten Funktionsdefizite etwas kürzer. In knapp 200 m Entfernung gilt es nicht nur eine vermutlich auf eine vulkanische Erruption zurückgehende Gesteinserhebung zu untersuchen, sondern auch eine "Goddard" getaufte Kuhle zu erforschen, die kein Einschlagskrater zu sein scheint, sondern womöglich eine Art Mini-Vulkan, darauf deuten zumindest einige Ablagerungen in der Umgebung hin.
 
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Derzeit befindet sich eine Computeranomalie bei Spirit in der Analyse. Am 1800 Marstag hat der Rover ein befohlenes Fahrmanöver abgebrochen und anschließend unter anderem auch seine Position nicht mehr zur Erde gefunkt. Erst am Dienstag konnte die Positionsbestimmung nachgeholt werden, nachdem man den Rover ausdrücklich angewiesen hatte seine Kamera auf die Sonne auszurichten und durch die Beobachtung die eigene Position zu ermitteln. Da er an diesem Tag auch seinen Tagesplan nicht in den magentischen Datenspeicher geladen hatte, mittlerweile aber wieder alles wie gewohnt funktioniert, kann man nicht ausschließen, dass der Speicher durch elektromagnetische Strahlung aus dem All bzw. von der Sonne getroffen wurde und so ein Teil seines Zwischenspeichers verloren hat.
 
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Wer dank Satellit, Pay-TV, IP-TV oder sonst wie die Möglichkeit hat die kürzlich gelaufene Doku "Martian Robots" von National Geographic, mit einer Rückschau auf die letzten fünf Jahre der Rovers, zu sehen, der sollte dies unbedingt tun. Es ist mit Abstand die beste Doku, die ich bislang zu diesem Thema gesehen habe. In dieser Gesamtsicht bekommt ma erst einen Eindruck, was die beiden Rover da in den letzten fünf Jahren an technischen und wissenschaftlichen Erfolgen erzielt haben. Wenn man das sonst so von Woche zu Woche verfolgt, kriegt man das gar nicht so mit. Lediglich das letzte Jahr hat man etwas zu kurz kommen lassen, was aber verständlich ist, da es hierfür eine eigene Doku gibt,
 
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Opportunity ist weiterhin zielstrebig in Richtung seines neunen Forschungsgebietes unterwegs, an besonders guten Tagen schafft er dabei sogar über 130 Meter am Tag. Etwas weitere Fahrstrecken wird nun auch Spirit wieder zurücklegen können, seit ein Marswind die Staubschicht auf seinen Photovoltaikflächen etwas verringert hat. Nun erreicht wieder 28 % statt 25% des Sonnenlichtes die Sonnensegel, dementsprechend ist die Stromproduktion von 210 Wattstunden auf 240 gestiegen. 180 Wattstunden braucht der Rover für seinen Eigenbetrieb, der Rest kann für Untersuchungen oder Fahrbewegungen genutzt werden. Auch Spirit ist unterwegs in sein neues Forschungsgebiet, kommt aber mit einigen Metern pro Woche deutlich langsamer voran, was aber nicht nur am Stromvorrat liegt, sondern auch etwas am Gelände.
 
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Spirit hat derzeit etwas Pech mit seinem eta 200 Meter weiten Fahrweg zu seinen beiden Forschungszielen für diesen Sommer. Durch sein antriebsloses Rad kann er ja nicht mehr gut klettern, daher muss er nun einen etwas weiteren Weg um die Hügelspitze herum fahren. Dabei hat er eine Stapledon getaufte Bodenstelle mit einer weiteren mineralogisch interessanten Kombination untersucht, die auf eine ausgedehntere Wasserbedeckung hindeutet. Wissenschaftliche Zwischenstopps sind aber derzeit nicht die Priorität, man will die Zeit lieber im Zielgebiet verbringen, wo der Rover dann auch den nächsten Winter verbringen wird. Dank der Frühjahrsstürmchen ist Spirit zwischenzeitlich auch wieder etwas mehr von Staub befreit und kann 20 % mehr Strom produzieren.

Opportunity ist ebenfalls unterwegs in sein Zielgebiet, aber auch hier gibt es leichte technische Probleme. Ein erhöhter Laufwiderstand in einem der sechs Räder macht es erforderlich, den Rover derzeit rückwärts auf sein Zielgebiet zufahren zu lassen, da sich durch diesen Trick die Schmiermittel in den Rädern etwas besser verteilen und sich das Widerstandproblem so hoffentlich behebt.
 
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Spirit hat derzeit etwas mit dem lockeren Sand zu kämpofenund kommt nur langsamer voran, als geplant. Man wird nun die Fahrstrecke erneut korrigieren und den Rover zunächst etwas weiter den Hang herunter fahren lassen, um ihn dann in einem flacheren Winkel auf etwas festerem Boden wieder aufsteigen zu lassen. Das defekte sechste Rad ist bei solchen Anstiegen halt doch deutlich zu merken. Spirit hat bislang 7,6 km zurückgelegt.

Opportunity ist weiter auf direktem Weg zu seinem neuen Zielgebiet. Er fährt derzeit an mehreren Tagen die Woche jeweils Strecken von 40-60 Meter. Zwischendrin hat man ihn mit einer neuen Software versorgt. Diese zu Empfangen, zu verarbeiten/umzuwandeln und dann nach einem umfassenden Reboot zu laden und zu testen hat wie geplant knapp zwei Tage gekostet, aber war erfolgreich. Die Probleme mit dem einen Rad bestehen weiter, die Fettung des Getriebes scheint das Problem zu sein. Man wird nun dieses für die langen Fahrstrecken nicht so dringend benötigte Rad von seinem Getriebe abkoppeln und ohne Antrieb einfach mitlaufen lassen, um so für etwaig anspruchsvollere Fahrstrecken doch noch wieder auf das Rad zugreifen zu können, ehe es ganz verschlissen ist, wie bei Spirit. Opportunity hat bislang 14,8 km zurückgelegt.
 
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Mit seinem Ziel, dem Endeavour-Krater, in Sicht hat Opportunity maen kleinen Forschungszwischenstopp eingelegt. Dieser dient nicht nur der weiteren geologischen Erforschung, sondern wird auch gleich genutzt, um ein paar technische Probleme auszusortieren, die das Steuerteam derzeit plagen. Hierbei geht es nicht nur um das angeschlagene Rad, sondern auch um eine der Gelenke des Robterarms und den Antrieb der Gesteinsschleifkopfes. Alles nicht ganz neu und eher Kleinigkeiten, die aber weiter analysiert werden müssen, damit man ein besseres Verständniss davon bekommt, wie man trotz dieser Probleme die anstehenden Aufgaben bewältigen kann.

Bei Spirit läuft es derzeit gut, er hat nun das schwierige, steinige Terrain verlassen und ist seinem Zielgebiet schon gut näher gekommen. Derzeit macht auch er eine Fahrpause, aber aus einem anderen Grund, er bekommt derzeit das Software-Update, dass Opportunity schon vor einigen Wochen erhalten hat. Durch den damit verbundenen erhöhten Stromverbrauch ist weder Fahr- noch Forschungstätigkeit in dieser Zeit möglich.

Beide Rover haben - wie immer im Frühjahr -durch die aufkommendne leichten Stürme mit etwas mehr Staub in der Atmosphäre und einer somit sinkenden Energieproduktion zu kämpfen, aber beide sind im grünen Bereich. Vielleicht sorgen die Frühjahrswinde ja auch noch ein wenig für einen Frühjahrsputz der Photovoltaikflächen der beiden Rover. Besonders Spirit könnte dies gut brauchen.
 
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Bei seinen Fahrmanövern der letzten Tage hat Spirit mit seinem blockierten Rad erneut direkt unter der Marsoberfläche eine Schicht eines hellen Silikats freigelegt, wie es schon früher auf die gleiche Weise gefunden wurde. Bislang konnte man die Bildung dieser Schicht jeweils auf das frühere Vorhandensein von flüssigem Wasser zurückführen. Um diese Schicht untersuchen zu können, hat man das Fahrprogramm gestoppt und läßt Spirit derzeit diesen Fund mit seinen Röntgen-Spektrometer untersuchen, ehe er seinen Weg fortsetzt.
 
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Übers Osterwochenende hat Spirits Bordcomputer zweimal unplanmäßig rebootet, einmal davon kurz vor seinem üblichen Kommunikationsfenster. Eine Ursache hierfür ist derzeit nicht ersichtlich, den Betriebsparametern zufolge geht es ihm gut und auch alle Umgebungsvariablen stimmen. Zuvor hatte der Rover täglich sein geplantes Fahrprogramm erreicht und dank des besser werdenden Wetters auch wieder mehr Strom produziert. Bis zum Abschluss der Analyse wird der Rover nun im abgesicherten Auto-Modus verbleiben und testweise über die im Orbit des Mars befindlichen Satelliten kommunizieren, damit man prüfen kann, ob die Hochleistungsantenne zu den Reboots geführt haben könnte. Der Rover liegt mit seiner Fahrstrecke gut im Zeitplan, sodass man sich einige Tage Zeit nehmen kann, das Problem genau zu untersuchen. In den letzten Tagen hat der Rover auch weitere der hellen Sedimentablagerungen mit seinem nachgezogenen Rad aufgedeckt.

Auch Opportunity kommt gut voran, wobei er mal wieder einen geplanten Forschungszwischenstopp eingelegt hat, während dessen man dann auch noch mal die Probleme mit seinem Vorderrad untersucht hat und festgestellt hat, dass der erhöhte Rollwiderstand nunmehr nicht mehr besteht. Möglicherweise hat sich da etwas Sand im Getriebe befunden, welches mittlerweile rausgeschüttelt wurde. Danke einer Frühlings-Brise hat sich die Staubschicht auf den Fotovoltaik-Flächen erneut reduziert, sodass 64,2 % des einfallenden Sonnenlichtes in Strom umgewandelt werden können. Bei dem doch schon recht stark verschmutzten Spirit sind es derzeit nur 30,4 %, was etwa 240 Wattstunden entspricht.
 
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Die technischen Probleme bei Spirit waren doch deutlich schwerer, als zunächst angedeutet. Der Rover war fast drei Tage durch einen Speicherfehler total blockiert und wachte gar nicht mehr aus seinem Standby-Modus mehr auf, erst ein internes Notfallprogramm für solche Zwecke konnte ihn wieder voll hochfahren. Zwei Tage lang hat der Rover auch keinerlei Daten in seinen Flash-Speicher geschreiben, den Spezialisten fehlen somit die wichtigsten Arbeitsdaten für eine Analyse, was den Rover in diesen Zustand versetzt haben könnte. Seitdem funktioniert er aber wieder fehlerfrei, trotzdem ist man natürlich besorgt und hat alle Systemkomponenten einmal kontrolliert neugestartet.

Opportunity ist gut unterwegs und hat es so eilig, dass er nicht mal für ein paar wissenschaftliche Untersuchungen pausiert, lediglich aus der Fahrt ein paar Fotos von am Rande seines gewundenen Fahrweges liegenden kleinen Kratern macht. Ein Teil seiner vier Fahrstrecken der letzten Tage hat der Rover auch wieder rückwärts zurückgelegt, es wurden aber keine erhöhten Rollwiderstände an dem Frontrad mehr festgestellt.
 
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Spirit hat nun zum dritten Mal innerhalb von 10 Tagen ohne jeden erkennbaren Grund automatisch rebootet und sich in den gesicherten Modus versetzt. Beim JPL ist man derzeit ob der Ursache für dieses Verhalten etwas ratlos. In den zurückliegenden Tagen hatte man verschiedene mögliche Quellen untersucht und alle ausgeschlossen. Nun beginnt man auch den Flah-Speicher selber in diese Untersuchungen miteinzubeziehen und Umgehungslösungen zu entwickeln, z.B. über die 128 MB normalen RAM, allerdings dann mit häufigeren Datenübertragungen zu den im Orbit befindlichen Satelliten, da der RAM-Speicher - wie bei einem normalen PC - ohne Strom die Daten verliert.
 
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Auch wenn man sich immer noch keinen Reim auf die merkwürdigen Computerprobleme der letzen Wochen machen kann, hat man Spirit nun wieder weiter in Richtung seines noch etwa 150 Meter entfernten Zielgebietes fahren lassen. Um den dabei wiederholt aufgetretenen Datenverlust zu verringern, wurde der Arbeits-Ruhe-Modus des Rovers so verändert, dass er seine Daten nun vor der beginnenden Ruhephase überträgt. So ist sichergestellt, dass die Daten nicht nur im Flash-Speicher stehen, der derzeit als Ursache im Verdacht steht, sondern auch noch im normalen Arbeitsspeicher, dessen Inhalt aber beim Abschalten in den Stromsparmodus gelöscht wird.
 
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Ganz so dramatisch, wie in diesem Artikel dargestellt ist die Lage von Spirit nicht. Er hat sich ja schon wiederholt mal festgefahren. Nun wird man aber viel wertvolle Zeit verlieren, ihn da wieder rauszubugsieren. Das größte Problem ist, dass der Rover so tief eingesunken ist, dass seine Bodenwanne in Kontakt mit Steinen oder hervorragenden Gesteinsformationen kommen könnte, was zu Schäden an den Instrumenten führen könnte. Man wird nun die Lage ersteinmal genau analysieren, dann die Situation mit dem auf der Erde verbliebenen Rover nachstellen und eine Lösung erabeiten, wie man es in der früheren Fällen schon getan hat. Dank eine glücklichen Windböhe produziert der Rover wieder mehr Strom, hat also mehr Energie für die durchaus aufwendigen Fahrmanöver im lockeren Sand zur Verfügung.

http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,624242,00.html
 
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Recht gemischte Nachrichten kommen derzeit von Spirit. Man hat seit dem 7. Mai auf alle weiteren Fahrversuche verzichtet, da man mittlerweile ernstlich fürchtet, dass man sich so tief eingegraben hat, dass der Rover aufgesetzt hat und die Räder nun quasi freischwebend im lockeren Sand drehen. Um festzustellen, ob alle sechs Räder hiervon gleichermaßen betroffen sind, hat man sogar einen Forschungs-Zwischenstop von Opportunity dafür genutzt eine Reihe von Fotos seiner Räder und deren Aufhängung zumachen, die als Vergleichsmatieral für ähnliche Bilder von Spirit dienen sollen. Die zahlreichen Sonderaktivitäten bei Spirit kosten natürlich auch mehr Strom, welcher ab dank günstiger Winde mittlerweile wieder ausgiebig fließt. Die Staubschicht wurde vom Wind soweit reduziert, dass nunmehr wieder knapp 70% des auftreffenden Sonnenlichts genutzt werden kann.
 
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