Mars Rover Spirit und Opportunity

[mcnoch]

Beim Rover Opportunity gibt es weiterhin Probleme mit dem System, welches dazu genutzt wird, die Oberfläche von zu untersuchenden Steinen abzuschleifen. Diesmal sind die Probleme aber durch einen Fehler im Steuerungsteam hier auf der Erde verursacht. Der Drehkopf lief versehentlich in die flasche Richtung und hat nun einen Teil der zum Abbürsten/Abschleifen genutzten Metallborsten verbogen. Man untersucht derzeit, wie man dieses Problem lösen kann. Wegen des Fehlers ist man beim JPL natürlich etwas zerknirscht, aber man muss auch sehen, dass dieser Fehler in einem zunehmen komplexer und unsicherer werdendem Kontext eines Workarounds für ein ansonsten ausgefallenes Instrument ereignet hat. Und es ist schon nur noch der drittbeste Workaround, nachdem es bei den beiden besseren Lösungen nicht funktioniert oder andere Probleme gegeben hat. Das man dieses für die Geologen so wichtige Tool nicht kampflos aufgibt, sondern sihc immer wieder Wege ausdenkt, wie man mit den begrenzten Mitteln vor Ort, eine Alternative zum Funktionieren zu bringen, verdient echte Anerkennung. Defacto kann man bei diesem Instrument eigentlich nur noch gewinnen, denn rein technisch hat man es eigentlich schon vor einiger Zeit verloren.

 

[mcnoch]

Mit dem Rock Abrasion Tool des Rovers Opportunity geht es leider weiter bergab. Wie Tests mit einem vergleichbaren System hier auf der Erde ergaben, können die kürzlich verbogenen Borsten nicht mehr zurückgebogen werden. Der Bürstkopf hat damit weitestgehend seinen Nutzen verloren. Das Steuerungsteam ist daher dazu übergegangen, nun direkt den Schleifkopf zu nutzen, der verstärkte Einsatz wird aber auch bei ihm zu einem schnelleren Verschleiß führen. Die Geologen sind über den sich nun abzeichnenden Verlust dieses für sie besonders wichtigen Werkzeugs sehr betrübt. Der Rover ist auch diese Woche über weiterhin kaum tiefer in den Krater hinein gefahren. Man versucht so viel Daten wie nur möglich schon am Kraterrand zu sammeln. Zum einen, weil die Abbruchkante geologisch mit die interessanteste Zone ist, zum anderen, weil man doch immer noch etwas Muffensausen hat, ob der Rover da heil bis runter kommt. Sollten weitere wichtige Instrumente am Rover ausfallen, würde der Abstieg dann nur noch eine überwiegend technische Mission sein, die wichtige Daten für zukünftige Rover-Konstruktionen und ihre Steuerungssoftware liefern wird, aber sonst nur Bilder und einige Messergebnisse. Mit der Aussicht darauf, dass immer mehr wissenschaftliche Instrumente nicht mehr wie bisher genutzt werden können, sinkt natürlich auch ein wenig der Druck auf das Fahrteam den Rover ggf. wieder aus dem Krater hinaus bringen zu müssen, weil man ja noch so viel anderes mit dem Rover vor hat. Es heißt, dass beim Team-Meeting Mitte der Woche zum ersten Mal zu spüren war, dass sich weite Teile der wissenschaftlichen Teams zunehmend damit abfinden, dass die Rover nicht mehr taufrisch sind und all die hohen Erwartungen und Träume nicht mehr werden erfüllen können. Die Mission ist noch lange nicht am Ende, man kann weiterhin noch einiges erreichen, aber man weiß jetzt, dass es nicht mehr unendlich so weiter geht.

 

[cargo]

Danke für diesen Thread

 

[mcnoch]

Spirit befindet sich auf direktem Weg in sein Winterquartier (Winter Haven 3) und muss sich nun noch etwas mehr beeilen. Letzte Woche hatte das funktionslos gewordene Vorderrad zweimal blockiert und dazu geführt, das sich der Rover wegen des blockierten rechten Vorderrades um selbiges gedreht hat und so in eine No-Drive-Zone mit extrem schlechter Bodenhaftung im weichen Sand geraten ist. Sich hieraus zu befreien hat den Rover und sein Fahrteam 10 Tage Zeit gekostet, an denen es teilweise nur zentimeterweise pro Tag voranging. Mittlerweile ist er wieder frei und muss die noch verbliebenen 240 m bis zum Ziel möglichst bald hinter sich bringen, ehe der Sonnenstand so niedrig wird, dass die Stromproduktion zu niedrig wird. Er absolviert daher derzeit überwiegend ein Fahrprogramm mit nur wenigen und schnellen wissenschaftlichen Datensammlungen oder Zwischenstopps um seine Batterien wieder zu laden und mittels seiner Kameras den weiteren Weg abzustecken.

 

[der Leser]

Gab es nicht, nach dem sich Opportunity festgefahren hatte ein Softwareupdate um genau so was zu vermeiden?

http://www.anja-gogol.de

 

[mcnoch]

Gab es nicht, nach dem sich Opportunity festgefahren hatte ein Softwareupdate um genau so was zu vermeiden?

Es gibt eine schon vor einiger Zeit deutlich verbesserte Software für die autonome Steuerung der Rover, aber die kann innerhalb eines schwierigen Geländes auch nur den besten Weg suchen, basierend auf den Daten, die man per Kamera gewinnen kann (wie weich der Sand vor dem Rover ist, merkt man erst, wenn man drauf fährt). Zum anderen lag ja ein mechanischer Defekt als Auslöser für die Abweichung vom geplanten Weg vor. Das rechte Vorderrad ist über einen im Sand nicht sichtbaren Stein gerutscht und hat seinen Anstellwinkel so verändert, dass es dazu kam, dass es blockierte und so die übrigen weiterlaufenden Räder den Rover in eine Kurve lenkten statt geradeaus.

Da diese Art von mechanischen Problemen nicht vorhersehbar sind, können sie vom Steuerungsprogramm nicht im Vorwege berücksichtigt werden. Auch die Steuerungssoftware reagiert erst auf eine bestimmte Abweichung, da es in der Unwägbarkeit des Geländes immer auch Abweichungen vom Kurs gibt, weil der Rover beim Überfahren eines Steines etwas nach links oder rechts dreht. Wenn die Software eine falsche Ausrichtung bemerkt und für nicht mehr korrigierbar hält, stoppt der Rover seine Fahrt und funkt die Erde an, dann kann es aber, wie hier, schon zu spät sein. Und durch die Zeitverzögerung der Datenübertragung zwischen Erde und Mars kann auch nicht sofort von der Erde aus eingegriffen werden.

 

[_Michael]

Trotz allem erstaunt es mich chon ein wenig, dass sich der Rover dermassen stark drehen kann, ohne dass eine automatische Abschaltung eintritt. Hat der eigentlich irgendwelche Sensoren an Bord, die Neigung (Beschleunigungssensoren) und Drehungen (Gyroskope) feststellen können?

 

[mcnoch]

Trotz allem erstaunt es mich chon ein wenig, dass sich der Rover dermassen stark drehen kann, ohne dass eine automatische Abschaltung eintritt. Hat der eigentlich irgendwelche Sensoren an Bord, die Neigung (Beschleunigungssensoren) und Drehungen (Gyroskope) feststellen können?

Es gibt eine Vielzahl an Sensoren, sogar an jedem Rad welche, die den Schlupf und die Laufleistung messen, aber die Software, die dem Rover seine autonome Steuerung erlaubt, hat hier auch dazu geführt, dass er sich in diese Situation bringen konnte. Früher hat der Rover sofort gestoppt, wenn er auch nur ein paar Zentimeter vom geplanten Kurs abgekommen war. Nun kann er auf Abweichungen reagieren und seinen Kurs an solche anpassen und ist erstmal weitergerollt und hat versucht seine alten Kurs wieder zu erreichen. Unglücklicherweise ist die Blockade auch noch an dem defektem Rad aufgetreten, dessen Sensoren wegen des Defektes nicht mehr in das Steuerungssystem eingebunden sind. Die Steuerungssoftware hatte also keine Kenntniss davon, das ein Rad blockiert war und konnte daher nicht entsprechend darauf reagieren und ließ den Rover weiterfahren, bis die Abweichung aus dem Toleranzbereich gelangt war und ein automatischer Stop erfolgte.

 

[mcnoch]

Die Techniker haben zwei weitere Alternativen in der Steuerung des ABriebtools entwickelt. Eines schaffte bei einem Test einen Abrieb von 1 mm, was für eine wissenschaftliche Untersuchung ausreicht. Ein weiteres könnte demnächst getestet werden. Aber bei beiden Alternativen ist keine Steuerung durch die bordeigene Software möglich.

 

[mcnoch]

Da die Energieproduktion von Spirit wegen der bereits tiefer stehenden Sonne immer weiter sinkt, muss man jetzt die verbleibende Zeit möglichst optimal nutzen, um eine geeignete Stelle zu finden und zu erreichen. Der Rover ist bereits im Zielgebiet und hat es soweit fotographiert, dass man ihm nun eine geeignete Stelle suchen kann. Um ihn dann noch zügiger an diesen Überwinterungsplatz heranführen zu können, hat das Fahrteam seine Arbeitszeiten und wieder an den Mars-Tag angepaßt, der ja nicht ganz dem der Erde entspricht.

Opportunity ist weiter in Kraterinnere gefahren und erreicht nun die dritte der Gesteinszonen (Lyell), die sich ringförmig entlang des Kraterrandes hinziehen. Ein ursprünglich geplanter direkter Abstieg auf eine "Ronov" getaufte Gesteinsformation mußte aufgegeben werden, weil der Rover dann ein Gefälle von mehr als 25° hätte passieren müssen, was jenseits seiner Spezifikationen liegt. Er wird nun einen recht komplexen, dafür aber nur 20° steilen Pfad hinab wählen und dann - wenn alles gut geht und die Wissenschaftler ihr okay geben - die Gesteinsformation Newell mehrere Wochen lang eingehend erforschen. Die gute Stromversorgung mit regelmäßig über 00 Wattstunden erlaubt den Einsatz aller Werkzeuge und Instrumente.

Für die nächsten Tage ist auch eine genaue Positionsbestimmung für das bordeigene Navigationssystem bestimmt, um mal wieder all die kleineren Abweichungen, die sich im Laufe der Zeit zu größeren Abweichungen summieren, zu eleminieren.

 

[mcnoch]

Spirit hat nun seine Winterparkposition erreicht. Er steht dabei auf einem leichten, 15° steilem Abhang, so dass seine Photovoltaikflächen besser von der immer niedriger stehenden Sonne bestrahlt werden können. Derzeit produziert der Rover noch so um die 250 Wattstunden am Tag und ist damit schon kurz vor dem Minimum. Und während das Steuerungsteam den Rover auf einen kalten und regungslosen Winter vorbereitet, diskutieren sich nebenan die Wissenschaftler in erregten Debatten die Köpfe heiß, was denn die wissenschaftlichen Daten besagen, die der Rover im Mai und Juni zur Erde geschickt hatten.

Man hat nämlich mal wieder Daten erhalten, die aufzeigen, dass der Mars einstmal durchaus nicht so lebensfeindlich war, wie heute und auch heute noch in bestimmten Nischen Leben auf dem Mars existieren könnte. Dabei ist es weniger der Umstand, dass man solche Nischen überhaupt gefunden hat, der die Gemüter erhitzt, als vielmehr die Vielzahl solcher Nischen allein in dem doch recht begrenztem Operationsbereich der Rover. Natürlich hat man noch kein Leben gefunden, aber die wissenschaftlichen Instrumente der Rover sind für den Nachweis von Leben auf bakteriellem Niveau auch gar nicht ausgelegt.

Opportunity setzt derzweil seine Arbeit fort und bestätigte die Erkenntisse aus den beiden anderen Kratern. Neue Informationen wird man also erst in größeren Tiefen des Kraters finden können.

 

[mcnoch]

Während Spirit nun zwecks Schonung seiner Energiereserven auf ein wissenschaftliches Sparprogramm umgeschaltet hat, ist Opportunity weiterhin als Fotograph und Geologe im Kraterinneren unterwegs. Die Zone, in der er sich weiterhin aufhält, ermöglicht einen relativ sicheren Bewegungspielraum und ein geologisch klar zuordenbares Forschungsfeld, was für eine systematische Erforschung sogar wichtiger ist, als ein Haufen unabhängiger Einzelbeobachtungen.

 

[mcnoch]

Opportunity ist - trotz einiger Handicaps - weiterhin fleißig am forschen und liefert auch Langzeit-Analysen und entsprechende Auswertungen an die Geologen. Für Laien mag diese Arbeit unspektakulär sein, aber diese ist das wissenschaftliche Fundament und hilft den Wissenschaftlern ungemein, gesicherte Aussagen zu treffen statt immer nur von unerklärlicher Sensation zu unerklärliche Sensation zu springen, wie es die Medien lieber mögen.

 

[mcnoch]

Während Opportunity fleißig mit einigen geologische Langzeituntersuchungen (70 Stunden+) der beiden "Lyell_1" und "Lyell_2" getauften Steine mittels des Mössbauer spectrometers und des alpha-particle X-ray spectrometers angestellt hat, hat sich Spirit doch noch mal auf den Weg gemacht. Analysen der von Spirit in seinem Winterquartier gefertigten Bilder ergaben nämlich, dass mit einem relativ geringem Aufwand eine noch bessere Positionierung der Photovoltaicflächen zur Sonne und damit eine verbesserte Energieaufnahme erreicht werden kann. Hierzu muss Spirit jeden Tag ganz vorsichtig noch ein Stückchen (jeweils etwa 10 cm) den Nordrand des Home Plate getauften Plateaus herrunterfahren. Nach zwei solcher Fahrstrecken beträgt der Einfallwinkel für die Sonnenstrahlen nun schon 27,1°. Wenn alles gut geht und Spirit am Hang nicht ins Rutschen kommt könnte es am Wochenende sogar eine Position mit 30° erreichen.

 

[mcnoch]

Nachdem Opportunity fleißig geforscht hatte, stand in den letzten Tagen mal wieder etwas Fahrprogramm auf dem Plan. Wie vorsichtig man dabei sein muss, haben die Tests der Bodenfestigkeit mal wieder gezeigt. Bei einem geplanten "Finger-ins-heiße-Wasser-halten"-Test sank eines der Räder auf dem lockeren Boden tiefer als erwartet ein. Dementsprechend hat man den weiteren Weg zum nächsten Forschungsziel vorsichtig geplant und läßt den Rover nur fahren, wenn er in relativ kurzer Zeit Unterstützung vom Kontrollteam erhalten kann. Während Phasen, zu denen der Rover seine wissenschaftlichen Datensammlung zur Erde sendet bleibt er also stehen. Ein technischer Check aller Systeme zeigte keine neuen Probleme, einer kurzzeitige Störung mit einem fehlorientierten Kompass hat also keine tieferliegende Ursache.

 

[mcnoch]

Spirit hat nun eine Position erreicht, bei dem der Anstellwinkel bei 29,9°liegt, das ist das beste, was derzeit zu erreichen ist und gibt dem Rover eine gute Chance auch den nächsten Winter zu überleben. Spirit sendet derzeit hautsächlich Wetter- und Fotodaten zur Erde und wird diese meteorologische Langzeitaufgabe auch über den ganzen Winter hindurch fortsetzen, da es noch sehr viel am Mars-Wetter gibt, dass nicht verstandne ist. Wie auch, man stelle sich irdische Wettervorhersagen und Klimamodelle mit derart wenig Messpunkten vor.

 

[mcnoch]

Gemischte Nachrichten vom und fürs Mars Rover Programm.

Spirit ist auf seiner Winterparkposition so gut plaziert, dass der Rover nicht nur seine Fotomission fortsetzen kann und wie im letzten Winter ein 360° Panorama-Bild erstellen wird (diesmal nach dem Sci-Fi Illustrator Bonestell benannt), sondern auch weiterhin geologische Untersuchungen durchführen kann. Ein in Reichweite der Instrumente befindlicher Stein wurde bereits erfolgreich untersucht. Man hätte zwar diesen Stein sonst wohl nicht untersucht, aber wenn man schon da ist und Zeit hat...

Opportunity ist über ein recht anspruchsvolles Fahrprogramm, welches die Umgehung eine Zone mit tieferem Sand und eine Rückwärtsfahrt beinhaltete, in ein weiteres geologisch interessantes Gebiet vorgestoßen und setzt dort jetzt seine Arbeiten fort. Ansonsten hat man das neue, die beiden Satalliten Reconnaissance Orbiter und Mars Express einbindende Kommunikationsnetz für die Rover erfolgreich getestet, welches mit Eintreffen der Phoenix-Mission die Daten aller drei Bodensysteme zur Erde weiterleiten soll.

Schlechte Nachrichten kommen hingegen aus dem NASA Hauptquartier.
Das Roverprogramm muss dieses Jahr sein bereits genehmigten 20 Mio US$ Haushalt um 4 Mio US$ kürzen. Dieser Sparmaßnahme werden nicht nur zahlreiche der 300 Arbeitsplätze zum Opfer fallen, sondern auch dazu führen, dass Spirit abgeschaltet wird. Offiziell soll Spirit dann ja nur "in den Winterschlaf" versetzt werden und würde sofort reaktiviert, sobald wieder genügend Gelder zur Verfügung stehen, aber alle wissen, dass dies nur Schönrederei ist, denn für nächstes Jahr wird eine Budget-Kürzung gar um 8 Mio US$ erwartet. Die Ursache für diese Sparmaßnahmen sind die immer weiter steigenden Mehrkosten bei der Nachfolge-Mission, dem Mars Science Laboratory. Es könnte also gut sein, dass man Spirit schon in den nächsten Wochen abschaltet, aber es wurden noch keine genauen Pläne hierzu mitgeteilt.

 

[mcnoch]

Nach einem massiven Aufschrei in der Wissenschaftler-Kommunity rudert die NASA jetzt mit ihrer Kostenreduktion für das MER-Programm stark zurück. Man habe dem JPL lediglich den Vorschlag unterbreitet, die Kosten im MER-Projekt zu senken, damit man die eingesparten Mittel für das neue Mars-Projekt nutzen könne, keinesfalls solle deswegen aber einer der Rover stillgelegt werden. Für besondere Aufregung hat dabei wohl gesorgt, dass der Projektleiter für das "Mars Science Laboratory" wohl nicht sehr geschickt vorgegangen ist und teamintern wiederholt von alten Blecheimern gesprochen habe, die längst auf den Schrott gehören. Dafür, dass sein Projekt noch nicht mal startfertig ist, sind dies wohl - selbst für konkurrierende Teams - recht markige Töne. Viele der Wissenschaftler und auch Ingenieure stecken aber bei solchen Konfrontationen durchaus in der Klemme, weil sie natürlich wissen, dass das MER-Projekt irgendwann zu ende geht und sie dann gerne in das neue Projekt überwechseln wollen. Da möchte man sich nicht zu unbeliebt machen, aber man möchte natürlich auch nicht unnötig früh seinen Stuhl beim MER-Projekt räumen müssen, denn nicht für alle ist eine sofortige Weiterbeschäftigung an einer Universität oder in einem andern Projekt gesichert.

Man darf gespannt sein, was da noch so kommt.

 

[mcnoch]

Spirit hat sein Forschungsprogramm auf seiner Winterposition weiter fortgesetzt und im zweiten Anlauf auch seine interne Uhr wieder sauber synchronisiert bekommen. Zwischen all diesenen Aktionen müssen nun aber wegen der reduzierten Energieproduktion (derzeit nur noch 249 Wattstunden am Tag) längere Pausen von bis zu einigen Tagen eingelegt werden. Noch bis Ende April wird Spirit sein Forschungsprogramm durchführen können, dann wird er in den Wintermodus versetzt und nur noch meterologische Daten sammeln.

Bei den letzten Übertragungen hat man ein wenig damit zu kämpfen gehabt, das der Kameramast der Hochleistungsantenne im Funkweg stand. Der Rover verfügt aber über eine spezielle Prozedur, die seinem Bordcomputer erkenenn läßt, wann seine Antenne durch andere Komponenten verdeckt ist und eine Korrektur der Antennenposition erforderlich ist, die dann auch selbständig durchgeführt wird. Da diese "Selbstanalyse"-Werte aber nur temporär im Speicher gehalten werden und nach der üblichen Nachtabschlatung nicht mehr vorhanden sind, denkt man nun darüber nach, dieen Wert während der Parkzeit permanent im Speicher zu behalten und so den Zeit- und Energieverlust zu unterbinden.

Opportunity geht es gut, es wurden nach Abschluss des laufenden Forschungsprogrammes eine Reihe von Routinechecks gemacht, die allesamt gute Werte brachten. Durch den Staub in der Luft und den verbliebenen Ablaberungen auf den Photovoltaikfläschen kann derzeit 68 % des Sonnenlichtes genutzt werden und so 30 Watstunden pro Tag produziert werden. In den nächsten Tagen wird der Rover nun zu einem Gesteinsvorsprung namens "Cape Verde" weiterfahren, da man dort die Sedimentsschichten in dem vorspringendem, steilabfallendem Kliff besonders gut sehen kann.

 

[mcnoch]

Spirit erfreut sich aufgrund des klaren Wetters einer für diese Jahreszeit überdurchlichen Energieproduktion von etwa 240 Wattstunden. Wie auf der Erde bedeutet ein klarer Himmel aber auch, dass es in der Nacht besonders kalt wird, so kalt, dass sich die Temperaturen jetzt bereits der Grenze annähern, ab der die Notfall-Heizungselemente aktiviert werden müssen, um die lebensnotwendigen Systeme in einem funktionsfähigen Zustand zu halten. Diese Beheizung kostet aber viel des wertvollen Strom aus den Batterien. Man wird nun also schon recht bald mit dem Balanceakte zwischen Erwärmung durch Gebrauch der wissenschaftlichen Geräte und Beheizung beginnen; wobei ersteres zwar die ergiebigere Energienutzung ist, aber auch so ihre Tücken hat, wenn über Tage Energie verbraucht wird und die Nacht dann doch nicht so kalt wird.

Sorgenfrei ist derzeit auch das für Opportunity zuständige Team nicht, denn einer der fünf Motoren im Roboterarm macht in den letzten zwei Wochen verstärkt Ärger. Sollte der Motor komplett ausfallen, könnte der Roboterarm mit den vier Werkzeugen und Sensorsystemen nicht mehr seitlich geschwänkt werden. Seine horizontale Ausrichtung müßte dann durch die Positionierung des Rovers selber erfolgen, was die Nutzbarkeit einschränken würde. Die Ursachenanalyse sieht diese Probleme als Weiterentwicklung des schon seit einiger Zeit beobachteten Verschleißes der Elektrik des Motors, ein mechanischer Felher hingen wird als wenig wahrscheinlich erachtet. Die Rover können halt doch nicht ganz ihr Alter und die erfahrenen Beanspruchungen durch Einsatz und Wetter auf dem Mars leugnen. Ansonsten hat sich Opportunity aber fleißig über das anspruchsvolle Terrain gen "Cape Verde" vorgearbeitet und dabei auch nicht ganz ungefähliche größere Sandablagerungen überwunden.