Mars Rover Spirit und Opportunity

Diskutiere Mars Rover Spirit und Opportunity im Raumfahrt Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Das eigentlich für die Untersuchung der Bodenproben entwickelte Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) kann mit sehr hoher Genauigkeit auch das...

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  1. mcnoch

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    Das eigentlich für die Untersuchung der Bodenproben entwickelte Alpha Particle X-Ray Spectrometer (APXS) kann mit sehr hoher Genauigkeit auch das Argon in der Marsatmosphäre messen. Argon ist mit ca. 2 % das zweihäufigste Gas in der Marsatmosphäre. In mehr oder minder regelmäßigen Abständen wird die Anzahl von Argonatomen in einem bestimmten Volumen gemessen und daraus die Dichte von Argon in der lokalen Marsatmosphäre abgeleitet. Da Argon, anders als die übrigen Atmosphärenbestandteile übers Jahr mengenmäßig releativ konstant bleibt, während das sonst mit ca. 96 % dominante CO2-Gas und auch der Wasserdampf im Winter teilweise bis zu 30 % als Trockeneis zu Boden sinken und daher mengenmäßig nur geringer in der lokalen Marsatmosphäre vertreten sind, kann man so auch Rückschlüsse auf die sonstigen Atmosphärenbestandteile ziehen. Durch das Absinken der lokalen Atmosphärendichte, besonders ausgeprägt an den Polen, entsteht eine Druckdifferenz in der Marsatmosphäre und Gasmassen ströhmen aus den wärmeren Regionen des Mars in die kälteren Regionen. Mit diesen Mesungen kann man also die Funktionsweise der Marsatmosphäre beobachten. Besonders effizient war dies, als man es von zwei unterschiedlichen Standorten aus mit Spirit und Opportunity machen konnte.
     
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    Ist diese Druckdifferenz auch ein Grund für die Staubstürme?
     
  4. #543 Chopper80, 15.03.2018
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    Wind bzw. Sturm wird immer durch eine Druckdifferenz in einer Atmosphäre hervorgerufen.

    C80
     
  5. A.G.I.L

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    Das ist klar. Meine Frage zielte dahin, ob die Stürme eher durch die Druckdifferenz durch das Absinken des CO² auf den Marsboden oder durch andere, z.B. thermische Einflüsse ähnlich denen auf der Erde, verursacht werden.
     
  6. mcnoch

    mcnoch Alien
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    Die Sache ist deutlich komplexer. Man muss hier zwischen den kleinen, lokalen und den globalen Sturmereignissen unterscheiden.

    Sehr vereinfacht ausgedrückt schafft der Druckunterschied die Bedingungen, dass sich durch den großflächigen Druckausgleich Bedingungen ergeben, die je nach lokaler Begebenheit zu Stürmen führen können. Diese lokalen Begebenheiten können Höhenunterschiede oder Zonen sein, die die Energie des Sonnenlichts besser aufnehmen oder speichern können, so dass Temperaturunterschiede in der Luft über diesen Zonen entstehen, die die atmosphärischen Bewegungen lokal so verstärken, dass lokale Stürme entstehen.

    Die globalen Stürme, von denen wir 2007 den letzten hatten, gehen auf einen anderen Effekt zurück. Gelegentlich kommt es dazu, dass lokale Stürme die untere und mittlere Atmosphäre stärker durcheinanderwirbeln, als sonst üblich. Dabei steigt dann durch die Verwirbelungen erwärmter Wasserdampf verstärkt erst in die mittlere Atmosphäre auf und diffundiert dann über die äußeren Schichten der Atmosphäre verstärkt ins Weltall hinaus. Da Wasserdampf ein wichtiger Wärmeträger der Atmosphäre ist, kommt es durch dieser Verlagerung nicht nur zu einem erheblichen Wärmeverlust in den unteren und oberen Schichten, sondern der Staub des lokalen Sturms wird in die wärmere mittlere Atmosphäre hochgetragen, wo er sich, gefangen zwischen den dann kälteren oberen und unteren Atmosphärenschichten, in der mittleren Atmosphäre verteilt, ehe der Staub nach und nach wieder zu Boden sinkt. Es tobt also gar kein globaler Sturm auf dem ganzen Mars, sondern es sieht nur so aus, weil sich der Staub wie ein Schirm über den ganzen Planeten spannt.

    Vieles rund um diesen Effekt ist noch überhaupt nicht verstanden. Einige Wissenschaftler hoffen, dass es dieses Jahr vielleicht wieder so einen Sturm geben könnte, den man dann mit den auf und rund um den Mars befindlichen Instrumenten hervorragend untersuchen könnte. Aber des einen Freud wäre des anderen Leid, Opportunity würde darunter leiden und auf bei einigen anderen Instrumenten wären Schutzmaßnahmen oder gar Flugbahn-Korrekturen notwendig.
     
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  7. A.G.I.L

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    Danke mcnoch für die ausführliche und interessante Antwort. Tatsächlich ziemlich komplex. Ich finde es immer wieder erstaunlich und bewundernswert, was man alles über die Vorgänge auf anderen Himmelskörpern herausfinden kann.
     
  8. mcnoch

    mcnoch Alien
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    Opportunity widmet derzeit einen großen Teil seiner nutzbaren Zeit der genauen Untersuchung eines "Aguas Calientes" benannten Gesteinsbrocken. Da die Reagenzien nach all den jahren mittlerweile nur noch sehr schwach reagieren, muss die Probe eben länger laufen, damit man wieder auf ein verlässliches Ergebniss kommt.
     
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  10. mcnoch

    mcnoch Alien
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    Der Rover setzt seine wissenschaftliche Detailarbeit weiter fort und arbeitet entlang der Westrampe des Perseverance Valley eine Vielzahl einzelner Untersuchungsstellen in einer gleichförmigen und zeitaufwendigen Reihenuntersuchung ab. Diese Untersuchungsreihe, bei der Proben aus jeder erreichbaren Sedimentschicht dieser Aufschlusszone genommen werden, soll den Geologen wichtige Erkenntnisse zur geologischen Entstehung dieser Zone liefern. Für den Laien mag es wenig spektakulär sein, dass der Rover seit Wochen alle paar Tage ein Stückchen weiterfährt und den nächsten Untersuchungspunkt mit optischen und chemischen Instrumenten nach einem festgelegten Plan abarbeitet, aber genau dies ist der eigentliche Forschungsauftrag des Rovers. Die Erkundungsfahrten mit ihren Panorama-Fotos sind zwar auch wichtig und vor allem für den Laien leichter verständlich, aber eigentlich geht es bei Rover-Mission um genau jene geologische Kleinarbeit. Die Geologen sind jedenfalls begeistert, dass sie auch nach Jahren noch so signifikante Daten bekommen. Und natürlich würde man es sich wünschen, dass einige der zwischenzeitlich ausgefallenen Instrumente noch funktionieren würden, um die Messreihen um weitere Aspekte zu erweitern, aber keiner konnte ahnen, dass der Rover derart lang im Einsatz sein würde.

    Die Stromproduktion liegt derzeit bei ca. 660 Wattstunden, was die intensiven Arbeiten mit APXS und den div. Kameras ohne Pausen ermöglicht. Die Fahrstrecken sind naturgemäß recht kurz, meist unter 10 Metern, teilweise braucht man den Rover auch nur ein wenig zu drehen, um schon an die nächste Schicht zu gelangen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass der Rover die bislang zurückgelegte Fahrstrecke in den letzten Monaten nur unwesentlich auf 45,16 km vergrößert hat.
     
  11. mcnoch

    mcnoch Alien
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    Im Einsatzgebiet des Rovers baut sich gerade ein großer Staubsturm auf. Der Betrieb des Rovers wurde daher eingestellt, um möglichst viel Energie in den Batterien zu halten. Der Rover befindet sich jetzt im gleichen Modus, den er auch bei einer Überwinterung nutzen würde. Alle Geräte bis auf seine heizung für die Batterien nd den Comuoter-Kern sind runtergefahren. Da der Staub das Sonnenlicht sehr stark streut kommt nur noch wenig beim Rover an, so dass seine Stromproduktion massiv gesunken ist. Erschwert werden könnte die Situaton dadurch, dass sich dann auch wieder eine dickere Staubschicht auf den Photovolatikflächen ablegen wird, was die Stromproduktion auch dann noch behindern würde, wenn sich der Sturm in einigen Wochen wieder gelegt haben sollte.

    Der Sturm ist innerhalb von 2 Wochen auf die Größe von Nordamerika angewachsen. Opportunity hatte 2007 schon einmal so eine kritische Phase überstanden, sein Partner-Rover Spirit hingegen überstand 2010, nachdem er sich in einer Düne festgefahren hatte, einen solchen Sturm nicht mehr. Wenn man jetzt für einige Zeit nichts vom Rover hört, ist dies nicht unbedingt ein schlechtes Zeichen, denn das Aussetzen div. Kommunikationsfenster ist Bestandteil der Stromsparstrategie.
     
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