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Der Mars 2020 Perseverance Rover der NASA wird einige der besten Marskarten verwenden, die je erstellt wurden

Der nächste Marsrover der NASA, Perseverance, wird den Roten Planeten mithilfe einiger der präzisesten Mars-Karten erkunden, die jemals erstellt wurden.

Perseverance, das Herzstück der 2,7-Milliarden-Dollar- Mission Mars 2020 der NASA , soll am Donnerstagmorgen (30. Juli) von Floridas Luftwaffenstation Cape Canaveral aus starten. Wenn alles nach Plan läuft, landet der Rover in Wagengröße am 18. Februar 2021 im Jezero-Krater des Mars.

Das 45 Kilometer breite Jezero beherbergte in der Antike einen See und ein Flussdelta und war damit ein ideales Ziel für die lebensjagende Ausdauer, die Proben zwischenspeichert. Jedenfalls wissenschaftlich ideal. Der Krater ist in unebenem und rauem Gelände bedeckt, insbesondere in der Delta-Region, was für Missionsforscher verlockend ist und eine Herausforderung für die Ingenieure darstellt, die den sechsrädrigen Roboter sicher herunterfahren sollen.

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Mars 2020 wird diese Herausforderung mithilfe mehrerer neuer Technologien bewältigen. Eine der wichtigsten ist die Terrain-Relative Navigation (TRN), mit der die Skykran-Abstiegsphase der Mission die Jezero-Landschaft während des Landeanflugs auf Gefahren untersuchen und bei Bedarf autonom den Kurs ändern kann.

Hier kommt die bahnbrechende Kartografie ins Spiel. Mars 2020 wird zwei Karten nutzen, die Forscher des United States Geological Survey (USGS) mit Bildern erstellt haben, die mit dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen wurden .

Eine Karte mit einer Auflösung von 25 Zentimetern pro Pixel weist auf Gefahren am Landeplatz in der Nähe des alten Deltas von Jezero hin (und dient auch als Basiskarte für Missionsoperationen). Die andere ist eine traditionellere Oberflächenstrukturkarte mit einer Auflösung von etwa 6 Metern pro Pixel. 

Mars 2020 wird Fotos der Jezero-Landschaft machen, die im kommenden Februar durch den Himmel des Roten Planeten absteigt. Das integrierte TRN-System vergleicht diese Bilder dann mit den genau ausgerichteten Karten, ähnlich wie dies bei Gesichtserkennungssoftware der Fall ist.

“Es kann dann identifizieren, ‘Werden wir auf einem roten Pixel landen?’ und wenn ja, feuern Sie die Retrorockets ab und navigieren Sie zum nächstgelegenen grünen Pixel “, sagte Robin Fergason, ein Forschungsgeophysiker am Astrogeology Science Center der USGS in Flagstaff, Arizona, gegenüber Space.com.

Mars 2020 muss solche Entscheidungen selbst treffen, ohne die Hilfe seiner menschlichen Handler. Der Rote Planet wird am Landetag etwa 209 Millionen km von der Erde entfernt sein, was bedeutet, dass es mehr als 11 Minuten dauern wird, bis ein Signal der Missionskontrolle die Ausdauer erreicht. Die gesamte Ein-, Abstiegs- und Landesequenz (EDL) des Rovers dauert nur 7 Minuten.

TRN sollte dazu beitragen, dass die ” 7 Minuten Terror ” von Mars 2020 etwas weniger furchterregend werden.

“Wenn wir keine geländebezogene Navigation hätten, liegt die Wahrscheinlichkeit einer sicheren Landung im Jezero-Krater bei etwa 80 bis 85%. Mit Mars 2020 können wir diese Erfolgswahrscheinlichkeit einer sicheren Landung im Jezero-Krater tatsächlich ganz nach oben bringen.” jedes Mal zu 99% sicher “, sagte der Mars 2020-Leit- und Kontrollingenieur Swati Mohan vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien, in einem NASA-Video von 2019 über TRN . (JPL baute Perseverance auf, entwickelte sein TRN-System und wird die Missionsoperationen auf dem Roten Planeten verwalten.)

Wenn Sie überrascht sind, dass die USGS eine Schlüsselrolle bei dieser Marsmission spielt, sollten Sie es nicht sein. Die Agentur erstellt seit Jahrzehnten detaillierte Karten von Orten außerhalb der Erde . Beispielsweise wurde 1963 das Astrogeology Science Center gegründet, um die Mondoberfläche vor den Apollo-Missionen der NASA abzubilden und Astronauten für ihre kommenden Mondspaziergänge auszubilden. (Die Einrichtung war in jenen frühen Tagen als Flagstaff Science Center bekannt.)

“Dort gibt es eine lange Geschichte, die bis heute reicht”, sagte USGS-Direktor Jim Reilly, ein ehemaliger NASA-Astronaut mit drei Space-Shuttle-Missionen, gegenüber Space.com.

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Mars 2020 wird auch eine EDL-Technik namens Range Trigger vorstellen, die einen präziseren und gezielteren Einsatz von Fallschirmen beinhaltet. 

“Frühere Missionen haben ihre Fallschirme so früh wie möglich eingesetzt, nachdem das Raumschiff eine gewünschte Geschwindigkeit erreicht hatte. Anstatt so früh wie möglich einzusetzen, setzt der Range Trigger des Mars 2020 den Fallschirm basierend auf der Position des Raumfahrzeugs relativ zum gewünschten Landeziel ein”, schrieben NASA-Beamte eine Beschreibung der EDL-Technologie der Mission .

“Die Range Trigger-Strategie könnte den Mars 2020 Perseverance Rover ein paar Meilen näher an die genaue Stelle im Landebereich bringen, die Wissenschaftler am liebsten untersuchen möchten”, fügten sie hinzu. “Es könnte sich bis zu einem Jahr vom Weg des Rovers zu seinem Hauptarbeitsplatz rasieren.”

Das Sky-Crane-System, das den EDL-Betrieb abschließt, indem die Ausdauer auf Kabeln auf Jezeros Boden gesenkt wird, ist nicht neu. Der Vorgänger von Perseverance, der Marsrover Curiosity , nutzte ihn 2012, um sicher auf den Boden des Gale Crater zu gelangen. Der Himmelskran ist jedoch so dramatisch und Science-Fiction, dass er in jeder Diskussion über die Landungstechnologie Mars 2020 erwähnt werden sollte.

Mars 2020 wird auch nach dem Aufsetzen neue Technologien testen. 

Zum Beispiel wird eines von Perseverances Instrumenten, MOXIE, Sauerstoff aus der dünnen, von Kohlendioxid dominierten Marsatmosphäre erzeugen und möglicherweise den Weg für Geräte ebnen, die Astronauten bei der Erkundung des Roten Planeten helfen. Und ein winziger Hubschrauber namens Ingenuity fliegt auf dem Bauch des Rovers zum Mars, wo er versuchen wird, als erstes Drehflügler auf einer Welt jenseits der Erde zu fliegen.

Aber Ausdauer ist in erster Linie eine wissenschaftliche Mission. Seine Hauptaufgaben nach dem Aufsetzen werden verwickeln für Signaturen des alten suchen Mars Lebens , Charakterisieren Jezero Geologie im Detail und das Sammeln und die Caching Proben für zukünftige Rückkehr zur Erde. Eine gemeinsame Kampagne der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation wird dieses unberührte Marsmaterial möglicherweise bereits 2031 hierher bringen .