Messtechnik Perseverance analysiert Wetter und Atmosphäre auf dem Mars

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Der Marsrover Perseverance hat nach der Testphase jetzt damit begonnen, die Atmosphäre des Mars genauer zu untersuchen. Bei Temperatur und relativer Luftfeuchte zeigten sich spannende Messdaten.

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Marsrover: Vollgepackt mit Messtechnik, untersucht Perseverance die Oberfläche des Mars.
Marsrover: Vollgepackt mit Messtechnik, untersucht Perseverance die Oberfläche des Mars.
(Bild: NASA)

Am 18. Februar ist der Rover Perseverance sicher auf der Oberfläche des Mars gelandet. Die Test- und Implementierungsphase verlief gut. Auch die Drohne Inguenity hat begonnen, die Oberfläche des Mars für wissenschaftliche Messungen zu untersuchen.

Der Rover erkundet mindestens für das nächste Marsjahr ein altes Flussdelta im Jezero-Krater, was ungefähr zwei Erdjahren entspricht. Nach der Landung hat der Rover seine Roboterarme ausgestreckt und bereits eine ordentliche Anzahl hochwertiger Fotos, Videos und Audio-Samples an die Erde gesendet.

Wetterdaten des Mars analysieren

Die Mars-Environmental-Dynamics-Analyzer- (MEDA-)Messgeräte des Rovers, entwickelt vom spanisch geleiteten Forschungskonsortium, kommen ebenfalls zum Einsatz. MEDA ist eine Wetterstation, die speziell für die Bedingungen des Mars entwickelt wurde. Das MEDA-Kit umfasst Messgeräte von dem Finnish Meteorological Institute (FMI) und von Vaisala zur Messung der Druck- und Feuchtebedingungen auf dem Mars. Die von der MEDA-Suite bereitgestellten Messungen und lokalen Winddaten werden auch vom Ingenuity-Hubschrauber verwendet.

Die Messgeräte müssen nach der langen Raumfahrt hochwertige und zuverlässige Messungen liefern können. „Wissenschaftlich fundierte, genaue und zuverlässige Messungen bilden den Kern der Marsforschung. Aus diesem Grund ist es fantastisch, die Bestätigung zu erhalten, dass unsere Sensoren auch nach der anspruchsvollen Raumfahrt unter extremen Bedingungen auf dem Mars funktionieren. Die Messtechnik von Vaisala zeigt sich unter schwierigen Messbedingungen von ihrer besten Seite“, sagt Liisa Åström, Vice President, Products and Systems, bei Vaisala.

13 verschiedene Messgeräte für den Feuchtesensor

„Die Ausrüstung auf dem Mars muss unter allen Bedingungen funktionieren und wird entsprechend getestet. Die Herstellung, Prüfung und Fertigstellung der Messgeräte ist seit vielen Jahren ein umfangreiches Projekt. Es ist daher großartig, die Messgeräte endlich im Einsatz auf dem Mars zu sehen“, fasst Maria Hieta, Research Engineer bei FMI, zusammen.

Maria Hieta fährt fort: „Zum Beispiel haben die Feuchtemessgeräte von Perseverance eine strenge Auswahl durchlaufen. FMI baute 13 verschiedene Messgerätemodelle für den Feuchtesensor. Diese Modelle wurden zu verschiedenen Zeiten unter rauen Bedingungen wie sehr niedrigen Temperaturen getestet. Zusätzlich wurden sie bei den Tests Vibrationen und Stößen ausgesetzt. Das zuverlässigste Modell wurde als Teil der MEDA-Ausrüstung ausgewählt.“

Eine relative Luftfeuchte von nahe Null

Die relative Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche des Mars erreicht knapp Null Prozent.
Die relative Luftfeuchtigkeit auf der Oberfläche des Mars erreicht knapp Null Prozent.
(Bild: Vaisala)

MEDA-Messgeräte haben die ersten durchgehenden Messdaten zu Druck und relativer Feuchte an die Erde übermittelt. Die gemessenen Werte entsprechen den Erwartungen. „Die Druckniveaus und -schwankungen je nach Tageszeit im Jezero-Krater spiegeln unsere Modelle perfekt wider. Die relative Feuchte ist tagsüber praktisch Null (0 Prozent relative Luftfeuchte) und erhöht sich nachts, da die örtliche Temperatur nahezu auf −80 °C abfällt.

Zum Vergleich: Auf der Erde wird eine relative Feuchte von 20 Prozent als sehr niedrig angesehen, und eine relative Feuchte nahe Null wird kaum jemals gemessen. Durch die Druckdaten konnten wir auch Staubhosen in der Nähe des Perseverance feststellen. In den Druckdaten werden diese als schneller und starker Abfall im Drucksignal wahrgenommen“, sagt Maria Genzer, Gruppenleiterin für Planetenforschung und Weltraumtechnologie am FMI.

Von Wetterbedingungen und der Atmosphäre

Druck-Messdaten von der Marsoberfläche.
Druck-Messdaten von der Marsoberfläche.
(Bild: Vaisala)

Der Perseverance Rover wurde entwickelt, um die Bedingungen und die Geologie des Mars zu erkunden und nach Spuren vergangenen Lebens zu suchen. Obwohl Spuren von Leben faszinierend sind, interessieren sich finnische Forscher*innen besonders für die Marsatmosphäre.

„Erde und Mars haben viele Gemeinsamkeiten, weshalb wir das Studium der Marsatmosphäre so spannend finden: Es hilft uns, das Verhalten der Erdatmosphäre besser zu verstehen. Darüber hinaus können Staubhosen auf dem Mars rau sein. Daher ist es wichtig, die Stürme vorhersagen zu können, wenn wir in Zukunft bemannte Weltraummissionen zum Mars schicken wollen. Aus diesem Grund braucht der Mars ein Wetterstationsnetzwerk“, erklärt Maria Genzer.

Der Perseverance Rover und der Curiosity Rover, der bereits 2012 auf dem Mars gelandet ist, liefern Messungen, die ungefähr 3.700 km voneinander entfernt sind. Beide Rover verfügen über ähnliche finnische Druck- und Feuchtemessgeräte, die Daten liefern, die zur Analyse an die Erde gesendet werden.

Meteorologisches Dreipunkt-Beobachtungsnetzwerk

Die Daten der Rover kombiniert mit Beobachtungen des InSight Lander der NASA auf dem Mars bilden das erste meteorologische Dreipunkt-Beobachtungsnetzwerk auf einem anderen Planeten. Das Netzwerk ermöglicht eine noch genauere Modellierung der Marsatmosphäre und ihrer Phänomene.

„Wir hoffen, in Zukunft mehr Messpunkte auf dem Mars zu erhalten. Dies wäre beispielsweise die Voraussetzung für unser MetNet-Programm, für das wir kleine Sonden entwickeln, die auf die Marsoberfläche treffen und diese durchdringen. Diese Sonden würden dann ein umfassendes Wetterbeobachtungsnetzwerk auf dem Planeten schaffen“, beschreibt Maria Hieta.

Die Marsmission 2020 ist Teil des Mars Exploration Program der NASA. Eine der Hauptaufgaben des Perseverance Rovers besteht darin, eine Reihe von Gesteins- und Bodenproben zu nehmen und zu lagern, die dann später zur Analyse auf die Erde gebracht werden können. Finnische Technologie soll 2022 an Bord der ExoMars Mission der Europäischen Weltraumbehörde ESA und der russischen Weltraumorganisation Roskosmos erneut den Mars erreichen.

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