InSight unterwegs zur Umlaufbahn

Der Start war erfolgreich! BRAVO!

Am 5. Mai 2018 befand sich der Mars 121 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Wegen den Planetenbewegungen musste unsere Mission jedoch 485 Millionen Kilometer zum Roten Planeten zurücklegen. Die Landung war für den 26. November 2018 geplant. Die Reise dauerte schliesslich über sechseinhalb Monate, genau 210 Tage.

Ablauf der Insight-Mission (© Arteclick).

Die InSight-Sonde verlässt den Orbit

Nach dem Start sind mehrere Schlüsseletappen erforderlich, um die Sonde in die Umlaufbahn der Erde und weiter in Richtung Mars zu bringen.

Die Schlüsseletappen, um auf die Umlaufbahn der Erde zu gelangen (© Arteclick).

Nach einem kurzen vertikalen Anstieg machte die Atlas V Rakete ein erstes Manöver in Richtung Süden. Der Motor der ersten Stufe brannte während 244 Sekunden nach Time Zero. Danach war seine Aufgabe beendet, und der Motor wurde abgeschaltet. Die erste Stufe der Rakete wurde fallen gelassen und stürzte zurück in den Pazifischen Ozean.

Dann änderte der Centaur mit der InSight-Sonde seinen Kurs in Richtung Mars.

Schliesslich wurde InSight 93 Minuten nach dem Start von der Centaur-Stufe getrennt und begann seine lange Soloreise zum Mars.

Wenige Sekunden später wurden die beiden Nanosatelliten CubesSat MarCO-A und MarCO-B ins All entlassen und begannen, InSight zu folgen. Sie sind als “Funkrelais” zwischen InSight und der Bodencrew während der gesamten Flugzeit konzipiert.

InSight auf der Reise zum Mars (© NASA).

InSight entfernte sich von der Erde mit einer Geschwindigkeit von 10’000 Kilometern pro Stunde (6’200 Meilen pro Stunde).

Once InSight is released from its launcher it moves away from Earth at a speed of 10,000 kilometres per hour (© NASA).

Das Team, das die Mission von der Erde aus verfolgt, steuert InSight seit dem Start fast kontinuierlich. Es musste die Flugbahn während des Fluges mehrmals anpassen, um sicherzustellen, dass InSight mit der richtigen Geschwindigkeit und ganz präzise in die richtige Richtung fliegt.

Um die InSight-Antenne, die zur Erde zeigt, für eine qualitativ hochwertige Kommunikation aufrecht zu erhalten, sind Einstellungskorrekturen erforderlich. Dabei ist es auch wichtig, dass die InSight-Solarmodule der Sonne zugewandt bleiben.

Um diese kleinen Korrekturen vorzunehmen, musste das Team jederzeit mit den InSight-Navigationsinstrumenten kommunizieren können.

Die auf InSight installierten Navigationswerkzeuge

1) Ein Sterntracker folgt der Position von InSight und zeigt seine Ausrichtung an das Überwachungsteam an. 2) Eine Trägheitsmesseinheit mit einem Gyroskop gibt Auskunft darüber, wie sich InSight bewegt. 3) Sonnenkollektoren ermöglichen es InSight, sich nach dem Sonnenstand zu orientieren. 4) 8 Triebwerke, 4 große und 4 kleine:

Die 4 großen Triebwerke helfen InSight, sich in die richtige Richtung zu bewegen. Die 4 kleinen werden verwendet, um das Raumschiff zu stabilisieren und in die richtige Richtung zu lenken.

Konfiguration während des Transports zum Mars: 1: Feste Solarmodule (×2), 2: Sternsucher (×2), 3: Triebwerke (×4), 4: Mittelgroße Antenne MGA, 5: Hitzeschild, das das Fahrwerk verkapselt, 6: Sonnensensor (×2), 7: Reisestufe, 8: Low Gain Antenne LGA (×2) (© NASA).

Die Flugbahn von InSight wird während des gesamten Fluges beibehalten.

Daher ist ein Maximum an Präzision gefordert, um genau an den für die Landung vorgesehenen Punkt auf der Äquatorebene Elysium des Mars zu gelangen. Dazu gab Atlas V die notwendige Geschwindigkeit, um der Schwerkraft der Erde zu entkommen und zum Mars zu gelangen.

Die Flugbahn der Sonde InSight ist ein Kreisbogen, der in der untenstehenden Grafik der NASA orange eingezeichnet ist. Das eine Ende dieser Flugbahn berührt die Erde, das andere den Mars.

Die Erde bewegt sich in der Darstellung auf der blauen Flugbahn. Ihre Position zum Zeitpunkt des Starts ist mit “Earth at Launch” und ihre Position zum Zeitpunkt der Landung mit “Earth at Arrival” beschriftet.

Der Planet Mars bewegt sich über die rote Umlaufbahn. Seine Position beim Start ist mit “Mars at Launch” und seine Position zum Zeitpunkt der Landung mit “Mars at Arrival” beschriftet.

Wie man in der Grafik erkennen kann, ist die Flugbahn nicht direkt auf den Mars ausgerichtet, ganz im Gegenteil. Denn die Regeln für den Schutz von Planeten schreiben vor, dass bei der Erforschung des Mars alles unternommen werden muss, um eine Verschmutzung des Planeten mit irdischen Keimen zu vermeiden. Deshalb werden die Marssonden so gestartet, dass sie ohne Korrektur-Manöver ihr Ziel verfehlen würden. So wird verhindert, dass die Oberstufe der Trägerrakete, die den Sonden bei ihrem Start folgt, bei einer Fehlfunktion auf dem Mars zerschellt.

Flugbahn der Sonde InSight zwischen der Erde und dem Mars (© NASA).

Auf dieser sechseinhalb Monate dauernden Reise sind sechs Anpassungen der Flugbahn von InSight geplant.

Diese Anpassungen werden als “Bahn-Korrektur-Manöver” oder Trajektoriekorrekturmanöver oder TCMs bezeichnet. Sie helfen, die Flugbahn so zu verfeinern, dass InSight am Tag der Landung den richtigen Eintrittspunkt an der Marsatmosphäre erreicht.

Für die InSight-Mission gibt es 6 dieser Manöver, notiert als TCM1-TCM2…TCM6, wie auf dem vorherigen Diagramm erkennbar ist:

• TCM 1 geplant für den 22. Mai 2018, 17 Tage nach dem Start zur Verfeinerung der InSight-Flugroute
• TCM 2 geplant für den 28. Juli 2018, 121 Tage vor der Landung

Alle anderen Manöver zur Korrektur der Flugbahn erfolgen in der Anflugphase, die 60 Tage vor der Landung beginnt.

• TCM 3 geplant für den 12. Oktober 2018, 45 Tage vor der Landung
• TCM 4 geplant für den 11. November 2018, 15 Tage vor der Landung
• TCM 5 geplant für den 18. November 2018, 8 Tage vor der Landung
• TCM 6 geplant für den 25. November 2018, 22 Stunden vor der Landung

Die Aufgabe dieser Manöver ist es, die Flugbahn-Feinabstimmung der InSight Sonde vorzunehmen, um ihr zu ermöglichen, mit der gewünschten Präzision in die Marsatmosphäre einzutreten. Der Anstellwinkel des Eintrittskonus ist -12,5°. Wenn die Sonde mit einem kleineren Winkel in die Atmosphäre eintritt, prallt sie von dieser ab und geht im Weltraum verloren. Ist der Winkel, mit dem sie auf den Mars zusteuert, jedoch grösser, sind die Reibungskräfte so gross, dass die Landefähre verglüht.

Die InSight-Sonde, nur ein weiterer Satellit?

Hier ist ein kleiner Film der CNES, der erklärt, wie Satelliten in die Umlaufbahn gebracht werden und warum sie nicht wieder auf die Erde zurückfallen.

Satelliten in die Umlaufbahn bringen (© CNES).

Als die Sonde einmal im Orbit um die Erde war, musste das Triebwerk noch einmal gezündet werden, um die Sonde in die richtige Richtung zum Mars anzutreiben. In diesen Höhen reichte ein kleines Triebwerk aus, da die Anziehungskraft der Erde wesentlich geringer ist.

Die Berechnungen müssen extrem präzise sein, denn durch den geringsten Fehler beim Zündzeitpunkt oder bei der Flugbahn kann die Sonde derart weit am Mars vorbeifliegen, dass die Mission scheitert!

Doch all diese Details sind vor dem Start 100 Mal überprüft worden, und die Erfolgschancen dieser Art von Missionen liegen bei über 99 %.

Wie kommuniziert InSight während der Reise mit der Erde ?

An Bord der Rakete, die InSight zum Mars trug, befanden sich auch 2 Nanosatelliten, MarCO-A und MArCO-B, die jeweils etwa 13,5 kg wiegen. Sie sind je 36,6 cm lang, 24,3 cm breit und 11,8 cm hoch.

MarCO-A hat sich von der Rakete getrennt, während MarCO-B (in der gelben Box) noch daran befestigt ist (© NASA- JPL Caltech).

MarCO-A und MarCO-B sind an der Basis der Centaur-Plattform (gegenüber der Nutzlastverkleidung) befestigt. Nachdem der Raketenmotor ausgeschaltet und die InSight-Sonde freigegeben sind, dreht sich die Centaur-Plattform um 180° und gibt MarCO-A frei. Nach einer zweiten Drehung wird auch MarCO-B freigegeben.

Dann entfalten MarCO-A und MArCO-B zwei Solarmodule (30 x 30 cm), eine High-Gain-Antenne und ihre UHF-Antenne in Erwartung einer 6 ¹⁄₂ monatigen Reise zum Mars.

MarCO-A verfügt über zwei Solarmodule, ein Kaltgasantriebssystem für Trajektorienkorrekturen und Orientierungsänderungen im Raum, sowie Sonnensensoren, um sich im Raum zu lokalisieren. Gleiches gilt für MarCO-B. (© NASA- JPL Caltech).

MarCO-A und MArCO-B sind somit autonom und können InSight folgen, bis die Sonde auf dem Mars landet.

MarCO-A und MArCO-B folgen InSight bis zur Landung auf dem Mars (© Arteclick).

Die Aufgabe von MarCO-A und MArCO-B besteht darin, die von InSight an die Erde gesendeten Messungen während des Fluges, des Eintritts in die Atmosphäre, des Abstiegs und der Landung auf dem Mars in Echtzeit zu übertragen.

Die beiden Nanosatelliten, MarCO-A und MArCO-B, sind die Funkrelais, die während des Fluges und insbesondere bei der Landung von InSight Daten zur Erde übertragen (© NASA-JPL Caltech).

Wie kommuniziert InSight während der Landung mit der Erde ?

Im Gegensatz zu anderen Raumsonden hat InSight nicht die Möglichkeit, Informationen während des Abstiegs zum Mars - durch den Gravitationsbereich und die Atmosphäre - direkt an die Erde zu übertragen.

MarCO-A und MArCO-B sind als “Funkrelais” konzipiert und funktionieren sowohl als Datenempfänger als auch als Sender. Während der kritischen Landephase werden MarCO-A und MArCO-B daher den Fortschritt der Operationen in Echtzeit übertragen, bis InSight auf der Marsoberfläche positioniert ist.

InSight-Kommunikation während des Abstiegs und der Landung auf dem Mars. MarCO-A und MarCO-B sind als Relais in der Nähe des Mars (© NASA-JPL Caltech).

Zuerst empfangen die CubeSats Daten von InSight (Signal namens UHF Relay im Bild oben) und dann übertragen MarCO-A und MArCO-B diese Daten an die terrestrischen Deep Space Listening Network (DSN) Antennen der NASA.

Sobald InSight auf der Marsoberfläche gelandet ist, werden MarCO-A und MArCO-B, nachdem sie ihre Mission beendet haben, den Mars passieren und sich im interplanetaren Raum verlieren.

Wie kommuniziert InSight von der Marsoberfläche aus mit der Erde ?

Dank des DSN-Netzwerks kann jeder Satellit im Sonnensystem mit mindestens einer DSN-Station kommunizieren. Diese Stationen kommunizieren auch mit Satelliten, um Kurskorrekturen vorzunehmen, Software-Updates bereitzustellen, die Art und Weise, wie wissenschaftliche Beobachtungen gemacht werden, zu ändern, etc.

Das DSN-Netzwerk besteht aus 3 Antennenstationen auf der Erde. Dies sind der Goldstone Complex in Kalifornien, der etwa 120° vom Madrid Complex in Spanien und etwa 120° vom Canberra Complex in Australien entfernt ist.

Karte des globalen DSN-Netzwerks der NASA. Es gibt 3 Standorte: Kalifornien, USA; Madrid, Spanien; Canberra, Australien (© NASA).

Jede der Stationen im DSN-Netzwerk besteht aus mehreren Antennen mit je einem Durchmesser von 70 Metern.

Beispiel einer Antenne mit einem Durchmesser von 70 Metern im Goldstone Complex in Kalifornien (© NASA).

Wenn Mars und Erde am nächsten zueinander sind, d.h. in einer Distanz von 56 Millionen Kilometern oder 0,37 AE, dann dauert es 3 Minuten und 7 Sekunden, bis ein Signal von einer DSN-Station den Mars erreicht (1 AE = 149’560’000 km).

Wenn Erde und Mars mit etwa 381 Millionen Kilometern (oder 2,52 AE) am weitesten voneinander entfernt sind, dann dauert es 20 Minuten und 57 Sekunden, um das gleiche Radiosignal zu übertragen.

InSight kommuniziert täglich direkt mit dem DSN auf der Erde. Aber meistens wird InSight die nächstgelegenen Orbitalsonden um den Mars als Kommunikationsrelais verwenden, wie Mars Odyssey, Mars Global Surveyor oder Mars Reconnaissance Orbiter. Ab Oktober 2018 wird der europäische TGO-Orbiter auf dem Mars ankommen und als Relais für den Datentransfer dienen.

Kommunikationssatelliten im Orbit des Mars(© NASA).

Mars in einer Minute: Was passiert, wenn die Sonne unser Signal blockiert? (© NASA/JPL)

Auswahl des Landeplatzes der InSight-Mission: Elysium Planitia

Die Wahl des Landeplatzes von InSight war schwierig. Es wurden zahlreiche technische und wissenschaftliche Auflagen gemacht.

Die ersten Einschränkungen waren technischer Natur. Natürlich war es das Ziel der Ingenieure, InSight ohne Schäden auf dem Mars zu landen. Im Idealfall sollte die Oberfläche des Landeplatzes deshalb so flach und offen wie möglich sein.

Auswahl des Landeplatzes von InSight (© Arteclick).

Um InSight während des Abstiegs durch die Atmosphäre zu verlangsamen, spielt die dünne Atmosphäre des Mars die grundlegende Rolle eines Retarders. Daher ist ein Standort in geringer Höhe (mit mehr Abstand zwischen Boden und Atmosphären-Obergrenze) einem Standort in grosser Höhe vorzuziehen, weshalb die Ingenieure eine Ebene und nicht den Gipfel eines Vulkans wählten.

Weitere Einschränkungen betrafen die wissenschaftlichen Ziele der Mission. InSight als geophysikalische Messstation bedeutet, dass sich die Wissenschaftler für das Geschehen im Mars interessieren.

Dazu ist es notwendig, Messgeräte einzusetzen, die in der Lage sind, die erwünschten Daten zu erfassen. Die Franzosen bringen über CNES das SEIS-Seismometer zur Messung seismischer Bewegungen aus dem Inneren des Planeten mit, während die Deutschen über das DLR die HP3-Sonde zur Messung der Temperatur einsetzen. Diese Temperaturmessungen sollen im Untergrund bis zu fünf Meter unter der Marsoberfläche stattfinden.

Diese Instrumente benötigen eine stabile und horizontale Position, um zu funktionieren. Es ist eine grosse Herausforderung für das Team der Wissenschaftler.

Scrolle durch die Fotos im unteren Fenster und entdecke, wie die verschiedenen Arten von Landschaften auf dem Mars aussehen. Es gibt viele grosse Steine, Hohlräume, Unebenheiten - nicht leicht für InSight, den bestmöglichen Landeplatz zu finden !

Die InSight-Sonde wird auf der Elysiumebene (auch bekannt als Elysium Planitia) landen, in einer ellipsenförmigen Fläche, die 130 Kilometer lang und 27 Kilometer breit ist. Diese Region befindet sich in der Nähe des Äquators bei 4° nördlicher Breite.

Auf die Wahl der Elysiumebene haben sich Ingenieure und Wissenschaftler geeinigt und vermieden damit so viele steile und rutschige Hänge wie möglich, auch Böden voller grosser Steine oder unebene Böden, die von Spalten oder Einschlagkratern geprägt sind.

Wusstet ihr übrigens, dass Elysium ein lateinischer Begriff ist, der sich auf die Elysion bezieht, eine Ebene des Lichts aus der griechischen Mythologie, wo Menschen nach ihrem Tod gerichtet wurden, wo tugendhafte Seelen wohnen und endlich Ruhe finden konnten ?

Um weitere Missionen zu entdecken, die erfolgreich oder erfolglos auf dem Mars gelandet sind, verwende diese interaktive Karte !

Mars 3

Start : 28/05/1971

Landung : 02/12/1971

Missionsende : 22/08/1972

……….

Die Landung war ein Erfolg, aber der Lander hat seine wissenschaftliche Mission nicht erfüllt.

Der Orbiter übermittelte Daten während mehreren Monaten. Der Lander funktionierte jedoch 20 Sekunden nach dem Einsatz seiner Instrumente nicht mehr. Es wurde ein einziges dunkles und verschwommenes Foto des Marsbodens übertragen.

Dennoch war Mars 3 die erste menschliche Maschine, die erfolgreich auf dem Mars landete.

Viking 2

Start : 09/09/1975

Landung : 03/09/1976

Missionsende : 11/04/1980

……….

Die Module Viking 1 und Viking 2 sind Teil des gleichen amerikanischen Forschungsprogramms. Sie machen hochauflösende Aufnahmen, führen atmosphärische Analysen durch und suchen nach Lebensspuren.

Die Mission war ein Erfolg.

Beide identischen Landungsboote enthielten mehr als 90 kg wissenschaftliche Ausrüstung, darunter Kameras und eine Wetterstation. Trotz all dieser Instrumente und der vielen gesammelten Daten fanden sie keinen eindeutigen Beweis für Leben auf dem Mars.

Die Mission des Viking 2 endete wegen eines Batteriefehlers.

Curiosity

Start : 26/11/2011

Landung : 05/08/2012

Missionsende : andauernd

……….

Der Curiosity Rover reist auf dem Mars und sucht in den Felsen nach Spuren einer alten Umgebung, die das Leben unterstützt.

Die Mission ist ein Erfolg.

Neben der Erforschung der Felsen des Mars testete Curiosity erfolgreich eine neue Landetechnik. Für große schwere Rover wie Curiosity wurde eine raketenbetriebene Abstiegsstufe entwickelt.

Das System schwebt über dem Boden und bringt den Rover mit Kabeln nach unten. Dann löst es sich, entfernt sich und stürzt kontrolliert ab.

Deep space 2

Start : 03/01/1999

Landung : 03/12/1999

Missionsende : 03/12/1999

……….

Deep Space 2 sind zwei Sonden, die den Mars Polar Lander begleitet haben. Sie hätten in der Nähe des Südpols landen und nach Eis suchen sollen. Alle drei verschwanden und wurden nicht gefunden.

Die amerikanische Mission ist ein Misserfolg.

Die Erde verlor den Kontakt mit dem Lander und den Sonden, kurz bevor sie in die Atmosphäre eindrangen. Die Kommunikationsversuche waren erfolglos.

Auf den Bildern der Marsoberfläche fehlen der Lander und die Sonden.

Spirit

Start : 10/06/2003

Landung : 03/01/2004

Missionsende : 22/03/2010

……….

Die Spirit and Opportunity-Rover sind identische Roboter, die an zwei verschiedene Orte geschickt werden, um die Geologie des Mars zu erforschen und zu studieren.

Die amerikanische Mars Exploration Rover Mission ist ein Erfolg.

Spirit und Opportunity wiegen 185 kg und bewegen sich auf 6 Rädern. Spirit reiste 7,7 km, war aber 2009 in einer Sanddüne gefangen. An einem Ort ohne Sonnenlicht festgehalten, konnte es sich nicht wieder aufladen und hörte im März 2010 auf, mit der Erde zu kommunizieren.

Spirit sollte 90 Tage lang arbeiten, schaffte es aber, mehr als 5 Jahre zu überleben.

Mars Polar Lander

Start : 03/01/1999

Landung : 03/12/1999

Missionsende : 03/12/1999

……….

Der amerikanische Lander und Deep Space 2, die beiden Sonden, die ihn begleiteten, sollten in der Nähe des Südpols landen und nach Eis suchen. Alle drei sind verschwunden und wurden nicht gefunden.

Die Mission ist ein Misserfolg.

Die Erde verlor den Kontakt zum polaren Mars-Lander und den Sonden, kurz bevor sie in die Atmosphäre eindrangen. Die Kommunikationsversuche waren erfolglos.

Auf den Bildern der Marsoberfläche fehlen der Mars Polar Lander und die Sonden.

Phoenix

Start : 04/08/2007

Landung : 25/05/2008

Missionsende : 02/11/2008

……….

Dem amerikanischen Lander Phoenix gelang es, in der Nähe des Nordpols zu landen. Es analysierte Luft und Boden auf Wasser und Gas.

Die Mission ist ein Erfolg.

Im Winter geht Phoenix in den Energiesparmodus, weil die Sonneneinstrahlung nicht ausreicht, um die Batterien aufzuladen. Leider scheiterten im Sommer 2008 die Bemühungen um einen Neustart.

Als Ergebnis dieser Mission wird das Vorhandensein von gefrorenem Wasser im Marsboden bestätigt.

Viking 1

Start : 20/08/1975

Landung : 20/07/1976

Missionsende : 13/11/1982

……….

Die Module Viking 1 und Viking 2 sind Teil des gleichen amerikanischen Forschungsprogramms. Sie machen hochauflösende Aufnahmen, führen atmosphärische Analysen durch und suchen nach Lebensspuren.

Die Mission war ein Erfolg.

Beide identischen Landers enthielten mehr als 90 kg wissenschaftliche Ausrüstung, darunter Kameras und eine Wetterstation. Trotz all dieser Instrumente und der vielen gesammelten Daten fanden sie keinen eindeutigen Beweis für das Leben auf dem Mars.

Die Mission von Viking 1 endete wegen eines Fehlers in seinem Software-Update, der die Kommunikation mit der Erde unterbrach.

Pathfinder

Start : 04/12/1996

Landung : 04/07/1997

Missionsende : 27/09/1997

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Sojourner und Pathfinder reisen gemeinsam. Sie testen eine neue Landetechnik mit Airbags. Dann analysiert der Pathfinder Lander die Luft und den Boden um sich herum.

Die amerikanische Mission ist ein Erfolg.

Auf dem Mars macht der Pathfinder Fotos und führt wissenschaftliche Analysen durch. Es fungiert auch als Kommunikationsrelais zwischen Sojourner und der Erde.

Zwischen den beiden schickten Sojourner und Pathfinder 17’050 Bilder zurück zur Erde. Dank ihnen wurden Spuren von flüssigem Wasser gefunden…

Sojourner

Start : 04/12/1996

Landung : 04/07/1997

Missionsende : 27/09/1997

……….

Sojourner und Pathfinder reisen gemeinsam. Sie testen eine neue Landetechnik mit Airbags. Sojourner ist der erste Rover auf dem Mars, er muss versuchen, auf dem Mars zu reisen und Analysen durchzuführen.

Die amerikanische Mission ist ein Erfolg.

Als erster Rover auf dem Mars führte Sojourner Experimente zum Thema Radverschleiß und Materialbeständigkeit durch. Kameras und ein Lasersystem helfen ihm, Hindernisse zu umgehen.

Dank der Analysen von Sojourner und Pathfinder werden Spuren von flüssigem Wasser gefunden.

Mars 6

Start : 05/08/1973

Landung : 12/03/1974

Missionsende : 12/03/1974

……….

Der Lander unterbrach die Kommunikation mit dem russischen Team während des Abstiegs zum Mars und stürzte zu Boden.

Die Mission ist ein Misserfolg.

Vor dem Absturz gelang es Mars 6, einige Informationen über seinen Abstieg zu übermitteln.

Opportunity

Start : 07/07/2003

Landung : 25/01/2004

Missionsende : andauernd

……….

Die Spirit- und Opportunity-Rover sind identische Roboter, die an zwei verschiedene Orte geschickt werden, um die Geologie des Mars zu erforschen und zu studieren.

Die amerikanische Mars Exploration Rover Mission ist ein Erfolg.

Spirit und Opportunity wiegen 185 kg und bewegen sich auf 6 Rädern. Bislang hat der Rover Opportunity 45 Kilometer zurückgelegt und 5’000 Bodenproben analysiert. Im Juni 2018 wurde sie von einem Sandsturm getroffen, der die Solarkollektoren blockierte.

Opportunity wurde in den Energiesparmodus versetzt. Seitdem waren Versuche, sie wieder zu kontaktieren, erfolglos. Am 13. Februar 2019 gab die NASA das offizielle Ende der Mission bekannt, ein Rekord für Langlebigkeit, da ihre dreimonatige Mission 14 Jahre dauerte!

Schiaparelli

Start : 14/03/2016

Landung : 19/10/2016

Missionsende : 19/10/2016

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Der Lander sollte eine neue Technologie testen und problemlos auf dem Mars landen, aber er ist abgestürzt.

Die europäische Raumfahrtmission ist ein Misserfolg.

Nach dem Eintritt in die Atmosphäre verursachten die Lander-Sensoren einen Fehler im Navigationssystem und lösten den Fallschirm zu früh aus. Schiaparelli machte dann einen freien Fall von mehr als 3 km und stürzte zu Boden.

Trotz dieses Fehlers trug die Entdeckung von Fehlern im Navigationssystem dazu bei, dieses für zukünftige Einsätze zu verbessern.

Mars 2

Start : 19/05/1971

Landung : 27/11/1971

Missionsende : 22/08/1972

……….

Die russische Mission ist ein Teilerfolg.

Das Fahrwerk löste sich korrekt vom Orbiter, stürzte aber zu Boden.

Zum Zeitpunkt des Eintritts in die Marsatmosphäre war der Eintrittswinkel des Fahrwerks nicht gut und es stürzte zu Boden.

Sein Orbiter war intakt und übermittelte mehrere Monate lang Informationen über den Planeten Mars.

Beagle 2

Start : 02/06/2003

Landung : 19/12/2003

Missionsende : 19/12/2003

……….

Das europäische Lander sollte Anzeichen von mikroskopischem Leben im Boden des Mars finden.

Die Mission war ein Misserfolg, Beagle 2 lieferte keine Informationen.

Der Lander kam am 19. Dezember 2003 auf dem Mars an, kommunizierte aber nicht mit der Erde. Es wurde zunächst angenommen, dass er zu Boden gestürzt war, aber zwei Jahre später wurde er dank der Bilder eines Orbiters wieder gefunden.

Auf den Bildern sehen wir, dass er halb ausgefahren ist. Nach einer erfolgreichen Landung ist dieser Schritt wichtig, um Sonnenenergie zu erhalten und kommunizieren zu können. Ein Problem während dieses Schrittes macht den Lander unbrauchbar.

Die Landephase, die kritischste Phase der Mission

Es ist die Phase der Mission, die am schwierigsten zu kontrollieren ist. Sie beginnt genau 3 Stunden vor dem Kontakt mit den höchsten Schichten der Atmosphäre auf dem Mars, etwa 125 Kilometer über der Marsoberfläche.

Objectif Mars: Im Herzen des Mars (© CNES, Team SEIS)

Entdecke unten die verschiedenen Etappen dieses grossartigen Abenteuers!

InSight landete erfolgreich am 26 November 2018 auf dem Mars !

Die Landung : die kritische Phase der Mission (© NASA- JPL Caltech).

In den untenstehenden Videos kannst du das Abenteuer von InSight nachvollziehen, um den Mars zu erreichen.

Ablauf der Insight-Mission (© Arteclick).

Die Auswahl des Landeplatzes von InSight war schwierig. Zahlreiche technische und wissenschaftliche Anforderungen waren zu berücksichtigen. (© NASA-JPL Caltech).

Landung von InSight auf dem Mars. (© NASA-JPL Caltech).

Landung erfolgreich! Herzlichen Glückwunsch an alle Teams !

Das Projektteam feiert die erfolgreiche Landung von InSight im NASA-Kontrollzentrum der Mission in Pasadena, Kalifornien.(© NASA/JPL-Caltech).

Insight ist erfolgreich auf der Elysium Planitia des Mars gelandet. Fotos, die von der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurden, zeigen die verschiedenen Teile des Fahrwerks: den Schild, InSight und den Fallschirm. Der dunkle Kreis um die Sonde ist durch den Staub verursacht worden, der während der Landung aufgewirbelt wird.

InSight über Elysium Planitia, (© NASA/JPL/University of Arizona).

Wahl des Depotbereichs für Instrumente

Bevor die Instrumente eingesetzt werden, muss das Insight Mission-Team den Installationsbereich aus Fotos von InSight-Kameras auswählen. Da der Roboterarm von InSight die Bewegungen auf einen Bereich von 3 Metern Länge und 2 Metern Breite beschränkt, ist die Wahl des Bereichs sehr wichtig.

Die Kamera bewegt sich, um Stereobilder aufzunehmen, die sich zu etwa 80% überlappen und eine vollständige Bodenabdeckung bieten. Diese Bilder werden aufgezeichnet und zur Erstellung eines digitalen Modells verwendet, das das reale Gelände in Zentimeterauflösung nachbildet.

Ingenieure selektieren die Drop Zone (© NASA/JPL-Caltech)

Sobald die wenigen Quadratmeter des Landeplatzes von Elysium im Labor auf der Erde dupliziert sind, beginnen die Ingenieure damit, ihn auf das beste Layout zu testen. So kann der genaue Ablauf für den ersten Schritt des Bereitstellungsprozesses entwickelt werden, der aus der Definition von präzisen Befehlen bestehen wird.

Ingenieure reproduzieren die Marsoberfläche (© NASA/JPL-Caltech/IPGP)

Um den Einsatz des Seismometers und der Wärmesonde vorzubereiten, wird hier alles abgebildet, von den Kieselsteinen am Boden bis zum Umgebungslicht. Ingenieure führen ihre Tests durch und entwickeln eine Reihe von Computerbefehlen, die an InSight gesendet werden.

Laboruntersuchungen der InSight-Sonde (© NASA/JPL)

Nach der Validierung werden die Aufträge auf den Mars gesendet und von der InSight-Sonde ausgeführt. Dieser Vorgang wird Schritt für Schritt wiederholt, bis die Instrumente richtig auf dem Boden positioniert sind.

Scrollen Sie durch die Bilder, um zu sehen, wie InSight auf dem Mars gestartet wurde :

InSight wird auf dem Mars eingesetzt

Der Deployment von InSight (© Arteclick).

Am 26. November 2018, nachdem die InSight-Sonde auf der Elysium-Ebene platziert worden war, begann ihre Mission, indem sie ihre beiden Hauptinstrumente, das SEIS-Seismometer und den HP3-Wärmefluss-Sensor, auf dem Marsgelände platzierte. Diese Bereitstellung ist ein heikler Schritt, der mehrere Wochen dauert.

Der Deployment von InSight auf dem Mars ist eine heikle Aufgabe, die sich über mehrere Wochen erstreckt (© Arteclick).

Die kritische Phase der Installation ist in sechs Teile gegliedert und kann sich bis zu zwei Monate nach der Landung erstrecken. Während dieser Zeit werden die Teams kontinuierlich arbeiten, im Gegensatz zur wissenschaftlichen Messphase, in der die Sonde dann fast völlig autonom arbeiten wird.

Die Reihenfolge der Vorgänge ist nachfolgend dargestellt. Für die Zeitplanung werden Marstage (Sols) verwendet:

Sols 0 - 5: Initialisierung des Landers und Vorbereitung auf den Einsatz der Instrumente.

Sols 6 - 18: Analyse des verfügbaren Platzes für die Instrumentenpositionierung mit den Kameras und Auswahl der vielversprechendsten potenziellen Depositionsstellen.

Sol 7 (Wissenschaft): Start der RISE-Datenerfassung (Geodäsie).

Sols 19 - 31: Einsatz des SEIS-Seismometers (siehe Details unten). Start der Messungen im Engineering-Modus.

Sols 32 - 43: Installation des WTS-Wärme- und Windschutzes über dem Seismometer. Beginn der wissenschaftlichen Messungen (Monitoring) von SEIS ab Sol 40.

Sols 44 - 58: Einsatz des Wärmefluss-Sensors HP3. Der Roboterarm wird nicht mehr benötigt und befindet sich in der Ruheposition am Fahrwerk.

Sols 59 - 69: Beginn der Bohrarbeiten mit der HP3-Sonde.

Einsatz von InSight

Die InSight-Sonde bezieht die gesamte benötigte Energie aus Solarmodulen.

Die verschiedenen InSight-Instrumente (© IPGP/SODERN/CNES).

Die Bewegungseinschränkungen des Roboterarms erfordern, dass SEIS und HP3 am Fusse von InSight positioniert werden, in einem kleinen Bereich von 3 Meter Länge und 2 Meter Breite.

InSight's zweites komplettes Selfie auf dem Mars. Der Lander hat seine Hitzesonde und sein Seismometer von seinem Deck entfernt und sie auf die Marsoberfläche gelegt; eine dünne Staubschicht bedeckt nun auch das Raumschiff. (© NASA/JPL-Caltech).

Einsatz von SEIS

Am 19. Dezember 2018 wird das SEIS-Seismometer zunächst auf maritimem Boden deplotiert.

Seine Mission ist es, die Schwingungen des Bodens auf dem Mars zu beobachten, um jedes Anzeichen eines Erdbebens zu erkennen, das eine innere geologische Aktivität zeigt. Und dafür ist SEIS ein unglaublich genaues Werkzeug. Es ist in der Lage, Stöße der Oberfläche mit einer Genauigkeit von 0,000000000000000000000250 Metern zu erkennen !

SEIS muss auf einer Fläche mit einer Neigung von weniger als 15° platziert werden. Ausserdem muss diese Fläche steinfrei und in der Lage sein, das Gewicht des Seismometers und seines Schutzschildes zu tragen. Schliesslich muss die seismische Kopplung, d.h. die Qualität des Kontakts zwischen Boden und Seismometerfüssen, ausgezeichnet sein.

Installation von SEIS auf dem Mars (© NASA).

Dies ist das erste Bild, das die InSight-Sonde von der Marsoberfläche macht.

Die Kamera, mit der die Messgeräte später auf den Boden gestellt werden, ist zu diesem Zeitpunkt noch mit einer transparenten Kappe abgedeckt, die sie vor Staub schützt, der bei der Landung entsteht. (© NASA/JPL-Caltech).

SEIS ist nun in Position, geschützt vor Wind und Temperaturschwankungen durch ein Schutzschild. Alle Implementierungstests wurden durchgeführt. Etwas mehr als 2 Monate nach der Landung können die ersten seismischen Messungen dann wirklich beginnen, die innere Struktur des Mars zu enthüllen.

Einsatz von HP3

Nachdem sie von InSight am 12. Februar 2019 auf dem Boden von Mars abgesetzt wurde, begann HP3 am 28.

Februar in die Oberfläche zu bohren, wurde aber schnell von einem Hindernis aufgehalten. Sie ha teine Tiefe von etwa 30cm im Marsboden erreicht, unter einer Neigung von 15° gegen die Senkrechte.

Seine Aufgabe ist es, die Temperatur und Wärmeleitfähigkeit des Untergrundes zu messen und damit den Wärmestrom im Inneren des Mars zu bestimmen.

HP3 ist ein Superthermometer. Mit diesen Informationen können Planetologen die Temperatur des Mantels abschätzen und ableiten, ob es einen heißen Flüssigkern im Mars gibt oder nicht.

Um seine Messungen durchzuführen, ist HP3 mit einem Eindringkörper ausgestattet, der mit einem selbstfahrenden mechanischen Maulwurf bis zu einer Tiefe von fünf Metern in den Marsboden eindringen kann.

Es geht mit Vorsicht vor, um die Risiken während der Bohrphase zu minimieren und die Sammlung wissenschaftlicher Daten zu maximieren. Diese 5 Meter werden in Etappen von 50 bis 70 Zentimetern erreicht.

Am 28. Februar 2019, 92 Tage nach der Landung von InSight auf dem Mars, begannen die Bohrarbeiten. HP3 ist die erste Sonde, die die Marsoberfläche bis zu einer Tiefe von 5 Metern durchdringt !

Der Wärmeflusssonde HP3 (© NASA/JPL-Caltech/DLR).

Animationen zur Einsatz von InSight

Hier ist eine Animation des Einsatzes der Instrumente, vergleichen Sie sie mit den realen Bildern von InSight.

Einsatz der Insight-Instrumente (© NASA/JPL-Caltech/IPGP).

Scrollen Sie durch diese Bilder, um den Einsatz der Instrumente von InSight auf dem Mars zu sehen.

Einsatz von RISE

Der Roboterarm in eingeklappter Position: Eines der eingesetzten Solarmodule: Gesamtansicht der Sonde (© NASA).

Wusstest du, dass ?

Die Erde vollendet alle 18 Erdenjahre ein Wackeln, während sie vom Mond geschoben und gezogen wird. Der Mars wackelt alle ein Marsjahr (zwei Erdjahre). RISE wird uns genau sagen, wie viel der Mars wackelt und verwendet dabei die gleiche Technologie, die Ihr Smartphone verwendet, um Ihnen Ihren Standort mitzuteilen.

Die ersten Daten !

Das NASA-Team testet die Instrumente regelmäßig :

Datentransfer, OK! Kommunikation, OK! In Ordnung, alles ist bereit, um die Mission zu starten!

SEIS

Schon bei der Installation nahm SEIS “Mikroseismen” auf, die von maritimen Winden erzeugt wurden und niederfrequente Wellen an der Oberfläche erzeugten. Am 6. April findet jedoch das erste Marsbeben statt.

Das rumpelnde Geräusch, das wir in diesem Clip hören, ist dieses erste Mars-Erdbeben, ein “Marsbeben”, das seinen Ursprung auf dem Planeten zu haben scheint

Dieses Video illustriert ein Marsbeben, welches InSight am 6. April 2019 gemessen hat, am 128. Marstag der Mission. Man hört 3 verschiedene Arten von Tönen, die alle als Bodenbewegungen von SEIS detektiert wurden: -1-Rauschen von Marswind; -2-das eigentliche seismische Ereignis; und -3 der Roboterarm des Landers bei seiner Bewegung zur Aufnahme von Bildern. (© NASA/JPL-Caltech/IPGP/DRL).

Geräusche auf dem Mars: InSight erkennt den maritimen Wind (© NASA/JPL-Caltech/IPGP/DRL).

HP3

Seit dem 28. Februar 2019 wird der Maulwurf von Steinen in einer Tiefe von 30 cm blockiert.

Am 5. Juni 2019 haben Wissenschaftler des Jet Propulsion Laboratory (JPL) und der Deutschen Luft- und Raumfahrtagentur (DLR) beschlossen, HP3 mit Hilfe des Roboterarms von InSight zu versetzen, um ihr zu erlauben, die Steine, welche ihr Fortkommen im Boden aufhalten, zu umgehen.

Links im Bild ist HP3 angehoben und zeigt ein Ende. (© NASA/JPL-CALTECH).

Klicke nun auf Mission 5 und entdecken Sie weitere Details über den roten Planeten!