Künstlerillustration des Spirit Mars Rovers der NASA. Spirit und sein Zwilling Opporunity landeten im Januar 2004 auf dem Roten Planeten.
(Bild: © NASA / JPL)
Spirit ist einer der beiden Marsrover, die die NASA 2003 im Rahmen der 800-Millionen-Dollar-Mission Mars Exploration Rover (MER) der Agentur gestartet hat. Spirit kam im Januar 2004 auf dem Roten Planeten an, um herauszufinden, ob es jemals Leben auf dem Mars gegeben haben könnte, um das aktuelle und vergangene Klima des Roten Planeten kennenzulernen und die Geologie des Mars zu charakterisieren.
Die versprochene Garantie für Spirit betrug 90 Mars-Tage oder Sols, aber der Rover hielt mehr als 2.200 Sols oder 2.266 Erdentage. Spirit hörte am 22. März 2010 auf, mit der Erde zu kommunizieren, nachdem es in einem Sandfang stecken geblieben war. (Spirit's Twin Rover Opportunity war bis Juni 2018 in Betrieb, bis er seine Batterien aufgrund eines Staubsturms nicht mehr aufladen konnte. Die NASA erklärte Oppy im Februar 2019 für tot.)
Die Erkundungen von Spirit gaben Wissenschaftlern einen bemerkenswerten Einblick in die frühe und feuchte Geschichte des Mars.
Sehr bald nach seiner Landung fand Spirit umfangreiche Hinweise auf Carbonat und Hämatit, Mineralien, die mit Wasserumgebungen in Verbindung gebracht werden. Der Rover überwand zahlreiche technische Schwierigkeiten (einschließlich eines defekten Rads) und lieferte sechs Jahre lang wissenschaftliche Daten an die Erde zurück.
Aber es gab ein Hindernis, das Spirit nicht überwinden konnte: einen unerwarteten Sandfang. Die NASA hat wochenlang versucht, dem Roboter zu helfen, auf sichereren Boden zu gelangen, aber kaum Fortschritte gemacht. Gefangen hielt der Rover am 22. März 2010 schließlich die Übertragung von Informationen zur Erde zurück.
Der Rover hinterließ eine Fülle wissenschaftlicher Informationen über die Geschichte des Mars. Es ebnete auch den Weg für einen robusteren Rover: Curiosity, ein Rover, der sich auf die Suche nach bewohnbaren Umgebungen auf dem Roten Planeten konzentriert. Curiosity ist der Wegbereiter für den neuen Mars 2020-Rover, der nach Zeichen des alten Lebens suchen wird.
Dem Wasser folgen
Spirit gehört zu einer Reihe von Raumfahrzeugen in der zweiten Welle der Marserkundung der NASA. Die Agentur schickte in den 1960er und 1970er Jahren mehrere Missionen zum Mars, machte jedoch eine Pause, nachdem die Lander Viking 1 und Viking 2 keine endgültigen Beweise für das aktuelle oder vergangene Leben zurückbrachten.
Laut der Agentur wurde das Interesse am Mars in den 1980er und 1990er Jahren wieder geweckt, als Forscher auf der Erde Mikroben entdeckten, die in den extremen Umgebungen von Unterwasser-Vulkanschloten nicht nur überlebten, sondern auch gedieh. Diese Entdeckung war aufregend, da Wikingerbilder mögliche Beweise dafür zeigten, dass das Gebiet in der Vergangenheit Wasser hatte.
Die NASA schickte 1996 den Mars Global Surveyor (MGS) auf den Planeten, um mögliche Wasserstellen zu kartieren, und die Agentur schickte 1997 die Mars Pathfinder- und Sojourner-Rover-Mission mit großem wissenschaftlichen Erfolg an die Marsoberfläche, da sie runde Felsen fand wurden wahrscheinlich in der alten Vergangenheit von Wasser geprägt.
Das Ergebnis weckte das Interesse für weitere Marsrover und im Januar 2004 startete die NASA Spirit and Opportunity. Die Maschinen, die früher als Mars Exploration Rovers bekannt waren, erhielten ihre Namen von der 9-jährigen Sofi Collis, die einen Namenswettbewerb gewann.
Spirit and Opportunity verfügte über eine große Sammlung wissenschaftlicher Geräte. Zu den Instrumenten jedes Rovers gehörten eine Panoramakamera, ein mikroskopischer Imager, technische Kameras, drei Spektrometer, ein Gesteinsabriebwerkzeug und eine Magnetanordnung. Die Rover hatten auch einen kleinen Arm, mit dem sie Nahaufnahmen und Daten über interessante wissenschaftliche Ziele erhalten konnten.
Ich gehe nach Gusev
Es dauerte zwei Jahre, bis Wissenschaftler und Ingenieure sich auf Landeplätze für Opportunity and Spirit geeinigt hatten. "Die Orte, die für Wissenschaftler am attraktivsten sind (zum Beispiel die Seite einer Klippe, auf der die Geschichte des Planeten in Schichten von Sedimentgestein aufgezeichnet ist), sind für Ingenieure, die mit der Sicherheit des Roboters beauftragt sind, oft am beängstigendsten", schrieb die NASA über den Prozess.
Die Gelegenheit zielte auf eine Ebene namens Meridiani Planum ab, die auf einer Hämatitschicht basierte, die MGS von oben entdeckte. Hämatit ist ein Eisenoxid, das sich häufig in Wasser bildet. Und wie sich herausstellte, fand Opportunity viel Hämatit auf der Oberfläche.
Das Ziel von Spirit war der Gusev-Krater, der sich über ein Gebiet erstreckt, das größer als Connecticut ist. Auf MGS-Bildern vermuteten Wissenschaftler, dass der Krater in der Antike Wasser enthielt. Gusev wurde von einem Asteroiden oder Kometen ausgegraben, der bereits vor 4 Milliarden Jahren den Planeten getroffen hatte.
Spirit war der erste der beiden Rover, der die Erde verließ. Sie startete am 10. Juni 2003 mit einer Delta II 7925-Rakete von Cape Canaveral, Florida, und landete sieben Monate später, am 4. Januar 2004, endgültig zum Mars.
Nachdem er einen Fallschirm aufgeschnappt hatte, raste der Rover in einem Kokon aus Airbags an die Oberfläche und rollte sicher an der Oberfläche zum Stillstand - genau am Ziel in Gusev. Die Gelegenheit landete am 25. Januar auch sicher und am richtigen Ort.
Neustarts, Wasser und Räder
Spirit saß immer noch in seiner Landeschale, als er in der Ferne das erste mögliche Zeichen von Wasser entdeckte: Karbonat, das sich oft in feuchten Umgebungen bildet. "Wir haben nach Karbonaten gesucht", sagte Phil Christensen, einer der Wissenschaftler der Mission, in einer Erklärung. "Wir haben sie. Wir werden sie jagen."
Aber innerhalb einer Woche war Spirit in Schwierigkeiten. Am 21. Januar 2004 wurde das Senden von Daten von der Oberfläche vorübergehend eingestellt. Tage später stellte die NASA fest, dass der Computer des Rovers aufgrund eines Softwarefehlers ständig neu gestartet wurde. Es wurde mehr als 60 Mal in drei Tagen neu gestartet.
Die Agentur stabilisierte den Rover im Februar 2004. Im März knackte Spirit einen Jackpot: einen Vulkangestein, dessen Zusammensetzung auf eine wässrige Vergangenheit hindeutete.
Drei Monate später war die NASA überrascht, als Spirit über Hämatit stolperte und die Möglichkeit von Wasser in der Umwelt unter Beweis stellte. Gelegenheit fand auch Hämatit an seinem Landeplatz auf halber Strecke über dem Mars.
Bis Ende 2005 war Spirit auf ein nahe gelegenes Wahrzeichen, Husband Hill, gefahren, um einen Blick auf die umliegende Landschaft zu werfen. Es war das erste Mal, dass ein Rover einen Hügel auf einem anderen Planeten bestiegen hatte.
Das Gebiet war ein Beweis für die frühe gewalttätige Geschichte des Mars, sagte die NASA. "Wir haben diese dramatische Topographie mit Sand und losen Felsblöcken bedeckt; dann hin und wieder ein kleines Fenster in das darunter liegende Grundgestein", sagte Steve Squyres, Planetologe an der Cornell University und Hauptforscher für die wissenschaftlichen Instrumente des Rovers in einer Stellungnahme.
Eines der Räder von Spirit hörte im März 2006 auf zu arbeiten, als der Rover zu einem Hang raste, um genug Sonnenlicht für den Winter zu bekommen. Die NASA-Betreiber auf der Erde zogen das Rad aus der Ferne hinter den Rover und bewegten Spirit langsam eine Stunde am Tag, wenn es die Kraft der Sonne erlaubte. Spirit kam im April 2006 sicher an seinem Ziel an.
Die Lage erwies sich als guter Ort, um als Rover anzuhaltenfand wasserveränderte Mineralien in der Nähe, als es Ende 2006 seinen Betrieb wieder aufnahm.
Spätere Jahre auf dem Mars
Trotz mechanischer und marsianischer Herausforderungen reiste Spirit während seiner Jahre auf dem Mars 7,7 Kilometer (4,8 Meilen) - mehr als ein Dutzend Mal so weit, wie die NASA es für den Rover geplant hatte.
Tatsächlich war das defekte Rad für die Mission nützlich: Im März 2007 gab die NASA bekannt, dass der Rover den Boden mit Schwefel- und Wasserspuren aufgewühlt hatte, was darauf hindeutet, dass es verdampfte Quellen oder Vulkanschloten geben könnte.
Im Laufe des Jahres entdeckte Spirit den Ort eines möglichen Vulkanausbruchs und überlebteein ausgedehnter Staubsturm. Ein weiterer Sturm Ende 2008 reduzierte die Kraft von Spirit auf ein bestimmtes Niveau, aber der Rover setzte sich durch.
Die Marswinde räumten im Februar 2009 einen Teil des Staubes ab. Im April hatte der Computer von Spirit erneut Probleme mit dem NeustartNASA als "Amnesie" beschrieben. Der Rover fing wieder an zu fahren, als die NASA daran arbeitete, das Problem zu beheben, stieß dann aber auf ein noch schlimmeres Problem: sinkenden Sand. Am 23. April 2009 brach der Rover unerwartet durch eine Kruste in weicheren Sand und konnte nicht wieder aussteigen.
Die NASA führte monatelang Simulationen durch und sendete Befehle an den gestrandeten Rover. Die Agentur sammelte jedoch auch Daten, während der Rover an Ort und Stelle stand. Die NASA-Beamten waren erfreut, Sand mit Basalt, Sulfat und Kieselsäure darin zu sehen - Daten, die dem Rover enthüllt wurden, als er versuchte, aus seiner Falle herauszukommen. Eine NASA-Erklärung nannte den Ort Troy "einen der interessantesten Orte, an denen Spirit gewesen ist".
Am 31. Dezember 2009 berechnete die NASA, dass der Rover möglicherweise nicht genug Strom für den Winter hat. Die letzte Mitteilung von Spirit kam am 22. März 2010 und der Rover schwieg, als die NASA ihn monatelang begrüßte.
"Die Einschätzungen der Ingenieure in den letzten Monaten haben gezeigt, dass die Wahrscheinlichkeit, die Kommunikation mit Spirit wiederherzustellen, sehr gering ist", sagten NASA-Beamte in einer Erklärung am 24. Mai 2011. In jedem Fall würden die Weltraumressourcen, die zur Suche nach Spirit verwendet werden, bald benötigt werden Der kommende Marsrover der NASA, Curiosity. In diesem Monat schloss die NASA ihre Bemühungen ab, Spirit zu erreichen.
Das Erbe des Geistes
Während Spirit 2010 die Kommunikation mit der Erde einstellte, ging sein Zwillingsrover Opportunity weit darüber hinaus. Opportunity war bis weit in das Jahr 2018 hinein tätig - ungefähr 14,5 Jahre nach dem Landedatum -, wurde jedoch aufgrund eines Staubsturms im Juni 2018 an der Oberfläche blockiert.
Sowohl Gelegenheit als auch Geist spielen in der NASA-Überlieferung eine große Rolle. Beide Rover zeigten der Welt, wie gute Technik und Wissenschaft unglaubliche und wertvolle Informationen aufdecken können, wie zum Beispiel die umfangreichen Beweise für Wasser auf dem Roten Planeten.
Die Erfahrungen der NASA mit Rovers haben sich bei dem neueren Curiosity Rover als nützlich erwiesen, der 2012 auf der Marsoberfläche ankam und die Geschichte der bewohnbaren Umgebung und des Wassers in Gale Crater und Mount Sharp (Aeolis Mons) untersucht hat. Die Betreiber nutzen die wissenschaftliche Arbeit von Spirit und Opportunity, um die Traversen von Curiosity zu informieren. Zum Beispiel kann Curiosity erkennen, wenn es sich in einer sandigen Zone befindet und so programmiert ist, dass es anhält und seine Bediener auf der Erde um Hilfe bittet.
Der Mars 2020 Rover der NASA wird auf der Marsoberfläche nach organischen Stoffen und anderen Zeugnissen des antiken Lebens suchen. Einer der potenziellen Landeplätze war der Gusev-Krater, an dem der Spirit Rover seinen Untergang erlebte.
"Die Entdeckung, dass hier heiße Quellen [Gusev-Krater] flossen, war eine wichtige Errungenschaft des Mars Exploration Rover, Spirit", sagten NASA-Beamte bei der Beschreibung der potenziellen Landeplätze. (Das Team von 2020 entschied sich schließlich für einen anderen Ort für die Mission - den Jezero-Krater, in dem in der Antike ein Flussdelta beheimatet war.)
Spirit bleibt eine wichtige Mission für die NASA, da der Rover das Vorhandensein von Wasser auf dem Mars zeigte und die Grundlagen für zukünftige Mars-Missionen legte.
