Bildgebende Systeme auf dem Mars-Rover Perseverance

Optiken spielen eine entscheidende Rolle bei der Suche nach Leben auf dem Mars

Die NASA-Missionen zum Mars in den letzten Jahrzehnten haben bewiesen, dass Teile des roten Planeten vor Milliarden von Jahren wahrscheinlich mit Wasser bedeckt waren. Der Perseverance-Rover durchstreift nun die kalte, trockene Marsoberfläche und sucht nach Anzeichen für früheres mikrobielles Leben. Er ist im Februar 2021 gelandet und analysiert Gesteins- und Bodenproben, um die Vergangenheit, Gegenwart und das Potenzial des Mars für eine zukünftige menschliche Besiedlung besser zu verstehen. Perseverance ist mit 23 Kameras ausgestattet, die ihm bei der Navigation und der Umsetzung seiner Mission helfen (Abbildung 1).¹ Diese verschiedenen optischen Systeme sind extrem wichtig, um herauszufinden, ob der Mars einst Leben beherbergte und ob er in Zukunft bewohnbar sein könnte.

Abbildung 1: Insgesamt 23 Bildgebungssysteme ermöglichen es dem Perseverance-Rover, sicher zu navigieren und geologische Proben von der Marsoberfläche zu sammeln.^1,2

Warum braucht ein Rover 23 Kameras?

Die vielen bildgebenden Systeme auf Perseverance dienen als seine "Augen" und andere Sinne. Sieben Kameras wurden speziell eingesetzt, um den Rover beim Eintritt in die Marsatmosphäre, beim Absinken zur Oberfläche und bei der sicheren Landung zu unterstützen.¹ Diese Systeme sowie fortschrittliche Algorithmen ermöglichten es dem Rover, die Genauigkeit der Landung erheblich zu verbessern und neue Regionen des Mars für die Erforschung zu erschließen (Abbildung 2). Neun Kameras helfen dem Perseverance, autonom zu fahren und Gefahren zu vermeiden. Sieben zusätzliche Kameras ermöglichen es dem Rover, Gesteins- und Bodenproben zu sammeln und deren Zusammensetzung zu analysieren. Einige der interessantesten wissenschaftlichen Kameras werden im Folgenden beschrieben.

Abbildung 2: Diese Luftaufnahme des Mars zeigt den deutlich kleineren Landeplatz von Perseverance im Vergleich zu früheren Marsmissionen, die weit weniger präzise waren.²

SuperCam: Verdampfen von Marsgestein mit einem Hochleistungslaser

SuperCam ist eine der interessantesten wissenschaftlichen Kameras auf Perseverance. Sie verwendet einen Hochleistungslaser, um Gestein aus bis zu 7 m Entfernung zu verdampfen. Anschließend analysiert ein Spektrograph die Überreste, um die chemische Zusammensetzung zu bestimmen (Abbildung 3).¹ SuperCam sucht nach dem Vorhandensein organischer Verbindungen, die auf mikrobielles Leben auf dem Mars in der Vergangenheit hinweisen könnten. Der Laser erzeugt nach dem Auftreffen auf sein Ziel ein Plasma (sehr heißes Gas aus freien Elektronen und Ionen).

Abbildung 3: Die SuperCam verdampft Gestein aus bis zu 7 m Entfernung und ein angeschlossener Spektrograph bestimmt die chemische Zusammensetzung der Überreste, um zu sehen, ob sie organische Verbindungen enthalten.²

Weitere Kameras auf Perseverance

Die weiteren Kameras auf Perseverance dienen einer Vielzahl von Funktionen. Dank dreidimensionaler Stereobilder kann der Rover seine Umgebung genau erfassen und Gefahren vermeiden.¹ Ein Röntgenfluoreszenzsystem charakterisiert chemische Elemente in Zielbereichen, die so klein sind wie ein einzelnes Kochsalzkorn. CacheCam ist ein Bildgebungssystem, das eine Aufsicht auf die von Perseverance gesammelten Gesteinsproben bietet, bevor sie versiegelt und gelagert werden (Abbildung 4). Dies ermöglicht den Wissenschaftlern eine Aufzeichnung und Überwachung des gesamten Probenentnahmeprozesses, um die ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

Abbildung 4: Die Aufsichtsbilder der von CacheCam gesammelten Gesteinsproben sind ideal, um die geologischen Proben zu überprüfen.²