12. August 2016

Schia­pa­rel­lis Lan­des­tel­le auf dem Mars

Schiaparellis Landemanöver
Schia­pa­rel­lis Lan­de­ma­nö­ver
Bild 1/6, Credit: ESA/D. Ducros.

Schiaparellis Landemanöver

Künst­le­ri­sche Dar­stel­lung des Trace Gas Or­bi­ters der Exo­Mars 2016-Missi­on. Er trennt die Lan­des­on­de Schia­pa­rel­li ab, die dann sanft in Rich­tung Mar­so­ber­flä­che hin­ab­glei­ten soll.
Schrägblick auf das Landegebiet von Schiaparelli
Schräg­blick auf das Lan­de­ge­biet von Schia­pa­rel­li
Bild 2/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Schrägblick auf das Landegebiet von Schiaparelli

Aus den Ste­reo­bild­da­ten des HR­SC-Ka­me­ra­sys­tems las­sen sich di­gi­ta­le Ober­flä­chen­mo­del­le be­rech­nen, die für je­den Bild­punkt ei­ne (to­po­gra­phi­sche) Hö­hen­in­for­ma­ti­on bein­hal­ten. Sol­che Ge­län­de­mo­del­le sind zum ei­nen für die Be­ant­wor­tung wis­sen­schaft­li­cher Fra­ge­stel­lun­gen nütz­lich, die­nen aber auch der Cha­rak­te­ri­sie­rung po­ten­ti­el­ler Lan­des­tel­len. Auch für das Ge­biet, in dem der ESA-Lan­de­de­mons­tra­tor Schia­pa­rel­li am 19. Ok­to­ber 2016 auf dem Mars nie­der­ge­hen wird - in­ner­halb die­ser 15 Ki­lo­me­ter brei­ten und 30 Ki­lo­me­ter lan­gen El­lip­se - wur­de auf die­sem Weg be­gut­ach­tet und letzt­lich aus­ge­wählt.
Topographische Übersichtskarte von Meridiani Planum
To­po­gra­phi­sche Über­sichts­kar­te von Me­ri­dia­ni Pla­num
Bild 3/6, Credit: NASA/JPL/MOLA; FU Berlin.

Topographische Übersichtskarte von Meridiani Planum

Am 19. Ok­to­ber 2016 wird das Lan­de­mo­dul Schia­pa­rel­li auf dem Mars in der Hoch­land­re­gi­on Me­ri­dia­ni Pla­num lan­den. Es ist Be­stand­teil der eu­ro­pä­isch-rus­si­schen Missi­on Exo­Mars, de­ren ers­ter Teil mit dem ‚Spu­ren­ga­sor­bi­ter’ am 14. März 2016 ge­star­tet war. Mit dem zwei­ge­teil­ten Pro­jekt Exo­Mars wol­len Wis­sen­schaft­ler nach Spu­ren bio­lo­gi­schen Le­bens auf dem Mars su­chen. Der Lan­de­de­mons­tra­tor Schia­pa­rel­li (Ent­ry, De­scent and Lan­ding De­mons­tra­tor Mo­du­le, EDM) wird ver­schie­de­ne Tech­ni­ken tes­ten und prü­fen, die dem zwei­ten Teil der Missi­on, Exo­Mars 2020, mit ei­nem Ro­ver als wis­sen­schaft­li­cher Nutz­last zur si­che­ren Lan­dung ver­hel­fen sol­len: Ma­te­ria­li­en für den Hit­ze­schutz, ei­nen Fall­schirm, ei­nen Ra­dar-Hö­hen­mes­ser so­wie ein Trieb­werks­sys­tem für die letz­te Lan­de­pha­se.
Blick von Nordwesten auf die Schiaparelli-Landeellipse
Blick von Nord­wes­ten auf die Schia­pa­rel­li-Lan­de­el­lip­se
Bild 4/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Blick von Nordwesten auf die Schiaparelli-Landeellipse

Die schat­tier­te El­lip­se zeigt das et­wa 15 Ki­lo­me­ter brei­te und 30 Ki­lo­me­ter lan­ge Ge­biet in Me­ri­dia­ni Pla­num, in dem am 19. Ok­to­ber 2016 die Exo­Mars-Lan­des­on­de Schia­pa­rel­li auf­set­zen wird. Die eu­ro­päi­sche Welt­rau­m­or­ga­ni­sa­ti­on ESA und die rus­si­sche Welt­rau­m­agen­tur Ro­skos­mos wol­len da­mit Tech­ni­ken und Ma­te­ria­li­en tes­ten, die 2020 beim zwei­ten Teil der Missi­on Exo­Mars zum Ein­satz kom­men sol­len: Dann wird ein mo­bi­les For­schungs­la­bor den Mars auf Le­bens­spu­ren un­ter­su­chen. Auch ei­ne Wet­t­er­sta­ti­on ist mit an Bord. Der Kra­ter im Hin­ter­grund trägt den Na­men En­dea­vour: Er hat ei­nen Durch­mes­ser von 22 Ki­lo­me­tern und wird ge­gen­wär­tig vom klei­nen NA­SA-Ro­ver Op­por­tu­ni­ty er­kun­det, dem „Ma­ra­thon­läu­fer“ un­ter den Fahr­zeu­gen, die bis­her den Mars und auch den Mond er­forscht ha­ben: In el­fein­halb Jah­ren hat der Ro­ver schon mehr als 42 Ki­lo­me­ter zu­rück ge­legt - eben ge­nau die olym­pi­sche Ma­ra­thon­di­stanz von 42,195 Ki­lo­me­tern.
Schrägblick auf das Landegebiet von Schiaparelli
Schräg­blick auf das Lan­de­ge­biet von Schia­pa­rel­li
Bild 5/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Schrägblick auf das Landegebiet von Schiaparelli

In der Me­ri­dia­ni-Ebe­ne wird am 19. Ok­to­ber der ESA-Lan­de­de­mons­tra­tor Schia­pa­rel­li lan­den (Ent­ry, De­scent and Lan­ding De­mons­tra­tor Mo­du­le, EDM). Schia­pa­rel­li wird ver­schie­de­ne Tech­ni­ken tes­ten und prü­fen, die dem zwei­ten Teil der Missi­on, Exo­Mars 2020, mit dem Ro­ver Pas­teur als wis­sen­schaft­li­cher Nutz­last zur si­che­ren Lan­dung ver­hel­fen sol­len: Ma­te­ria­li­en für den Hit­ze­schutz, ei­nen Fall­schirm, ei­nen Ra­dar-Hö­hen­mes­ser so­wie ein Trieb­werks­sys­tem für die letz­te Lan­de­pha­se. Der Kra­ter im Vor­der­grund hat ei­nen Durch­mes­ser von et­wa 25 Ki­lo­me­tern.
Die Lan­des­tel­le von Schia­pa­rel­li, Lan­de­mo­dul der ESA-Missi­on Exo­Mars 2016, auf dem Mars
Video 6/6, Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO

Die Landestelle von Schiaparelli, Landemodul der ESA-Mission ExoMars 2016, auf dem Mars

Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO
Länge: 00:01:25
Die Lan­des­tel­le von Schia­pa­rel­li ist als El­lip­se mar­kiert. Sie liegt in der Re­gi­on Me­ri­dia­ni Pla­num am Über­gang von den nörd­li­chen Tiefebe­nen zum süd­li­chen Hoch­land des Mars. Die zwei­ge­teil­te eu­ro­pä­isch-rus­si­sche Missi­on Exo­Mars) soll nach Spu­ren bio­lo­gi­schen Le­bens auf dem Mars su­chen. Der ers­te Teil - Exo­Mars 2016 - ist am 14. März 2016 vom rus­si­schen Kos­modrom Bai­konur aus mit ei­ner Pro­ton-Ra­ke­te ge­star­tet. Die Missi­on be­steht aus dem Trace Gas Or­bi­ter (TGO), der Spu­ren­ga­se in der At­mo­sphä­re des Mars un­ter­su­chen soll, und dem Lan­de­de­mons­tra­tor Schia­pa­rel­li (Ent­ry, De­scent and Lan­ding De­mons­tra­tor Mo­du­le, EDM). Schia­pa­rel­li wird ver­schie­de­ne Tech­ni­ken tes­ten und prü­fen, die dem zwei­ten Teil der Missi­on, Exo­Mars 2020 mit ei­nem Ro­ver als wis­sen­schaft­li­cher Nutz­last zur si­che­ren Lan­dung ver­hel­fen sol­len: Ma­te­ria­li­en für den Hit­ze­schutz, ei­nen Fall­schirm, ei­nen Ra­dar-Hö­hen­mes­ser so­wie ein Trieb­werks­sys­tem für die letz­te Lan­de­pha­se.

Diese Aufnahmen der vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebenen, hochauflösenden Stereokamera HRSC auf der europäischen Raumsonde Mars Express zeigen einen Teil der Region Me­ri­dia­ni Pla­num. Dort wird am 19. Oktober 2016 das ESA-Landemodul Schiaparelli aufsetzen, nicht weit entfernt von der Stelle, an der am 25. Januar 2004 der NASA-Rover Opportunity gelandet ist und seither das Gebiet erforscht.

Die zweigeteilte europäisch-russische Mission ExoMars soll nach Spuren biologischen Lebens auf dem Mars suchen. Der erste Teil - ExoMars 2016 - ist am 14. März 2016 vom russischen Kosmodrom Baikonur aus mit einer Proton-Rakete gestartet. Die Mission besteht aus dem Trace Gas Orbiter (TGO), der Spurengase in der Atmosphäre des Mars untersuchen soll, und dem Landedemonstrator Schiaparelli (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module, EDM). Schiaparelli wird verschiedene Techniken testen und prüfen, die dem zweiten Teil der Mission - ExoMars 2020 mit einem Rover als wissenschaftlicher Nutzlast - zur sicheren Landung verhelfen sollen: Materialien für den Hitzeschutz, einen Fallschirm, einen Radar-Höhenmesser sowie ein Triebwerkssystem für die letzte Landephase.

Schiaparelli-Landestelle (Ellipse im Bild) in einer kontrastgesteigerten Echtfarbendarstellung. Das Bild wurde aus dem hochauflösenden Nadirkanal und den Farbkanälen von vier Bildstreifen der DLR-Stereokamera HRSC zusammengesetzt. Durch eine Steigerung des Kontrasts in den einzelnen Farbkanälen treten kleine Materialunterschiede der Marsoberfläche deutlicher hervor. So fallen zum Beispiel dunkle Sande und Stäube auf, die hier abgelagert wurden. Quelle: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.
Schiaparelli-Landestelle in einer kontrastgesteigerten Echtfarbendarstellung. Die Landestelle von Schiaparelli ist in diesem Bild als Ellipse markiert. Sie liegt in der Region Meridiani Planum am Übergang zum südlichen Hochland des Mars und misst 100 Kilometer in Ost-West-Richtung und 15 Kilometer in Nord-Süd-Richtung. Das Gebiet ist relativ flach und eben, und wurde in erster Linie aufgrund von Sicherheitsaspekten ausgewählt. Das Bild wurde aus dem hochauflösenden Nadirkanal und den Farbkanälen von vier Bildstreifen der DLR-Stereokamera HRSC zusammengesetzt. Durch eine Steigerung des Kontrasts in den einzelnen Farbkanälen treten kleine Materialunterschiede der Marsoberfläche deutlicher hervor. So fallen zum Beispiel dunkle Sande und Stäube auf, die hier abgelagert wurden.
Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Auf Schiaparelli ist außerdem eine Wetterstation installiert, mit der die atmosphärischen Bedingungen an der Landestelle gemessen und aufgezeichnet werden. Verschiedene Sensoren sollen zum Beispiel Windgeschwindigkeit, Feuchtigkeit und Druck auf der Oberfläche des Roten Planeten messen und so einen "Mars-Wetterbericht" liefern, der bei der Planung künftiger Missionen helfen kann.

Flach und eben - so sicher wie möglich

Falschfarbendarstellung der Topographie der Landestellen-Umgebung von Schiaparelli
Falschfarbendarstellung der Topographie der Landestellen-Umgebung von Schiaparelli
Falschfarbendarstellung der Topographie der Landestellenumgebung von Schiaparelli. Anhand des Farbkeils unten rechts im Bild können diese Höhenwerte abgelesen werden. Zwischen den tiefsten Stellen des Gebiets im Inneren einiger großer Krater und den höchsten Regionen des umliegenden Hochlands beträgt der Höhenunterschied etwa 4000 Meter. Die Darstellung lässt gut erkennen, dass in dem für die Landung vorgesehenen Gebiets keine topographischen Hindernisse vorhanden sind. Im linken unteren Bildquadranten sieht man eine große sichelförmige Senke, in die einige verästelte Täler aus dem Hochland münden, in denen vermutlich vor mehr als dreieinhalb Milliarden Jahren Wasser geflossen ist. Die Topographie verrät auch vier „Geisterkrater“ in der oberen Bildhälfte, deren Ränder durch die Erosion schon fast vollständig abgetragen sind.
Credit: ESA/DLR/FU Berlin - CC BY-SA 3.0 IGO.

Die Landestelle von Schiaparelli ist in diesem Bild als Ellipse markiert. Sie liegt in der Region Meridiani Planum am Übergang der nördlichen Tiefebenen zum südlichen Hochland des Mars und misst 100 Kilometer in Ost-West-Richtung und 15 Kilometer in Nord-Süd-Richtung. Dieses Gebiet ist relativ flach und eben. Es wurde in erster Linie aufgrund wichtiger Sicherheitsaspekte für die Landung ausgewählt. Digitale Höhenmodelle, die aus Daten und Bildern der HRSC-Kamera errechnet wurden, haben dabei geholfen, die Hangneigungen innerhalb der Landeellipse zu analysieren, um so den besten Landeplatz für Schiaparelli zu identifizieren.

Der Einschlagskrater südöstlich der Landeellipse heißt Endeavour. Er hat einen Durchmesser von 22 Kilometern und wird vom Rover Opportunity seit 2011 erforscht. Opportunity und der baugleicher Rover Spirit wurden 2003 von der NASA zum Mars geschickt. Spirit operierte bis 2010 auf der anderen Marsseite am Krater Gusev, Opportunity ist noch immer in Betrieb und untersucht im Moment Tonsedimente, die sich vor Milliarden von Jahren unter dem Einfluss von Wasser am westlichen Rand des Kraters Endeavour gebildet haben. Der Rover entdeckte auch Dünenfelder im Krater, die durch Wind und Staubstürme bewegt werden. Sulfate und Tone stehen im direkten Zusammenhang mit der Aktivität von Wasser an der Oberfläche und im Boden. Zusätzlich deuten feinkörnige Gesteine in Meridiani Planum auf die zeitweise Existenz eines flachen Gewässers hin.

Kein Treffen von Schiaparelli mit Opportunity

Trotz der nahe beieinander gelegenen Landestellen wird es zu keiner - theoretisch vorstellbaren - Begegnung der beiden irdischen Mars-Kundschafter kommen (die auch wissenschaftlich kaum einen Sinn ergäbe): Schiaparelli ist eine unbewegliche Landesonde und Opportunity befindet sich mehrere Kilometer außerhalb der Landeellipse der ESA-Sonde am Krater Endeavour. Für die Marathon-Distanz von inzwischen über 42 Kilometer benötigte das NASA-Forschungsfahrzeug über elf Jahre. Hinzu kommt, dass der Rover unter technischen Aspekten betrachtet "nicht mehr der Jüngste" ist. Allerdings ist Opportunity das Landegerät mit der längsten Lebensdauer in der Geschichte der Planetenforschung. Ursprünglich für eine Forschungsfahrt von 90 Tagen entwickelt, hat Opportunity seine geplante Missionsdauer inzwischen um das 48-fache überdauert.

  • Bildverarbeitung

    Das Mosaik wurde aus vier einzelnen HRSC-Bildstreifen zusammengesetzt (2064, 2075, 2086, 8423). Der Bildausschnitt liegt etwa bei 352,5 Grad bis 356,5 Grad östlicher Länge und 4,5 Grad südlicher bis 0,5 Grad nördlicher Breite. Das Farbmosaik wurde aus dem senkrecht auf die Marsoberfläche gerichteten Nadirkanal und den Farbkanälen der HRSC erstellt, die perspektivische Schrägansicht wurde aus den Stereokanälen der HRSC berechnet. Die in Regenbogenfarben kodierte Aufsicht beruht auf einem digitalen Geländemodell (DTM) der Region, von dem sich die Topographie der Landschaft ableiten lässt. Der Referenzkörper für das HRSC-DTM ist eine Marskugel.

  • Das HRSC-Experiment

    Die High Resolution Stereo Kamera wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt und in Kooperation mit industriellen Partnern gebaut (EADS Astrium, Lewicki Microelectronic GmbH und Jena-Optronik GmbH). Das Wissenschaftsteam unter Leitung des Principal Investigators (PI) Prof. Dr. Ralf Jaumann besteht aus 52 Co-Investigatoren, die aus 34 Institutionen und elf Nationen stammen. Die Kamera wird vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof betrieben. Die hier gezeigten Darstellungen wurden von der Planetary Sciences Group an der Freien Universität Berlin erstellt.

Kontakt
  • Elke Heinemann
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    Telefon: +49 2203 601-2867
    Fax: +49 2203 601-3249
    Linder Höhe
    51147 Köln
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  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
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  • Prof. Dr. Ralf Jaumann
    Freie Uni­ver­si­tät Ber­lin
    In­sti­tut für Geo­lo­gi­sche Wis­sen­schaf­ten
    Pla­ne­to­lo­gie und Fer­ner­kun­dung
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