11. Januar 2019
Mission Mars Express

15 Jah­re Bil­der von der DLR-Ste­reo­ka­me­ra HR­SC auf der ESA-Missi­on Mars Ex­press

Die markante Landschaft von Hydraotes Chaos auf dem Mars
Die mar­kan­te Land­schaft von Hy­drao­tes Cha­os auf dem Mars
Bild 1/4, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO.

Die markante Landschaft von Hydraotes Chaos auf dem Mars

Das ers­te Bild der HR­SC-Ka­me­ra, das im Ja­nu­ar 2004 der Öf­fent­lich­keit prä­sen­tiert wur­de, zeig­te das Ge­biet Hy­drao­tes Cha­os, ein La­by­rinth von Ta­fel­ber­gen, das durch die ero­die­ren­de Kraft abflie­ßen­der Was­ser­mas­sen und in sich zu­sam­men­stür­zen­der Hohl­räu­me ent­stan­den ist. Seit­her um­kreis­te die Mars Ex­press-Son­de den Mars rund 19.000 Mal in un­ter­schied­li­chen Hö­hen. Da­durch wur­de die glo­ba­le Ab­de­ckung mit Bildauflö­sun­gen von bis zu zwölf Me­tern pro Bild­punkt im­mer bes­ser. - Die hier ab­ge­bil­de­te Sze­ne zeigt ei­nen Blick vom Äqua­tor in Rich­tung Nor­den, über je­ne ganz am An­fang auf­ge­nom­me­ne mar­kan­te Land­schaft von Hy­drao­tes Cha­os mit ih­ren über 2.000 Me­ter ho­hen "Zeu­gen­ber­gen" im Vor­der­grund. Bis zum Ho­ri­zont er­stre­cken sich die bis zu 80 Ki­lo­me­ter brei­ten und über 1.000 Ki­lo­me­ter lan­gen Aus­flus­stä­ler Si­mud Val­les (links) und Tiu Val­les (rechts).
15 Jah­re Bild­auf­nah­men vom Ro­ten Pla­ne­ten
Video 2/4, Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO.

15 Jahre Bildaufnahmen vom Roten Planeten

Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO.
Länge: 00:04:48
Am 10. Ja­nu­ar 2004 wur­de das ers­te von tau­sen­den de­tail­lier­ten Bil­dern der Mar­so­ber­flä­che von der High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra (HR­SC) auf­ge­nom­men. Die HR­SC ist ein deut­sches Ka­me­ra­in­stru­ment an Bord der Mars Ex­press Raum­son­de der eu­ro­päi­schen Raum­fahrt­be­hör­de ESA, die sich seit 2003 in ei­nem Or­bit um den Mars be­fin­det. Wäh­rend der letz­ten 15 Jah­re hat HR­SC in mehr als 5000 Or­bits Bild­da­ten ge­sam­melt, wel­che die Grund­la­ge für ei­ne stän­dig wach­sen­de Kol­lek­ti­on von spek­ta­ku­lä­ren Mars­an­sich­ten, Bild- und Ge­län­de­mo­dell­mo­sa­ik­en und Ani­ma­tio­nen bil­den. In­zwi­schen hat die Ka­me­ra ei­ne Ab­de­ckung der Mar­so­ber­flä­che von 80 Pro­zent mit ei­ner ho­hen Auf­lö­sung (bes­ser als 20 Me­ter pro Bild­punkt) er­reicht.
HRSC - die High Resolution Stereo Camera auf Mars Express
HR­SC - die High Re­so­lu­ti­on Ste­reo Ca­me­ra auf Mars Ex­press
Bild 3/4, Credit: DLR/Astrium.

HRSC - die High Resolution Stereo Camera auf Mars Express

Die hoch­auf­lö­sen­de Ste­reo­ka­me­ra HR­SC ist Deutsch­lands größ­ter Bei­trag zur 2003 ge­star­te­ten Missi­on Mars Ex­press der Eu­ro­päi­schen Welt­rau­m­or­ga­ni­sa­ti­on ESA. Die am DLR-In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung ent­wi­ckel­te HR­SC ist ein bis­lang ein­ma­li­ges Ex­pe­ri­ment: Zum ers­ten Mal auf ei­ner Welt­raum­mis­si­on bil­det ei­ne Spe­zi­al­ka­me­ra ei­ne Pla­ne­teno­ber­flä­che sys­te­ma­tisch in ho­her Auf­lö­sung und gleich­zei­tig in der drit­ten Di­men­si­on und in Far­be ab. Die Er­geb­nis­se sol­len die Be­ant­wor­tung fun­da­men­ta­ler Fra­gen zur geo­lo­gi­schen und kli­ma­ti­schen Ge­schich­te des Ro­ten Pla­ne­ten er­mög­li­chen. Die nur 20 Ki­lo­gramm schwe­re HR­SC ver­fügt über zwei Ka­me­ra­köp­fe: den hoch­auf­lö­sen­den Ste­reo­kopf (oben), in dem neun CCD-Zei­len­sen­so­ren hin­ter ei­nem Lin­se­n­ob­jek­tiv mit 150 Mil­li­me­tern Brenn­wei­te par­al­lel auf ei­ner Fo­kal­ebe­ne an­ge­ord­net sind, so­wie den SRC-Kopf (un­ten), der aus ei­nem Spie­gel­te­le­ob­jek­tiv und ei­nem CCD Flä­chen­sen­sor auf­ge­baut ist.
Aufnahmprinzip der HRSC auf Mars Express
Auf­nahm­prin­zip der HR­SC auf Mars Ex­press
Bild 4/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Aufnahmprinzip der HRSC auf Mars Express

Die HR­SC ar­bei­tet nach dem Scan­ner-Prin­zip, d.h. durch die An­ord­nung sei­ner neun Zei­len­sen­so­ren quer zur Flug­rich­tung nimmt je­der die­ser Sen­so­ren auf­grund der Vor­wärts­be­we­gung des Raum­schiffs den­sel­ben Bild­strei­fen auf der Mar­so­ber­flä­che nach­ein­an­der Zei­le für Zei­le auf. Da­bei bil­det je­der Sen­sor das­sel­be Ob­jekt auf der Ober­flä­che un­ter ei­nem un­ter­schied­li­chen Blick­win­kel ab. Am Bo­den wer­den dann aus den Bild­strei­fen der vier Ste­reo­kanä­le und dem senk­recht auf die Ober­flä­che ge­rich­te­ten, die höchs­te Auf­lö­sung lie­fern­den Na­dir­ka­nal di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­del­le und dar­aus bei­spiels­wei­se 3D-Bil­der er­zeugt. Die ver­blei­ben­den vier der neun Zei­len­sen­so­ren sind mit spe­zi­el­len Farb­fil­tern für die Auf­nah­me mul­ti­spek­tra­ler Da­ten ver­se­hen.
  • Am 10. Januar 2004 nahm die hochauflösende Stereokamera HRSC an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express das erste detaillierte Bild der Marsoberfläche auf.
  • Am 8. Januar 2019 absolvierte die Raumsonde ihren 19.000sten Umlauf um den Mars.
  • Bis heute wurden etwa 360 Gigabyte komprimierte Rohdaten aufgezeichnet und zur Erde übertragen. Nach dem "Auspacken" der Datenpakete und einem ersten Bearbeitungsschritt wurden daraus 5400 Gigabyte, welche die Grundlage für die Weiterbearbeitung zu kartierfähigen Bilddaten sind.
  • Die Mission wurde wegen ihres Erfolgs von der ESA schon siebenmal verlängert und dauert nach heutigem Stand noch bis Ende 2022.
  • Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Planetenforschung

Vor 15 Jahren, am frühen Samstagabend des 10. Januar 2004, saßen und standen über ein Dutzend Wissenschaftler dicht gedrängt in einem winzigen schmucklosen Raum im DLR-Forschungszentrum Berlin-Adlershof und starrten gebannt auf zwei Monitore. Sie erwarteten die ersten Bilder "ihres" Experiments, der High Resolution Stereo Camera (HRSC). Etwas mehr als zwei Wochen zuvor hatte die Raumsonde Mars Express der Europäischen Weltraumorganisation ESA ihr Ziel erreicht und wurde zunächst in eine stabile, ellipsenförmige Umlaufbahn über die Pole des Planeten manövriert. Wie vorgesehen sollte nun mit dem Betrieb der Experimente begonnen werden. Nach einem ersten, noch nicht zufriedenstellenden Test zeigte die HRSC aber bereits im zehnten Umlauf ihre ganze Leistungsfähigkeit. Mars Express sendete über die Bodenstationen der ESA zum Raumfahrtkontrollzentrum in Darmstadt gestochen scharfe und in ihrer Helligkeitsverteilung perfekt ausgewogene Bilddaten. In Berlin war die Begeisterung grenzenlos. Es war der Auftakt zu einer inzwischen über anderthalb Jahrzehnte andauernden Erfolgsgeschichte.

Die HRSC ist ein am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickeltes und vom DLR-Institut für Planetenforschung betriebenes deutsches Kameraexperiment an Bord der ESA-Raumsonde Mars Express. Der Orbiter befindet sich seit Weihnachten 2003 in einer Marsumlaufbahn. Diese Woche, am 8. Januar 2019, absolvierte der von den beteiligten Wissenschaftlern und Ingenieuren nur als "Mex" bezeichnete Orbiter seinen 19.000sten Umlauf um den Mars. Diese erste Planetenmission der ESA ist ein wahrer "Marathonläufer": Insgesamt hat die Sonde etwa 950 Millionen Kilometer um den Mars zurückgelegt - und zusätzlich noch fast 500 Millionen Kilometer Strecke von der Erde zum Mars. Das entspricht insgesamt in etwa dem Abstand von der Sonne zum Saturn.

Die Bilddaten in hoher Auflösung, in Stereo und in Farbe sind die Grundlage für die globale Kartierung des Mars und zur Erstellung von digitalen Geländemodellen, aus denen die Topographie des Planeten ersichtlich wird. Die HRSC hat in mehr als 5000 Marsumläufen Bilddaten aufgenommen und lieferte damit mehr Daten als bisher jedes andere deutsche Experiment zur Erforschung der Körper des Sonnensystems. Bis heute wurden etwa 360 Gigabyte komprimierte Rohdaten aufgezeichnet und zur Erde übertragen. Nach dem "Auspacken" der Datenpakete und einem ersten Bearbeitungsschritt wurden daraus 5400 Gigabyte, welche die Grundlage für die Weiterbearbeitung zu kartierfähigen Bilddaten sind.

Die Aufnahmen ergeben eine ständig wachsende Kollektion von spektakulären Ansichten der abwechslungsreichen Marslandschaft, von Bild- und Geländemodellmosaiken sowie Animationen, die aus den digitalen Landschaftsmodellen abgeleitet werden können. Inzwischen hat die Kamera eine Abdeckung der Marsoberfläche von 80 Prozent mit einer hohen Auflösung (besser als 20 Meter pro Bildpunkt) erreicht. Ursprünglich sollte Mars Express nur ein Marsjahr dauern, was zwei Erdenjahren entspricht. Die Mission wurde wegen ihres Erfolgs von der ESA schon siebenmal verlängert und dauert nach heutigem Stand noch bis Ende 2022. Das Experiment und das Wissenschaftsteam werden von Prof. Ralf Jaumann am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof geleitet. Es umfasst 51 sogenannte Co-Investigatoren. Weltweit arbeiten hunderte Wissenschaftler mit diesen Daten. Die systematische Prozessierung der Kameradaten erfolgt am DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Mitarbeiter der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin erstellen daraus die Bildprodukte, die monatlich veröffentlicht werden.

Deutsche Raumfahrtindustrie setzt DLR-Idee für Kartierung des Mars um

Die vom DLR gemeinsam mit der deutschen Industrie entwickelte HRSC verkörperte seinerzeit ein völlig neues, in der Kartierung der Planeten noch nie angewendetes Kamerakonzept: Durch eine einzige Optik - ein sogenanntes Apo-Tessar-Teleskop, gebaut von der Firma Jena Optronics - nehmen neun quer zur Flugrichtung angeordnete Zeilensensoren durch die Vorwärtsbewegung des Orbiters denselben Bildstreifen der Marsoberfläche. Wie mit einem Scanner tastet sie nacheinander Zeile für Zeile ab. Dabei bildet jeder Sensor dasselbe Objekt auf der Oberfläche unter einem unterschiedlichen Blickwinkel ab. Am Boden werden dann aus den vier Stereobildstreifen und dem senkrecht auf den Mars gerichteten Nadirkanal, der mit zehn bis zwölf Metern pro Bildpunkt die höchste Bildauflösung liefert, 3D-Modelle der Marsoberfläche auf. Die verbleibenden vier der neun Zeilensensoren sind mit speziellen Farbfiltern für die Aufnahme multispektraler Daten versehen. Die Fokalebene mit den neun Sensoren, das Herzstück der Kamera, ist eine DLR-Entwicklung. Die Firma Levicky Microelectronic baute die Elektronik der Kamera. Das gesamte Aufnahmesystem wurde von Dornier (später Astrium und heute Airbus Space and Defense) in Friedrichshafen zusammengebaut. Ursprünglich war das Kamerasystem für den Einsatz auf der russischen Mission Mars 96 entwickelt worden, die jedoch kurz nach ihrem Start am 17. November 1996 scheiterte. Die baugleiche, in einigen Details verbesserte Ersatzkamera kam dann bei Mars Express zum Einsatz.

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

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 2203 601-2867
    Fax: +49 2203 601-3249
    Linder Höhe
    51147 Köln
    Kontaktieren
  • Ulrich Köhler
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-215
    Fax: +49 30 67055-303
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
  • Prof. Dr. Ralf Jaumann
    Freie Uni­ver­si­tät Ber­lin
    In­sti­tut für Geo­lo­gi­sche Wis­sen­schaf­ten
    Pla­ne­to­lo­gie und Fer­ner­kun­dung
    Telefon: +49-172-2355864
    Malteserstr. 74-100
    12249 Berlin
    Kontaktieren
  • Dr. Daniela Tirsch
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Pla­ne­ten­for­schung
    Telefon: +49 30 67055-488
    Fax: +49 30 67055-402
    Rutherfordstraße 2
    12489 Berlin
    Kontaktieren
Neueste Nachrichten

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden. Weitere Informationen zum Datenschutz erhalten Sie über den folgenden Link: Datenschutz

Hauptmenü