WeltraumwetterMarsrover kämpfen mit dem Sturm

Seit Wochen stürmt es auf dem Mars. Aus dem All schickt eine Sonde Bilder von den Verwirbelungen. Für den Rover Opportunity wären verstaubte Solarmodule ein Problem. von 

Eine Animation zeigt den Roboter Curiosity auf der Oberfläche des Mars.

Eine Animation zeigt den Roboter Curiosity auf der Oberfläche des Mars.  |  © Nasa/JPL-Caltech

Staubstürme auf dem Mars sind keine Seltenheit. So wie es auf der Erde mancherorts stürmische Jahreszeiten gibt, hat auch der Rote Planet Phasen mit starkem Wind. Sobald bei uns auf der Nordhalbkugel der Herbst beginnt, kann man auch auf dem Mars vermehrt mit Stürmen rechnen.

Entsprechend genau haben Forscher das Marswetter zu Beginn der Sturmsaison beobachtet. Einer davon ist der Physiker Bruce Cantor. Das kalifornische Unternehmen Malin Space Science System , für das er arbeitet, stellt hochauflösende Kameras für Marsrover her. Mitte November entdeckte Cantor den Sturm auf Aufnahmen der Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) . Sie kreist seit 2006 um den Mars, um dessen Oberflächenstruktur zu erkunden: Auf den Bildern ist die durch den Sturm aufgewirbelte Staubschicht gut zu erkennen.

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Sofort nach seiner Entdeckung informierte Cantor das Nasa-Team, das die beiden Rover Curiosity und Opportunity betreut , die derzeit direkt auf dem Mars – von gegenüberliegenden Seiten des Planeten aus – wertvolle Informationen sammeln und zur Erde schicken. So zeigte sich, welche Auswirkungen der Staubsturm hat: Die Wetterstation des Curiosity-Rovers konnte Veränderungen der Atmosphäre messen: Die nächtlichen Tiefsttemperaturen stiegen durch den Sturm, während der Luftdruck abnahm. Das spricht für eine allgemeine Erwärmung im Sturmgebiet.

Rover Curiosity

Das Mars Science Laboratory (MSL) ist die erste astrobiologische Mission seit Viking in den 1970er Jahren. Mit ihr unternimmt Marsrover Curiosity seit August 2012 auf dem Roten Planeten Forschungsfahrten.

Infografik: Curiosity
Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF herunterzuladen.

Klicken Sie auf das Bild, um die Infografik als PDF herunterzuladen.  |  © Aurel Märki

Gut drei Meter misst das Geländefahrzeug in Länge und Breite, zwei in der Höhe – damit ist er fast so groß wie ein Kleinwagen. 900 Kilogramm bringt der Rover auf die Waage. Damit ist er doppelt so lang und fünf Mal so schwer wie seine Kollegen Spirit und Opportunity aus dem Jahr 2003.

Zudem ist das fahrende Labor weitaus besser ausgestattet: Zehn wissenschaftliche Instrumente hat Curiosity an Bord, darunter das Probenanalyse-Modul SAM und das Chemielabor CheMin.

Via einer UHF-Antenne werden Daten an die Erde übertragen. Auch kann die Mars-Odyssey-Sonde der Nasa als Relais verwendet werden.

Die Energie zum Fahren und Forschen liefert wie schon bei Viking ein Radioisotopen-Generator. So ist der Rover auch ohne Sonne funktionstüchtig.

Planet Mars

Der Mars gilt zwar als erdähnlich. Doch der Rote Planet ist bei Weitem nicht so einladend wie unser Heimatplanet. Die dünne Atmosphäre des Himmelskörpers besteht zu etwa 95 Prozent aus CO2, dazu kommen Stickstoff, Sauerstoff und Argon.

Seine Oberfläche ist trocken, felsig, kalt, die Durchschnittstemperatur liegt bei minus 63 Grad Celsius. Zudem schwankt die Temperatur stark und beeinflusst das Wetter. So treten im Frühjahr oft heftige Staubstürme auf, die große Teile der Marsoberfläche verhüllen.

Aufgrund der längeren Umlaufdauer um die Sonne – der Planet ist im Durchschnitt rund 230 Millionen Kilometer von ihr entfernt, die Erde im Vergleich rund 150 Millionen Kilometer – dauert ein Marsjahr 687 Erdentage. Ein Marstag wiederum dauert 24 Stunden und 37 Minuten.

Video: Die Mission

 Diese Animation stammt vom Jet Propulsion Laboratory der Raumfahrtbehörde Nasa.

Diese lokalen Temperaturveränderungen klingen zwar wenig spektakulär: Trotzdem haben sie großen Einfluss auf die Temperatur auf dem gesamten Mars. Zusätzliche Informationen der Raumsonde MRO bestätigten das: Etwa 25 Kilometer über dem Sturmgebiet stieg die Temperatur um 25 Grad Celsius an. Durch den dunklen Staub, den der Wind aufgewirbelt hatte, wurde das Sonnenlicht absorbiert. Deshalb erwärmte sich der Staub und damit die Atmosphäre im Bereich des Sturms. Je weiter sich die Staubschicht ausdehnt, umso mehr könnte sie also das Klima auf dem Planeten beeinflussen, vermuten die Forscher der Nasa .

Wird es auf der Marsoberfläche wärmer, nimmt das Risiko zu, dass Staubteufel entstehen.   Sie ähneln Wirbelstürmen auf der Erde. Sie geraten ins rotieren und wirbeln jede Menge Staub auf während sie über den Planeten sausen – und das kann dazu führen, dass es in der Atmosphäre noch wärmer wird.

Für die beiden Roboter könnte das stürmische Wetter gefährlich werden. Opportunity wird mit Solarmodulen angetrieben. Wenn sie durch den Sturm mit einer Staubschicht überzogen werden, könnte dem Rover die Energie ausgehen – denn ohne Sonnenlicht laden sich seine Solarzellen nicht auf. Curiosity ist da schon wetterfester: Seine Elektronik wird anders angetrieben, über die Wärmeenergie aus radioaktivem Zerfall.

Forscher rechnen mit Bildstörungen

Bisher haben die Rover gute Bilder des Wirbelsturms gemacht, doch die Qualität der Daten könnte sich durch den Staub in der Atmosphäre verschlechtern, sollten die Stürme näherkommen. Die MRO-Sonde wäre davon allerdings unbeeindruckt. Sie fliegt 300 Kilometer hoch über dem Mars, ähnlich wie die Wettersatelliten, die uns aus dem All täglich darüber informieren, wie das Wetter auf der Erde ist.

Mars Sturm Weltraumwetter MRO

Aus den Aufnahmen, die der Mars Reconnaissance Orbiter am 18. November gemacht hat, haben Forscher ein Mosaik zusammengesetzt. Es zeigt den Staubsturm auf der Südhalbkugel des Roten Planeten. Die Positionen der Rover Opportunity und Curiosity sind eingezeichnet. Die schwarzen Flächen entstanden dort, wo Daten fürs Gesamtbild fehlten.  |  © Nasa/JPL-Caltech/MSSS

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Leserkommentare
  1. ... mit dem "Weltraumwetter" zu tun (was immer das sein mag)?

  2. Nun ist es soweit! Ich kann der Versuchung nicht widerstehen, und muss mich wegen falsch verwendeter Fachtermini als Kommentator bei Zeit-Online anmelden (und gefuehlten einer Milliarde Uebersetzungsfehler von "Billion"):
    Es ist mir wirklich neu, dass man mit "Sonnensegeln" auf einer Planetenoberflaeche soviel ausrichten kann. Uebrigens, neben der Rover-Thematik, ein sehr interessantes, aber dennoch vollkommen anderes Themengebiet.
    Also bitte, wenn man schon Fachtermini nutzt (vor allem in der Ueberschrift), sollte man sie doch zumindest auf Wikipedia mal nachschlagen.
    Das war's schon ...

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    • Flari
    • 27. November 2012 17:01 Uhr

    Stört Sie der Begriff "Sonnensegel"?
    Falls ja, weil der bei Wiki nur für Raumschiffe, aber nicht für Marsautos erklärt wird?

  3. "Die nächtlichen Tiefsttemperaturen stiegen durch den Sturm, während der Luftdruck abnahm. Das spricht für eine allgemeine Erwärmung im Sturmgebiet."

    Ach was. Tatsächlich? Fast fühle ich mich an die Sendung mit der Maus erinnert, die ja mittlerweile Fr. Slomka ab 21.45 Uhr im ZDF moderiert.

    • Flari
    • 27. November 2012 17:01 Uhr

    Stört Sie der Begriff "Sonnensegel"?
    Falls ja, weil der bei Wiki nur für Raumschiffe, aber nicht für Marsautos erklärt wird?

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    • porph
    • 27. November 2012 17:31 Uhr

    Der Begriff Sonnensegel stört, weil er nunmal falsch ist. Ein Sonnensegel ist eine Vorrichtung, um die kinetische Energie von Photonen zu nutzen.

    Das ist auf einer Planetenoberfläche natürlich nicht möglich. Die erreichbare Beschleunigung ist dermaßen gering, dass sämtliche Widerstände, die es auf so einer Oberfläche gibt, zu groß wären.

    Die Rover haben stattdessen Solarmodule, mit denen über ganz normale Photovoltaik Antriebsenergie für einen konventionellen Elektroantrieb gewonnen wird. Das hat mit Solarsegeln halt nichts zu tun.

    Wenn es im selben Kontext (Weltraumforschung) nunmal zwei klar abgegrenzte Begriffe für zwei klar abgegrenzte technische Dinge gibt, sollte man diese auch korrekt nutzen. Das ist keine Spitzfindigkeit, sondern die Vorraussetzung für eindeutige Kommunikation.

    • porph
    • 27. November 2012 17:31 Uhr

    Der Begriff Sonnensegel stört, weil er nunmal falsch ist. Ein Sonnensegel ist eine Vorrichtung, um die kinetische Energie von Photonen zu nutzen.

    Das ist auf einer Planetenoberfläche natürlich nicht möglich. Die erreichbare Beschleunigung ist dermaßen gering, dass sämtliche Widerstände, die es auf so einer Oberfläche gibt, zu groß wären.

    Die Rover haben stattdessen Solarmodule, mit denen über ganz normale Photovoltaik Antriebsenergie für einen konventionellen Elektroantrieb gewonnen wird. Das hat mit Solarsegeln halt nichts zu tun.

    Wenn es im selben Kontext (Weltraumforschung) nunmal zwei klar abgegrenzte Begriffe für zwei klar abgegrenzte technische Dinge gibt, sollte man diese auch korrekt nutzen. Das ist keine Spitzfindigkeit, sondern die Vorraussetzung für eindeutige Kommunikation.

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    Leider wird der Begriff "Sonnensegel" umgangssprachlich auch für Solarmodule verwendet.
    Ich stimme ihnen zu, dass es eigentlich wenig Sinn macht, da Segel eigentlich zur Nutzung kinetischer Energie, im Fall des Sonnensegel-Antriebskonzepts der Sonnenwinde (nicht allein der Photonen), nutzt, allerdings hat sich der Term nunmal durchgesetzt und ist somit richtig.

    Abgesehen davon, dass auch Photovoltaik die kinetische Energie von Photonen nutzt.

    • Flari
    • 27. November 2012 18:31 Uhr

    Selbst der Duden führt die Erklärung der ausklappbaren PV-Module bei Raumschiffen o.ä. schon an zweiter Stelle, noch vor dem Strahlungs-Antrieb.

    http://www.duden.de/recht...

    Das gleiche gilt für Wiki, auch wenn es beide male als umgangssprachlich eingestuft ist.

    http://de.wikipedia.org/w...

    Und selbst das "Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt" benutzt den Begriff "Sonnensegel" für die PV-Flügel der ISS:

    http://www.dlr.de/next/de...

    Wenns also nur das war, können Sie sich wieder abmelden.. *gg

  4. "Wenn sie durch den Sturm mit einer Staubschicht überzogen werden, könnte dem Rover die Energie ausgehen – denn ohne Sonnenlicht laden sich seine Solarzellen nicht auf." Dies ist nicht korrekt. Professor Dr. Renz, der an der Mission beteiligt war, hat uns Studenten während einer Vorlesung erzählt, dass entgegen der öffentlichen Meinung die Wirbelstürme den Staub von den Solarzellen säubern. Der Staub setzt sich also auch ohne Stürme auf den Zellen ab. Intern bezeichnete man dies als "Cleaning Event".

  5. Leider wird der Begriff "Sonnensegel" umgangssprachlich auch für Solarmodule verwendet.
    Ich stimme ihnen zu, dass es eigentlich wenig Sinn macht, da Segel eigentlich zur Nutzung kinetischer Energie, im Fall des Sonnensegel-Antriebskonzepts der Sonnenwinde (nicht allein der Photonen), nutzt, allerdings hat sich der Term nunmal durchgesetzt und ist somit richtig.

    Abgesehen davon, dass auch Photovoltaik die kinetische Energie von Photonen nutzt.

    • dr.opto
    • 27. November 2012 18:16 Uhr

    Sonnensegel ist ja nun echt falsch. Da gebe ich porph vollkommen recht. Übrigens, auch der Begriff "Luftdruck" im Zusammenhang mit der Marsathmosphäre ist etwas gewagt. Einfach nur "Druck" reicht, oder eben genauer "Marsathmosphärendruck". Wäre interessant, gäbe es Luft(78% N2,21% O2,...) auf dem Mars.
    Ansonsten danke für die Infos über die Rover.

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  • Quelle ZEIT ONLINE
  • Schlagworte Nasa | Rover | Atmosphäre | Elektronik | Information | Jahreszeit
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