Curiosity: Die gewagtestete Landung aller Zeiten

Immer wieder einmal werden technische Dinge gewagt, die einzigartig sind. Am Morgen des 6. August ist es erneut soweit. Die wohl anspruchsvollste und innovativste Landung aller Zeiten steht bevor. Der Curiosity-Forschungsrover landet an diesem Tag auf dem Mars (oder wird einen 2,5 Milliarden Dollar teuren spektakulären Crash hinterlassen). Das Jet Propulsion Laboratory der NASA hat zu diesem Ingenieur(alp)traum einen faszinierenden Film erstellt: Sehens- und staunenswert.

Curiosity ist riesig, jedenfalls im Vergleich zu bisherigen Gerätschaften: Als Rover bezeichnet man in der Raumfahrt Fahrzeuge, die auf anderen Himmelskörpern eingesetzt werden. Der erste Mars-Rover war 1996 der noch niedliche Sojourner mit nicht einmal 11kg. Ihm folgte in 2003 das Zwillingspaar Spirit und Opportunity mit schon sehr beachtlichen 185kg Gewicht. Curiosity wiegt 900kg !

Bei diesem Gewicht sind die vergleichsweise primitiven Crash-Landungen mit Airbags, die bei den Vorgängern eingesetzt wurden, nicht mehr möglich: Dieses Ding muss wie ein rohes Ei aufgesetzt werden. Was die Techniker sich dazu ausgedacht haben, ist eine Abfolge von Schritten, die so noch nie versucht wurde und die ebenso verrückt wie wagemutig wirkt.

Die Landung soll folgendermaßen ablaufen:

  1. Neun Monate braucht das Gefährt für den 567 Millionen Kilometer langen Flug zum Mars. Für diese Phase ist ein Marschflugmodul zuständig, dass die gesamte Einheit bis in die Umlaufbahn des Mars bringt. Dieses Modul besitzt auch schon einige spannende technische Eigenschaften, aber wir wollen ja über die Landung sprechen.
  2. Der Eintritt in die Atmosphäre erfolgt mit einer Kapsel, die mit einem recht neuartigen Hitzeschutzsystem ausgerüstet ist. Dieser grösste bisher für interplanetarische Missionen gebaute Hitzeschild  muss Temperaturen von bis zu 2000 Grad Celsius aushalten. Eine Besonderheit ist, dass dieses Modul beim Flug durch die Marsatmosphäre gesteuert werden kann, um das Zielgebiet präzise anzupeilen.
  3. Das Problem der Marsatmosphäre ist ihre geringe Dichte: Sie ist so gering, dass man die Eintrittskapsel nicht stark genug mit ihrer Hilfe abbremsen kann. Also wird ab etwa 10km Höhe der Hitzeschild abgetrennt und bei einer Geschwindigkeit von etwa 2000 km/h ein Überschallfallschirm eingesetzt. Natürlich ist auch dieser der grösste jemals eingesetzte mit einer Länge von 50m und einem Durchmesser von 16m. Ab dieser Zeit wird die Landung mit 5 Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von 1600×1200 Pixeln aufgezeichnet: Den Film will ich haben !
  4. In einer Höhe von etwa 1800m beginnt der zweitspannendste Abschnitt:  Die aus drei Teilen bestehende Abstiegseinheit wird abgekoppelt und fällt Richtung Oberfläche. Nun kommen acht Triebwerke der Landeplattform ins Spiel, die den Abstieg von 100m/sec bis zum Stillstand bringen. Der Stillstand wird aber nicht etwa auf dem Boden erreicht, sondern die Plattform soll etwa 15m schwebend über der Marsoberfläche stehenbleiben. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Triebwerke Sand und Gestein aufwirbeln, die den Rover und seine Instrumente schädigen könnten.
  5. Nun kommt der zweite Teil der Landeeinheit im spannendsten Schritt des ganzen Manövers zum Einsatz: Der sogenannte „Sky Crane“. Dieser Himmelskran hat die Aufgabe, den Rover sanft wie eine Feder auf der Marsoberfläche abzusetzen. Während sich die Landeplattform weiter der Oberfläche nähert, lässt der Sky-Crane den Rover an 7,5m langen Seilen herunter, dessen Räder dabei aus der Transportposition hervorklappen.
  6. Zwei Sekunden nachdem der Rover meldet, dass er sicher auf der Oberfläche steht, kappt der Sky-Crane die Seile und die Landeplattform beschleunigt, katapultiert sich dadurch in sichere Entfernung vom Rover und kracht in die Landschaft: Mission accomplished.

Ein kleiner Fehler und 2500 Millionen Dollar verglühen in der Atmosphäre oder werden in den roten Sand gesetzt und in einem so vielschrittigen Prozeß mit zahlreichen benötigten Teilelementen gibt es so einige mögliche Fehlerquellen. Es wäre auch nicht die erste gescheiterte Mars-Mission der Amerikaner. Der vielleicht dümmste Fehler aller Marsmissionen geschah 1999, als der Mars Climate Orbiter verloren ging: Damals arbeitete eines der Teams mit englischen Einheiten wie „Inch“ und ein anderes Team mit metrischen Einheiten wie „Zentimeter“. Der Fehler wurde nicht bemerkt und die Sonde viel zu nahe an den Planeten herangeführt: Davon blieb nicht viel mehr als eine kurze Leuchtspur am Marshimmel.

Aber genug der Worte: Hier ist die Beschreibung des Landungsplans in einem wirklich eindrucksvollen Video des JPL. Genießen und am Landetag Daumen drücken (oder „fingers crossed“): Die Landung findet am 6. August 7:31 deutscher Zeit statt. Die NASA nennt die Zeit der Landung „Seven minutes of terror“, zumal aufgrund der Distanz zum Mars nochmal etwa 14 Minuten vergehen, bis man weiß, ob es geklappt hat.

Wer dazu Bildschirmhintergründe will, wird hier fündig. Erinnern möchte ich auch noch einmal an das Video „We stopped dreaming“ von Neil deGrasse Tyson, welches ich hier verlinkte.

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2 Gedanken zu “Curiosity: Die gewagtestete Landung aller Zeiten

  1. Pingback: Curiosity: Die beiden besten Bilder | Freier Blick

  2. Pingback: Tag der Neugierde (Curiosity-Day) « Omnium Gatherum

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