Der InSight-Lander macht Fortschritte auf dem Mars. Nach vielen Monaten des Kampfes und der sorgfältigen Anpassung ist der 'Maulwurf' des InSight-Landers endlich im Boden. Es sind noch heikle Arbeiten zu erledigen, und sie sind noch nicht in der Einsatztiefe. Aber nach einer so langen, beschwerlichen Affäre fühlt sich das wie ein Sieg an.
Die Einblick (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) wurde zum Mars geschickt, um das Innere des Planeten zu untersuchen. Obwohl es sich hauptsächlich um eine NASA-Mission handelt, baute das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eines der wichtigsten Instrumente des Landers, den Paket für Wärmefluss und physikalische Eigenschaften (HANDY3), liebevoll Maulwurf genannt. Die Aufgabe des Maulwurfs besteht darin, die Wärme zu messen, die vom Marsinneren zur Oberfläche fließt.
Aber dazu muss es sich unter die Oberfläche hämmern. Idealerweise würde es bis in eine Tiefe von etwa fünf Metern eindringen, obwohl es in einer Tiefe von etwa drei Metern noch gute Daten erhalten kann. Das Problem ist, dass die Marsoberfläche nicht kooperiert und der Maulwurf kaum in der Lage war, unter die Oberfläche vorzudringen.
Aber laut Tilman Spohn, dem Hauptermittler des Maulwurfs, zahlen sich die jüngsten Versuche aus, die Sonde in den Boden zu bringen.
Das Hindernis für den Maulwurf ist das sogenannte Duricrust. Es ist eine verdichtete, gehärtete Schmutzschicht unter einer dünnen Sandschicht. Aufgrund des Designs des Maulwurfs hat diese Duricrust ein großes Problem geschaffen.
Der Maulwurf hämmert sich selbst unter die Oberfläche. Damit das funktioniert, ist es auf Reibung mit den Seiten seines Lochs angewiesen, um dem Rückstoß des Maulwurfs entgegenzuwirken. Die Idee war, dass sich beim Hämmern des Maulwurfs das Material, das den Maulwurf umgibt, beim Hämmern ausfüllt und für die Reibung sorgt.
In diesem Bild wird die Sonde für Wärmefluss und physikalische Eigenschaften in den Mars eingeführt gezeigt. Bild: NASA
Aber die Duricrust hat das verhindert. Es ist so verdichtet, dass es nicht frei in das Loch des Maulwurfs fließt und nicht die erforderliche Reibung liefert. Und der lose Sand aus der dünnen Deckschicht schien beim Hämmern einfach im Loch zu verschwinden. Im Laufe der Monate hat das Team verschiedene Methoden ausprobiert, um den Maulwurf in den Boden zu bekommen.
Sie haben versucht, die Schaufel am Instrumentenarm zu verwenden, um dem Maulwurf zu helfen, einzudringen. Sie drückten an der Seite des Maulwurfs, um die nötige Reibung zu erzeugen, aber das funktionierte nicht. Sie versuchten vorsichtig, den Maulwurf nach unten zu drücken, ohne den Kabelbaum zu beschädigen. Das hat auch nicht funktioniert.
Sie versuchten auch, mit der Schaufel losen Oberflächensand in das Loch zu drücken, in der Hoffnung, dass dies für die notwendige Reibung sorgen würde. Obwohl all diese Methoden ein wenig geholfen haben, waren sie keine Lösungen.
Tatsächlich könnten einige dieser Versuche das Problem verschlimmert haben.
Während das Team all diese Dinge ausprobiert hat, hat der Maulwurf auf die gleiche Erde gehämmert. Die Sorge besteht nun darin, dass der Boden direkt unter dem Instrument verdichtet ist, was ein weiteres Hindernis für den Erfolg des Maulwurfs ist.
Anfang Juni gaben die NASA und das DLR bekannt, dass die Maulwurf hatte es unter die Erde geschafft.
Nach mehreren Assists von meinem Roboterarm scheint der Maulwurf unter der Erde zu sein. Die Fehlerbehebung aus Millionen von Kilometern Entfernung war eine echte Herausforderung. Wir müssen noch sehen, ob der Maulwurf selbst graben kann. Mehr von unserem @DLR_de Partner: https://t.co/7YjJIF6Asx #SaveTheMole pic.twitter.com/qHtaypoxPp
- NASA InSight (@NASAInSight) 3. Juni 2020
Im Juni twitterte die NASA dieses Video, in dem der Maulwurf sich im Marsboden vergräbt.
Im Juli gaben sie bekannt, dass der Maulwurf zwar unter der Erde liegt, aber möglicherweise stecke immer noch fest . Denn sobald der Maulwurf nicht mehr aus dem Boden ragt, hilft die Schaufel am Instrumentenarm nicht mehr. Der Maulwurf ist auf sich allein gestellt.
Jetzt hat das DLR einige neue Bilder des Maulwurfs veröffentlicht, und Principal Investigator Tilman Spohn hat ein neuer Blogbeitrag informiert uns über die Situation des Maulwurfs. Das Team hat die Schaufel aus dem Weg geräumt, damit die Kameras den Boden und die Situation genauer untersuchen können.
„Nach dem im Juni durchgeführten Free-Maulwurf-Test (siehe Logbuch-Eintrag vom 7. Juli 2020) beschloss das ‚Maulwurf‘-Team, InSights Arm zu heben und zu schaufeln und einen Blick auf den Maulwurf in der Grube zu werfen“, schrieb Spohn in seinem Blog. „Einige von uns hatten erwartet – oder befürchtet –, dass die vorherigen Hämmeraktionen den Sand aus der Grube abgelassen hätten. Der Sand, so die Überlegung, hätte sich gelockert und wäre in eventuell tiefere Ritzen und Hohlräume der Hartrostschicht gefallen. Schließlich rätseln wir immer noch, wo das ganze Material – etwa 300 Kubikzentimeter oder 10 Unzen – geblieben ist, als sich im März 2019 die Grube bildete.“
Dieses auf Sol 577 aufgenommene Bild zeigt den Maulwurf fast vollständig mit Sand bedeckt. Es zeigt auch den Fußabdruck der Schaufel vor dem Maulwurf auf der nahen Seite und interessante Überhänge und Schichten in der Duricrust auf der anderen Seite. Der Überhang definiert nicht unbedingt die Dicke der Duricrust, kann aber auf eine Schichtung in letzterer hinweisen. Der Überhang hat regelmäßige Risse, die erstaunlich breit sind. Der Horizont über der rissigen Kruste kann auf den Boden einer oberflächennahen Sandschicht hinweisen. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech.
Das Team freute sich laut Spohn, den Stand der Dinge in den neuen Bildern zu sehen. Es ist jetzt größtenteils mit Sand bedeckt, wobei nur ein winziger Teil des Instruments auf der Oberfläche sichtbar ist. Es gibt jetzt mehr Sand in der Grube, von dem sie glauben, dass er durch all das Hämmern pulverisiert sein könnte.
Aber sie mussten sich überlegen, was sie als nächstes tun sollten, und eine lebhafte Debatte entbrannte.
„Einige waren dafür, die Grube zu füllen, den Sand in der Grube zu verdichten und dann die Schaufel auf die Oberfläche zu drücken, um Kraft zu erzeugen, die dann durch den Sand auf den Maulwurf übertragen würde“, schrieb Spohn. Der Sand und die nach unten gerichtete Kraft würden dem Rückstoß des Instruments entgegenwirken, hofften sie.
Aber andere hatten eine andere Idee. 'Andere argumentierten, dass wir zuerst versuchen sollten, den Maulwurf ein paar Zentimeter tiefer zu bekommen, indem wir mit der Schaufelspitze auf die hintere Kappe drücken.'
Nach vielen Diskussionen beschlossen sie, mit der Schaufel auf den Maulwurf zu drücken. Sie hatten das schon früher getan und hatten Erfolg, also überlegten sie, vielleicht funktioniert es wieder.
Aber das ist ein riskanter Schritt. Es besteht die Gefahr, dass der Kabelbaum beschädigt wird, was für die Mission verheerend sein könnte. Und die Schaufel müsste neu ausgerichtet werden, um den Maulwurf zu kontaktieren, ein weiteres Risiko.
Dies ist ein Bild des nachgebauten HP3-Instruments im Prüfstand des DLR. Beim Herunterdrücken des Maulwurfs mit der Schaufel besteht die Gefahr, dass der Kabelbaum beschädigt wird. Bildquelle: DLR
„Nach intensiven Diskussionen hat sich das Team entschieden, zunächst einen Push auf die Back Cap zu machen, ähnlich den erfolgreichen Back Cap Pushs, die in den letzten Monaten durchgeführt wurden. Das einzige Problem ist, dass in der vorherigen Konfiguration – von unten nach unten – die Schaufel nicht mehr in die Grube passt“, schrieb Spohn.
„Sie können die Schaufel anheben und mit der Klinge schieben, aber dies bedeutet ein höheres Risiko, abzurutschen und entweder das Kabel zu beschädigen oder nicht verhindern zu können, dass der Maulwurf ‚nach hinten hämmert‘. Ich habe bereits erwähnt, dass die Platzierung der Schaufel riskant ist und millimetergenau erfolgen muss“, schrieb Spohn. „Mit der Klinge unten ist das noch schwieriger als zuvor.“
Ein Bild des Maulwurfs und der Instrumentenarmschaufel vom 6. August 2020. Bildquelle: NASA/DLR
Das Team entschied sich für einen sogenannten „Kratztest“. Die Idee ist, mit der Schaufel mehr losen Oberflächensand in das Loch zu kratzen. Sie hatten keine Ahnung, wie erfolgreich das sein würde, aber der Test würde uns „mehr Zeit geben, um zu sehen, wie die Schaufel mithilfe von CAD-Modellen in die Grube passen könnte“, schrieb Spohn.
Spohn sagt, das Schaben sei ein voller Erfolg und viel effektiver gewesen, als sie dachten. „Das Kratzen war viel effektiver als erwartet und der Sand hat die Grube fast vollständig ausgefüllt. Der Maulwurf ist jetzt bedeckt, aber auf der hinteren Kappe befindet sich nur eine dünne Sandschicht“, schrieb Spohn in seinem Blog.
Nach dem erfolgreichen Abschaben wurde das Loch verfüllt und der Maulwurf vollständig bedeckt. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech
Jetzt ist der Maulwurf also in der Position, in der er es vor Monaten erhofft hatte: begraben.
Aber die Saga ist noch nicht zu Ende. Das Team beabsichtigt immer noch, mit der Schaufel nach unten Druck auf den Maulwurf in seinem Loch auszuüben. „Dies ist zunächst einmal ein etwas einfacherer, vorhersehbarer und weniger zeitaufwändiger Vorgang im Vergleich zu einer Abfolge von Schabebewegungen; möglicherweise kombiniert mit Bewegungen der Schaufel, um die Grube zu füllen“, schrieb Spohn.
„Ich denke, spätestens nach dem Füllen der Grube sollten wir dem Rückstoß ausreichend Kraft entgegensetzen können und der Maulwurf wird sich hoffentlich von selbst tiefer in den Marsboden ‚graben‘. Drück die Daumen!'
Ich habe meine Schaufel verwendet, um die Grube um meinen Roboter-Maulwurf zu füllen. Dies, kombiniert mit einem weiteren Stoß von oben auf den Boden, kann dem Maulwurf helfen, den nötigen Schub zu geben, um Fortschritte zu machen. Schritt für Schritt.
- NASA InSight (@NASAInSight) 10. August 2020
Mehr von unserem @DLR_de Partner: https://t.co/BwvHcLRy6b #SaveTheMole pic.twitter.com/MezKt6vfGP
Wenn dies funktioniert, wird es eine beeindruckende Leistung der interplanetaren Fehlersuche krönen. Und vielleicht haben wir bereits einen Hinweis darauf, was der Maulwurf uns sagen kann, wenn er seine Einsatztiefe erreicht.
„Als unterstützenden Hinweis stelle ich fest, dass eine kürzlich durchgeführte Messung der Wärmeleitfähigkeit vom Maulwurf zum Regolith gegenüber früheren Messungen erhöhte Werte zeigt. Dies legt nahe, dass sich sowohl der thermische als auch der mechanische Kontakt verbessert haben. Wir sind also optimistisch!“
