350 Kilo geballte Technik - scinexx | Das Wissensmagazin
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350 Kilo geballte Technik

Der Phoenix Lander und seine Instrumente

Der Phoenix Lander gehört, wie schon seine Vorgänger, zu den eher kleineren, kompakten Raumsonden der NASA. Die Plattform, auf der die wissenschaftlichen Instrumente angebracht sind, hat einen Durchmesser von gerade einmal eineinhalb Metern. Sind die beiden Sonnensegel ausgeklappt, ist er fünfeinhalb Meter breit. Die Spitze des meteorologischen Messmasts ragt 2,20 Meter über den Boden auf.

Mit 350 Kilogramm zählt Phoenix eher zu den Leichtgewichten seiner Art. Doch die wenigen Kilogramm haben es in sich: Denn die Instrumente des Landers zählen zu den modernsten und am weitesten entwickelten, die jemals zum Roten Planeten befördert worden sind. Hier ein kurzer Überblick über die wissenschaftlichen Geräte und ihre Aufgaben.

Phoenix-Roboterarm im Einsatz © NASA / JPL

Der Roboterarm

Er ist das wichtigste Instrument des Landers, denn mit seiner Hilfe wollen die Wissenschaftler der Mission wertvolle Erkenntnisse über die Beschaffenheit des marsianischen Permafrostbodens gewinnen. Seine Aufgabe ist es, rund 50 Zentimeter tief in den Marsboden zu graben und von dort Proben in die auf der Instrumentenplattform montierten Analysekammern zu bringen.

Der 2,35 Meter lange Arm kann sich dank seines in der Mitte liegenden Ellenbogengelenks in alle vier Richtungen bewegen: hoch und runter, rechts-links und vorwärts-rückwärts. Auch Drehbewegungen um die eigene Achse sind möglich. An der Spitze des Roboterarms sitzt eine bewegliche Schaufel mit scharfen Zinken und gezähnten Schneiden. Sie sollen den hart gefrorenen Untergrund zunächst aufreißen und aufgraben, damit dann die Schaufel loses Material für eine Probe abtrennen kann.

Ein ähnlicher, ursprünglich für den Polar Lander entwickelter Arm wurde bereits im Death Valley in den USA erfolgreich getestet. Auch wenn dort kein Permafrost herrscht, soll der durch die extreme Trockenheit sehr harte Boden den Bedingungen des Landegebiets weitestgehend ähneln.

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Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer (MECA)

Sind die Proben gesammelt, werden sie an die verschiedenen Bauteile des MECA-Instruments weitergereicht. Indem es jeweils kleine Mengen der Probe in Wasser löst, testet das mobile Chemielabor (WCL) in speziellen Probengefäßen sowohl den pH-Wert und die Mineralien- und Ionenzusammensetzung als auch die Leitfähigkeit und das Redoxpotenzial.

Die Grabschaufel des Roboteraarms birgt die Proben © NASA / JPL

Mithilfe eines optischen und eines Rasterkraftmikroskops erstellt die Analyseeinheit zudem Aufnahmen der Feintextur des Bodens. Dazu deponiert der Roboterarm jeweils ein kleines Probenbröckchen in ein Trägerrad, das 69 verschiedene Substrate und Chemikalien beinhaltet. Die Interaktion der Probe mit diesen Materialien wird anschließend mikroskopisch ausgewertet. Bis zu zehn Nanometer kleine Strukturen kann das Rasterkraftmikroskop dabei abbilden – und damit den kleinsten jemals auf dem Mars erreichten Maßstab.

Die Leitfähigkeit und thermische Eigenschaften des Untergrunds im Probengraben misst ein weiteres Bauteil des MECA, das am „Knöchel“ der Roboterschaufel angebracht ist. Seine drei Messfühler lassen sich direkt in den Boden einführen.

Thermal and Evolved Gas Analyzer (TEGA)

Eine weitere Station für einige Proben ist der thermische Gasanalyseblock, eine Kombination von Hochtemperaturofen und Massenspektrometer. In acht Öfen von der Größe einer Tintenpatrone werden die Proben langsam mit kontinuierlicher Rate erhitzt und dabei gemessen, wann die Übergänge von fest zu flüssig oder gasförmig stattfinden. Bis die Temperatur von 1.000 Grad erreicht ist, sind Eis und andere flüchtige Substanzen in der Probe verdampft und können mithilfe des Massenspektrometers auf ihre atomare Zusammensetzung hin analysiert werden. Auf diese Weise können die Wissenschaftler organische Verbindungen noch in winzigsten Spuren von nur einem Teilchen in einer Milliarde nachweisen.

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Stand: 22.05.2008

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Phoenix auf dem Roten Planeten
NASA-Raumsonde sucht nach Wasser und Leben in der marsianischen Arktis

Phönix aus der Asche
Bauteile aus zwei vorhergehenden Missionen

Ein riskantes Manöver
Die Landung auf dem Mars

Wasser und Leben
Die wissenschaftlichen Ziele der Mission

350 Kilo geballte Technik
Der Phoenix Lander und seine Instrumente

Die Augen des Phoenix
Optische Werkzeuge und Kameras

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