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Gehirn, Arm und Energieversorgung

Die Ausstattung des Curiosity-Rovers

Mit einem Gewicht von rund 900 Kilogramm und einer Größe von drei mal 2,70 Metern ist Curiosity das größte und schwerste Vehikel, das jemals auf dem Roten Planeten landete. Seine beiden Vorgänger Spirit und Opportunity waren mit gerade mal 170 Kilo Masse dagegen echte Leichtgewichte. Aber kein Wunder: Denn statt der spärlichen fünf Geräte hat Curiosity zehn wissenschaftliche Instrumente, einen zwei Meter langen Roboterarm und einen Kameramast an Bord. Allein 17 „Augen“ ermöglichen es dem Rover, seine Umgebung in allen möglichen Wellenlängen abzutasten.

Der Rover erhält jeden Morgen seine Tagesaufgabe © NASA/JPL-Caltech

Jeden Tag eine neue Aufgabe

Und auch sein „Gehirn“ ist dem seiner Vorgänger um das Achtfache überlegen: Der Rover trägt zwei baugleiche Rechner an Bord, die jeweils 250 Megabyte Arbeitsspeicher und eine zwei Gigabyte Flash-Festplatte besitzen. Das ist gegenüber einem modernen PC nicht gerade üppig, aber dafür hält das Gehirn des Rovers auch den extremen Bedingungen der Mission stand: Nachttemperaturen von minus 128 Grad Celsius im Wechsel mit milden 27 Grad am Tage und den starken Stößen und Erschütterungen, wenn sich das Gefährt über die unebene Oberfläche bewegt.

Die Bordcomputer kontrollieren ständig den Status des Rovers und aller Instrumente. Über sie läuft aber auch die gesamte Kommunikation der Marssonde. Jeden Morgen erhält der Rover per Funk einen Satz Anweisungen von der Bodenstation, die ihm sein Tagesprogramm verraten. AM Nachmittag, wenn eine der Orbitersonden seine Position überfliegt, sendet er seinerseits die Tagesergebnisse zurück zur Erde. Dort können die wartenden Wissenschaftler sie sichten, auswerten und auf ihrer Basis entscheiden, welche Aufgabe sie dem Marsgefährt am nächsten Tag erteilen wollen. Auf diese Weise können die Forscher flexibel auf das reagieren, was Curiosity im Laufe seiner Erkundungen herausfindet.

Graben, mahlen, bohren und greifen

Ähnlich wie seine beiden Vorgänger ist auch der Curiosity-Rover auf sechs Rädern unterwegs. Jedes von ihnen hat einen eigenen Antriebsmotor, so dass sie sich auch unabhängig voneinander bewegen können. Immerhin soll Curiosity mit seinem Antrieb bis zu 90 Meter pro Stunde zurücklegen und dabei Hindernisse von bis zu 75 Zentimeter problemlos überwinden können. Die Eckräder dienen zudem gleichzeitig als Bohrhilfe: Werden sie schräggestellt und schnell rotiert, graben sie eine Kerbe in den Untergrund und ermöglichen den Blick auf die „subsurface“, die Schicht unmittelbar unterhalb der stark oxidierten Oberfläche des Mars.

Noch etwas weiter in die Tiefe kommt der Roboterarm des Marsrovers. An der Spitze des 2,1 Meter langen, in fünf Freiheitsgraden beweglichen Arms sitzt unter anderem ein Spezialbohrer, der fünf Zentimeter tief ins Gestein eindringen und Proben nehmen kann. Dafür zermahlt er das Gestein, saugt es an und überführt es in zwei Geräte zur chemischen Analyse, die an seiner Vorderseite sitzen. Am Kopf des Greif- und Bohrarms sitzen zudem ein Röntgenspektrometer und eine Kamera für Makroaufnahmen von Mineralien und Gestein.

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Energie aus dem Atom statt aus der Sonne

Im Gegensatz zu vorhergehenden Marssonden muss sich Curiosity für seine Energieversorgung nicht mehr allein auf die Kraft der Sonne verlassen. Stattdessen liefert ihm und seinen zehn wissenschaftlichen Instrumenten ein nuklear betriebener Minireaktor den Saft. Knapp fünf Kilogramm Plutonium-Dioxid vermischt mit einer Keramikmasse trägt der Rover in seinem Inneren. Die Zerfallswärme, die dieses Material abgibt, wird als Heizung genutzt und über einen Wärmekoppler in Strom umgewandelt.

„Die Art dieses Plutoniums unterscheidet sich von dem Material, wie es in Waffen oder Reaktoren eingesetzt wird“, betont die NASA. Es könne nicht explodieren und stelle auch keine Gesundheitsgefahr dar. Weil es mit dem Keramik zu einem festen Block verschmolzen sei, werde das Plutonium selbst bei einem Absturz nicht frei. Ähnliche Systeme treiben die meisten NASA-Raumsonden an, die im äußeren Sonnensystem unterwegs sind, angefangen von den frühen Pioneersonden über die Saturnsonde Cassini bis zur New Horizons Mission, die zurzeit zum Pluto unterwegs ist.

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Nadja Podbregar
Stand: 02.08.2012

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Mit "Curiosity" zum Mars
Bohrroboter, Chemielabor und hochsensible Spürnase zugleich

Die Mission im Überblick
Die wichtigsten Ereignisse in Kurzform

Wie ein Geochemiker
Die Ziele der Marsmission

Punktlandung nach 350 Millionen Kilometern
Komplexe Technik soll das Unmögliche möglich machen

Sieben Minuten des Terrors
Vom Eintritt in die Atmosphäre bis zum Touchdown

Gehirn, Arm und Energieversorgung
Die Ausstattung des Curiosity-Rovers

Chemielabor im Miniaturformat
Die wissenschaftlichen Instrumente des Rovers

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