Die Sandfalle

Nachdem der Rover hinter dem Krater Voyager Probleme mit seiner Steuerung bekommen hatte, fuhr er seitdem rückwärts unter Hinterherziehen seines in der Lenkung festsitzenden rechten Vorderrades hinter den beiden Kratern Viking und Voyager weiter nach Süden durch sandiges Dünengelände in Richtung auf den Krater Erebus weiter. Der Steuerungsservo des rechten Vorderrades hatte am 17. April 2005 in einer Stellung von 8° nach links blockiert  und so konnte nur noch rückwärtsfahrend genau genug gesteuert werden. Hier das Übersichtsbild der zurückgelegten Wegstrecken bis Sol 528 (Ende Juli 2005):
 
Wegeplan bis Sol 528
Abb. 1: Wegstreckenübersicht bis Sol 528 (Opportunity steckte von Sol 458 bis Sol 506 fest)

Am 26. April 2005 - während einer eigentlich 90 m langen Tagesetappe an Sol 448 - stoppte den Rover  eine etwa 35 cm hohe Sanddüne, später Purgatory genannt,  schon nach 40 m. Opportunity fuhr sich mit allen vier Eckrädern in dieser fest. Die Räder sanken mit mehr als der Hälfte ihres Radius in die weiche Oberfläche ein und der Rover konnte nicht mehr vor und nicht mehr zurück. Der Rover war in den Tagen und Wochen vorher schon über eine Reihe ähnlicher Sanddünen gefahren, jeweils ohne jede Schwierigkeiten. Deshalb hatte man bei der NASA mit keinerlei Problemen gerechnet und den Rover mit autonomer Steuerung - wie in den Tagen vorher - bei rekordverdächtigen Tagesetappen von mehr als 70-90 m Gesamtstrecke mit voller Wucht in die Düne gerammt. Die folgenden Bilder zeigen dieses Malheur aus den Perspektiven der verschiedenen Bordkameras:
 
Blick zurück, nachdem Opportunity festsaß
Abb. 2: Sicht nach hinten von der Unfallstelle aus am 28. April 2005: der Rover hatte rückwärtsfahrend etwa 40 von 90 m zurückgelegt.
linkes Vorderrad rechtes Vorderrad
Abb. 3a: Blick von der Übersichtskamera: die beiden Vorderräder
vordere Navigationskamera hintere Navigationskamera: Hinterräder
Abb. 3b: vordere Navigationskamera Abb. 3c: hintere Navigationskamera

Besonders beachtenswert ist in den letzten beiden Bildern, dass das Profil der Räder komplett mit Sand verstopft war und somit  die Griffigkeit der Räder entscheidend nachgelassen hatte. Der Rover fuhr quasi mit Slicks. Somit musste das Dünengelände eine zähe Konsistenz haben und  nicht - wie man auf dem trockenen Mars vermuten könnte - nur aus lockerem und staubigem Material bestehen. Die Bodenkontrolle hatte das Problem bis zum 01. Mai 2005 noch nicht gelöst. Der Rover steckte fest. Am 18. Mai 2005 wurde der Rover nach über drei Wochen und eingehenden Untersuchungen mit einem Testrover auf der Erde zum erstenmal wieder bewegt. Opportunity sollte auf seinen Spuren zurückfahren. Dazu wurde ihm mehrere Kommandos gegeben, die normalerweise den Rover etwa 4-5 m bewegt hätten, in diesem besonderen Fall aber mit durchdrehenden Rädern nur für einige wenige Zentimeter reichten. Die nächsten Bilder zeigen den Effekt auf die Räder an Sol 468 des Rovers auf dem Mars:
 
Abb. 4a: vordere Navigationskamera Abb. 4b: hintere Navigationskamera

Wie man deutlich sieht, war das Resultat eher negativ. Der Rover hatte sich mit seinem hinteren Ende noch tiefer eingegraben, während sein Vorderteil sich nicht entscheidend aus den tief eingeschnittenen Spuren hervorbewegt hatte. Die hinteren Räder hatten sich über mehr als den Räderdurchmesser in den lockeren Untergrund eingegraben. Die Gefahr bestand, dass der Rover mit seinem unteren Chassis auf dem Sandboden aufsetzte und damit die Räder den festen Bodenkontakt verlören. Die folgende Bildersequenz zeigt, wie es weiterging:
 
vordere Navigationskamera am 21.05.2005 (Sol 470) hintere Navigationskamera am 21.05.2005 (Sol 470)
vordere Navigationskamera am 23.05.2005 (Sol 472) hintere Navigationskamera am 23.05.2005 (Sol 472)
       
vordere Navigationskamera am 26.05.2005 (Sol 476) hintere Navigationskamera am 26.05.2005 (Sol 476)
       
vordere Navigationskamera am 01.06.2005 (Sol 481)  hintere Navigationskamera am 01.06.2005 (Sol 481) 

Am 03.06.2005 schien der Rover es geschafft zu haben. Nach Bewegungskommandos, die auf normalen Grund Opportunity mehr als 180 m weit bewegt hätten, hatte es das Raumschiff um etwas mehr als 1 m aus der Sandfalle herausgeschafft, wie das folgende Bild von Sol 484 zeigt (Ein Klick auf das Bild zeigt eine vergrößerte Version):
 
Spuren in der Purgatory-Düne
Abb 5: hintere Übersichtskamera am 03.06.2005 (Sol 484)

Zwei so schöne Gräben hatte Opportunity bisher nicht auf dem Marsboden anlegen können. Die Steuerleute mußten nun herausfinden, warum ausgerechnet in dieser Düne so große Schwierigkeiten auftraten, wo doch bisher ähnliche sandreiche Gebiete vom Rover problemlos hatten passiert werden können. Es hatte mehr als 5 Wochen gedauert, bis sich der Rover wieder aus dieser Sandfalle befreit hatte. Das folgende Bild zeigt den Rover am 10. Juni 2005 nach seinem Entkommen aus der Düne:
 
Abb. 6a: Blick nach Süden über das Roverheck: Trapped ! Abb. 6b: Spur des rechten Hinterrades: durchgepflügt !

Opportunity hatte während des Festsitzens, bei der die Hinterräder teilweise über mehr als den Durchmesser im Sand versunken waren (Details siehe auch hier), bei Befreiungsversuchen Steuerungsbefehle von der Erde erhalten, die ihn im normalen Gelände über mehr als 190 m bewegt hätten. Dies alles hatte lediglich zu einer realen Bewegung um 1 m zurück auf der alten Spur geführt. Die NASA hat die während der Befreiungsphase aufgenommenen Fotos zu einem etwa 4 MByte grossen Video zusammengeschnitten (siehe hier in Quicktime, MPEG und MPEG-4), das die Bewegungen der einzelnen Räder sehr schön anschaulich zeigt und auch die Mühen der Befreiung sehr eindrucksvoll dokumentiert.

Am 6.Juni 2005 war es dann geschafft: der Rover hatte sich wieder frei gekämpft und man ging nun daran, zu erkunden,  was an dieser Düne anders war als an allen anderen früher ohne Probleme passierten Sandverwehungen. Dazu musste Opportunity herumgedreht  werden, um mit seinen an der Vorderseite montierten Geräten den Untergrund der beiden durch die Befreiungsversuche entstandenen Gräben  analysieren zu können. Allerdings war dies etwas problematisch, da aufgrund der festsitzenden Steuerung des Vorderrades und der  losen Beschaffenheit des Bodens an der Unfallstelle eine 180°-Wende unter Benutzung der 4 äußeren Räder nicht in Frage kam. Der Rover fuhr daher vorwärts auf seiner Spur etwa 10m zurück in die Richtung, aus der er ursprünglich gekommen war, bevor er rückwarts nach links zurücksetzte, um dann vorwärts nach rechts auf seine Spuren zurückzuschwenken. Die Drehung ergab somit etwa die Form eines kleinen 'k'. Die Bilder sahen danach so aus:
 
Abb. 7: Blick auf die Spuren vor dem Festsitzen (obere Spur) und nach der Rückkehr aus der Sandfalle (untere Spur). Man beachte die im linken Bereich in der oberen, etwas mehr als 30 Tage alten Spur aufgetretenen Verwehungen, die auf einen doch recht starken Wind hinweisen ! In der unteren etwa 5 Tage alten Spur nach der Befreiung sind ebenfalls Verwehungen enthalten, allerdings von deutlich geringerem Ausmass. Abb. 8: Der mit dem linken Hinterrad bei der Befreiung gezogene Graben ist einer der tiefsten, der bisher von den beiden Rovern in den Marsboden gezogen worden ist. Besonders hier wurde detailliert nach der Ursache des Festsitzens geforscht, da Opportunity bisher über alle bisherigen Dünen und Sandanhäufungen ohne Probleme gekommen war.

Letztlich waren keine tiefergehenden Gründe für das Festsitzen in Erfahrung zu bringen und der Rover bewegte sich ab Ende Juni 2005 vorsichtig weiter. Er fuhr zunächst etwa 50 m auf seinen alten Spuren zurück in Richtung Norden, bevor er dann einen 90° Schwenk nach Osten über eine kleine Düne hinweg in das benachbarte Dünental vornahm (siehe Karte oben auf dieser Seite). Glücklicherweise verliefen die Dünenkämme an dieser Stelle der Marsoberfläche alle in Nord-Süd-Richtung, so dass der Rover immer in den Dünentälern bleibend ohne Probleme weiter nach Süden vorstossen konnte. Die weitere Fahrt wurde allerdings langsam und vorsichtig durchgeführt, immer wieder durch neue Bilder abgesichert, um ein weiteres Festsitzen auf jeden Fall zu verhindern. Die Dünen an dieser Stelle waren alle etwa 30-50 cm hoch, das folgende Bild zeigt in einem Blick nach Westen die Topologie des Geländes an dieser Stelle recht deutlich:
 
in der Bewegung erstarrtes Sanddünenmeer
Abb. 9: in der Bewegung erstarrtes Sanddünenmeer

Insgesamt kam der Rover auf diese Weise recht problemlos weiter nach Süden voran und hatte sich Ende Juli 2005 dem stark verwitterten und fast vollständig unter Sand begrabenen Krater Erebus bis auf etwa 100 m genähert. Direkt vor und besonders hinter Erebus wurde das Gelände wieder felsiger und weniger sandig, was das Fortkommen des Rovers beschleunigte. An Sol 543 auf dem Mars, dem 03.08.2005 auf der Erde, zeigten sich auf den vom Rover übermittelten Bildern endlich wieder felsigere Bereiche in den bis dahin endlosen Sanddünen des Gebietes südlich des Kraters Voyager. Damit wurden die ersten Vorzeichen für die Annäherung an den Krater Erebus sichtbar wie die nachfolgenden Bilder zeigen:
 

Opportunity hatte am 11. August 2005, seinem Tag Sol 551 auf der Marsoberfläche, insgesamt bereits eine Wegstrecke von 5750 m nach seiner Landung am 25. Januar 2004 zurückgelegt. Zu dem Zeitpunkt war der Rover auf seinem Weg nach Süden noch etwas weniger als 100 m vom Rand des Kraters Erebus entfernt (siehe Karten hier). Etwa 1 km hinter Erebus in südöstlicher Richtung lag dann der interessantere, tiefere und weitaus weniger verwitterte Krater Victoria, das Primärziel des Rovers in dieser Gegend der Eridianus-Ebene.

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