Phoenix Sols 5-10

Ab Sol 5, dem 31. Mai 2008, war Phoenix' Instrumentenarm einsatzbereit und er wurde zunächst dazu benutzt, unter den Lander zu schauen, um dort nach interessanten Felsen Ausschau zu halten. Gleich das erste Bild zeigte das, wonach man mit dieser ganzen Mission gesucht hatte: Eis !
 
Erster Blick unter den Lander
Abb. 1: Der erste Blick unter den Lander mit Hilfe der Instrumentenarmkamera. Der Blick geht vermutlich auf das, wonach man mit dieser ganzen Mission eigentlich gesucht hatte: Eis
 
Mit dem Intrumentenarm liess sich diese Stelle zur genaueren Untersuchung leider nicht erreichen. Sie lag an der Südseite des Landers, am dem jenseitigen Landerbein, das dem Arm abgewandt war. Vermutlich ist der das Eis an dieser Stelle überdeckende Staub bei der Landung durch die zwei Landetriebwerke an der Unterseite des Landers freigeblasen worden. Es bedeutete, das es einige wenige Zentimeter unter der staubigen Oberfläche einen Permafrostboden mit Eis gab. Sehr vielversprechend für die weitere Mission von Phoenix.
Eine weitere möglicherweise Eis enthaltene Stelle ist am anderen Landebein von Phoenix zu erkennen, dem ersten, das fotografiert wurde. Die Stelle wurde "Snow Queen" genannt:
 
Snow Queen
Abb. 2: Der Bereich "Snow Queen" am ersten Landebein von Phoenix. Die Löcher im Eis weisen möglicherweise darauf hin, dass hier Trockeneis ausgegast ist, als mit Beginn des Nordsommers die Temperaturn über den Sublimationspunkt von CO2 anstiegen.

Es gab mittlerweile ebenfalls eine Theorie über den Anflugkurs des Raumschiffes während der Landung und die eigentlich doch recht überraschende Verteilung der Raumschiffteile auf dem Mars, denn trotz der Trennung des Hitzeschilds vom Raumschiff in mehreren Kilometern Höhe und dem Abwurf der Backshell in etwa 12 km Höhe, lagen sie nach der Landung nur eine wenige Dutzend bis einige Hundert Meter vom Landeort des Raumschiffes entfernt. Das folgende Bild verdeutlicht die Theorie:
 
Anflugkurs der Raumschiffbestandteile
Abb. 3: Kurse der einzelnen Raumschiffteile während der Landung

Das Raumschiff flog während seines Anfluges am 26. Mai von Nordwesten auf sein Landegebiet zu, siehe dieses animated gif oder die Seite hier. Dabei wurde der Schutzschild in großer Höhe als erstes abgeworfen und flog ungebremst geradeaus weiter (blaue Flugbahn). Der Aufprall geschah mit höchster Geschwindigkeit und der Schutzschild kam rechts vom Aufschlagkrater zu liegen. Durch den weichen Boden wurde der Aufprall gedämpft und der Schutzschild kam dadurch nahe neben dem Aufschlagkrater zur Ruhe.

Die Kombination aus Lander und Backshell/Fallschirm flog fallschirmgebremst weiter. Nach der Abtrennung des Landers flog diese Kombination entlang der herrschenden Windrichtung aus Nord/Nordwest (dünne, vertikale gelbe Linie) in Richtung Süden weiter (rote Flugbahn). Der Fallschirm bremste die anhängende Backshell auch ohne Lander weiter, so dass der Flug am längsten dauerte und daher auch der weiteste Weg zurückgelegt wurde.

Der auf seinem Landetriebwerk reitende Lander suchte sich einen optimalen Landeplatz möglichst weit von Schutzschild und Backshell entfernt (gelbe Linie). Der Steuercomputer versuchte aktiv, den Lander möglichst weit vom Geradeauskurs abzusetzen und drehte daher nach links, direkt in den Wind.

Erstaunlich ist, dass trotz der verschiedenen aerodynamischen Eigenschaften der Raumschiffbestandteile diese alle nur in einem Umkreis von etwa 300 m entfernt niedergingen, und das, obwohl sie sich in einer Höhe von mehr als 15 km voneinander trennten.

An Sol 7, dem 01. Juni 2008, schaufelte Phoenix seine erste Bodenprobe in die Schaufel am Instrumentenarm. Die Entnahmestelle lag im Bereich "Knave of Hearts":
 
Erster Schaufelinhalt
Abb. 4: Die erste Bodenprobennahme aus dem Bereich "Knave of Hearts" an Sol 7. Zu sehen ist der Inhalt der Schaufel des Instrumentenarms aufgenommen mit der speziellen Instrumentenarmkamera, die den Schaufelinhalt hochaufgelöst und in Farbe anzeigen kann. Man sieht oben rechts weiße Ränder. Dies deutet entweder auf Eis oder aber auf Salzeinschlüsse im Boden hin.
"Yeti"
Abb. 5: Bereich "Knave of Hearts" nach der ersten Probennahme. Zu sehen ist der Abdruck im Marsboden, den die Schaufel hinterlassen hat. Der größere Stein am linken Bildrand ist bei der Landung durch die Landetriebwerke ein kleines Stück aus seiner ursprünglichen Position weggerollt.

Die erste Bodenprobe diente nur zum Testen der Schaufel und wurde an Sol 8 wieder ausgekippt, ohne weitere Analysen daran vorzunehmen. Die nächsten Bodenproben sollten allerdings weitergehend analysiert werden. Dazu wurden Sie nach der Probennahme in den mitgeführten Ofen ("TEGA" == "Thermal and Evolved-Gas Analyzer") eingebracht und jeweils über einen Zeitraum von 4 Tagen langsam bis auf über 1000°C erhitzt. Während dieses Aufheizungsvorgangs wurden die entstehenden Ausgasungen mit einem Gaschromatographen und einem Massenspektrometer vermessen. Der Ofen enthielt zu diesem Zweck insgesamt 8 Kammern, in denen die verschiedenen Bodenproben analysiert werden konnten. Die ersten Analysen waren für Sol 9-10 angedacht.
An Sol 8 wurde vom Ort des ersten Versuches erneut eine Probe genommen, um den Spuren von weißem Material in der ersten Probe weiter nachzugehen. Man grub dabei etwas tiefer und geriet tatsächlich in eine weiße Schicht dicht unter der oberen Staubdecke, die entweder Eis oder aber ein weißes Salz war. Die Bilder dazu sind hier:
 
Zweiter Grabungsversuch
Abb. 6: Die zweite Bodenprobe aus dem Bereich "Knave of Hearts" an Sol 8 legte eine Schicht von weißem Material frei. Handelte es sich etwa um Eis ? Dies würde eine eingehende Analyse zeigen.
3D Blick auf den Graben des zweiten Versuches
Abb. 7: Bereich "Knave of Hearts" nach der zweiten Probennahme in 3D.
Schaufelinhalt des zweiten Grabungsversuches
Abb. 8: Schaufelinhalt der zweiten Bodenprobe

An Sol 10 gab es genau wie schon an Sol 2 erneut ein Problem mit der Kommandoübermittlung durch die Orbiter. War es bei Sol 2 der Aufall des UHF-Radios an Bord von Mars Reconnaissance Orbiter, das seitdem nicht mehr benutzt wurde, war es nun ein Ausfall des Ersatzorbiters Mars Odyssey, der in den "Safe Mode" ging. Damit ging die morgendliche Kommandoübergabe an Phoenix schief und das Raumschiff beschäftigte sich an Sol 10 mit schon auf der Erde einprogrammierten Fotografieraufgaben zur Erstellung eines vollständigen Panoramas mit allen Filter in allen Farbbereichen.Es gab keinen Beginn der Analysensequenz im TEGA zu diesem Zeitpunkt.

Der Safe Mode von Mars Odyssey war vermutlich durch kosmische Strahlung verursacht, wie schon einige Male vorher in der Mission dieses Orbiters. Der Restart des Orbiters würde mehrere Tage dauern. Daher wurde erneut auf das nicht zuverlässige UHF-Radio von Mars Reconnaissance Orbiter zurückgeschaltet. Das Problem mit diesem Radio lag darin, dass es beim Start der Orbiter-Kommunikationssequenz zur Kommandoübergabe von den/an die Bodenraumschiffe nur in 8 von 10 Fällen in dem maximalen Zeitintervall normal startete, das der Bordcomputer des Orbiters als gerade noch tolerabel ansah. Ging das Radio zu spät online, erkannte der Bordcomputer auf Fehler und nahm es aus dem laufenden Betrieb komplett heraus. Dadurch wurde ein manueller Reset von der Erde notwendig, der natürlich wegen der 2*16 minütigen Signalverzögerung für die Kommandoübermittlung an die Bodenraumschiffe zu spät kam. Das eigentliche Problem war bisher nicht erkannt und daher auch noch nicht behoben worden. Das Radio selbst arbeite einwandfrei, lediglich die Startsequenz kam aus unbekannten Gründen manchmal aus dem Takt.

Die Phoenix-Mannschaft hatte natürlich nun ein Problem. Einerseits arbeitete MRO nicht zuverlässig, andererseits war Mars Odyssey vorübergehend nicht verfügbar. Blieb noch das ESA-Raumschiff Mars Express zur Kommandoübergabe. Dies würde aber eine Zusammenarbeit mit den Europäern erfordern, vor der die NASA einige Vorbehalte hatte. Man machte also zunächst mit MRO weiter, wobei die Radioverbindung zu Phoenix während des morgendlichen Kommandoübergabeintervalls nicht zuverlässig arbeitete und daher jederzeit weitere Ausfälle produzieren konnte. 

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