Phoenix Sols 11-17

Sol 11 von Phoenix auf der Marsoberfläche, der 05. Juni 2008, holte das Programm nach, das eigentlich schon einen Tag vorher hätte stattfinden sollen, aber durch den Ausfall von Mars Odyssey nicht hatte zum Lander übertragen werden können. Phoenix nutze also Sol 10 zu seinem vorprogrammierten Standardprogramm der Aufnahme eines weiteren Teils des hochaufgelösten 360°-Farbpanoramas des Blickes um den Lander. Am Abend von Sol 10 konnte durch den anderen Orbiter, Mars Reconnaissance Orbiter, trotz dessen gelegenlichen UHF-Radio-Aussetzern, so dessen zweiter Teil zur Erde übermittelt werden. Es ergab sich damit zusammen mit dem schon an Sol 2 übermittelten Panoramaausschnitt folgendes vorläufiges Gesamtbild:
 
Farbpanorama, Teil 2
Abb. 1: Wegen Kommunikationsausfalls mit seinem Relayorbiter nahm Phoenix an Sol 10 den im rechten Bildteil dargestellten Teil des 360° Gesamtpanoramas auf. Der linke Teil war bereits an Sol 2 bei einem ähnlichen Kommunikationsproblem mit den Relayorbitern aufgenommen worden

Das Program an Sol 11 war das Aufnehmen einer weiteren Bodenprobe, das Fotografieren des Inhalts und das Positionieren über dem ersten der acht Öfen des TEGAs zur späteren thermischen Analyse. Am nächsten Tag, zu Beginn des Sol 12, wurde die Probe in den TEGA-Ofen 5 geschüttet, dessen linke Tür sich nicht ganz geöffnet hatte. Allerdings war die Öffnung groß genug, um die Probe in das Innere zu bringen.
 
Schaufel beim Einfüllen ins TEGA
Abb. 2: Die Schaufel des Instrumentenarms mit dritter Probe über dem Landerdeck. Im Vordergrund die noch geschlossenen Türen der Öfen 5-8 des TEGAs. Auf der anderen Seite des TEGAs sind die Flügeltüren des Ofen 5 ganz rechts im TEGA geöffnet. Die linke Flügeltür des Ofen 5 ist nur zum Teil geöffnet. Die Schaufel schwebt über dem Ofen 5.
Schaufelinhalt vor dem Einfüllen ins TEGA
Abb. 3: Schaufelihalt mit der 3. Bodenprobe aus der Nähe mit der Instrumentenarmkamera fotografiert. Die Probe stammt von der gleichen Stelle des Bodens, an der vorher ein weißer Bereich dicht unter der Deckschicht entdeckt worden ist. Der Erdklumpen rechts enthält einen Teil dieses weißen Materials
Probe vor TEGA
Abb. 4: Der Schaufelinhalt der 3. Bodenprobe, direkt vor dem Ausschütten in den Ofen 5 ...
Probe ausgeladen
Abb. 5: ... und direkt danach. Wegen der nicht ganz geöffneten linken Flügeltür des Ofen 5 ist ein Teil der Probe danebengegangen. Allerdings ist der Großteil des Materials wie beabsichtigt im Ofen gelandet. Die Pyrolyse im Ofen und die stufenweise gaschromatographische Auswertung des Entgasungs- und Erhitzungsprozesses der Probe wird mindestens die nächsten vier Tage dauern. Die Probe wird dabei langsam stufenweise über 1000°C erhitzt und die jeweiligen Pyrolyseprodukte bestimmt.

Neben der Instrumentenarmaktivitäten wurden natürlich die weiteren täglichen Aufgaben des Landers nicht vernachlässgt. Die folgenden Bildern zeigen einige Ergebnisse von diesem Tag.
 
Abb. 6a: Farbschablone zum Abgleich der Farben Abb. 6b: Eines der drei Landebeine des Raumschiffes bei tiefstehender Sonne Abb. 6c: stärkere Windaktivitäten an Sol 11

Einige interessante Details zum Windmesser im vorherigen Bild rechts. Die gesamte Meßeinheit ist an der Spitze des meteorologischen Masts befestigt und wiegt insgesamt nur 20 Gramm ! Das Pendel ist ein Kevlarmaterial mit einem nur 0.0001 Gramm wiegenden 'Gegengewicht' am Ende. Es reagiert daher überaus empfindlich auf jeglichen winzigen Luftzug in der mit etwa 8 mbar im Vergleich zur Erde sehr dünnen Marsatmosphäre. Einen auf dem Mars derart 'starken' Wind würde man als Mensch, der bei einem Atmosphärendruck von 1000 mbar lebt, überhaupt nicht bemerken ! Am unteren Ende des Pendels erkennt man einen kleinen Spiegel, der die Auslenkungsrichtung des Pendels mit der Mastkamera zu fotografieren gestattet. Das Pendelmaterial sieht schon nach nur wenige Tagen recht zerfasert aus. Bei einem nur sehr dünnen, glasfaserähnlichen Material schon recht außergewöhnlich. Es wird sich zeigen, wie lange dieses empfindliche Bauteil noch funktionieren wird.

Im nächsten Bild ist eine Grafik gezeigt, die die Höhe des Sonnenstandes mit fortschreitender Zeit an der Landestelle auf dem Mars zeigt. Phoenix ist in seiner Energieversorgung vollständig auf die Sonne angewiesen. Zur Zeit der Landung herrschte Nordfrühling auf der Nordhalbkugel und die Sonne ging nördlich des Polarkreises auch nachts nicht unter. Mit voranschreitender Jahreszeit würde der Sonnenstand immer weiter sinken, bis es im Nordwinter zur Polarnacht kommen und die Sonne nicht über den Horizont steigen würde. Spätestens zu diesem Zeitpunkt würde Phoenix 'sterben', denn ohne Sonnenlicht gäbe es keine Energie und der Lander ist dann verloren. Dies wird etwa Ende 2008 der Fall sein, wenn aufgrund des abnehmenden Sonnenstandes und der stark absinkenden Temperaturen der Lander "energienegativ" werden wird, d.h. das abnehmende Licht nicht mehr zur Aufrechterhaltung der Batteriespannung für die Bordheizung reichen wird.

 
Sonnenstände mit voranschreitender Jahreszeit
Abb. 7: Sonnenhöhen am Landeort als Funktion der Zeit

Mit dem Einfüllen der ersten Bodenprobe in den Ofen 5 gab es ein Problem. Oben am Einfüllschacht befand sich ein kleines Sieb, welches nur Partikel mit einer Größe unter 1 mm in den darunterliegenden Messraum fallen liess, siehe z.B. Abb. 4 auf dieser Seite. Dieses Sieb wurde nach dem Einfüllen einige Zeit geschüttelt und eine darunter befindliche Lichtschranke maß das durchfallende Material. Das Problem war: die Lichtschranke maß keinerlei durchfallende Teilchen, es fiel offenbar nichts durch dieses Sieb ! An Sol 14, dem 8. Juni 2008 wurde die Schüttelphase noch einmal verlängert. Das folgende Bild zeigt den Effekt: es gab keinen ! Im Gegenteil: die Bodenprobe schien sich sogar noch wieder etwas gehoben zu haben (siehe 2. Bild des Sol 14). Das Material wies offenbar eine Konsistenz auf, die ähnlich einer amorphen Masse sich nicht durch das Sieb am Eingang des Ofens bringen liess. Erschwerend kam natürlich auch hinzu, dass sich die linke Flügelklappe des Ofens nicht ganz geöffnet hatte:
 
Effekt des Schüttelns des Einfüllsiebes
Abb. 8: die Bodenprobe liess sich nicht durch die Öffnung des Ofen 5 und das dort angebrachte Sieb bringen. Bildsequenz der Änderungen zwischen Sol 12 und Sol 14.

Für das Siebproblem gab es offenbar keine einfache Lösung. Man hatte die Konsistenz und die Adhäsionskräfte des marsianischen Bodens falsch eingeschätzt. Bis zum Sol 15 versuchte man, durch teilweise über 20-minütiges Schütteln am Stück zu verschiedenen Tageszeiten und Sonnenstunden einen möglichen Temperatureffekt auszunutzen, bis dahin allerdings ohne Erfolg. Für das Einbringen einer weiteren Bodenprobe in das optische Mikroskop des Landers, das MECA, probierte man eine andere Strategie: das Zerstreuen der Probe durch Schütteln schon in der Schaufel, um das feine vom groberen Material zu trennen, bevor es in das Instrument eingebracht wurde. Die folgende Bildsequenz zeigt das Procedere:
 
Abb. 9a: Versuch der Trennung des grobkörnigen vom feinkörnigen Material vor dem Einfüllen in das optische Mikroskop, das sich unten im Bild befindet. Abb. 9b: der gleiche Vorgang aus Sicht der Schaufelkamera mit Blick in die Schaufel
Wie man sieht, war der Versuch durchaus erfolgreich. Auf das Okular des Mikroskops unten im linken Bild gelangte nur sehr feinkörniges Material. Ob diese Methode für das TEGA, den Pyrolyseofen, anwenbar war, mußte die nächste Zukunft zeigen.

Das nächste Bild zeigt die Stelle der Probennahme im Boden. In beiden Furchen war im oberen Bereich das gleiche helle Material zu sehen, nachdem tiefer gegraben worden war. Es schien sich entweder um einen Eisblock unter der Oberfläche zu handeln, oder aber eine Art Salzader. Wäre es Eis, dann könnte es nur Wassereis sein, den Trockeneis CO2 wäre bei den herrschenden Temperaturen (-30°C tagsüber und -80°C während der Nacht) in den gasförmigen Zustand wegsublimiert. Die Sublimationstemperatur von Trockeneis unter den herrschenden Bedingungen wäre etwa -125°C.

Grabenregion der ersten Bodenprobe
Abb. 10: Stelle der Probenentnahme. In beiden Gräben ist nach dem Tiefergraben jeweils im oberen Bereich ein weißes Material sichtbar: etwa das gesuchte Eis ? Die Analyse im TEGA würde darüber Auskunft geben können.

An Sol 16, dem 11. Juni 2008, war das Problem mit dem Einfüllsieb beim TEGA plötzlich gelöst. Nach mehreren Tagen klappte es beim siebten Versuch durch mehrminütiges Schütteln des Einfüllsiebes, die erste Bodenprobe in den Ofen 5 des TEGA einzubringen. Auf einmal waren offenbar die adhäsiven Kräfte, die das Bodenmaterial zusammenhielten, verschwunden und innerhalb von wenigen Sekunden war das gesamte Material im Ofen 5 angekommen. An Sol 17 gelangten die ersten Bilder nach der Beschickung der ersten Kammer des TEGA zur Erde und zeigten ein erfolgreiches Einbringen der Probe in TEGA-Ofen Nr. 5. Die mehrtägige Analyse der Bodenprobe konnte beginnen. Sie dauerte mindestens 4 Tage. Dabei wurde die Probe schrittweise langsam erhitzt und die jeweiligen Pyroloyseprodukte im Gaschromatographen und Massenspektromtere des TEGA auf ihre Zusammensetzung hin analysiert. In der Endstufe wurde die Probe auf über 1000°C erhitzt.
 
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