Flug und Landung

Pathfinder legte einen problemlosen Flug hin. Die folgende Tabelle zeigt die Korrekturmanöver (Trajectory Correction Maneuvers) TCM-1 bis TCM-5 während des Fluges:

Manöver Zeitvorgabe Ausführungsdatum mittlere Änderung der Geschwindigkeit Kommentar
TCM 1 Launch + 37 days January 10, 1997
(delayed from January 4, 1997)
33.3 m/sec Remove injection bias, correct injection errors
TCM 2 Launch + 60 days February 4, 1997 2.08 m/sec Correct TCM 1 errors
TCM 3 Mars - 60 days May 7, 1997 0.432 m/sec Target to final Mars atmospheric entry point
TCM 4 Mars - 10 days June 24, 1997 0.138 m/sec Correct TCM 3 errors
TCM 5 Mars - 12 or 6 hours July 4, 1997 0.2 -> 2.0 m/sec Correct any remaining errors

´Flugbahn von Mars Pathfinder
Flugbahn von Mars Pathfinder mit eingezeichneten Kurskorrekturmanövern


Die Landung von Pathfinder fand pünktlich zum amerikanischen Indenpendence Day am 4. Juli 1997 statt, sicherlich von den Akteuren werbewirksam geplant.

Schema der LandungDie Landung wurde nicht wie bis dahin üblich aus einer Umlaufbahn heraus eingeleitet, für deren Erlangung kein Treibstoff vorhanden war, sondern im Direktverfahren durchgeführt. Das bedeutete, das Raumfahrzeug trat im direkten Anflug frontal in die Atmosphäre ein, bremste atmosphärisch mittels Schutzschild, Fallschirm und Bremsraketen so weit als möglich herunter, klinkte dann den Lander aus und verglühte. Der Lander wiederum bremste seinerseits mittels Fallschirm und kleinerer Bremsraketen weiter ab, hüllte sich danach in einen kugelförmigen Airbag ein und fiel wie ein überdimensionaler, tonnenschwerer Ball auf die Oberfläche des Planeten. Dabei wurde die überschüssige kinetische Energie vom Airbag durch mehrmaliges Aufprallen auf die Oberfläche allmählich aufgebraucht. Im amerikanischen Original ist hier ein sehr informativer Bericht über den Landevorgang mit Graphiken und kleinen MPEG-Filmchen. Das Bild links zeigt den schematischen Ablauf der Landung, Klicken auf das Bild zeigt eine vergrößerte Ansicht.

Dieses Verfahren hatte mehrere, sehr kritische Punkte, funktionierte allerdings letztendlich tadellos. Der schwierigste Punkt war, daß der vollständige Ablauf der Landung, die insgesamt von Beginn des Eintritts in die Marsatmosphäre bis zum Aufsetzen auf den Boden nur etwa 5 Minuten dauerte, ohne jegliche Unterstützung von der Erde auskommen mußte. Aufgrund der Entfernung Erde-Mars von etwa 15 Lichtminuten war in der Kürze der für die Landung zur Verfügung stehenden Zeit keinerlei Eingriff von außen denkbar. Das ganze Procedere der Landung mußte also vom Bordcomputer des Raumschiffes völlig auf sich allein gestellt mit allen möglichen Konsequenzen und Alternativplänen autonom ausgeführt werden - eine Meisterleistung der Technik und des Könnens der Programmierer !

MPF wurde am 04. Dezember 1996 an Bord einer Delta II - Rakete gestartet. Bilder von der letzten Montagephase und Videos vom Start gibt es hier. Nach problemlosem Flug begann die heiße Phase der Landung im Direktanflug am Abend des 04. Juli 1997, um 19:30 Uhr deutscher Zeit. MPF auf der Marsoberfläche fotografiert von MROAlles lief nach Plan und schon nach 5 Minuten und 16 maligem Aufprall des in seinen Airbag gehüllten Landers auf der Marsoberfläche befand sich der Pathfinder wohlbehalten auf der Oberfläche. Zur dieser Zeit ging auf dem Mars an der Landestelle gerade die Sonne auf. OberflächendetailsDer Zielpunkt, der gegenüber der Planung nur um 20 km verfehlt worden war, lag im Tal Ares Vallis, einem gigantischen ehemaligen Flußtal etwas nördlich des Marsäquators, welches heutzutage gänzlich ausgetrocknet ist. Die geographischen Daten des Landeplatzes sind 19.33°N und 33.55 °W und konnten im Jahre 2003 durch ein direktes Orbitalfoto von Mars Global Surveyor verifiziert werden. Im Jahre 2007 fotografierte schließlich Mars Reconaissance Orbiter (MRO) den Lander hochaufgelöst auf der Oberfläche, siehe Bild rechts (Klicken auf das Bild liefert eine vergrößerte Ansicht). Weitere Bilder hierzu sind in der Bildergalerie vorhanden. Der Detailausschnitt des obigen Bildes liefert auf dem linken Bild viele Details. Der entsprechende Google Mars - Kartenausschnitt zeigt eine zoombare Karte, die den Landeplatz sehr schön darstellt. Ein Hinein- und Herauszoomen in der "Elevation"-Darstellung ermöglicht am besten eine genaue geographische Einordnung.

Die folgenden Bilder von Mars Global Surveyor aus dem Jahre 2003 zeigen den Landeplatz von Mars Pathfinder aus dem Orbit heraus aufgenommen in mehreren Vergrößerungen mit eingezeichneten Sichtlinien, die zur Identifizierung des Landeplatzes benutzt worden waren:





Unter Zuhilfenahme aller technischen Tricks der Bildverarbeitung und der genauen Kenntnis der Orbitgeometrie des Raumschiffes war es zum ersten Mal gelungen, Mars Pathfinder auf dem Mars zu fotografieren ! Das obige Bild (Klicken zeigt eine vergrößerte Ansicht) mit 0.6 m/Pixel Auflösung zeigt auf der linken Seite eine stereografische Reproduktion des besten Landeplatz-Panoramafotos, auf dem Verbindungslinien zu am Horizont liegenden markanten Fixpunkten gelegt sind (siehe linkes Foto darüber). Im rechten Teil ist das aus dem Orbit aufgenommene Foto des Landeplatzes zu sehen, in dem der linke Teil so lange hin- und hergeschoben worden ist, bis die markanten Sichtlinien sich mit dem Panoramafoto decken. Am Schnittpunkt aller dieser Linien ist (mit ein bißchen gutem Willen :-)) der Lander in ein bis zwei Pixeln und oberhalb links davon der als "Yogi" benannte größte Felsen zu sehen. Das Ganze ist wirkliche eine auf jedes Pixel ankommende Detailfrage, in der Vergrößerung kann man es besser erkennen.

Landeplatz von Mars Pathfinder mit speziellen Geländemerkmalen

Lageplan und herausragende Merkmale des Landeplatzes von Mars Pathfinder in Ares Vallis, garniert mit von ihm selbst bzw. von Mars Global Surveyor beim Überflug des Landeplatzes  aufgenommenen Photos seiner Umgebung. Mit Hilfe solcher Fotos und mit aus dem Orbit geschossenen Fotos des Orbiters konnte relativ früh der genaue Standort von Pathfinder auf der Marsoberfläche ermittelt werden. Die Originalbilder sind hier bei der NASA verfügbar.

Anfang 2010 veröffentlichte Doug Ellison bei YouTube ein Video, das einen simulierten Flug über das Landegebiet von Pathfinder zeigt. Die dem Film zugrunde liegenden Daten wurden aus den HiRISE-Stereoaufnahmen des Mars Reconnaissance Orbiters berechnet. Es zeigt die im vorstehenden Bild hervorstechensten Geländemarken aus der Luftperspektive. Der Standort von Pathfinder ist im Film mit einem kleinen schwarzen Marker gekennzeichnet. Der Film überblendet ein Foto der "Twin Peaks"  von Pathfinder mit den HiRISE-DEM (Digital Elevation Model)-Daten von MRO und beginnt einen Flug über das Landegebiet. Am Schluß wird wiederum das HiRISE-DEM- Bild mit dem von Pathfinder aufgenommenen Foto des "Big Crater" überblendet. Es passt genau - Fantastisch ! 


 

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