MARS
Saison der Staubstürme steht bevor
von Stefan Deiters
astronews.com
16. April 2009

Auf dem Mars beginnt wieder die Saison der großen Staubstürme. Sie können innerhalb kurzer Zeit nahezu den ganzen Planeten mit einem dunstigen Schleier versehen, was insbesondere die Energieversorgung der Marsrover Spirit und Opportunity deutlich erschweren kann. Aus Wetterbeobachtungen der vergangenen Jahre kann man allerdings die gefährlichen Stürme inzwischen wesentlich besser vorhersagen.

Ausschnitt einer globalen Marskarte vom 2. April 2009 des Mars Color Imager an Bord des Mars Reconnaissance Orbiters. Staubstürme sind durch weiße Pfeile markiert. Bild: NASA / JPL-Caltech / M SSS [Gesamtansicht]

Am 21. April 2009 wird der Mars den sonnennächsten Punkt seiner Bahn erreichen. Rund einen Monat später beginnt dann der Sommer auf der südlichen Marshalbkugel. Dank der Kombination dieser beiden Ereignisse dürften die kommenden Wochen zu den Wochen des Marsjahres gehören, in denen heftige Staubstürme am wahrscheinlichsten sind. Ein Marsjahr dauert rund 23 Erdmonate. Staubstürme können die Energieversorgung der beiden Marsrover Spirit und Opportunity dramatisch behindern.

"Da die beiden Rover mit Sonnenenergie betrieben werden, ist der Staub in der Atmosphäre sehr wichtig für uns", erläutert Bill Nelson vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, der dem Rover-Ingenieursteam vorsteht. Wie berichtet, sorgt derzeit ein Computerproblem von Spirit für einiges Kopfzerbrechen bei den Technikern, doch dürfte dieses nicht mit dem Staub und einer reduzierten Energieversorgung zusammenhängen. Am Dienstag wurden neue Daten von Spirit zur Erde übermittelt, die weiteren Aufschluss über die Situation des Rovers geben sollen.

Monatelang konnten sich die beiden Rover über relativ klare Luft an ihren jeweiligen Einsatzorten freuen, doch sorgte ein leichter Dunstschleier im März für rund 20 Prozent weniger Energieerzeugung bei Spirit und rund 30 Prozent weniger bei Opportunity. Grund dafür war ein lokal begrenzter Sturm südlich der Rover. Die Bedingungen sind derzeit allerdings immer noch um ein Vielfaches besser als im Juli 2007, also vor rund einem Marsjahr, als so viel Staub in der Atmosphäre war, dass 99 Prozent des direkten Sonnenlichts vom Staub verschluckt wurden.

Zur Messung des Staubgehalts richten die Rover nahezu täglich ihre Kamera direkt auf die Sonne aus. Die Daten helfen bei der Abschätzung der Energiemenge, die an diesem Tag erzeugt werden kann und die somit für die Aktivitäten des nächsten Tages zur Verfügung steht. Die Messungen der Rover werden ergänzt durch Beobachtungen der Sonden 2001 Mars Odyssey und Mars Reconnaissance Orbiter. Die Mars Color Imager-Kamera an Bord des Reconnaissance Orbiters liefert jeden Tag ein Bild des ganzen Planeten in einer Qualität, die in etwa mit Bildern irdischer Wettersatelliten vergleichbar ist.

"Wir können so erkennen, wo Staub in die Atmosphäre aufsteigt und wie er sich von Tag zu Tag bewegt", erläutert Michael Malin von Malin Space Science Systems, der verantwortliche Wissenschaftler für die Kamera. "Dank unserer Erfahrungen aus den Beobachtungen des Marswetters, etwa durch die Daten des Mars Global Surveyor aus den Jahren 1998 bis 2007, wissen wir in etwa, was uns erwartet. Das Wetter auf dem Mars wiederholt sich von Jahr zu Jahr stärker als auf der Erde. Globale Staubstürme gibt es zwar nicht in jedem Marsjahr, aber wenn sie auftreten, dann zu dieser Jahreszeit."

Auch andere Instrumente an Bord der Marssonden im Orbit können Daten über den Staubgehalt der Atmosphäre liefern. Deuten die Daten darauf hin, dass sich ein Sturm der Position der Rover nähert, können sofort Energiesparmaßnahmen ergriffen werden, in dem etwa Einsätze gekürzt oder Kommunikationseinheiten mit der Erde gestrichen werden. Auch die aktuellen Wettervorhersagen des Mars Color Imager-Teams haben den Rover-Verantwortlichen ihre Entscheidungen über die weitere Aktivität von Spirit und Opportunity erheblich erleichtert. Danach ist nämlich der zunehmende Dunst in der Atmosphäre noch kein Vorzeichen für einen großen Staubsturm.

"Die Wetterberichte haben es uns erlaubt, weniger vorsichtig bei der Nutzung der Rover zu sein", erläutert Mark Lemmon, ein Atmosphärenwissenschaftler im Rover-Team von der A&M University. "Es gab außerdem weniger falsche Alarme. Zu Beginn der Mission haben wir oft auf viele Operationen der Rover verzichtet, weil wir einen leichten Anstieg des Staubgehalts bemerkten. Jetzt haben wir mehr Informationen darüber, ob wirklich ein missionsgefährdender Staubsturm sich in unsere Richtung bewegt."

Solche Wetterberichte können zuweilen äußerst wichtig sein: So erhielt das Rover-Team am 8. November 2008 eine Warnung der Wetterfachleute des Imager-Teams über einen Staubsturm, der sich Spirit näherte. Das Team verzichtete daher auf eine bereits geplante Datenübertragung und ordnete für den 10. November nur minimale Aktivitäten für Spirit an. Ohne diese Reaktion, so die anschließende Analyse, wären die Batterien des Rovers vermutlich bis auf ein gefährliches Niveau entladen worden.

Wind kann aber auch positive Effekte haben: So wurden erst Anfang April, wie berichtet, die Solarzellen von Opportunity durch eine Brise von einer Staubschicht befreit. Bei Spirit gab es nur zwei kleinere Säuberungen durch Wind im Februar. Die letzte wirkliche Säuberung der Solarzellen liegt bereits mehr als ein Marsjahr zurück. "Wir hoffen alle, dass wir noch eine gute Säuberung durch Wind bekommen werden", so Nelson.