Nächster Mars-Rover: Mit 23 Augen auf der Suche nach Leben

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Von der Forschung in den Massenmarkt – und zurück

Ohne Frage profitieren die jeweiligen Folgemissionen von den Erfahrungen, die die Wissenschaftler mit den Vorgängerprojekten gemacht haben. Und vom technologischen Fortschritt: Die deutlich bessere Performance gibt es zu geringeren Preisen. So schließt sich der Kreis: Von Spezialinstrumenten, die die NASA auf Basis neuster Technologien entwickelt, deren Technik großserientauglich gemacht wird und in den Massenmarkt gelangt, zurück zu Spezialentwicklungen, die beispielsweise auf neuen Fertigungsverfahren aufbauen können.

Schon in den 1980er Jahren hat das JPL Sensoren mit aktiven Pixeln entwickelt, die weniger Energie verbrauchten als erste Digitalkamera-Technologien. Diese Sensoren wurden später vom Unternehmen Photobit kommerzialisiert – gegründet vom früheren JPL-Forscher Eric Fossum.

Die Kameras von Spirit, Opportunity und Curiosity waren primär dazu gedacht, Routen für die Fahrten zu finden (NavCams) und Risikosituationen zu vermeiden (HazCams). Sie lieferten 1-Megapixel-Bilder in schwarz-weiß. Die verbesserten Engineering-Kameras des neuen Rovers sollen hingegen hochauflösende Farbfotos mit 20 Megapixeln schießen.

Stereoskopische Aufnahmen und optisches Zoom

So wird es nicht mehr länger nötig sein, Einzelbilder zu einer Gesamtaufnahme zusammenzusetzen. Das reduziert den Rechenaufwand erheblich und vermeidet ungenaue Überschneidungen. Hinzu kommt, dass die neuen Kameras in der Lage sein sollen, Bewegungsunschärfen zu reduzieren. So gerüstet, kann der Rover Aufnahmen während der Fahrt machen.

Die Hauptkamera am Mast wird erstmals mit einem optischen Zoom ausgestattet sein – daher der Name Mastcam-Z. Durch die stereoskopische Ausführung ist die Einheit nach NASA-Angaben in der Lage, 3D-Fotos zu schießen. Während das Zoom die Suche nach lohnenswerten Forschungsobjekten vereinfacht, hilft die 3D-Darstellung bei der Untersuchung der Proben. Erosionsstrukturen und Bodenbeschaffenheit sollen sich so von fester Position aus auf der Größe eines Fußballfeldes erforschen lassen.

Die Kehrseite der Medaille: große Datenmengen

Mehr und höher aufgelöste Fotos, zudem in Farbe – das bedeutet auch eine enorme Zunahme produzierter Daten. Damit irdische Forscher von den neuen technischen Möglichkeiten profitieren können, müssen diese Informationen durch das All zur Erde gelangen. Tatsächlich ist die Funkverbindung ein limitierender Faktor.

Daher haben die Entwickler viel Hirnschmalz in investiert, um ihre Kameras möglichst smart zu machen. Besonders leistungsfähige Kompressionsalgorithmen reduzieren die Datenmenge, ohne die Bildqualität sichtbar zu beeinflussen. Während bei Spirit und Opportunity die Verarbeitung weitgehend der Zentralcomputer übernimmt beziehungsweise übernahm, erledigen bereits bei Curiosity die Kameras viele Aufgaben selber. Beim neuen Rover wird dieses Konzept fortgeführt und verbessert.

Gleichzeitig hat die NASA nach eigenen Angaben die Möglichkeit optimiert, Raumschiffe im Orbit als Relaisstation zu verwenden. Der Rover wird mit seiner 400-MHz-Ultrahochfrequenz-(UHF)-Antenne Daten mit bis zu 2 Mbit/s zu den Orbitern übertragen. Hier werden sie zwischengespeichert und bei „Sichtkontakt“ zur Erde geschickt. Ein Funksignal benötigt zwischen 5 und 20 Minuten für die Distanz zwischen beiden Planeten – je nach ihrer Stellung zueinander.

Darüber hinaus kann der Rover mit zwei X-Band-High- und -Low-Gain-Antennen mit Beam-Forming-Technologie auch direkt mit der irdischen Gegenstelle kommunizieren. Etwa, um Steuerbefehle entgegenzunehmen.

Ob es der neuen Mission gelingt, Beweise von Leben auf unserem roten Nachbarplaneten zu finden, wird sich zeigen. Auf jeden Fall werden wir die spannende Erforschung detaillierter als je zuvor verfolgen können.

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