Orbitänderung bei der Raumsonde Mars Odyssey

Mars Odyssey 2001, Raumfahrt, Raumsonden / / Von

Während der kommenden Monate soll die Raumsonde Mars Odyssey schrittweise auf eine neue Umlaufbahn um den Mars dirigiert werden, welcher es ermöglicht, den Planeten kurz nach Sonnenaufgang zu beobachten. Anhand der so gewonnenen Daten sollen neue Erkenntnisse über Bodennebel, Wolken und Bodenfrostablagerungen gewonnen werden. Ein erstes entsprechendes Bahnkorrekturmanöver erfolgte am 11. Februar 2014 und verlief wie vorgesehen.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL.

JPL
Eine künstlerische Darstellung der Raumsonde Mars Odyssey, welche sich seit dem Jahr 2001 in einer Umlaufbahn um den Mars befindet.
(Bild: NASA, JPL)

Die am 7. April 2001 von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA an Bord einer Delta-II-Trägerrakete gestartete Raumsonde Mars Odyssey erreichte den Mars am 24. Oktober 2001 und trat unmittelbar darauf in eine sonnensynchrone Umlaufbahn um unseren äußeren Nachbarplaneten ein, welche fast genau über die Pole des Planeten führt. In den folgenden Monaten reduzierte die Raumsonde mit Hilfe eines komplizierten Aerobreaking-Manövers zunächst ihre Geschwindigkeit und senkte dabei zugleich die Höhe der Umlaufbahn über der Planetenoberfläche immer weiter ab (Raumfahrer.net berichtete).

Während der ersten Jahre der Mission war der Orbit von Mars Odyssey so gewählt, dass die Raumsonde auf ihrem Weg vom Nord- zum Südpol die von der Sonne beleuchtete Hemisphäre des Mars immer zu einer Zeit überflog, welcher in etwa 17:00 Uhr lokaler Marszeit entsprach. Auf ihrem „Rückweg“ vom Südpol zum Nordpol war es auf der „Nachtseite“ dann 5:00 Uhr morgens. Dieser Verlauf der Umlaufbahn bot ideale Voraussetzungen für den Einsatz einer Mehrzweckkamera (THEMIS) und eines Gammastrahlen-Spektrometers (GRS) an Bord der Raumsonde. Während die THEMIS-Kamera eine Vielzahl von Aufnahmen der Marsoberfläche anfertigte, konnte mit dem GRS-Instrument unter anderem oberflächennahes Wassereis in den Polarregionen des Mars nachgewiesen werden. Außerdem gelang mit diesen beiden Instrumenten die Bestimmung der Verteilung von verschiedenen chemischen Elementen wie zum Beispiel Eisen, Silizium und Kalium auf der Marsoberfläche.

Ab dem 30. September 2008 wurde die Umlaufbahn von Mars Odyssey so verändert, dass die Tagseite der Marsoberfläche jetzt bereits in den Nachmittagsstunden überflogen wurde. Der Grund hierfür war die zu dieser Tageszeit noch vorherrschende größere Wärme auf der Planetenoberfläche, welche eine bessere Detektierung der Infrarotsignaturen von Mineralien auf der Oberfläche ermöglichte. Der Nachteil der neuen Umlaufbahn bestand allerdings darin, dass jetzt ein größerer Teil des Orbits der Raumsonde im Schatten des Planeten lag, so dass die Solarpaneele des Marsorbiters weniger Energie gewinnen konnten.

Ein neuer Orbit zeigt den Mars zukünftig in den Morgenstunden

„“Wir bringen einer alten Raumsonde gerade ein paar neue Tricks bei“, so Jeffrey Plaut vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien, Projektwissenschaftler für die Mars Odyssey-Mission. „Mars Odyssey wird künftig in der Lage sein, den Mars in einem ganz anderen Licht zu betrachten als zuvor“.

Nachdem die Raumsonde Mars Odyssey im August 2012 bei der Landung des Marsrovers Curiosity als Relaisstation für die Kommunikation zwischen dem Rover und der Erde eingesetzt wurde (Raumfahrer.net berichtete über die hierfür notwendige Orbitveränderung und über die Kommunikation bei der Landung) wurde durch ein weiteres Manöver zunächst erneut eine allmähliche Verschiebung der Umlaufbahn eingeleitet. Durch die jetzt wieder etwas späteren Überflugzeiten sollte die zu gewinnende Energiemenge wieder schrittweise erhöht werden, wodurch unter anderem die Batterien des Orbiters geschont werden sollen.

NASA, JPL
Diese Aufnahme, welche ein Gebiet von 1.000 Kilometern Ausdehnung wiedergibt, zeigt Wolken aus Wassereiskristallen, welche sich in den Morgenstunden im Bereich der Valles Marineris gebildet haben. Dieses Foto wurde am 1. August 1976 durch den Marsorbiter Viking-1 angefertigt.
(Bild: NASA, JPL)

Philip Christensen von der Arizona State University (ASU) in Tempe/USA, der wissenschaftliche Leiter des THEMIS-Kameraexperiments, unterbreitete schließlich den Vorschlag, diese Veränderung der Umlaufbahn erst dann zu beenden, wenn Mars Odyssey einen Orbit erreicht hat, welcher Beobachtungen ermöglicht, die gegen 06:45 lokaler Marszeit erfolgen. Aus diesem Orbit heraus könnte der Marsorbiter die Oberfläche unseres Nachbarplaneten dann unmittelbar nach dem dortigen Sonnenaufgang beobachten. Das Ziel dieser vorgeschlagenen Beobachtungen besteht in der Dokumentation von in den Morgenstunden auftretenden Bodennebel, Wolken und Bodenfrostablagerungen und deren jeweilige durch saisonale Effekte bedingten Veränderungen.

Entsprechende Daten wurden über längere Zeiträume hinweg bisher lediglich durch die beiden Orbiter der Viking-Mission Ende der 1970er Jahre gesammelt. Seitdem hat nur die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Raumsonde Mars Express unseren Nachbarplaneten gelegentlich in den frühen Morgenstunden abgebildet und dabei unter anderem spektakuläre Aufnahmen von zu den sich zu dieser Tageszeit bildenden Dunstschichten geliefert. Durch den jetzt angestrebten neuen Orbit könnte Mars Odyssey weitere und vor allem regelmäßig gewonnene Daten liefern.

„Wir wissen nicht genau, was wir zu sehen bekommen werden, wenn wir erst einmal auf einer Umlaufbahn sind, von wo aus wir die Landschaft kurz nach Sonnenaufgang untersuchen können“, so Philip Christensen. „Wir könnten aber nach saisonal bedingten Veränderungen Ausschau halten. Findet zum Beispiel die Bildung von Nebel im Winter häufiger statt als im Frühjahr? Wir wollen das zukünftig systematisch verfolgen und außerdem Wolken im sichtbaren Bereich beobachten sowie die Temperatur auf der Oberfläche im Infrarotbereich bestimmen.“

Orbitmanöver

Um den neuen Orbit noch schneller zu erreichen erfolgte bereits am vergangenen Dienstag, dem 11. Februar 2014 ein entsprechendes Kurskorrekturmanöver, welches um 21:03 MEZ erfolgreich abgeschlossen wurde. „Der Weltraumveteran hat genau das durchgeführt, was wir von ihm verlangt haben“, so der Mars Odyssey-Projektmanager David Lehman vom JPL.
Im Rahmen des Manövers wurden die vier Triebwerke von Mars Odyssey über einen Zeitraum von insgesamt 29 Sekunden gezündet. Der finale „06:45-Orbit“ soll jetzt schrittweise bis zum November 2015 erreicht werden. Sofern keine Komplikationen auftreten, welche zusätzliche Aktivierungen der Triebwerke zur Folge haben, sollte die Raumsonde laut den Berechnungen der Techniker und Ingenieure der NASA nach dem Erreichen dieses Orbits immer noch über genügend Treibstoff verfügen, um die Mission anschließend für weitere neun bis zehn Jahre erfolgreich fortzusetzen.

Dabei muss allerdings auch bedacht werden, dass es sich bei Mars Odyssey um den mit Abstand dienstältesten Orbiter handelt, den die Menschheit bisher in eine Umlaufbahn um dem Mars gebracht hat. Bereits am 15. Dezember 2010 löste diese Raumsonde den vorherigen Rekordhalter, den ebenfalls von der NASA betriebenen und zwischen den Jahren 1997 und 2006 über einen Zeitraum von 3.340 Tagen aktiven Marsorbiter Mars Global Surveyor ab.

Mars Odyssey erwies sich bisher als eine überaus erfolgreiche Mission, in deren Verlauf sich das Wissen der Menschheit um den Mars ungemein erweitert hat (Raumfahrer.net berichtete). Zudem ist diese Raumsonde ein wichtiger Bestandteil des Kommunikationsnetzwerkes, mit dem Daten zwischen der Erde und den beiden derzeit aktiven Marsrovern Opportunity und Curiosity ausgetauscht werden.

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