Dreizehn Jahre, nachdem der NASA-Rover Curiosity mit einem spektakulären Manöver, bekannt als „Himmelskran“, im riesigen Gale-Krater auf dem Mars gelandet ist, zeigt dieser unermüdliche Roboter-Forscher keine Anzeichen einer Verlangsamung. Tatsächlich haben Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA eine Reihe von Software-Upgrades entwickelt und implementiert, die es ihm ermöglichen, produktiver als je zuvor zu arbeiten. Mit neuen Fähigkeiten, einschließlich größerer Autonomie und der Fähigkeit, mehrere Aufgaben gleichzeitig auszuführen, ist Curiosity bereit, jedes kostbare Watt an Energie optimal zu nutzen, während er weiterhin das Schlüsselgeheimnis des Roten Planeten lüftet: wie sich eine Welt, die einst von Seen und Flüssen bedeckt war, in die kalte, trockene Wüste verwandelte, die wir heute kennen.

Die Mission befindet sich derzeit in einer entscheidenden Phase und erkundet die Ausläufer des Mount Sharp (Aeolis Mons), eines kolossalen, etwa 5 Kilometer hohen Berges, der sich aus dem Zentrum des Gale-Kraters erhebt. Der Rover rollte kürzlich in eine geologisch äußerst interessante Region voller sogenannter „Boxwork“-Formationen. Diese ungewöhnlichen, verhärteten netzartigen Strukturen erstrecken sich über Kilometer und sehen aus wie versteinerte Bienenwaben. Wissenschaftler glauben, dass sie vor Milliarden von Jahren durch die Einwirkung von Grundwasser entstanden sind. Mineralreiches Wasser drang durch Risse im Gestein, lagerte Mineralien ab, die im Laufe der Zeit diese festen Grate bildeten. Später erodierte das weichere umgebende Gestein durch Windeinwirkung und hinterließ nur die widerstandsfähigeren Mineraladern. Die Analyse dieser Formationen könnte entscheidende Einblicke darauf geben, ob mikrobielles Leben in der unterirdischen Biosphäre des Mars existiert haben könnte, was die Periode der Bewohnbarkeit des Planeten potenziell tief in die Ära hinein verlängert hätte, in der seine Oberfläche zunehmend trockener und unwirtlicher wurde.

Das Herz der Mission – Eine unermüdliche Energiequelle

Diese komplexe Detektivarbeit auf einem anderen Planeten erfordert enorme Energiemengen. Neben dem Fahren über unwirtliches Gelände und dem Einsatz seines hochentwickelten Roboterarms zur Untersuchung von Felsen und Klippen muss Curiosity auch sein Funkgerät für die Kommunikation mit der Erde, zahlreiche Kameras und ein Paket von zehn wissenschaftlichen Instrumenten mit Strom versorgen. Darüber hinaus wird Energie von mehreren Heizgeräten verbraucht, die die optimale Betriebstemperatur empfindlicher Elektronik, mechanischer Teile und Instrumente unter den extremen Marsbedingungen aufrechterhalten, wo die Temperaturen zwischen Tag und Nacht um mehr als 100 Grad Celsius schwanken können.

Im Gegensatz zu seinen Vorgängern wie den Rovern Spirit und Opportunity oder dem Lander InSight, die sich auf Solarpaneele zum Aufladen ihrer Batterien verließen, nutzt Curiosity eine nukleare Energiequelle. Diese Technologie birgt das Risiko, dass Staubstürme die Paneele bedecken oder dass einfach nicht genug Sonnenlicht für den Betrieb vorhanden ist. Curiosity und sein jüngerer „Bruder“, der Rover Perseverance, verwenden einen Multi-Missions-Radioisotopen-Thermoelektrischen Generator, besser bekannt als MMRTG. Dieses System funktioniert nach dem Prinzip der Wärme, die durch den natürlichen Zerfall von Plutonium-238-Pellets freigesetzt wird. Diese Wärme wird dann in elektrische Energie umgewandelt, die die Lithium-Ionen-Batterien des Rovers kontinuierlich auflädt. Der MMRTG bietet eine stabile und zuverlässige Energiequelle, unabhängig von der Tageszeit oder den Wetterbedingungen, und ist für seine Langlebigkeit bekannt – ähnliche Systeme versorgen die legendären Voyager-Raumsonden seit 1977 mit Strom. Da Plutonium jedoch im Laufe der Zeit langsam seine Radioaktivität verliert, nimmt die Menge der erzeugten Wärme und folglich der elektrischen Energie allmählich ab. Das bedeutet, dass es mit den Jahren immer länger dauert, die Batterien aufzuladen, wodurch an jedem Marstag (Sol) weniger Energie für wissenschaftliche Aktivitäten zur Verfügung steht.

Revolution im Arbeitsalltag: Ein Rover, der neue Fähigkeiten lernt

Um diesem natürlichen Leistungsabfall entgegenzuwirken, verwaltet das Missionsteam sorgfältig das tägliche Energiebudget des Rovers und berücksichtigt dabei jedes Gerät, das Strom aus den Batterien bezieht. Obwohl alle Komponenten vor dem Start ausgiebig getestet wurden, haben erst Jahre des Betriebs in der extremen Marsumgebung – ausgesetzt von Staub, Strahlung und starken Temperaturschwankungen – die spezifischen „Macken“ der komplexen Systeme aufgedeckt, die die Ingenieure nicht vollständig vorhersagen konnten. „Am Anfang der Mission waren wir wie übervorsichtige Eltern“, beschrieb Reidar Larsen vom JPL, der die Ingenieurgruppe leitete, die für die Entwicklung der neuen Fähigkeiten verantwortlich war, bildlich. „Jetzt ist es, als wäre unser ‚Teenager‘-Rover erwachsen geworden und wir vertrauen ihm, dass er mehr Verantwortung übernimmt. Als Kind macht man eine Sache nach der anderen, aber wenn man erwachsen wird, lernt man, mehrere Aufgaben gleichzeitig zu erledigen.“

Ein typischer Arbeitstag für Curiosity beginnt damit, dass Ingenieure von der Erde eine Liste von Aufgaben senden, die der Rover nacheinander erledigen soll, bevor er den Tag beendet und zum „Schlafen“ geht, um seine Batterien aufzuladen. Bereits 2021 begann das Team zu untersuchen, ob zwei oder drei Aufgaben sicher kombiniert werden könnten, um die Gesamtaktivitätszeit des Rovers zu verkürzen. Zum Beispiel sendet Curiosity regelmäßig Daten und Bilder an einen Orbiter, der über ihm vorbeifliegt und diese Daten dann zur Erde weiterleitet. Es stellte sich die Frage: Kann der Rover mit dem Orbiter kommunizieren, während er gleichzeitig fährt, seinen Roboterarm bewegt oder Fotos macht? Die Konsolidierung von Aufgaben würde den Tagesplan verkürzen, weniger Zeit für den Betrieb von Heizungen und das Bereithalten von Instrumenten erfordern, was zu erheblichen Energieeinsparungen führen würde. Tests haben gezeigt, dass Curiosity dies sicher durchführen kann, und all diese kombinierten Operationen wurden nun erfolgreich auf dem Mars demonstriert.

Ein weiterer cleverer Trick besteht darin, dem Rover die Autonomie zu geben, selbst zu entscheiden, „schlafen“ zu gehen, wenn er seine Aufgaben früher als geplant beendet. Ingenieure fügen ihren Schätzungen der Aktivitätsdauer immer einen gewissen Zeitpuffer für unvorhergesehene Schwierigkeiten hinzu. Wenn Curiosity nun alle Aufgaben vor Ablauf der vorgesehenen Zeit erledigt, schaltet er automatisch in den Ruhezustand. Dem Rover zu erlauben, seine Ruhe selbst zu verwalten, bedeutet, dass weniger Zeit zum Aufladen der Batterien vor Beginn des nächsten Tages benötigt wird. Selbst Aktionen, die eine einzelne Aktivität nur um 10 oder 20 Minuten verkürzen, summieren sich langfristig und tragen erheblich zur Maximierung der Lebensdauer des MMRTG bei, was mehr Wissenschaft und Forschung in den kommenden Jahren sicherstellt.

Anpassung ist der Schlüssel zum Überleben auf dem Mars

Dies sind nicht die ersten Anpassungen, die Curiosity erfahren hat. Das Team hat im Laufe der Jahre zahlreiche neue Fähigkeiten als Reaktion auf Herausforderungen implementiert. Mehrere mechanische Probleme mit dem Bohrer am Roboterarm erforderten eine komplette Überarbeitung der Art und Weise, wie der Rover Proben von zu Pulver zermahlenem Gestein sammelt. Die Fahrfähigkeiten wurden ebenfalls durch Software-Updates verbessert. Als das Rad mit den Farbfiltern an einer der beiden Kameras (Mastcam) am beweglichen „Kopf“ des Rovers klemmte, entwickelte das Team eine innovative Lösung, die es ihm weiterhin ermöglicht, wunderschöne Farbpanoramen aufzunehmen.

Das JPL entwickelte auch einen speziellen Algorithmus, um den Verschleiß der Räder von Curiosity zu reduzieren, die durch scharfe Steine beschädigt wurden. Ein Ende Juli 2025 aufgenommenes Foto zeigt einen seltsam geformten Felsen, der an eine Koralle erinnert, als Zeugnis für Milliarden von Jahren Winderosion, die die Landschaft geformt hat. Obwohl die Ingenieure jeden neuen Schaden an den Rädern genau überwachen, sind sie nicht besorgt. Nach mehr als 35 zurückgelegten Kilometern und umfangreichen Erkundungen ist klar, dass die Räder trotz einiger durchstochener Teile noch viele Jahre Reise vor sich haben. Im schlimmsten Fall könnte Curiosity sogar einen beschädigten Teil des Rad„profils“ abwerfen und sich auf dem verbleibenden, unbeschädigten Teil weiterbewegen. All diese Maßnahmen zusammen stellen sicher, dass Curiosity so beschäftigt und produktiv wie eh und je bleibt und seine historische Mission zur Aufdeckung der Geheimnisse des Roten Planeten fortsetzt.