Vor sechzig Jahren, genauer gesagt am 15. Juli 1965, veränderte die NASA-Mission Mariner 4 unsere Wahrnehmung des Roten Planeten für immer. Ihre Aufnahmen, aus einer Entfernung von nur 9.846 Kilometern über der Oberfläche eingefangen, waren die ersten jemals aufgezeichneten Fotografien eines anderen Planeten. Diese verschwommenen, schwarz-weißen Bilder der von Kratern übersäten Landschaft des Mars, die auf Fernsehern in ganz Amerika gezeigt wurden, zerstörten die damals romantischen Vorstellungen von Kanälen und üppigem Leben und eröffneten ein neues Kapitel in der Weltraumforschung. Das Missionsteam war so ungeduldig, die Ergebnisse der Kamera auf der Sonde zu sehen, dass sie, während sie auf die eigentliche Bildübertragung warteten, sogar manuell ein „Malen-nach-Zahlen-Bild“ erstellten, indem sie bestimmten Datenwerten Farben zuwiesen. Ihre Mühe war nicht weit von der Wahrheit entfernt, und die trostlose Landschaft, die Mariner 4 festhielt, beflügelte die Fantasie zukünftiger Wissenschaftler und Ingenieure, die an einer Reihe von Missionen weiterarbeiteten, von denen jede den Mars auf eine Weise enthüllte, wie er noch nie zuvor gesehen worden war. Seitdem wurden Millionen von Bildern des Mars aufgenommen, viele davon auf ihre Weise atemberaubend. Die folgenden Bilder heben einige der „ersten“ Wege hervor, auf denen die Agentur Bildgebung eingesetzt hat, um die Geheimnisse des Mars zu lüften.

Viking 1: Die erste Berührung mit dem Mars

Am 20. Juli 1976 wurde Geschichte geschrieben, als die Raumsonde Viking 1 als erste erfolgreich auf dem Mars landete. Das erste hochauflösende Bild, das sie zur Erde sandte, zeigte eine trockene, felsige Landschaft, was die Hoffnungen der Wissenschaftler, Leben auf der Oberfläche zu entdecken, zunichtemachte. Aber die scharfen Bilder, die von der 360-Grad-zylindrischen-Scan-Kamera des Landers folgten, unterstrichen den wissenschaftlichen Wert der Beobachtung des Mars vom Boden aus und weckten die Begeisterung für einen ehrgeizigeren Besuch: eine robotische Raumsonde, die auf dieser fremden Welt fahren könnte. Die Viking-Mission, bestehend aus zwei Orbitern und zwei Landern (Viking 1 und Viking 2), war ein Wendepunkt in der Marsforschung. Neben der Aufnahme der Oberfläche führten die Lander auch biologische Experimente auf der Suche nach Lebenszeichen durch, obwohl die Ergebnisse mehrdeutig waren und keinen endgültigen Beweis lieferten. Trotzdem lieferte Viking unschätzbare Daten über die Atmosphäre, den Boden und die Geologie des Mars und legte damit den Grundstein für zukünftige Missionen.

Porträt des Mars vom Viking 1 Orbiter

Als die Zwillings-Lander von Viking zum Mars hinabstiegen, wurde jeder von einem Orbiter gestartet, der Kameras verwendete, um den Mars auf eine Weise zu kartieren, wie es erdgestützte Teleskope nicht konnten. Sie begannen mit der Aufnahme von Bildern, noch bevor die Lander aufsetzten, und arbeiteten bis 1980 weiter. In diesem Jahr nahm der Viking 1 Orbiter Bilder auf, die später zu einem prägenden Porträt von Valles Marineris – dem „Grand Canyon des Mars“ – zusammengefügt wurden. Dieses gewaltige Canyonsystem, über 4.000 Kilometer lang, bis zu 200 Kilometer breit und bis zu 7 Kilometer tief, wurde zwar früher entdeckt, aber die Viking-Orbiter lieferten die ersten detaillierten Aufnahmen seiner beeindruckenden Größe und komplexen Geologie. Die Kartierung aus dem Orbit ermöglichte es den Wissenschaftlern, die globalen Merkmale des Mars zu untersuchen, einschließlich der Polkappen, Vulkane und alter Flussläufe, und lieferte entscheidende Einblicke in die geologische Geschichte und den Klimawandel des Planeten.

Sojourner beginnt die Erkundung

Als die NASA am 5. Juli 1997 mit dem Lander Pathfinder und dem mikrowellengroßen Rover Sojourner auf die Oberfläche des Mars zurückkehrte, hatte sich auf der Erde seit den Tagen, als die Bilder von Mariner 4 an Fernsehzuschauer ausgestrahlt wurden, viel verändert. Jetzt brachte das Internet 24 Stunden am Tag Nachrichten auf Personalcomputer und ermöglichte es einer jungen Generation von Weltraumfans, die vorsichtigen ersten Schritte einer neuen Form der Planetenforschung mitzuerleben. Die Panoramabilder vom Boden waren die ersten seit Viking und boten als Teil der „schneller, besser, billiger“-Initiative der NASA mehr Details zu relativ geringeren Kosten. Sojourner, der erste Rover, der erfolgreich auf dem Mars operierte, war ein Technologiedemonstrator, lieferte aber trotz seiner geringen Größe (ca. 10,6 kg) unschätzbare Daten über die Zusammensetzung von Gesteinen und Boden. Seine Fähigkeit, sich auf der Oberfläche zu bewegen und Experimente an verschiedenen Orten durchzuführen, markierte den Beginn der Ära der mobilen Marsforschung und ebnete den Weg für viel größere und fähigere Rover, die folgen sollten.

Spirit und Opportunity: Spuren von Wasser und Staubteufel

Im Jahr 2004 landeten die Zwillingsrover der NASA in der Größe eines Golfwagens, Spirit und Opportunity, auf dem Roten Planeten und leiteten eine neue Phase der Marsforschung ein. Ausgestattet mit Panoramakameras auf einem Mast und mikroskopischen Kameras an einem Roboterarm ermöglichten diese mobilen Raumsonden Wissenschaftlern, Ingenieuren und der ganzen Welt, täglich neues Terrain zu entdecken. Sie nahmen lebendige Ansichten der Marslandschaften auf und enthüllten Details von kieselsteingroßen „Blaubeeren“ – Hämatit-Kügelchen, die ein entscheidender Beweis für die frühere Anwesenheit von Wasser auf dem Mars waren. Der Mars begann, weniger wie eine unbekannte Welt und mehr wie ein Ort mit wiedererkennbaren Merkmalen zu wirken. Am 31. März 2016 fing Opportunity sogar den Vorbeizug eines Staubteufels ein und lieferte einen dynamischen Einblick in die Marsatmosphäre. Beide Rover übertrafen ihre geplante Missionsdauer bei weitem und lieferten ein Jahrzehnt unschätzbarer Daten und Entdeckungen, die unser Verständnis der geologischen und klimatischen Geschichte des Mars, insbesondere im Hinblick auf die Existenz von flüssigem Wasser, revolutionierten.

MRO und HiRISE: Scharfe Blicke aus dem Orbit

Seit Viking ist eine Reihe von immer fortschrittlicheren Orbitern mit neuen wissenschaftlichen Werkzeugen und Kameras auf dem Mars angekommen. Mit immer ausgefeilteren Bildgebern haben sie die Hügel und Täler des Planeten kartiert, wichtige Mineralien identifiziert und vergrabene Gletscher gefunden. Die Kamera, die seit 2006 auf dem Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) der NASA in Betrieb ist, das High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), nimmt oft einzelne Dünen, Felsbrocken und Krater auf, wie bei diesem Bild des Victoria-Kraters vom 18. Juli 2009, und enthüllt Merkmale, die auf früheren Bildern verschwommen waren. HiRISE ist in der Lage, Bilder mit einer Auflösung von 30 Zentimetern pro Pixel aufzunehmen, was die Erkennung von Objekten von der Größe eines Küchentisches ermöglicht. Diese außergewöhnliche Fähigkeit ermöglichte nicht nur eine detaillierte geologische Kartierung, sondern auch die Identifizierung potenzieller Landeplätze für zukünftige Rover (vielleicht sogar Astronauten) sowie die Überwachung von Veränderungen auf der Marsoberfläche, wie saisonale Veränderungen der Polkappen und die Aktivität von Staubstürmen. MRO liefert mit seiner Instrumentensuite weiterhin entscheidende Daten über die Marsatmosphäre, das Klima und das unterirdische Wasser.

Curiosity und Perseverance: Beispiellose Farbe und Details

Sowohl Curiosity als auch Perseverance kamen auf dem Mars an (am 5. August 2012 bzw. 18. Februar 2021) und waren mit Kameras ausgestattet, die Millionen von Pixeln in ihre Bilder packen und weiter in die Ferne blicken können als Spirit oder Opportunity es je konnten. Sie haben auch verbesserte, am Arm montierte Kameras zur Untersuchung feiner Details wie Sandpartikel und Gesteinsstrukturen. Perseverance ging in mehrfacher Hinsicht einen Schritt weiter als Curiosity, einschließlich Hochgeschwindigkeitskameras, die das Öffnen seines Fallschirms und den Flug seines raketenbetriebenen Jetpacks während des Eintritts, des Abstiegs und der Landung auf dem Mars zeigten. Ein weiterer Fortschritt ist in den Gefahrenerkennungskameras jedes Fahrzeugs zu sehen, die den Rover-Fahrern helfen, Felsen zu erkennen, auf die sie stoßen könnten. Wie auf den ersten Bildern zu sehen ist, die jeder Rover zurückgeschickt hat, wurden die Schwarz-Weiß-Kameras von Curiosity für Perseverance auf Farbe und höhere Auflösung aufgerüstet, was klarere Ansichten der Oberfläche ermöglicht. Curiosity hat im Gale-Krater nach Anzeichen für alte bewohnbare Umgebungen gesucht, während Perseverance im Jezero-Krater aktiv nach Anzeichen für altes mikrobielles Leben sucht und Gesteins- und Regolithproben für eine zukünftige Rückkehr zur Erde sammelt. Diese Rover stellen den Höhepunkt der robotischen Erforschung des Mars dar und kombinieren fortschrittliche wissenschaftliche Instrumente mit außergewöhnlichen visuellen Fähigkeiten.

Ingenuity: Erster Flug auf einem anderen Planeten

Genauso wie Pathfinder den winzigen Rover Sojourner zum Mars brachte, trug der Rover der nächsten Generation der NASA, Perseverance, den Helikopter Ingenuity. Ingenuity bewies nicht nur, dass ein Flug in der dünnen Marsluft möglich ist, sondern nutzte auch eine handelsübliche Standard-Farbkamera, um während 72 Flügen Luftaufnahmen zu machen. Während eines dieser Flüge, am 22. August 2023, entdeckte Ingenuity sogar Perseverance in der Ferne im Belva-Krater – eine weitere Premiere auf dem Roten Planeten. Ingenuity war ein Technologiedemonstrator, der die Machbarkeit eines kontrollierten Fluges in der extrem dünnen Marsatmosphäre demonstrieren sollte. Sein unerwarteter Erfolg und seine Langlebigkeit haben eine völlig neue Dimension der Marsforschung eröffnet. Zukünftige Mars-Helikopter könnten Wege für Rover auskundschaften und wissenschaftlich interessante Orte für Roboter und Astronauten finden, wodurch das erforschbare Gebiet und die Geschwindigkeit, mit der dies geschehen kann, drastisch erhöht werden. Die Möglichkeit der Luftaufklärung wird die Missionsplanung revolutionieren und den Zugang zu Gelände ermöglichen, das für Rover sonst unzugänglich ist.

Über die Missionen und die Zusammenarbeit

Es ist wichtig zu beachten, dass hinter diesen beeindruckenden Leistungen Tausende von engagierten Wissenschaftlern und Ingenieuren aus verschiedenen Institutionen standen. Das Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, das für die Agentur von Caltech in Pasadena, Kalifornien, verwaltet wird, baute Mariner 4, die Orbiter Viking 1 und 2, Pathfinder, Sojourner, Spirit und Opportunity, Curiosity, Perseverance und Ingenuity. JPL verwaltet weiterhin die Rover Curiosity und Perseverance und stellt deren kontinuierlichen Betrieb und Datenerfassung sicher. Lockheed Martin Space in Denver baute den MRO und unterstützt dessen Betrieb, während JPL die Mission leitet. Die University of Arizona in Tucson verwaltet HiRISE, das von BAE Systems in Boulder, Colorado, gebaut wurde. Die Lander Viking 1 und 2 wurden von Martin Marietta gebaut; das Viking-Programm wurde vom Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, geleitet. JPL leitete die Operationen für die Viking-Lander und -Orbiter. Dieses komplexe Netzwerk der Zusammenarbeit zwischen Regierungsbehörden, akademischen Einrichtungen und privaten Unternehmen ist entscheidend für den Erfolg solch ehrgeiziger und weitreichender Weltraummissionen, die die Grenzen des menschlichen Wissens und der Forschung weiter verschieben.

Der Originalartikel wurde auf dem Portal des NASA Jet Propulsion Laboratory veröffentlicht.
Quelle: Advances in NASA Imaging Changed How World Sees Mars
Autor: Andrew Good / Karen Fox / Molly Wasser