Mars-Rover Perseverance macht sich auf den Weg

Heute also soll es soweit sein und der neue Mars-Rover Perseverance soll um 13:50 Uhr mittel-europäischer Zeit in Richtung Mars aufbrechen. Der umgerechnet 2,2 Milliarden Euro teure Roboter ist der komplexeste Roboter, der bislang zum Mars geschickt wurde. Er hat neben viel eigener Sensorik auch die kleine Helikopter-ähnliche Drohne Ingenuity mit an Bord.

Untersuchen bzw. finden sollen die beiden … natürlich … Spuren von (mikrobakteriellem) Leben. Aber sie werden auch das Mars-Klima und die Geologie des Mars‘ untersuchen. Die Landestelle wurde übrigens mit deutscher Beteiligung ausgewählt. In die Auswahl sind Bilddaten und die daraus berechneten Geländemodelle der hochauflösenden DLR-Stereokamera HRSC der früheren ESA-Mission Mars Express eingeflossen. Die Expertise des DLR nutzt die NASA auch bei dieser Mission wieder, nämlich in der Mastcam. Die Mastcam ist ein panoramisches und stereoskopisches Kamerasystem mit Zoomobjektiv. Neben vielen anderen Partnern ist daran auch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die österreichische Joanneum Research GmbH beteiligt.

Um die lange Wartezeit bis zur Landung im Februar 2021 zu überbrücken, hat die NASA auf ihrer Website ein wunderbares 3D-Modell von Perseverance zur Verfügung gestellt, das sich auf beliebigen Websites einbinden lässt … also auch hier:



Mars-Rover Curiosity
Der Mars-Rover Curiosity im Vergleich. [NASA]

Insgesamt ist Perseverance dem Vorgänger Curiosity schon sehr ähnlich. Es scheint so, als hätte die NASA ihre Vorzugsbauweise für Mars-Rover gefunden (siehe rechts).

Eine noch coolere Version dieses 3D-Modells hat die NASA übrigens auf ihrer Website. Dort kann man nicht nur den Rover von allen Seiten begutachten, sondern ein Click auf das entsprechende Bauteil gibt Hintergrundinformationen dazu preis. Zu sehen gibt’s das hier: NASA – Learn About the Rover.

Der nächste Mars-Ro­ver wieder mit deutscher Beteiligung

Im März hatte ich im Rahmen der öffentlichen Namensfindung schon über den neuen Mars-Rover Perseverance geschrieben. Übermorgen, am 30. Juli, soll er sich jetzt endlich auf den Weg zum Mars machen – mit deutscher Beteiligung. Der Rover ist mit seiner umfangreichen Sensorik an sich schon recht komplex, trägt aber zusätzlich noch eine kleine Hubschrauberdrohne mit sich, die Erkundungsflüge auf dem Mars unternehmen soll:

Mars-Ro­ver “Per­se­ver­an­ce” und Hub­schrau­ber­droh­ne “In­ge­nu­i­ty” [NASA/JPL-Caltec]

Übermorgen, am 30. Juli 2020 um 13:50 Uhr mittel-europäischer Zeit, soll es von Cape Canaveral losgehen. Auf die Landung und den ersten Einsatz des Rovers müssen wir noch etwas warten: das ist für den 18. Februar 2021 geplant.

Wie schon bei vorigen Missionen wie Mars Express, Dawn, MASCOT/Hayabusa2 und Philae/Rosetta hat auch diese Mission wieder deutsche Beteiligung an Bord: an der Verarbeitung der Bilder der Stereokamera Mastcam-Z sind Forscher des Berliner Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) beteiligt. „Die beiden wissenschaftlichen Augen von Perseverance zur räumlichen Orientierung und mineralogischen Analyse befinden sich am ‚Kopf‘ des Rovers auf dem markanten Mast“, erklärt Frank Preusker vom DLR-Institut für Planetenforschung. Die im Kopf enthaltene Kamera kann mit maximalem Zoom bei einzelnen Aufnahmen Objekte von „der Größe einer Stubenfliege über die Länge eines Fußballfeldes hinweg sichtbar machen“. Insgesamt hat Perseverance sogar über 23 Kameras an Board, mehr als jede andere Mars-Mission bisher.

Zusammen werden die Kameras von Perseverance in der Lage sein, 360-Grad-Panoramen in 3D und in Farbe zu liefern. Auf die können wir uns also ab Februar 2021 freuen!

Mehr zu der Mission gibt es direkt beim DLR: NA­SA sucht mit Ro­ver Per­se­ver­an­ce nach Spu­ren frü­he­ren Le­bens

NASA’s neuer Marsroboter hat einen Namen

Der Name ist bekannt! Geworden ist es: Perseverance (Ausdauer, Beharrlichkeit).

Bei dem Wettbewerb zum Namen des Marsroboters haben über 770.000 Abstimende mitgemacht. Gewonnen hat schließlich der Aufsatz des Siebtklässlers Alex Mather aus Springfield, Virginia, der 28.000 Stimmen erhielt:

Curiosity. InSight. Spirit. Opportunity. If you think about it, all of these names of past Mars rovers are qualities we possess as humans. We are always curious, and seek opportunity. We have the spirit and insight to explore the Moon, Mars, and beyond. But, if rovers are to be the qualities of us as a race, we missed the most important thing. Perseverance. We as humans evolved as creatures who could learn to adapt to any situation, no matter how harsh. We are a species of explorers, and we will meet many setbacks on the way to Mars. However, we can persevere. We, not as a nation but as humans, will not give up. The human race will always persevere into the future.

Alexander Mather

Schwer pathetisch, aber das kennt man ja aus Hollywood.

Name the Rover Contest

Noch für gut einen Tag (zum Zeitpunkt des Schreibens 1 Tag und gute 9 Stunden) darf man bei der NASA über den Namen des Mars-Roboters für die Mission Mars2020 abstimmen. Zur Auswahl stehen die Namen TENACITY (Beharrlichkeit), CLARITY (Klarheit), INGENUITY (Einfallsreichtum), PROMISE (Versprechen), FORTITUDE (Tapferkeit), VISION, PERSEVERANCE (Ausdauer), ENDURANCE (Ausdauer) und COURAGE (Tapferkeit). Hier geht’s zur Abstimmung!

Der Roboter soll zwischen dem 17. Juli und 5. August 2020 von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida starten  und voraussichtlich am 18. Februar 2021 im Jezero Crater auf dem Mars landen. Vorausgesehen ist eine Missionsdauer von mindestens einem Mars-Jahr (ungefähr 687 Tage auf der Erde). Und so sieht er aus:

Mars-Roboter für Mars 2020
Mars-Roboter für Mars 2020 [Quelle: NASA]

Ich denke, ich muss Euch nicht sagen, dass es nur eine offensichtlich richtige Antwort gibt.

Neuer wissbegieriger Bewohner für den Mars – Curiosity

Morgen ist es soweit, der Mars bekommt einen neuen wissbegierigen Bewohner: NASA’s neuen Mars-Rover Curiosity.

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Mars-Rover Curiosity

Die aktuelle Mars-Mission Mars Science Laboratory (MSL) und ihr Curiosity-Rover treten ein großes Erbe an, die Vorgänger-Mission um die Rover Opportunity und Spirit hat sämtliche Erwartungen übertroffen und ihre geplante Missionszeit pulverisiert.

Das ist besonders aufgrund der widrigen Umstände von Marsmissionen imposant. Eine der großen Schwierigkeit der Mars-Missionen ist die große Entfernung zwischen Kontrollzentrum und den Robotern, die eine Verzögerung der Kommunikation von mehreren Minuten bedingt. Die Roboter müssen daher über einen hohen Grad an Autonomie verfügen, um über eine gewisse Zeitspanne den grob vorgegebenen Zielen selbstständig folgen zu können; und das in einer in großen Teilen noch unbekannten und unwirtlichen Umgebung. Die Leistung der Rover ist also kaum hoch genug einzuschätzen.

Eines der spannendsten und anforderndsten Teile der jetzt (an)laufenden Mission dürften allerdings bereits die ersten Minuten nach Eintritt sein:

Curiosity's Seven Minutes of Terror

Wie Ingenieur Adam Stelzner zu Anfang des Videos zurecht sagt: Die Pläne zur Landung des Rovers sehen absolut verrückt aus. Curiosity’s Seven Minutes of Terror (Curiosity’s schreckliche sieben Minuten) nennen die Ingenieure die Tatsache, dass die Landung sieben Minuten dauert, die Information darüber allerdings erst vierzehn Minuten auf der Erde eintrifft. Wenn das Kontrollzentrum das Signal über Eintritt in die Atmosphäre erhält, ist der Rover also entweder bereits heile auf dem Mars gelandet, oder schon seit sieben Minuten auf dem Mars zerschellt. Die komplizierte Landung wird notwendig aufgrund der Größe des neuen Rovers (siehe Größenvergleich rechts).

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Größenvergleich der Mars-Rover

Es wird also spannend, morgen früh ab ca. 7 Uhr mittel­euro­pä­ischer Zeit. Nicht nur wegen der be­son­ders kom­pli­zier­ten Lan­dung, die Erfolgs­bilanz der bis­herigen Mars­mis­sio­nen ist mit nur 15 ge­glück­ten von 39 Mars­missio­nen ohnehin nicht so gut. 1

Gut verfolgen lässt sich der Missions­verlauf einer­seits über die of­fiziel­len Seiten wie zum Bei­spiel die zur Mission Mars Science Laboratory der NASA. Aber auch die deutsch­spra­chi­ge Wiki­pedia hat einen tollen Artikel mit fan­tasti­schen Bil­dern und Illustra­tionen und das Jet Propulsion Laboratory der NASA teilt schon seit Tagen faszinierende Informationen, Bilder und Videos bei Facebook in Vorbereitung des Finals.

„Spirit Remains Silent at Troy“

Knapp 30 Kilometer hat der Mars-Rover Spirit auf der Oberfläche des Mars zurückgelegt. Über sechs Jahre lang ist er aktiv gewesen, hat neue Felsformationen und Krater erkundet und unzählige neue Daten für die Forscher der NASA und aller Welt zu liefern. Ende Mai hat die NASA einen letzten erfolglosen Versuch unternommen, Kontakt mit dem Roboter aufzunehmen und hat am 25. Mai 2011 den Mars-Rover Spirit aufgegeben.

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Test-Sandkasten der JPL

Spirit hatte sich bereits im April 2009 im Sand so sehr festgefahrenen, dass er sich nicht mehr heraus­fahren ließ. Unter der Kam­pagne Free Spirit ver­such­te das Jet Pro­pulsion La­bo­ra­tory (JPL) der NASA, der Be­trei­ber der Mars-Rover, öf­fent­lich­keits­wirk­sam den Mars-Rover wie­der los­zu­fah­ren. In Laboren auf der Erde wurde eine exakte Kopie der Stelle nach­ge­baut, an der Spirit fest­steht und mit einem Roboter-Double zahl­reiche Ma­nö­ver nach­ge­stellt. Als dies auch bis Anfang 2010 keine Früchte trug be­schloss man, den Rover fortan an sta­tio­näre For­schungs­ba­sis zu ver­wen­den. Dazu mus­ste man ihn im fest­ge­fah­re­nen Sand noch derart bewegen, dass die Son­nen­segel mög­lichst gut zur Sonne stehen, damit der Rover im damals kom­men­den marsianischen Win­ter genug Ener­gie behielt, um die empfind­liche Elek­tro­nik zu hei­zen.

Leider waren auch diese Versuche nicht er­folg­reich. Wie die Status­mel­dun­gen im Mis­sions­log­buch der NASA zeigen, blieben jeg­liche Kontakt­ver­suche über die letz­ten Mo­na­te er­folg­los: Spirit Remains Silent at Troy.

Trotz des Mis­sions­en­des kann man die Lei­stung der NASA-In­genieure nicht hoch genug schät­zen. Erstens, da das Ge­schwis­ter­ge­fährt Opportunity weiter munter unter­wegs ist, Daten sam­melt und erst anfang diesen Monats, am 1. Juni, den wich­ti­gen Mei­len­stein von 30 ge­fah­re­nen Kilo­me­tern ein­ge­ris­sen hat. Und zwei­tens auf­grund der un­glaub­lichen Leistung, einen Ro­bo­ter in einer realen Um­ge­bung, außer­halb von Laboren und in diesem Fall sogar noch in einem weit­gehend neuen und un­er­forsch­ten Umgebung, über sechs Jahre semi-autonom zu betreiben.

Wer selbst mit Robotern ar­bei­tet weiß, dass es selbst unter Labor­be­dingun­gen un­end­lich müh­sam ist, eine kleine Demonstration des Roboters über wenige Minu­ten robust, stabil und re­pro­du­zier­bar lau­fen zu las­sen. Im Fal­le des Mars-Rovers ist die­se Auf­gabe in meh­re­re Größen­ord­nun­gen schwie­ri­ger:

  • Die angepeilte Zeitspanne von 90 Tagen Laufzeit ist un­ge­heuer lang. Die tat­säch­liche Lauf­zeit von sechs Jahren (und wer weiß, wie lange Oppor­tu­nity noch durch­hält) ist un­glaub­lich.
  • Der Roboter bewegt sich in der echten Welt, nicht unter Labor­bedingungen. Das bedeutet widrige, un­be­kan­nte und sich ver­än­dern­de Be­din­gun­gen. Hin­der­nis­se, die um­fahren werden müssen, neue Situatio­nen, auf die neu ein­ge­gan­gen werden muss, usw.
  • Nicht nur die un­bekan­nten, selbst die gut bekan­nten Be­din­gun­gen des Mars sind widrig genug, um einem Robotiker die Schweiß­per­len auf die Stirn zu trei­ben:
    Extrem schwan­ken­de Tem­pe­ra­tu­ren, Sand­stürme, herum­lie­gen­de Fels­brocken, wech­seln­de Boden­beschaf­fen­heit und wechseln­des Ter­rain.
  • usw. …

Insgesamt haben JPL und die NASA mit dieser Mis­sion gezeigt, warum sie nach wie vor Welt­spitze in der Raum­fahrt sind und dass sie durchaus mit den Millar­den Forschungs­gel­dern etwas an­zu­fan­gen wis­sen.

Bye, bye, Spirit!

Robotik 2010

Zugegeben, für einen „Frohes neues Jahr“ und „Das war die Robotik 2010“-Blogeintrag ist es schon etwas zu spät. Aber ich dachte, ich sehe trotzdem mal durch die hiesigen Blogeinträge des vergangenen Jahres und überlege, was in der Robotik im vergangenen Jahr besonders erwähnenswert war.

Im Januar begann das Jahr mit einem großen Wurf der californischen Robotikschmiede Willow Garage, die die Version 1.0 ihres Open-Source-Betriebssystems für Roboter ROS veröffentlichte. ROS ist mittlerweile in der Robotik-Szene voll angekommen und viele Institute machen sich mittlerweile die Tatsache zunutze, dass sie mit ROS ein offenes System mit einer Vielzahl gut gewarteter State-of-the-Art -Standardkomponenten erhalten und sich mehr auf die Integration, sondern vielmehr auf konkrete Forschungsfragen konzentrieren können. Im gleichen Monat beschloss das Jet Propulsion Laboratory der NASA, dass der Mars-Rover Spirit erst einmal nicht weiterkommt und deshalb winterfest gemacht werden soll.

Im Februar hat mich vor allem eine realistische Hand-Prothese namens BeBionic beeindruckt, die in Videos fast menschlich aussieht. Im März habe ich meine Stelle am CoR-Lab angetreten und im April zeigte Willow Garage mit dem Wäsche-faltenen Roboter ein ersten von mehreren Videos, in denen Roboter PR2 in mal mehr und mal weniger sinnvollen Anwendungen zu sehen ist. Im Mai traute die Roboter-Lady iFairy ein japanisches Paar und im Juni haben sich auf der spannenden Automatica-Messe neben der Industrie auch die Robotik-Institute dieses Landes vorgestellt.

Im Juli hatte ich das Vergnügen, auf der Summerschool über mehrere Tage den iCub live und aktiv kennenzulernen, dessen neue Beine ich später auch noch vorgestellt habe.

Der August zeigte uns den unheimlichen Telenoid R1 und im November und Dezember hat zum Jahresende die Ingenieurskunst noch einmal gezeigt, was sich mit cleveren Ideen bauen lässt: sowohl der Universal Jamming Gripper mit Kaffeepulver als auch der zu Recht mit dem Zukunftspreis ausgezeichnete Rüssel von Festo bestachen durch ihr einfaches aber brillantes Konzept. (Hört sich irgendwie nach einem Satz aus einem Prospekt an, ist aber ernst gemeint) Und über das, was Microsoft Kinect seit Dezember mit der Robotiklandschaft anstellt, werde ich hofffentlich auch bald schreiben. Der Blogeintrag fliegt hier schon halb geschrieben herum, bis ich damit fertig bin, müssen aber ein paar Videos ausreichen, die ich hier immer mal wieder einstelle.

Insgesamt haben wir in 2010 eine Robotik-Landschaft gesehen, die immernoch viel experimentiert und zum Teil verrückten, neuen Ideen nachgeht. Gleichzeitig lässt sich aber auch beobachten, dass die Robotik auch abseits der typischen Industrierobotik beginnt, ernsthafte Lösungen für Probleme zu präsentieren, die bisher nicht lösbar waren und zum Teil nicht einmal ernsthaft lösbar schienen. Einige Themen und Blogbeiträge sind 2010 bei mir leider aus Zeitmangel unbeschrieben liegengeblieben. Aber es kommen immer weiter neue Themen und 2011 geht es sicher ebenso spannend weiter wie 2010 aufgehört hat.