Insight-Marsmaulwurf: Für den 17. Oktober geplante Kratzbewegungen mit der Schaufel

Der wissenschaftliche Leiter des DLR-Instruments HP3 Prof. Tilman Spohn, versorgt uns im DLR-Blog seit Februar 2019 mit den Neuigkeiten der InSight-Mission und erläutert regelmäßig die aktuelle Lage der Wärmesonde HP3, die wir liebevoll als MarsMaulwurf bezeichnen. Quelle: https://www.dlr.de/blogs/alle-blogs/das-logbuch-zu-insight-1144.aspx/searchtagid-71916/

Logbuch-Eintrag vom 16. Oktober 2020

In meinem letzten Logbucheintrag vom 10. August hatte ich berichtet, dass es uns besser als gedacht gelungen war, Sand in die Grube zu schieben. Dass wir aber dennoch zunächst weiter mit der schräg gestellten Schaufel auf das hintere Ende des Maulwurfs drücken wollten, um diesen noch etwas tiefer in den Boden zu bekommen. Wir wollten dann noch einmal bei einem sogenannten Free-Mole-Test prüfen, ob die Sonde ohne Hilfe des Arms weiter in den Boden eindringen würde.

Diese Versuche fanden leider unter schwierigen gewordenen Bedingungen statt. Insbesondere Staub in der Marsatmosphäre als Folge von nahen Staubstürmen und Staub auf den Solarzellen haben die verfügbare elektrische Leistung deutlich reduziert. Dies führte dazu, dass das HP3-Radiometer nicht mehr wie gewünscht messen konnte. Darüber hinaus haben die mit der reduzierten Leistungsversorgung einhergehenden erhöhten Anforderungen an das Operations-Team dazu geführt, dass der Maulwurf und die Schaufel ab September nur noch 14-täglich kommandiert werden konnten. Insgesamt konnte seitdem dreimal gehämmert werden, zweimal mit 100 Schlägen am 22. August (sol 618) und am 5. September (sol 632) und schließlich einmal mit 250 Schlägen am 19. September (sol 645).

Quelle: NASA/JPL-Caltech Hämmern mit um 30° geneigter Schaufel am 19. September 2020 (Sol 645). Die Schaufel dringt zunächst weiter in den Sand ein, zeigt aber nach ca 60% der Zeit keine Bewegung mehr. Das Kabel bewegt sich dagegen weiter – in Folge von Bewegungen des Maulwurfs – aber es ist nicht eindeutig zu erkennen, dass das Kabel tiefer in den Boden kommt.

Dabei zeigte sich, dass während der beiden ersten Runden und während der ersten Hälfte der Zeit beim dritten Hämmern die Schaufel tiefer in den Sand eindrang. Da der Maulwurf unter der Schaufel verborgen war, konnte das damit wahrscheinlich einhergehende Eindringen der Sonde selbst nicht direkt beobachtet werden. Während des Hämmerns führte das zur Sonde laufende Flachbandkabel erhebliche Bewegungen durch, die aber nur beim Hämmern am 22. August eindeutig als Vorwärtsbewegung identifiziert werden konnten. Insgesamt konnte aus den Bewegungen der Schaufel abgeschätzt werden, dass der Maulwurf höchstens einen Zentimeter tiefer in den Boden eingedrungen ist. Interessant zu beobachten war, dass während der zweiten Hälfte der 250 Hammerschläge am 19. September die Schaufel nicht weiter eindrang. Wahrscheinlich war diese auf Duricrust gestoßen, die ein weiteres Eindringen der Schaufel verhinderte. Das war durchaus so gewünscht, denn damit war ein zweiter Free-Mole-Test ermöglicht worden. In der Tat, hat die Sonde sich ausweislich der Bewegungen des Kabels weiterbewegt, aber es konnte nicht eindeutig festgestellt werden, dass diese Bewegungen den Maulwurf tiefer in den Boden gebracht hätten.

In Anbetracht der nicht eindeutigen Bewegungen der Sonde und des erheblichen Zeitaufwands hat das Team daraufhin nach eingehender Diskussion beschlossen, diesen Pfad zu verlassen und stattdessen die Verfüllung der Grube anzugehen. Dazu wurde am 3. Oktober die Schaufel angehoben und damit die Grube sichtbar.

Die Grube nach Anheben der Schaufel am 3. Oktober (Sol 659)
Quelle: NASA/JPL-Caltech Die Grube nach Anheben der Schaufel am 3. Oktober (Sol 659). Deutlich ist der Abdruck der Schaufel im Sand zu erkennen. Der Maulwurf ist vollständig mit Sand bedeckt und die Grube weitgehend gefüllt. In der rechten Abbildung sind die beiden für den 17. Oktober geplanten versetzten Kratzbewegungen der Schaufel angedeutet.

Nach einiger Diskussion um das weitere Vorgehen wurde nun beschlossen, dass am kommenden Samstag den 17. Oktober (sol 659) zunächst zwei parallele Kratzbewegungen durchgeführt werden sollen (vergleiche die Abbildung unten). Danach soll eine Wärmeleitfähigkeitsmessung durchgeführt werden, die uns auch indirekte Hinweise auf die Verfüllung geben soll. Und dann soll auf die Füllung gedrückt werden, um den Sand zu komprimieren und dem Maulwurf zu helfen. Je nach Ergebnis des Kratzens werden weitere Aktionen zur Verfüllung der Grube geplant werden bevor dann später weiteres Hämmern und ein Free-Mole-Test anstehen.

Insight: Neues vom Marsmaulwurf

Mehr Hämmern hat die Oberseite des Maulwurfs unter die Oberfläche gebracht.
Zeit, sich einem neuen Ansatz zuzuwenden: weniger direkter Kontakt mit dem Maulwurf, mehr Schöpfen / Füllen / Herunterdrücken auf den Boden.

Wie Bereits angekündigt beginnt das Team mit ihrem neuen Ansatz: Weniger direkten Druck auf die Mole, Das Loch füllen und wieder Herunterdrücken.

Weitere Hammer-Sitzung mit weniger Druck

Offenbar hat mein eine weitere Hammer-Sitzung mit weniger Druck probiert.

InSight hat den Arm angehoben und die Schaufel eingeklappt um ein Blick in die Grube zu werfen. Damit das Team die nächsten Aktionen beraten und planen kann.

Quelle: https://mars.nasa.gov/insight/multimedia/raw-images/?order=sol+desc%2Cdate_taken+desc&per_page=50&page=0&mission=insight

Marsmaulwurf: Hammer-Session von Sol 632 (06.09.2020)

Hier mein selbsterstelltes Gif aus den Aufnahmen von Sol 632 am 06.09.2020. https://mars.nasa.gov/insight/multimedia/raw-images/?order=sol+desc%2Cdate_taken+desc&per_page=50&page=0&mission=insight

Ich bin dafür das man die Schaufel beiseite nimmt um einen Blick auf die Mole zubekommen, um zu sehen wie die Lage ist. Danach noch mal das Loch wieder zu füllen.

Neue Aufnahme von Sol 632

Hoffentlich gibt es bald einen neuen Logbucheintrag von Tilman Spohn zu den neuen Fortschritten auf: https://www.dlr.de/blogs/alle-blogs/mars-misson-insight-der-maulwurf-ist-drin.aspx

Nach sehr langer Zeit mal wieder ein Beitrag im Forum von Raumfahrer.net veröffentlicht. https://www.raumfahrer.net/portal/isrn/home.shtml War halt Zeit da und es ist Wochenende.

Schreibe momentan nicht soviel sondern lese eher still mit im Forum. Mein Hobby und Interessen verfolge ich eher im Homeoffice für mich selber.

Marsmaulwurf: Fortschritte vom 14 bis 21 August 2020

Sand zusammen kratzen, Grube füllen, Sand verdichten und auf die Mole drücken. Warten auf die nächste Hammer-Session sowie abwarten wie es läuft – Daumen sind gedrückt!

Animation selbst erstellt aus den nachfolgenden Einzelbildern
2 August (Sonntag), 2020, Sol 598
8 August (Samstag), 2020, Sol 604
14 August (Freitag), 2020, Sol 610
15 August (Samstag), 2020, Sol 611
16 August (Sonntag), 2020, Sol 612
17 August (Montag), 2020, Sol 613
19 August (Mittwoch), 2020, Sol 615
21 August (Freitag), 2020, Sol 617

Vielversprechende thermische Werte: Hat der Mars-Maulwurf doch noch eine Chance?

Der in Deutschland entwickelte „Mars-Maulwurf“ HP3 sollte sich in den Marsboden eingraben. Er blieb zunächst stecken. Jetzt gibt es wieder Hoffnung.

Es sah alles gut aus, als die NASA-Sonde Mars InSight im Februar 2019 mit ihrem langen Roboterarm eine Art Maulwurf auf dem Marsboden absetzte. Entwickelt hatte das „HP3“ genannte Gerät das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Der Maulwurf grub los – aber nach knapp 35 Zentimetern war schon Schluss.

Der in Deutschland entwickelte "Maulwurf" HP3 hat es bislang nicht geschafft, mit seiner Rammsonde etwas tiefere Schichten der Marsoberfläche zu erkunden. (Foto: Pressestelle, NASA/DLR)
Der in Deutschland entwickelte „Maulwurf“ HP3 hatte anfangs Probleme, mit seiner Rammsonde tiefere Schichten der Marsoberfläche zu erkunden.

Das Problem: Das, was gerne Maulwurf genannt wird, sieht eher aus wie ein 40 Zentimeter langer Nagel, der aber natürlich nicht von außen mit einem Hammer geschlagen wird. Es ist ja kein Astronaut auf dem Mars. Dieser Riesennagel hämmert sich stattdessen von selbst, mit einem Hammermechanismus in seinem Innern, Millimeter für Millimeter in den Untergrund. Wenn da nicht diese harte Kruste wäre, durch die er einfach nicht durchkam.

Roboterarm presste den Maulwurf in den Boden

In diesem Frühjahr, nach einem ganzen Jahr erfolgloser Grabungsversuche und in einer recht hoffnungslosen Lage, entschlossen sich die Forscherinnen und Forscher rabiat vorzugehen: Der Roboterarm der Insight Sonde presste in den vergangenen Wochen den Maulwurf in den Boden – mit dem Risiko, dass dabei wichtige Kabelanschlüsse zerstört werden.

Die Mars-Sonde InSight ist schon im November 2018 erfolgreich auf der Marsoberfläche gelandet. Doch der in Deutschland entwickelte "Maulwurf" HP3 hat es bislang nicht geschafft, mit seiner Rammsonde etwas tiefere Schichte der Marsoberfläche zu erkunden. (Foto: Pressestelle, NASA/DLR)
Der Roboterarm der InSight-Sonde drückte den „Maulwurf“ etwas tiefer in den Marsboden.Pressestelle NASA/DLR

Aber das Risiko hat sich wohl gelohnt. Projektleiter Tilman Spohn vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt veröffentlichte in seinem Internetblog nun Aufnahmen, die den Marsmaulwurf vollständig eingebuddelt zeigen.

Und diesmal deuten erste Messungen auch darauf hin, dass das Gerät genügend Reibung an den Wänden seines Mini-Bohrlochs verspürt, um noch tiefer in den Mars eindringen zu können. 5 Meter Tiefe sind maximal möglich – würde das gelingen, wäre es ein Mars-Tiefbohrrekord, auf den schon fast niemand mehr einen Cent wetten wollte.

Die Mars-Sonde Insight ist schon im November 2018 erfolgreich auf der Marsoberfläche gelandet. Doch der in Deutschland entwickelte "Maulwurf" HP3 hat es bislang nicht geschafft, mit seiner Rammsonde etwas tiefere Schichte der Marsoberfläche zu erkunden. (Foto: Pressestelle, NASA/DLR)
Der „Mars-Maulwurf“ HP3 soll wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie es unter der Marsoberfläche aussieht.

Tilman Spohn: Logbuch-Eintrag vom 10. August 2020

Nach dem Free-Mole-Test im Juni 2020 (siehe meinen Logbuch-Eintrag vom 7. Juli) beschloss das HP3-Team, den Roboterarm und die Schaufel des InSight-Landers anzuheben, um mit der Instrument Deployment Camera einen freien Blick auf den Maulwurf in der Grube zu erhalten. Einige von uns hatten erwartet – oder eher befürchtet –, dass die Grube mittlerweile kaum noch Sand enthalten würde. Warum? Nun, der Sand, so die Überlegung, hätte sich bei den vorigen Hämmer-Sessions lockern und in mögliche Spalten und Hohlräume in der schon öfter beschriebenen „Duricrust“ rieseln können. Schließlich rätseln wir auch heute noch, wohin eigentlich all das Krustenmaterial gekommen ist, seit sich die Grube im März 2019 bildete – es „fehlen“ immerhin 300 Kubikzentimeter beziehungsweise circa 200 Gramm.

Maulwurf „undercover“

 Quelle: NASA/JPL-CaltechDer Maulwurf in der Grube nach dem Free-Mole-Test im Juni. Das an Sol 577 aufgenommene Bild zeigt den fast vollständig mit Sand bedeckten Maulwurf. Es zeigt auch den Abdruck der Schaufel im Boden direkt vor ihm sowie interessante Überhänge und Schichten in der „Duricrust“ auf der gegenüberliegenden Seite.

Und so waren wir durchaus freudig überrascht, als wir auf den Bildern der freiliegenden Grube sahen, dass der Maulwurf weitgehend mit Sand bedeckt war (siehe Bild oben). Nur das hintere Ende, die Back-Cap, und ein paar Zentimeter des Rumpfes ragten noch heraus. Und mehr noch: Es zeigte sich bei Vergleich von Stereoaufnahmen, dass offenbar sogar etwas mehr Sand in der Grube war als zuvor! Wahrscheinlich, weil bei den Hammerschlägen ein Teil des harten Oberflächenmaterials, also der „Duricrust“, zermahlen wurde und als „neuer Sand“ die Grube angefüllte.

Der Überhang, den ich oben in der Bildbeschreibung ansprach, entspricht wahrscheinlich nicht der Dicke der „Duricrust“. Es könnte vielmehr sein, dass diese geschichtet ist. Dafür spricht, dass das Material unter dem Überhang steil ansteht und unsere früheren Abschätzungen ein Ausmaß der „Duricrust“ von 20 Zentimetern ergeben haben. Interessanterweise weist der Überhang Risse in regelmäßigen Abständen auf, die zudem erstaunlich breit sind. Die Schichtgrenze oberhalb der gerissenen Krustenschicht könnte die untere Begrenzung der, auf der Kruste aufliegenden, Sandschicht sein.

Nachdem die Bilder von Sol 577 analysiert waren, konzentrierte sich die Diskussion schnell auf Strategien für die nächsten Schritte. Einige von uns sprachen sich dafür aus, die Grube zu füllen, den Sand in der Grube mit der Schaufel zu verdichten und mit ihr schließlich auf den Sand in der verfüllten Grube zu drücken. Die durch den Sand auf den Maulwurf übertragene Kraft sollte ausreichen, um den Rückstoß des Hammermechanismus von etwa sieben Newton auszugleichen.

Andere Teammitglieder schlugen vor, dass wir zuerst versuchen sollten, den Maulwurf ein paar Zentimeter tiefer zu bekommen, indem wir mit der Spitze der Schaufel auf das hintere Ende drücken und dann hämmern würden. Dies wäre ein Vorgehen ganz ähnlich dem Drücken auf die Back-Cap, das wir in den vorigen Wochen erfolgreich eingesetzt hatten. Das Problem ist nur, dass die Schaufel in der vorigen Konfiguration – mit dem Boden nach unten – nicht mehr in das Loch passt. Man kann die Schaufel aber aufstellen und mit der Schneide drücken. Das bedeutet allerdings erhöhtes Risiko abzurutschen und dabei entweder das Kabel zu beschädigen oder gegebenenfalls den Maulwurf nicht am „Rückwärtshämmern“ hindern zu können. Ich hatte ja schon früher geschildert, dass das Platzieren der Schaufel riskant ist und millimetergenau vorgenommen werden muss. Mit der Schneide nach unten ist dies noch schwieriger als zuvor.

Zu diesem Zeitpunkt fehlten beiden Seiten der Diskussion wichtige Informationen. So war nicht klar, wie effektiv wir Sand in die Grube kratzen könnten. Und ebenfalls war unklar, wie wir in der derzeitigen Lage am sichersten auf den Maulwurf drücken könnten, ohne einen möglicherweise irreparablen Schaden zu verursachen. Also beschlossen wir, zunächst einen „Kratztest“ durchzuführen. Damit gewannen wir auch Zeit, um mit Hilfe von CAD-Modellen der Grube die Platzierung der Schaufel zu planen.

Ich selbst hatte im Vorhinein geschätzt, dass das erste Kratzen mit einer Schaufelreichweite von zwölf Zentimetern die Grube zwar etwas auffüllen, der Maulwurf aber immer noch sichtbar aus dem Sand herausragen würde. Das war im Übrigen für einige die Bedingung, um dem durchaus umstrittenen „Kratztest“ zuzustimmen. Wie man auf dem neuen Bild von Sol 600 unten aber sehen kann, war diese Schätzung nicht ganz richtig, aber das Kratzen ein voller Erfolg! Das Kratzen war deutlich effektiver als gedacht und der Sand füllte die Grube nahezu vollständig. Der Maulwurf ist jetzt bedeckt, allerdings liegt auf der Back-Cap nur eine dünne Schicht Sand.
Zum größten Teil lag die Fehleinschätzung daran, dass die Schaufel deutlich tiefer in den Boden eindrang als geplant. Dadurch wurde annähernd das Doppelte an Material eingetragen. Und zum anderen Teil ist der Maulwurf doch etwas tiefer im Boden, als es aus den Stereoaufnahmen zunächst abgeleitet worden war.

Quelle: NASA/JPL-Caltech

Das Kratzen hatte darüber hinaus bewirkt, dass die Höhenunterschiede am Rand der Grube zum Teil eingeebnet wurden – und damit das Platzieren der Schaufel einfacher geworden ist. Mit diesem Wissen und mit Unterstützung der Projektleitung haben wir beschlossen, den Maulwurf nun doch mit Hilfe der Schaufel etwas tiefer in den Boden zu bringen. Dazu würden wir allerdings nicht mit der Schneide drücken, sondern mit der 20 bis 30 Grad gegenüber dem Boden angewinkelten Schaufel. Dies ist zunächst einmal eine etwas einfachere, besser planbare und weniger zeitintensive Operation im Vergleich zu einer Abfolge von Kratzbewegungen; möglicherweise verbunden mit Hackbewegungen der Schaufel, um die Grube aufzufüllen. Ich denke, spätestens nach dem Verfüllen der Grube sollten wir dem Rückstoß genügend Kraft entgegensetzen können und der Maulwurf „gräbt“ sich dann hoffentlich alleine tiefer in den Marsboden. Drückt die Daumen!

Vielversprechende thermische Werte

Übrigens: Kürzlich führten wir eine neue Messung der Wärmeleitfähigkeit vom Maulwurf zum Boden durch und stellten erfreulicherweise im Vergleich zu früheren Messungen erhöhte Werte fest. Dies deutet darauf hin, dass sich der thermische Kontakt – und damit auch der mechanische Kontakt – verbessert haben. Eine gute Nachricht, die uns weiter optimistisch stimmt.