Diese Abbildung zeigt den Perseverance-Rover der NASA, der auf der Marsoberfläche operiert. Bildnachweis: NASA
Zwei Mikrofone an Bord der sechsrädrigen Raumsonde verleihen der Art und Weise, wie Wissenschaftler und Ingenieure den Roten Planeten erkunden, eine neue Dimension.
Dank zwei Mikrofonen an Bord NASA‘s Perseverance-Rover hat die Mission fast fünf Stunden Marswindböen, über Kies knirschende Roverräder und surrende Motoren aufgezeichnet, während das Raumfahrzeug seinen Arm bewegt. Diese Klänge ermöglichen Wissenschaftlern und Ingenieuren, den Roten Planeten auf neue Weise zu erleben – und alle sind eingeladen, mitzuhören.
„Es ist, als stünde man wirklich da“, sagt Baptiste Chide, ein Planetenwissenschaftler, der Daten von den Mikrofonen am L’Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie in Frankreich studiert. „Marssounds haben starke Bassvibrationen, wenn man also Kopfhörer aufsetzt, kann man es wirklich spüren. Ich denke, Mikrofone werden eine wichtige Bereicherung für die Zukunft sein Mars und Sonnensystemwissenschaft.“
Diese Abbildung des Mars-Rovers Perseverance der NASA zeigt die Position seiner beiden Mikrofone. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Perseverance ist die erste Raumsonde, die den Klang des Roten Planeten mit speziellen Mikrofonen aufzeichnet – beides waren im Handel erhältliche Standardgeräte. Man fährt seitlich am Chassis des Rovers. Das zweite Mikrofon sitzt am Mast der Perseverance als Ergänzung zu den Gesteins- und Atmosphärenuntersuchungen des SuperCam-Laserinstruments.
Der Perseverance Mars-Rover der NASA trägt zwei Mikrofone, die direkt Geräusche auf dem Roten Planeten aufzeichnen, einschließlich des Ingenuity-Hubschraubers und des Rovers selbst bei der Arbeit. Zum allerersten Mal bieten diese Audioaufnahmen eine neue Art, den Planeten zu erleben. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/CNRS/IRAP/DPA
Das Körpermikrofon wurde vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien bereitgestellt, während das SuperCam-Instrument und sein Mikrofon vom Los Alamos National Laboratory (LANL) in New Mexico und einem Konsortium französischer Forschungslabors unter der Schirmherrschaft des Centre National d . bereitgestellt wurden „Etudes Spatiales (CNES).
Diese handelsüblichen Mikrofone ähneln denen auf dem Chassis des Perseverance Mars-Rovers der NASA. Kredit: Mit freundlicher Genehmigung von DPA
Die Ära der Weltraummikrofone
SuperCam untersucht Gestein und Boden, indem es sie mit einem Laser zapft und dann den resultierenden Dampf mit einer Kamera analysiert. Da der Laser bis zu Hunderte Mal pro Ziel pulsiert, summieren sich die Möglichkeiten, den Klang dieser Zaps einzufangen, schnell: Das Mikrofon hat bereits mehr als 25.000 Laserschüsse aufgezeichnet.
Einige dieser Aufnahmen lehren Wissenschaftler über Veränderungen in der Atmosphäre des Planeten. Schall breitet sich schließlich durch Schwingungen in der Luft aus. Von seinem Sitz auf dem Mast der Perseverance aus ist das SuperCam-Mikrofon ideal für die Überwachung von „Mikroturbulenzen“ – winzigen Verschiebungen in der Luft – positioniert und ergänzt die dedizierten Windsensoren des Rovers, die Teil einer Reihe von atmosphärischen Werkzeugen namens MEDA, kurz für Mars Environmental, sind Dynamik-Analysator.
Der Mars-Rover Perseverance der NASA trägt zwei handelsübliche Mikrofone, darunter dieses an seinem Mast. Das Mastmikrofon ist Teil des SuperCam-Instruments. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Die Sensoren von MEDA messen ein- bis zweimal pro Sekunde Windgeschwindigkeit, Druck und Temperatur bis zu zwei Stunden lang. Das Mikrofon der SuperCam hingegen kann über mehrere Minuten hinweg 20.000 Mal pro Sekunde ähnliche Informationen liefern.
„Es ist so, als würde man eine Lupe mit einem Mikroskop mit 100-facher Vergrößerung vergleichen“, sagt Jose Rodriguez-Manfredi vom Centro de Astrobiología (CAB) des Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial in Madrid, Hauptforscher von MEDA. „Aus Sicht des Wetterwissenschaftlers ergänzt sich jede Perspektive – Detail und Kontext.“
Das Mikrofon ermöglicht auch die Erforschung der Schallausbreitung auf dem Mars. Da die Atmosphäre des Planeten viel weniger dicht ist als die der Erde, wussten die Wissenschaftler, dass insbesondere höhere Töne schwer zu hören wären. Tatsächlich waren einige Wissenschaftler – unsicher, ob sie überhaupt etwas hören würden – überrascht, als das Mikrofon die summenden Rotoren des Ingenuity-Hubschraubers während seines vierten Flugs am 30. April aus einer Entfernung von 262 Fuß (80 Meter) wahrnahm.
Der Mars-Rover Perseverance der NASA trägt zwei handelsübliche Mikrofone, darunter dieses auf seinem Chassis. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Informationen aus dem Helikopter-Audio ermöglichten es den Forschern, zwei von drei Modellen zu eliminieren, die entwickelt wurden, um vorherzusagen, wie sich Schall auf dem Mars ausbreitet.
„Der Ton auf dem Mars trägt viel weiter, als wir dachten“, sagte Nina Lanza, eine SuperCam-Wissenschaftlerin, die bei LANL mit den Mikrofondaten arbeitet. “Es zeigt Ihnen, wie wichtig es ist, Feldforschung zu betreiben.”
Soundcheck
Es gibt noch einen weiteren Aspekt der Weltraumforschung, der von einer Audio-Dimension profitieren könnte: die Wartung von Raumfahrzeugen. Ingenieure verwenden Kameras, um den Radverschleiß des Curiosity-Rovers und den Staub, der sich auf den Solarmodulen von InSight ansammelt, zu überwachen. Mit Mikrofonen könnten sie auch die Leistung eines Raumfahrzeugs überprüfen, wie Mechaniker einem Automotor zuhören.
Das Perseverance-Team sammelt jede Menge Aufnahmen vom Chassis-Mikrofon des Rovers, das gut positioniert ist, um seine Räder und andere interne Systeme zu hören. Obwohl es noch nicht genügend Aufzeichnungen gibt, um Änderungen zu erkennen, können Ingenieure im Laufe der Zeit diese Daten untersuchen und subtile Unterschiede erkennen, wie z. B. zusätzlicher elektrischer Strom, der zu einem bestimmten Rad fließt. Dies würde die Art und Weise, wie sie den Zustand des Raumfahrzeugs bereits überwachen, ergänzen.
„Wir würden uns diese Geräusche gerne regelmäßig anhören“, sagt Vandi Verma, Chefingenieur von Perseverance für Roboteroperationen bei JPL. „Wir achten hier auf der Erde routinemäßig auf Veränderungen in den Klangmustern unseres Testrovers, was darauf hindeuten kann, dass ein Problem vorliegt, das unserer Aufmerksamkeit bedarf.“
Mehr über die Mission
Ein wichtiges Ziel der Mission von Perseverance auf dem Mars ist die Astrobiologie, einschließlich der Suche nach Anzeichen uralten mikrobiellen Lebens. Der Rover wird die Geologie und das vergangene Klima des Planeten charakterisieren, den Weg für die menschliche Erforschung des Roten Planeten ebnen und die erste Mission sein, die Marsgestein und Regolith sammelt und zwischenspeichert.
Nachfolgende NASA-Missionen würden in Zusammenarbeit mit der ESA Raumsonden zum Mars schicken, um diese versiegelten Proben von der Oberfläche zu sammeln und sie zur eingehenden Analyse zur Erde zurückzubringen.
Die Mission Mars 2020 Perseverance ist Teil des Mond-zu-Mars-Erkundungsansatzes der NASA, der Artemis-Missionen zum Mond umfasst, die dazu beitragen werden, die menschliche Erforschung des Roten Planeten vorzubereiten.