Industrielle Kameras von Teledyne FLIR sind unterwegs zum Mars!

Am 30. Juli startete NASA erfolgreich die Mars 2020 Perseverance Rover-Mission, die am 18. Februar 2021 auf dem roten Planeten landen soll. Die Hauptmission besteht darin, nach Anzeichen uralten mikroskopischen Lebens zu suchen und die ersten Bodenproben des Mars zurück zur Erde zu bringen. Das NASA-Team bereitet diese Reise jedoch auf eine weitere Premiere vor: Aufnahmen der Landung eines Raumfahrzeuges auf einem anderen Planeten. Für die ersten Filmaufnahmen der Landung eines Raumfahrzeuges haben die Ingenieure 6 Industrielle RGB-Kameras von FLIR eingebaut.

Bisherige Mars-Missionen haben Fotos des Abstiegs auf den Planeten aufgenommen, es wurde jedoch noch keine Landung gefilmt. Während alles an einer Weltraummission technischer Experten bedarf, stellt die Landung eines Rover ein besonders anspruchsvolles Unterfangen dar. Der gesamte Vorgang von Anflug, Abstieg und Landung dauert nur 7 Minuten. Währenddessen kann eine falsche Bewegung die gesamte Mission in Flammen aufgehen lassen.

Rendering des Raumfahrzeuges zur Vorführung der 6 CMOS-Kameras von FLIR. Bild vom NASA Jet Propulsion Labratory California Institute of Technology. 

6 CMOS-Kameras von FLIR werden hochauflösende Videos des Raumfahrzeugs während dem Anflug, dem Abstieg und der Landungsaktivität aufnehmen (EDL, oder auch die "7 Minuten des Schreckens"). Die Kameras für die Mars-Mission stammen aus der FLIR Chameleon3-Serie und beinhalten fünf CMOS-Kameras mit 1,3 Megapixel und eine USB-Kamera mit 3,2 Megapixel. FLIR ist vor allem für die Wärmebildgebung bekannt. Die Chameleon3-Kameras sind jedoch Beispiele für unsere Auswahl an modernen, industriellen Kameras ohne Wärmebildtechnik. 

So wird die Landung (und die Aufnahme) ablaufen:

Vor dem Eintritt in die Atmosphäre des Mars wird die Perseverance von der Raketenstufe abgekoppelt. Sie wird dabei von einem zweiteiligen Gehäuse mit einem Fallschirm und Hitzeschild geschützt.

Etwa 11 km von der Oberfläche wird der Fallschirm ausgelöst. Kurz davor werden drei Fallschirm-Kameras mit Blickpunkt nach oben mit der Aufnahme beginnen und aufzeichnen, wie sich der Fallschirm mit Überschallgeschwindigkeit entfaltet. Das folgende Video von der NASA zeigt, wie der Fallschirm ausgelöst wird: 

Acht Kilometer über der Oberfläche fällt der Hitzeschild weg und deckt die Rover-Kamera mit Blick nach unten auf. Diese wird den Fortschritt des Rovers aufnehmen, während er von der Landestufe herabgelassen wird.

Dann wird der Rover vom hinteren Gehäuseteil (und dem Fallschirm) abgekoppelt. Von diesem Punkt an wird seine Landung von einer raketenbetriebenen Landungsstufe namens "SkyCrane" gesteuert. Eine weitere Kamera mit Blick nach unten, sowie eine mit Blick nach oben starten die Aufnahme und werden den Moment einfangen, an dem der Rover auf der Oberfläche landet und seine historische Mission beginnt.

Der Rover Curiosity hatte eine ähnliche EDL. Dieses Video von der NASA zeigt die Herausforderungen der Landung und gibt einen Einblick darauf, wie die Landung des Perseverance aussehen wird:

Die 4 Fallschirm- und Landungsstufen-Kameras werden mit dem hinteren Gehäuseteil und der Landungsstufe abgeworfen. Die Rover-Kameras mit Blick nach oben und unten bleiben befestigt. Ingenieure erwarten jedoch nicht, dass sie allzu lange in den harschen Extremtemperaturen auf dem Mars überleben (sie wurden für das Leben auf der Erde entwickelt – tut uns leid, NASA). Zu diesem Zeitpunkt sind die noch nie dagewesenen Aufnahmen der Landung eines Raumfahrzeuges bereits im Kasten.

Obwohl die Kameras nicht für Weltraumoperationen entworfen wurden, sorgte das Engagement für Qualität von FLIR in Bezug auf die Kameraherstellung und Prozessführung bei NASA für Zuversicht, dass sämtliche ausgewerteten Muster die Einheiten repräsentieren, die am Flug beteiligt sind. Die industriellen Kameras von FLIR wurden entwickelt und getestet, um rund um die Uhr in herausfordernden Industriesituationen zu funktionieren. Wir hatten jedoch noch nie die Gelegenheit, in Szenarios ohne Schwerkraft und unter dem absoluten Nullpunkt zu testen. Danke an NASA für diesen extraterrestrischen Test!

Es kann mehrere Wochen dauern, bis die Aufnahmen der Landung zurück zur Erde gelangen. NASA geht von etwa 25.000 Bildern mit einer Bildrate von 12 bis 75 Bildern pro Sekunde aus, in einem Format, welches dem von Mobiltelefonen ähnelt. Sobald sie angekommen sind, können wir die ersten echten Aufnahmen der Landung eines Raumfahrzeuges auf dem Mars sehen.