Wie Curiosity Energie spart, um auf dem Mars weiter Wissenschaft zu betreiben

Curiosity erkundet nicht nur den Mars, sondern muss auch die dafür benötigte Energie sorgfältig verwalten. Der Rover ist Teil der Mars-Science-Laboratory-Mission der NASA und wurde vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) gebaut und wird von ihm betrieben. In einem am 4. August 2025 veröffentlichten Bericht, anlässlich von 13 Jahren auf dem Mars, erläuterte das JPL, wie das Team die Planung und einige Verfahren verändert hat, damit das Fahrzeug seine Energiequelle besser nutzt und mehr Zeit für die Wissenschaft aufwenden kann.

Die Informationen beschreiben konkrete Maßnahmen und keine Garantie für einen unbegrenzten Betrieb. Das JPL weist selbst darauf hin, dass die Energieversorgung durch die Alterung der Energiequelle und die Anforderungen des Betriebs in der Marsumgebung beeinflusst wird.

Ein tägliches Budget, das sich mit der Zeit verändert

Curiosity bezieht seine Energie aus einem multimissionsfähigen Radioisotopen-Thermoelektrik-Generator, der unter seiner englischen Abkürzung MMRTG bekannt ist. Laut JPL nutzt das System zerfallendes Plutonium, um Energie zu erzeugen und die Batterien des Rovers aufzuladen. Mit der Zeit führt dieser Prozess dazu, dass das Aufladen der Batterien länger dauert und täglich weniger Energie für wissenschaftliche Aktivitäten zur Verfügung steht.

Deshalb verwaltet das Team ein Energiebudget, das die verschiedenen Komponenten berücksichtigt, die Strom aus den Batterien beziehen. Fahren, Bewegen des Roboterarms, Aufnehmen von Bildern, Kommunizieren und das Bereithalten der Ausrüstung müssen geplant werden. Hinzu kommen Bedingungen, die Schwierigkeiten offenbaren können, die sich vor dem Start nur schwer vorhersehen lassen: Das JPL nennt Staub, Strahlung und starke Temperaturschwankungen auf dem Mars.

Vor den beschriebenen Verbesserungen bestand der übliche Plan darin, dem Rover eine Liste von Aktivitäten zu übermitteln, die er nacheinander abarbeiten sollte, und ihn am Ende des Tages zur Aufladung ruhen zu lassen. 2021 begann das Team zu untersuchen, ob sich zwei oder drei Aufgaben sicher kombinieren ließen, um die Zeit zu verringern, in der Curiosity aktiv ist.

Mehrere Dinge gleichzeitig erledigen

Zu den Routineaufgaben des Rovers gehört es, Daten und Bilder an einen Orbiter zu senden, der über den Mars fliegt; dieser leitet sie anschließend zur Erde weiter. Das Team untersuchte, ob Curiosity diese Kommunikation aufrechterhalten und gleichzeitig eine andere Aufgabe ausführen könnte, anstatt einen Vorgang zu unterbrechen, um den anderen abzuschließen.

Tests zeigten, dass der Rover mit einem Orbiter kommunizieren konnte, während er fuhr, den Roboterarm bewegte oder Bilder aufnahm. Laut JPL wurden diese Kombinationen auf dem Mars erfolgreich demonstriert. Der operative Ansatz besteht darin, Zeiten zu nutzen, in denen sich verschiedene Aktivitäten sicher überschneiden können, statt für jede einen eigenen Zeitabschnitt vorzusehen.

Eine weitere Änderung nutzt den Zeitpuffer, den Ingenieure in ihre Schätzungen für die Dauer von Aktivitäten einplanen, um mögliche Verzögerungen abzufangen. Wenn Curiosity seine Aufgaben vor Ablauf der vorgesehenen Zeit beendet, kann er nun früher in den Schlafmodus wechseln. Durch den früheren Beginn der Ruhephase benötigt er vor dem Plan für den nächsten Tag weniger Ladezeit.

Das JPL erklärt, dass selbst eine Verkürzung einer Aktivität um 10 oder 20 Minuten sich mit der Zeit summieren kann. Der Bericht stellt diese Einsparung als Möglichkeit dar, die verfügbare Energie über viele Tage hinweg besser zu verwalten, nicht als Gesamteinsparung für die gesamte Mission.

Den Rover an auftretende Probleme anpassen

Die Planungsverbesserungen sind Teil eines umfassenderen Maßnahmenpakets. Mechanische Probleme veranlassten das Team, das Verfahren zu überarbeiten, mit dem der am Roboterarm montierte Bohrer Proben von pulverisiertem Gestein aufnimmt. Außerdem teilt das JPL mit, dass die Fahrfähigkeiten durch Softwareaktualisierungen verbessert wurden.

Das Team fand auch eine Alternative, um weiterhin Panoramabilder aufzunehmen, nachdem sich ein Farbradfilter einer der Mastcam-Kameras am beweglichen Kopf des Rovers nicht mehr drehte. Dank der Lösung konnten diese Bilder trotz des Ausfalls der Komponente weiter aufgenommen werden.

Auch die Räder wurden berücksichtigt. Das JPL entwickelte einen Algorithmus, um ihren Verschleiß zu verringern. In dem Bericht erklärte das Team, dass die Räder nach einer zurückgelegten Strecke von 22 Meilen (35 Kilometern) und trotz einiger Löcher noch eine geschätzte Nutzungsdauer von Jahren hatten. Diese Einschätzung stammt aus dem Bericht von 2025 und bezieht sich auf die damalige Bewertung des Teams.

Mehr Effizienz für weitere Erkundungen

Der gemeinsame Leitgedanke dieser Maßnahmen ist, den Betrieb an das anzupassen, was der Rover in der Praxis leisten kann. Aktivitäten zu kombinieren, den Tag bei abgeschlossenem Plan früher zu beenden und Verfahren zu überarbeiten, hilft dabei, eine Energiequelle besser zu verwalten, deren Leistung sich mit der Zeit verändert. Die Anpassungen am Bohrer, an der Fahrsoftware, an der Kamera und an den Rädern reagieren wiederum auf Herausforderungen, die während des Betriebs aufgetreten sind.

Das Team beschreibt einen Lernprozess, der auf den Erfahrungen des Fahrzeugs auf dem Mars beruht. Staub, Strahlung und Temperaturschwankungen können Besonderheiten sichtbar machen, die nicht vollständig vorhergesehen wurden. Deshalb enthält die Planung Zeitpuffer, und Verfahren können angepasst werden. Der JPL-Bericht zeigt, wie diese Verbindung aus Energiemanagement und betrieblichen Anpassungen Curiosity dabei hilft, seine wissenschaftliche Arbeit auf dem Roten Planeten fortzusetzen.

Hauptquelle: Jet Propulsion Laboratory der NASA, Bericht veröffentlicht am 4. August 2025.