Wenige Jahre vor dem Start der Zwillingsmission erregte eine ähnliche NASA-Mission weltweites Medieninteresse. Die Raumsonde Pathfinder transoprtierte den viel kleineren Rover Sojourner zum roten Planeten. Zum ersten Mal konnte damals eine ferngesteuerte Raumsonde mobil über die felsige Oberfläche eines anderen Planeten gesteuert werden.

Mit den beiden Mars Exploration Rovern, die auf die Namen Sprit (Geist) und Opportunity (Gelegenheit) getauft wurden, versuchte die NASA an den Erfolg der Vorgängermission aus dem Jahr 1997 anzuknüpfen und gleichzeitig aus fatalen Fehlern von mehreren voran gegangenen gescheiterten Mars-Missionen zu lernen.

Die Spirit-Mission wurde am 10. Juni 2003 an Bord einer Delta-II-Rakete von Cape Canaveral aus gestartet. Opportunity folgte ihrer Schwester-Sonde etwa einen Monat später mit dem Start am 7. Juli.

Nachdem die beiden Raumkapseln innerhalb von jeweils sieben Monaten Reisezeit durch unser Sonnensystem 487 Millionen Kilometer zurück gelegt hatten, ereichten sie den roten Nachbarplaneten kurz nach der Jahreswende 2003/2004.

Spirit setzte am 4. Januar 2004 auf, der Zwillings-Rover Opportunity erreichte den roten Planeten nur wenige Tage später am 25. Januar.

Der mit über 20.000 km/h rasante Eintritt und der darauf folgende riskannte Abstieg der Raumsonden durch die dünne Marsatmosphäre wurde nach und nach durch einen Hitzeschild, einen Fallschirm und anschließend noch durch zahlreiche Airbags abgebremst. Die Luftsäcke entfalteten sich kurz vor dem Aufprall auf der Oberfläche rund um die Sonde.

NASA, JPL

Landung eines Mars Exploration Rovers auf dem roten Planeten: Eintritt in die Autmosphäre / Abstieg am Bremsfallschirm / Airbag-gepolsterter Aufschlag

Nach dem ersten Kontakt mit der Oberfläche hüpften die Raumsonden noch mehrere Male über die Oberfläche und rollten viele hundert Meter aus, bis sie letztlich zum Stillstand kamen.

Danach zogen sich die Airbags zusammen und die Sonden öffneten sich, um die Rover freizusetzen. Unverzüglich erstellten die mobilen Forschungseinrichtungen Panorama- und Infrarotaufnahmen der Umgebung der Landegebiete. Nach einer mehrtägigen Testphase rollten sie von der Plattform, um ihre beeindruckende Erkundungsreise über die Oberfläche zu beginnen.

Im Vergleich zum Sojourner sind die Mars Exploration Rover voll ausgestattete Sport-Vehikel mit einem Gewicht von 185 Kilogramm. Mit ausgeklappten Solarzellen besitzen die Rover eine stattliche Größe von über 1,6 Metern Länge und bis zu 1,5 Metern Höhe.

Das Landemodul wiegt 348 kg, das Rückverdeck und der Fallschirm 209 kg, das Hitzeschild 78 kg, die Antriebseinheit 193 kg und der Treibstoff 50 kg. Somit besaßen die Raumkapseln der beiden Exploration-Missionen ein Gesamtgewicht von 1.063 kg.

Die sechsrädrigen Rover sind so konstruiert, dass sie sich auch durch unwegsames Gelände bewegen können. Dazu kann jedes Rad einzeln angehoben werden, um beispielsweise Steine und kleinere Felsen zu überqueren. Jedes der 25 cm großen Räder besitzt einen eigenen Motor. Die Felgen sind mit Noppen überzogen, um dem Rover in schwierigem Gelände Halt zu bieten.

Die Rover können um 360 Grad gedrecht werden, ohne dabei vor- oder zurückbewegt werden zu müssen. Zudem kann eines der Fronträder dazu genutzt werden, tiefe Löcher in den Sand zu graben, um tiefere Sichten freizulegen. Die Rover sind in der Lage, Steigungen von bis zu 45° zu bewältigen, ohne umzufallen. Ein Sicherheitssystem verbietet jedoch einen stärken Anstieg als 30°.

Auf flachem Terrain erreichen die Rover eine maximale Geschwindigkeit von 5 cm pro Sekunde. Durch ständige Stopps liegt die Durchschnittsgeschwindigkeit jedoch nur bei etwa 10 mm pro Sekunde. Die Rover sind so programmiert, dass sie immer nur 10 Sekunden lang fahren und dann 20 Sekunden lang stoppen, um die Umgebung auszuwerten und die weitere Fahrt zu berechnen. An einem Tag kann jeder Rover mehr als 40 Meter auf der Oberfläche zurücklegen. Dies ist ungefähr die gleiche Distanz, die 1997 von Sojourner während seiner gesamten Missionszeit abgedeckt wurde. Sojourners längste Fahrt an einem Stück war nur rund sieben Meter lang.

Bei voller Beleuchtung erreichen die Solarzellenflächen der Rover eine Leistung von 140 Watt. Dies ist ausreichend für 4 Stunden Arbeitszeit am Tag - der Verbrauch liegt bei etwa 100 Watt. In der Nacht übernehmen zwei Lithium-Ionen-Akkus die Energieversorgung.

Die Ingenieure gingen vor Beginn der Mission davon aus, dass die Rover ungefähr 90 Marstage (Sols) lang die Oberfläche erkunden würden, bis der Staub auf ihren Solarzellenflächen zu stark angewachsen sein würde, so dass nicht mehr genügend Strom produziert werden könnte. Doch schon bald wurde klar, dass diese Prognose nicht eintreten würde. Der Wind und die ständigen Vibrationen durch die Geländefahrten reinigten die Solarzellenflächen immer wieder. Beide Rover stellten ihre Qualität unter Beweis.

Die beiden Mars Exploration Rover Spirit und Opportunity hatten bereits im April 2004 ihre dreimonatige Primärmission abgeschlossen. Seitdem konnte die NASA die Mission der mobilen Sonden mehrmals verlängern, da die Roboter viel länger als erwartet einsatzfähig blieben.

Seit der Ankunft des ersten Rovers auf dem roten Planeten sind nunmehr 5 Jahre vergangen. Obwohl die beiden Roboter und ihre wissenschaftlichen Geräte recht starke Alterserscheinungen zeigen, sind sie noch immer weitgehend einsatzfähig. Allein die innerhalb der ersten drei Missionsjahre erzielte wissenschaftliche Leistung entspricht derer von 10 herkömmlichen großen Forschungsmissionen.

Bis Ende 2006 hatte Spirit eine Strecke von 6,9 Kilometern über die Marsoberfläche zurückgelegt und 88.500 Bilder zur Erde gesandt. Opportunity brachte es bis dahin sogar auf 9,8 Kilometer und 80.700 Bilder. Sämtliche Aufnahmen sind auf der NASA-WebSite der Mission online verfügbar.