Rover Perseverance (Mars 2020) - Missionsphase auf dem Mars

Man darf auch nicht vergessen, dass der Rover immer noch in seiner Kommisionierungsphase ist. Diese wird fruehestens erst nach dem Testflug von Ingenuity abgeschlossen sein.
Aber auch danach wird man nicht mit voller Geschwindigkeit jeden Tag auf den Krater zufahren. Genau wie bei Curiosity wird man halt machen und Dinge untersuchen, sobald sich etwas interessantes ergibt. Der Rover ist ja in erster Linie zum Forschen auf dem Mars, nicht zum rumfahren. 

Edit:
In diesem Artikel ist auch noch einmal beschrieben, dass die Initialphase mit dem Testflug 60 - 100 Tage nach der Landung abgeschlossen sein wird. Erst danach uebernehmen die Wissenschaftler die Mission und man wird sich den ersten Zielen fuer Untersuchungen naehern.

https://www.scientificamerican.com/article/the-first-100-days-on-mars-how-nasas-perseverance-rover-will-begin-its-mission/

Das Forschungsziel des Rovers Perserverance ist Delta in Jezero Krater. Die Entwickler des Landensystem haben große Fortschritte gemacht um den Rover präzise und ganz nah zum Forschungsgebiet zu landen. Der Rover hat neue wissenschaftliche Ausrüstung, bessere Navigationssystem. Nur in der Fortbewegung sieht man keinen Progress seit 10-20 Jahre. Grundsätzlich hat der Rover Lebensdauergarantie. Wahrscheinlich ist das ein oder 2 Jahre. Also muss der Rover in der Laufe der Garantie seine wichtige wissenschaftliche Aufgaben erledigen. Das bedeutet, dass er muss zum Forschungsziel schneller kommen, nicht ein paar Jahre hin fahren. Aus der Erfahrung weiß man, dass der Rover wahrscheinlich länger als Lebensdauergarantie funktionieren kann. Und seine Mission wird immer verlängert. Aber die wichtige wissenschaftliche Ziele muss der Rover in Garantiezeit erreichen.

Doch er hat in der Fortbewegung gegen über seinen Vorgänger Fortschritte gemacht. Auch ist er schneller. Nur spielt es keine so große Rolle

Mfg Collins

Män möchte doch gar nicht SCHNELL irgendwo hin kommen. Man ist mitten im Flussdelta gelandet und will das jetzt erkunden. Das limitierende sind die Wissenschaftler auf der Erde, die die Bilder und Messwerte analysieren und die nächsten Forschungsziele planen. Es würde nix bringen, wenn der Rover 1 km pro Tag fahren würde. Dann verpasst man einfach alles woran man dann vorbei fährt.
Der Rover ist dort um sich alles ganz genau anzuschauen. Und dafür muss er nicht schneller sein.

Bei den MER-Rovern war dann mal mehr Geschwindigkeit gewünscht, als man irgendwann gesagt hat: "Tja, wir sind hier fertig aber der Rover geht noch ... fahren wir mal eine große Strecke zum nächsten Krater.".

Ein limitierender Faktor für die Fahrstrecke ist auch die zur Verfügung stehende Energiemenge.
Die ich die Werte für Perseverance nicht kenne, beziehe ich mich auf den technisch sehr ähnlichen Rover Curiosity.

Curi braucht beim Fahren rund 500 Watt. Der MMRTG lieferte, als er neu war, zwischen 109 und 119 Watt (je nach Tageszeit). Davon wird aber schon rund die Hälfte, je nach Tageszeit 45-70 Watt, für die "Lebenserhaltung" benötigt, hauptsächlich fürs Thermalmanagementsystem. Und der Rover soll ja nicht nur fahren, sonder auch noch seine wissenschaftlichen Instrumente betreiben und Daten zur Erde funken. Wenn Curi einfach nur "wach" ist, verbraucht er schon 150 Watt. Insgesamt ist Curi daher nur durchschnittlich 6 Stunden pro Marstag aktiv und verbringt die restliche Zeit in einem Tiefschlafmodus, um die Batterien zu laden.

Man kann also insgesamt nur limitierte Fahrstrecken in einer bestimmten Zeit zurücklegen und wenn man sich auf die wissenschaftliche Arbeit konzentriert, dann wird eben auch längere Zeit gar nicht oder nur sehr wenig gefahren.

viele Grüße
Steffen

Braucht er 500 Watt im Durchschnitt zum fahren, oder ist 500 Watt die Spitzenleistung, was die Motoren benötigen könnten?

Die genaue Leistung der Antriebsmotoren des Schweizer Herstellers "maxon motor" scheint so unwichtig zu sein, dass sie nirgends erwähnt wird. Auf jeden Fall sind es Spezialanfertigungen, die man so nicht im Webshop der Firma kaufen kann.
Im Buch von Emily Lakdawalla steht, dass beim Fahren bis zu 500 Watt vom Rover insgesamt benötigt werden. Das sind aber nicht nur die Motoren. Es sind ja mindestens auch noch die Computer und die hazard avoidance cameras (hazcam) in Betrieb, um Hindernisse automatisch zu umfahren.

viele Grüße
Steffen

Ein limitierender Faktor für die Fahrstrecke ist auch die zur Verfügung stehende Energiemenge.
... Curi braucht beim Fahren rund 500 Watt. Der MMRTG lieferte, als er neu war, zwischen 109 und 119 Watt (je nach Tageszeit). Davon wird aber schon rund die Hälfte, je nach Tageszeit 45-70 Watt, für die "Lebenserhaltung" benötigt, hauptsächlich fürs Thermalmanagementsystem. Und der Rover soll ja nicht nur fahren, sonder auch noch seine wissenschaftlichen Instrumente betreiben und Daten zur Erde funken. Wenn Curi einfach nur "wach" ist, verbraucht er schon 150 Watt. ... Man kann also insgesamt nur limitierte Fahrstrecken in einer bestimmten Zeit zurücklegen ...

Danke für die Informationen. Mit der Atomkraft verbindet man wohl unbewusst die Vorstellung "Energie satt, unbegrenzt, jederzeit". Aber so ein Powerpack ist der MMRTG anscheinend gar nicht. Dann wird es auch plausibler, warum diese Roboter immer noch so langsam fahren, okay.

Max. Geschwindigkeit des Rovers Perseverance beträgt 4,2 cm/sec, oder 152 m/h. Quelle: https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/wheels/
Masse des Rovers ca. 1000 kg. Also beträgt das Gewicht auf dem Mars ca. 1000*3,7=3700 N. Wenn die Fahrwiderstand auf einer waagerechten Ebene ohne Steigung und Hindernisse  z. B. 0,1 angenommen wird, beträgt die Leistung für die Fortbewegung bei Wirkungsgrad der Motoren z. B. 0,5 und Geschwindigkeit des Rovers 0,042 m/sec:
3700*0,1*0,042/0,5=31 W.

Hallo zusammen.

Man muss zwischen elektrischer Lestung (Watt) und elektrischer Arbeit (Wattstunde) unterscheiden. Das MMRTG erzeugt aus der Zerfallswärme des Plutonium 238 elektrische Energie, welche im Lithium-Ionen-Akku zwischengespeichert wird. Die Größe des Akkus ist mir nicht bekannt.

Der Marstag ist etwa 24 Stunden und 37 Minuten lang = 24,62 Stunden.
Eine kleine Rechnung: 24,62 h x 110 Watt = 2.708,2 Wh.
Also werden an einem Marstag etwa 2.700 Wh (Wattstunden) = 2,7 kWh erzeugt.

Die 500 Watt für eine Fahrt ist prinzipiell ein realistische Zahl. Wenn Percy aber nur 30 Minuten fährt ,würde sie (oder er?) in der Zeit 250 Wattstunden (Wh) elektrische Arbeit verbrauchen.

Bitte immer bedenken: Es fließt nur dann Strom, wenn eine elektrische Spannung und ein elektrischer Widerstand vorhanden sind.

Gruß Guido

...Die genaue Leistung der Antriebsmotoren des Schweizer Herstellers "maxon motor" scheint so unwichtig zu sein, dass sie nirgends erwähnt wird. Auf jeden Fall sind es Spezialanfertigungen, die man so nicht im Webshop der Firma kaufen kann..
Steffen

Es handelt sich um bürstenlose Gleichstrommotoren des Typs "maxon EC 32 flat" mit einer Nennleistung von 15 W (bei Nenndrehzahl/Nennstrom) (https://automationspraxis.industrie.de/news/maxon-mit-dem-nasa-rover-perseverance-zum-mars/). Bei 6 Rädern ist also die elektrische Antriebsleistung beim Fahren etwa 90 W.
(Dazu kommt noch die gelegentliche Ausrichtung der Räder beim Lenken, über zusätzliche Stellmotoren)
Die Akkupacks sind übrigens zwei Li-Ionen Akkus von EaglePicher mit jeweils 8 Zellen in Serie und 43 Ah bei 28 V , können also jeweils 1200 Wh speichern. Gewicht jeweils 27 kg.
https://www.eaglepicher.com/resources/news-and-events/eaglepicher-batteries-are-returning-mars/

Es handelt sich um bürstenlose Gleichstrommotoren des Typs "maxon EC 32 flat" mit einer Nennleistung von 15 W (bei Nenndrehzahl/Nennstrom)

Die Nennleistung ist eigentlich nur so eine "Hausnummer" , die wirklich nutzbare Leistung hängt u.A. von der Einschaltdauer und Kühlung ab

@Kelvin:
deshalb hatte ich ja dazugeschrieben " bei Nenndrehzahl/Nennstrom"; bei anderen Betriebsbedingungen ergibt sich eben die typische Leistungskurve für DC-Motoren, da die Gegen-EMK die effektiv zur Verfügung stehende Spannung reduziert; deshalb ist zB der Anfahrstrom ein Vielfaches des Nennstroms. Trotzdem ist die Nennleistung eine nützliche Größe bei der Dimensionierung eines solchen Antriebs.

Zitat von: honk am 17. März 2021, 10:48:43

Es handelt sich um bürstenlose Gleichstrommotoren des Typs "maxon EC 32 flat" mit einer Nennleistung von 15 W (bei Nenndrehzahl/Nennstrom)

Die Nennleistung ist eigentlich nur so eine "Hausnummer" , die wirklich nutzbare Leistung hängt u.A. von der Einschaltdauer und Kühlung ab

Die nutzbare Leistung hängt vom Wirkungsgrad ab.  15 W des Motors "maxon EC 32 flat" ist die nutzbare Nennleistung. Mit Wirkungsgrad für diesen Motor ca. 0,8 ergibt es sich für dieser Motor die entsprechende zugeführte Stromleistung 15/0,8=18,75 Wh.

Auf Internetseite NASA über Rover Perseverance Daten gibt es ein komischer Absatz:  "In the case of exploring Mars, however, speed isn't the most relevant quality. It's about the journey and the destinations along the way. The slow pace is energy efficient consuming less than 200-watts. Compare that to a 200-horsepower car engine, consuming nearly 150,000-watts!" Link: https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/rover/wheels/
Wenn man übersetzt: "Bei Erforschung des Mars ist Geschwindigkeit nicht wichtig. Es geht um die Reise und die Ziele auf dem Weg. Langsames Fahren  ist energieeffektiv und verbraucht weniger als 200 Watt. Vergleichen Sie das mit einem 200-PS - Automotor, der fast 150.000 Watt verbraucht! "
Wer diesen Absatz geschrieben hat versteht in der Sache gar nicht. Sehr komisch für NASA.
1. Beim Fahren braucht man die Leistung um den Fahrwiderstand zu überwinden. Auf der Erde z. B. auf einer waagerechter Ebene besteht der Fahrwiderstand aus Rollwiderstand und Luftwiderstand. Bei höher Geschwindigkeit ist der Luftwiderstand viel größer als Rollwiderstand.  Deswegen braucht man so starke Motoren. Auf dem Mars gibt es praktisch kein Luftwiderstand, also würde man die Leistung eines Motors bei anderen gleichen Bedingungen viel weniger als auf der Erde benötigen.
2. Langsames Fahren und schnelles Fahren auf dem Mars sind praktisch gleich energieeffektiv (weil gibt es kein Luftwiderstand). Man wird gleiche Arbeit auf gleicher Strecke machen ob man langsam oder schnell fährt. Aber zum Ziel beim schnellen Fahren kommt man früher und spart damit die Zeit für die Forschungen.

2. Langsames Fahren und schnelles Fahren auf dem Mars sind praktisch gleich energieeffektiv (weil gibt es kein Luftwiderstand). Man wird gleiche Arbeit auf gleicher Strecke machen ob man langsam oder schnell fährt. Aber zum Ziel beim schnellen Fahren kommt man früher und spart damit die zeit für die Forschungen.

Wie schnell (in km/h) würdest du denn gerne Unterwegs sein, dass der Luftwiderstand eine echte Rolle für die Antriebsleistung spielen sollte? Ich denke selbst große Geländewagen haben hier auf der Erde einen vernachlässigbaren Luftwiderstand, wenn sie sich mit Untersetzungsgetriebe durch eine Steinwüste schieben. Auf dem Mars wirst du (zumindest autonom) keinesfalls auch nur annährend so "schnell" fahren können oder wollen.

Zitat von: vv am 17. März 2021, 12:31:55

2. Langsames Fahren und schnelles Fahren auf dem Mars sind praktisch gleich energieeffektiv (weil gibt es kein Luftwiderstand). Man wird gleiche Arbeit auf gleicher Strecke machen ob man langsam oder schnell fährt. Aber zum Ziel beim schnellen Fahren kommt man früher und spart damit die zeit für die Forschungen.

Wie schnell (in km/h) würdest du denn gerne Unterwegs sein, dass der Luftwiderstand eine echte Rolle für die Antriebsleistung spielen sollte? Ich denke selbst große Geländewagen haben hier auf der Erde einen vernachlässigbaren Luftwiderstand, wenn sie sich mit Untersetzungsgetriebe durch eine Steinwüste schieben. Auf dem Mars wirst du (zumindest autonom) keinesfalls auch nur annährend so "schnell" fahren können oder wollen.

ich spreche um den Sinn des Satzes von NASA, wo man etwas dumm die Leistung des Marsrovers mit der Leistung eines Autos vergleicht und findet dass der Marsrover energieeffizienter ist, weil er langsam fährt.

Diese Artikel sind nicht fuer Raumfahrtenthusiasten wie uns geschrieben, sonder fuer den Ottonormalverbraucher (in den USA).

Ich denke es geht hier wirklich einfach nur darum zu zeigen, dass der Rover mit 200 Watt verhaeltnismaessig wenig Energie zum Fahren benoetigt und das in erster Linie, dadurch dass er eben sehr langsam unterwegs ist, nicht mehr und weniger.

Natuerlich hinkt der Vergleich mit einem durchschnittlichen amerikanischen SUV, aber das ist eben genau der Vergleich mit dem die meisten Amerikaner am meisten anfangen koennen.

Um schneller zu fahren, mußt du erstmal stärker beschleunigen und das braucht bestimmt auch mehr Energie. Oder irre ich da?

Um schneller zu fahren, mußt du erstmal stärker beschleunigen und das braucht bestimmt auch mehr Energie. Oder irre ich da?

Jede Geschwindigkeit kann man mit verschiedener Beschleunigung erreichen. Es geht nur um die Zeit der Beschleunigung und um die Leistung. Bei kleiner Beschleunigung braucht man kleine Leistung und umgekehrt.  Aber bei Geschwindigkeiten, die auf dem Mars momentan realistisch sind spielt die Beschleunigung keine große Rolle.

Män möchte doch gar nicht SCHNELL irgendwo hin kommen. Man ist mitten im Flussdelta gelandet und will das jetzt erkunden. Das limitierende sind die Wissenschaftler auf der Erde, die die Bilder und Messwerte analysieren und die nächsten Forschungsziele planen. Es würde nix bringen, wenn der Rover 1 km pro Tag fahren würde. Dann verpasst man einfach alles woran man dann vorbei fährt.
Der Rover ist dort um sich alles ganz genau anzuschauen. Und dafür muss er nicht schneller sein.

Bei den MER-Rovern war dann mal mehr Geschwindigkeit gewünscht, als man irgendwann gesagt hat: "Tja, wir sind hier fertig aber der Rover geht noch ... fahren wir mal eine große Strecke zum nächsten Krater.".

Viele interessante wissenschaftliche Ziele befinden sich mehrere Kilometer vom Rover entfernt und bei diesem Rover wahrscheinlich nicht erreichbar.  Siehe Mars Perseverance Rover: Interesting Objects Around the Landing Site Part 1

https://www.youtube.com/watch?v=1g_58Dh41cw
Dort findet man noch Verweise zu weiteren Teile des Videos

Viele interessante wissenschaftliche Ziele befinden sich mehrere Kilometer vom Rover entfernt und bei diesem Rover wahrscheinlich nicht erreichbar.

In dem Video sehe ich jetzt hauptsächlich visuell interessante Ziele, deren wissenschaftlicher Wert erscheint mir (als Laie) meisst nicht so hoch.
Aber der ganze Mars ist voll von wissenschaftlich interessanten Zielen. Man ist aber nun mal in diesem Delta gelandet (WEIL es genau dort spannend ist) und hat jetzt genau vor der Nase (Roboterarm) tonnenweise Ziele, die man untersuchen kann. Damit hat man erstmal Jahre zu tun. Und das würde auch kaum schneller gehen, wenn der Rover 10km/h fahren könnte. Abgesehen davon, dass er dann mehr Gewicht für seine Fahrkünste bräuchte und weniger Forschungsgeräte mitnehmen könnte.

Ein RoadMovie vom Mars würde ich auch gerne sehen, aber wir sind halt noch beim auf dem Bauch durch den Sand krabbeln. Nicht weil wir nicht schneller können, sondern weil es da noch so viel gibt, was wir nicht kennen.

Zitat von: vv am 17. März 2021, 14:59:56

Viele interessante wissenschaftliche Ziele befinden sich mehrere Kilometer vom Rover entfernt und bei diesem Rover wahrscheinlich nicht erreichbar.

In dem Video sehe ich jetzt hauptsächlich visuell interessante Ziele, deren wissenschaftlicher Wert erscheint mir (als Laie) meisst nicht so hoch.
Aber der ganze Mars ist voll von wissenschaftlich interessanten Zielen. Man ist aber nun mal in diesem Delta gelandet (WEIL es genau dort spannend ist) und hat jetzt genau vor der Nase (Roboterarm) tonnenweise Ziele, die man untersuchen kann. Damit hat man erstmal Jahre zu tun. Und das würde auch kaum schneller gehen, wenn der Rover 10km/h fahren könnte. Abgesehen davon, dass er dann mehr Gewicht für seine Fahrkünste bräuchte und weniger Forschungsgeräte mitnehmen könnte.

Ein RoadMovie vom Mars würde ich auch gerne sehen, aber wir sind halt noch beim auf dem Bauch durch den Sand krabbeln. Nicht weil wir nicht schneller können, sondern weil es da noch so viel gibt, was wir nicht kennen.

„Wer zum Kriechen bestimmt ist, der kann nicht fliegen.“ Maxim Gorki
Man sagt nicht dass man mit 10 kmh fahren muss. Aber doppel, dreifach schneller als heute ist realistisch. Vom Marsrover Sojourner bis bis Perseverans also alle 5 Marsrover von NASA_ ganz kleine und große fahren auf Fahrgestell mit Suspension Rocker-Bogie. Und man hat niemals  die Eigenschaften dieser Suspension benutzt. Man könnte bei schweren Rover andere, viel leichtere Fahrgestell, zum Beispiel gefederte anwenden und die Masse für stärkere Motoren ersparen.

Kann man sicher machen und dann schneller fahren. Die automatische Steuerung muss das dann auch alles mitmachen. Da wird dann vielleicht die Energie das limitierende? Ich weiß es nicht und ich denke immernoch: Man hat es bei der Roverkonstruktion gegeneinander abgewogen und gesagt: die höhere Geschwindigkeit bringt weniger wissenschaftlichen Nutzen als Nachteile.

Ich vermute, dass es da spannende Planungsdokumente zu gibt. So schön mit Kurven bei verschiedenen Geschwindigkeiten und so. Hat jemand Lust und Zeit die rauszusuchen?

Langsames Fahren hilft keine wissenschaftliche Eröffnungen zu machen. Es kann man zum Beispiel mit Sammeln von Pilzen nicht vergleichen. Wer sucht nach Pilzen muss langsam gehen. Auf dem Mars auswählt man zuerst die Ziele vor der Fahrt. So funktioniert autonomes Fahren. Man gibt dem Rover ein Ziel und mögliche Route. Rover fährt, macht jede 2-3 Meter Zwischenstopps um das  Bild der Umgebung aufzunehmen und mit geplanter Route zu vergleichen. Wenn alles stimmt fährt man weiter. Während der Fahrt vom Ziel zum Ziel gibt es keine wissenschaftliche Arbeit.  Also je schneller man zum Ziel kommt desto besser.