mini|Größenvergleich eines MERs und des Sojourner-Rovers mini|330x330px|Start von Spirit auf einer Delta-II-Rakete mini|Die Landestelle innerhalb des Kraters Gusev, südwestlich des im Bild größten Kraters BonnevilleSpirit ( für Geist, Seele) ist eine im Juni 2003 gestartete US-amerikanische Raumsonde der NASA zur Erforschung des Planeten Mars. Sie hieß ursprünglich Mars Exploration Rover A, kurz MER-A, und wurde nach dem Start in Spirit umbenannt. Spirit landete am 4. Januar 2004 im Gusev-Krater. Der Landeplatz wird zu Ehren der beim Columbia-Unglück umgekommenen Astronauten „Columbia Memorial Station“ genannt.
Seit dem 22. März 2010 konnte kein Kontakt mehr zu der Sonde aufgenommen werden. Da auch während des folgenden Jahres alle Kontaktversuche zu Spirit misslangen, hat die NASA am 25. Mai 2011 die aktive Kontaktaufnahme zu dem Rover beendet, was einem faktischen Missionsende entspricht.
Die Schwestersonde Opportunity (MER-B) landete am 25. Januar 2004 in der Tiefebene Meridiani Planum und war bis zum 10. Juni 2018 aktiv.
Mission Spirit suchte nach Spuren von eventuell ehemals vorhandenem Wasser und erkundete die Landestelle geologisch. Aus den Ergebnissen erhofften sich die weltweit beteiligten Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Geschichte des Marsklimas. Der Gusev-Krater wurde als wissenschaftliches Ziel in einem komplizierten Verfahren ausgewählt, da auf Aufnahmen der um den Mars kreisenden Raumsonden Mars Global Surveyor und 2001 Mars Odyssey ausgeprägte Spuren eines ehemaligen Sees zu erkennen sind.
Aus technischer Sicht war die Landung im Gusev-Krater eine der herausforderndsten, da in dieser Region sehr starke Winde auftreten können. Nach einer Modifikation der Landeeinheit gaben die am Projekt beteiligten NASA-Ingenieure jedoch grünes Licht für die Mission. Die Landeeinheit bestimmte anhand von drei Bildern, die kurz vor der Landung aufgenommen wurden und kontrastreiche Merkmale wie z. B. Krater auswertete, die horizontale Geschwindigkeit des Landemoduls. Die so ermittelte horizontale Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit konnte später durch ein dafür vorgesehenes Triebwerkssystem reduziert werden. So war es möglich, das wissenschaftlich an oberster Stelle stehende Ziel, den Gusev-Krater, endgültig als Landeplatz auszuwählen.
Die Missionsdauer sollte anfangs garantierte 90 Tage betragen, doch hat Spirit diese weit übertroffen. Die Mission wurde regelmäßig verlängert. Seit April 2009 steckte der Rover im Sand fest. Bis Januar 2010 wurde vergeblich versucht, ihn durch Fahrmanöver zu befreien. Am 22. März 2010 wurden die letzten Signale von Spirit aufgefangen. Es wurde davon ausgegangen, dass sich der Rover in einer Art Tiefschlaf befand, da an seiner Position Marswinter herrschte. In der Hoffnung, dass sich der Rover bei steigendem Sonnenstand wieder meldete, wurde eine mehrmonatige Kommunikationskampagne von der NASA gestartet. Da alle Kommunikationsversuche erfolglos blieben, wurde der Rover am 25. Mai 2011 von der NASA aufgegeben.
Insgesamt arbeitete Spirit 2210 Marstage (Sols) auf der Oberfläche und legte dabei 7730 m auf der Marsoberfläche zurück. Insgesamt wurden 156.002 Aufnahmen mit den Kameras (Panorama und Navigationskameras) übermittelt, davon 6315 Aufnahmen mit der Mikroskopkamera. Es wurden 367 Messungen mit dem AXPS-Röntgenspektrometer und 932 Messungen mit dem Mößbauer-Spektrometer durchgeführt.
Technik der Sonde Die beiden Rover Spirit und Opportunity waren baugleich. Deshalb findet sich eine genauere Beschreibung der Technik unter Mars Exploration Rover.
Im Gegensatz zu Mars Pathfinder war Spirit keine feststehende Bodenstation, sondern ein fahrbarer Roboter, „Rover“ genannt. Er war 1,6 m lang, bis 1,5 m hoch und 185 kg schwer. Laut Spezifikation sollte er in der Lage sein, je nach Oberflächenbeschaffenheit am Tag etwa 100 m, insgesamt etwa 3 km zurückzulegen und bis zu sechs Monate auf der Planetenoberfläche einsatzfähig bleiben. Dies übertraf die Fähigkeiten des Vorgängers Sojourner von der Mars Pathfinder Mission 1997 etwa um den Faktor 60. Der Rover wurde von der NASA selbst als „Robot-Geologe“ (robotic geologist) bezeichnet und besaß sechs unabhängig voneinander angetriebene Räder an stelzenförmigen Teleskopbeinen. Er trug neben verschiedenen Panorama- (pancam), Navigations- (navcam) und Gefahrenerkennungs-Kameras (hazcams – hazard recognition cameras) einen schwenkbaren Arm mit einem Gesteinsmikroskop (ebenfalls mit Kamera), mehreren Spektrometern (Mößbauer, Alpha-Partikel, Infrarot) und einem mechanischen Werkzeug, das in der Lage war, Gesteinsoberflächen abzubürsten und auf einigen Quadratzentimetern mehrere Millimeter tief anzubohren, um auch das Innere erreichbarer Gesteine untersuchen zu können (rat – rock-abrasion-tool). Die Räder werden einzeln bewegt und dienen nicht nur zur Fortbewegung, sondern können auch als Schürfgeräte eingesetzt werden, um den Untergrund aufzuwühlen und damit einige Zentimeter des Bodenprofils mechanisch und fotografisch zu untersuchen. Der Rover besaß über Solarpaneele aufladbare Batterien und wurde zur Energieeinsparung vor Sonnenuntergang in einen Ruhezustand versetzt und nach Sonnenaufgang durch ein Funksignal wieder „geweckt“. Mit Hilfe seiner Antennen konnte das Gerät Bilder und Messergebnisse entweder an die als Zwischenstationen zur Erde verwendeten umlaufenden Orbiter der NASA und der ESA oder direkt zur Erde senden sowie Befehle von dort empfangen. Wegen der relativ hohen Laufzeit der Signale von der Erde (je nach Planetenabstand bis zu 22 Minuten) musste der Rover mit seinen Bordcomputern in gewissem Umfang autonom agieren können.
Verlauf der Mission 1. Halbjahr 2004 – Primärmission Nach einer Reisezeit von sieben Monaten und einer zurückgelegten Strecke von 487 Millionen Kilometern trat die Sonde am 4. Januar 2004 in die Atmosphäre des Mars ein. Sie wurde, durch einen Hitzeschild geschützt, zunächst in der Atmosphäre bis auf Schallgeschwindigkeit abgebremst. Dann entfaltete sich ein Fallschirm, an dessen Leinen ein Raketensystem oberhalb der Sonde angebracht war, das horizontale Bewegungen in der Atmosphäre ausgleichen sollte. Kurz vor dem Aufsetzen wurden schlagartig schützend um die Sonde gelegte Airbags aufgeblasen. Die letzten Meter über der Oberfläche wurden dann im freien Fall zurückgelegt. Nachdem der Lander dann zur Ruhe gekommen war, wurden die Airbags wieder entlüftet. Spirit landete um 5:35 Uhr MEZ südlich des Mars-Äquators im Krater Gusev. Danach sendete Spirit die ersten hochauflösenden Farbbilder vom Mars. Die Auflösung der Bilder ist dreimal höher als die Auflösung der Mars Pathfinder Bilder. Sie zeigten eine wüstenähnliche Landschaft aus rotbraunem Sand und Steinen.
Während der ersten Tage versuchte das NASA-Bodenteam die Reste des von ILC Dover entwickelten Airbaglandesystems, die Spirit während der Endphase der Landung schützten, durch Einziehen aus dem Weg zu räumen. Diese versperrten die vordere Rampe, die der Rover benutzen sollte, um die Landeeinheit zu verlassen. Zudem wurden Kabelverbindungen im Bereich der mittleren Räder und Verankerungen, die den Roboterarm von Spirit sicherten, mit kleinen Sprengkapseln gelöst. Insgesamt wurden 126 solcher Sprengkapseln seit der Landung von Spirit gezündet. Erst dann konnte sich Spirit aufrichten und seine vorderen und hinteren Räder entfalten. Die Landeeinheit besitzt insgesamt drei Rampen. Da die Airbags weiterhin die vordere Rampe versperren, drehte sich der Rover um 120 Grad im Uhrzeigersinn, um über eine nach Nord-Westen gerichtete Ausweichrampe die Landeeinheit zu verlassen.
Nach dem Verlassen der Landeeinheit legte der Rover drei Meter Strecke zurück und erkundete innerhalb von zwei Tagen die chemischen und mineralogischen Verhältnisse mit den am Roboterarm installierten Geräten. Erstmals konnten hier die ersten Bilder mit einem Mikroskop auf einem anderen Planeten gemacht werden. Das Wetter auf dem Mars spielte weiterhin gut mit. Die Temperaturen schwankten während des marsianischen Sommers zwischen minus 10 und minus 75 Grad Celsius und die Atmosphäre wurde durch keinerlei Sandstürme getrübt. mini|Der Gusev-Krater in Richtung Südwesten mini|Hügelkette East Hill Complex am östlichen Horizont, die etwas später in Columbia Hills umbenannt wurdeDer erste zu untersuchende Stein lag in zwei Metern Entfernung und erhielt von den NASA-Wissenschaftlern den Namen Adirondack. Spirit benötigte für diese Strecke 30 Minuten, die reine Fahrtzeit betrug dabei nur zwei Minuten. Der Stein „Adirondack“ sollte mit dem Mikroskop und anschließend mit zwei aus Deutschland stammenden Instrumenten, dem Mößbauer-Spektrometer des Mainzer Physikers Göstar Klingelhöfer und dem APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) vom Max-Planck-Institut für Chemie Mainz, untersucht werden.
Am 21. Januar (Sol 18) verlor das NASA-Bodenteam in Pasadena plötzlich den Kontakt zu Spirit. Die wissenschaftlichen und technischen Daten konnten im vorgesehenen Zeitfenster nicht empfangen werden. Die NASA machte zunächst einen Sturm über Australien für die Funkstille verantwortlich. Am nächsten Tag schickte die Sonde eine begrenzte Datenmenge als Antwort auf ein Kommando vom Kontrollzentrum. Aufgrund dieser rudimentären Daten konnte ermittelt werden, dass sich Spirits Rechner permanent neu startete, insgesamt rund 130 Mal. Grund für die Neustarts war, dass zu viele Dateien im Dateisystem des Computers abgelegt wurden, und daraufhin Speicherbereiche überschrieben wurden, die essentiell für die Funktionsweise des Rovers waren. Nachdem der Rover angewiesen wurde, diese Daten zu löschen und den Steuercomputer wieder neu zu starten, konnte am 6. Februar (Sol 33) der normale Betrieb wieder aufgenommen werden.
Am ersten wissenschaftlichen Arbeitstag nach dem Ausfall wurde von Spirit die Oberfläche des Adirondack getauften Steins auf einer Fläche von 4,5 Zentimetern mit einer Bürste abgebürstet. Erstmals in der Geschichte der unbemannten Raumfahrt wurde somit ein Loch in einen Stein auf einem anderen Planeten gebohrt. Von der Analyse des 2,4 Millimeter tiefen Lochs mit einem Durchmesser von 45 Millimetern versprachen sich die Forscher Hinweise auf die geologische Beschaffenheit des Steins.mini|Adirondack, das erste Untersuchungsobjekt von Spirit mini|Die Senke Sleepy Hollow mit Abdrücken von den Airbags mini|Historische erste Bohrung an einem Stein auf dem Mars
Es stellte sich heraus, dass die umliegenden Gesteine basaltischer Natur waren und keinen Einfluss von Wasser zeigten. Deshalb wurde als erstes Fernziel der von NASA als Bonneville getaufte Krater ausgesucht. Dort erhoffte man sich Zugriff auf tieferliegende Gesteinsschichten. Um den 90. Sol hatte Spirit diesen Krater erreicht, allerdings schien dieser geologisch im Vergleich zur Umgebung völlig uninteressant zu sein. Man beschloss deshalb, den Rover trotz seiner niedrigen Lebensdauer von 90 Tagen und geplanten 600 m Strecke zu den über 2 km entfernten Columbia Hills zu schicken, welche die letzte Hoffnung darstellten, doch noch auf Spuren von Wasser zu stoßen.
2. Halbjahr 2004 – Columbia Hills Spirit fuhr vom Krater Bonneville in direkter Linie in Richtung zu den Columbia Hills. Der Fahrweg wurde nur bei schwierigem Gelände von den Ingenieuren genau vorgegeben. Meist fuhr der Rover jedoch im autonomen Modus. Die Hügel erreichte er am 158. Sol nach über drei Kilometer Wegstrecke. An der Basis der Columbia Hills wurden einige vielversprechende Felsen entdeckt, darunter ein ungewöhnlich verwitterter Stein namens Pot-of-Gold. Diesen Stein zu analysieren fiel Spirit schwer, da er im Gegensatz zu den bisher untersuchten Gesteinen in einem rauen und rutschigen Gelände lag. Nach einer genauen Untersuchung mit dem AXPS-Röntgenspektrometer und dem Mößbauer-Spektrometer stellte sich heraus, dass dieser Stein Hämatit enthält. Dieses Gestein kann sich unter anderem in Verbindung mit Wasser bilden.