MastCam

Eine MastCam ist eine fest verschraubte Kameraanordnung auf dem vertikalen Mast eines Mars-Rovers, üblicherweise 2 Meter oder höher über der Rover-Plattform positioniert, um freie Sichtlinien über das Gelände voraus und zur Seite zu bieten. Das System kombiniert mehrere Kameraköpfe mit unterschiedlichen Brennweiten und Filtern, um sowohl breite Kontextaufnahmen als auch detaillierte Nahaufnahmen zu erfassen. Der Curiosity-Rover verfügt über ein Dual-Kamera-Setup mit einer Einheit à 34 mm Brennweite (Weitwinkel) und einer mit 100 mm (Teleaufnahme). Dies ermöglicht dem Bodenteam, geologische Ziele zu bewerten und Hindernisse zu umfahren, ohne den gesamten Rover zu verschieben.

Der Name spiegelt die physische Montage wider: eine Kameraanordnung auf dem Rover-Mast statt auf gelenkigen Armen oder Drehgestellen. Diese fixe Position spart Beweglichkeit ein, gewinnt aber an Stabilität und Energieeffizienz. Weil der Mast starr und ohne Antrieb oder ständige Stromzufuhr zum Nachführen von Zielen auskommt, verbraucht er weniger elektrische Leistung als eine Kamera auf einem instrumentierten Arm. Der Höhenvorteil ermöglicht es der Kamera, den eigenen Rover-Körper und niedrige Hindernisse zu überwinden und bietet den Bedienern eine unverstellte Sicht auf entfernte Strukturen.

Konstruktion und Sensoren

MastCam-Einheiten enthalten mehrere Kameras in einem versiegelten Gehäuse. Jeder Kopf nutzt ein Farb-Bayer-Filtermuster über einem CMOS-Sensor, um Farbaufnahmen in einer einzigen Belichtung zu erfassen, statt durch sequenzielle gefilterte Bilder. Die Kameraköpfe sind voneinander getrennt, was räumliche Tiefenwahrnehmung ermöglicht, wenn Bilder als Stereopaar verarbeitet werden. Sonnenschutzhauben, Filterräder und Fokussierungsmechanismen erhöhen Gewicht und Komplexität der Anordnung, die alle die extremen Temperaturbedingun­gen des Mars ertragen muss, von etwa 20 Grad Celsius bei Sonneneinstrahlung mittags bis minus 80 Grad Celsius nachts.

Datenraten und Speicherdesign sind durch begrenzte Übertragungsbandbreite geprägt: MastCam-Bilder werden vor der Übertragung zur Erde üblicherweise mit JPEG-Kompression codiert, was Kompressionsartefakte einführt. Rohe Wissenschaftsbilder werden im Flash-Speicher des Rovers abgelegt, aber nur selektiv übertragen. Betreiber müssen wählen, welche Bilder die Übertragungskosten rechtfertigen. Diese Beschränkung bestimmt, wie Rover-Wissenschaftler tägliche Abbildungskampagnen planen.

Der Begriff MastCam ist ein Standardbegriff in der Mars-Rover-Betriebstechnik und wird von Missionsplanern, Bildanalysten und Rover-Fahrern bei der Diskussion täglicher Abbildungsziele verwendet. Verwandte Kamerasysteme auf Rovern wie die Hazcams (Hindernisvermeidungskameras) auf dem Chassis erfüllen unterschiedliche Funktionen. Die MastCam hat wegen ihrer Höhe und optischen Qualität die Rolle des primären Wissenschaftsinstruments für Fernerkundung geologischer Strukturen. Andere Rover nutzen ähnliche mastmontierte Kamerasysteme unter verschiedenen Bezeichnungen, MastCam bezeichnet aber spezifisch das Dual-Unit-Design seit Curiosity.