Rijden én vliegen op Mars
De komende dagen komen er drie missies kort na elkaar bij Mars aan. Hoogtepunt is 18 februari de geplande landing van rover Perseverance, die bodemmonsters gaat verzamelen. Het is pas de eerste etappe van een jaren durend gezamenlijk project van ESA en NASA. Blikvanger is ook de kleine helikopter Ingenuity, de eerste drone die zal rondvliegen in de atmosfeer van een andere planeet.
Het wordt spitsuur rond Mars deze maand. Binnen een tijdsbestek van ruim een week komen als alles goed gaat drie verschillende ruimtevaartuigen bij de planeet aan. Eerst op 9 februari de sonde Hope van de Verenigde Arabische Emiraten, die de atmosfeer van Mars gaat bestuderen.
Een dag later al arriveert de Tianwen1-missie van de Chinezen, die hun ruimtevaartuig eerst een paar maanden om de planeet laten cirkelen, om in mei een lander neer te laten. En als kers op de taart komt op 18 februari Perseverance van NASA aan op Mars, na een reis van een half jaar.
De drie verschillende missies vallen bijna samen omdat Mars maar eens in de twee jaar in een gunstige positie staat ten opzichte van de aarde. Wil je met een ruimtevaartuig die kant op, dan moet het binnen dat tijdvenster gebeuren.
Nieuwsbrief
Vind je dit een leuk artikel? Abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief!
Vijfde wagentje op Mars
De Amerikaanse missie is de meest ambitieuze van de drie. Die draait om Perseverance, een autonome onderzoeksrobot op wielen van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Als die helemaal intact landt, is hij het vijfde zelfrijdende wagentje van NASA op Mars. Na Sojourner (1997) en de twee identieke verkenningskarretjes Spirit en Opportunity (2003), bracht NASA in 2012 Curiosity naar Mars.
Qua ontwerp borduurt Perseverance hierop voort. Hij heeft alleen meer en nieuwere apparatuur aan boord, om de bodem te analyseren en kernen uit de rotsen te boren. Dat gaat hij doen op de plek waar de bodem veelbelovend wordt geacht: Jezero Crater.
Buisjes
Daar gaat hij cilindrische stukjes rots uit de bodem halen (zie de tekening hierboven) en die in enkele tientallen metalen buisjes stoppen voor analyse op aarde. Deze buisjes blijven liggen op het Marsoppervlak tot ze bij een volgende missie worden opgehaald door een rover van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Deze video beschrijft de hele Mars Sample Return-operatie.
Maar eerst wordt het op 18 februari dus spannend. Want hoewel NASA de techniek voor de geplande landing al eens succesvol heeft toegepast bij het wagentje Curiosity, is het allerminst zeker dat de landing vlekkeloos zal verlopen. Bij zo’n beetje de helft van alle missies die een lander op Mars wilden zetten, ging het mis. In 2016 knalde de ESA-lander Schiaparelli nog met grote snelheid te pletter op het Marsoppervlak. Zelfs op de maan landen is al behoorlijk moeilijk: zie de mislukte pogingen van Israël en India in 2019.
Ingewikkelde procedure
Om het peperdure verkenningswagentje Perseverance een zachte landing te geven, heeft NASA een ingewikkelde procedure bedacht, genaamd de entry, descent and landing-procedure. Dat is op zichzelf al een wonder van techniek. Hoewel deze procedure al eerder op Mars is uitgevoerd, zijn er honderden momenten waarop het mis kan gaan, benadrukt NASA in zijn communicatie.
De hele procedure is ontworpen om het ruimtevaartuig, dat met grote snelheid aan komt vliegen, als het ware hard maar beheerst op de rem te laten trappen. Eerst door af te remmen in de ijle atmosfeer van Mars, waarbij de ontstane hitte wordt opgevangen door het hitteschild. Vervolgens door bij ongeveer 1500 kilometer per uur een enorme remparachute uit te klappen. Die brengt de snelheid terug tot driehonderd kilometer per uur.
Stuurraketten
Dan laat de parachute los en nemen de stuurraketten van de lander het over. Die heeft dan al op basis van camerabeelden een goede vlakke plek geselecteerd om te landen en stuurt daarheen. De lander remt af tot een verticale snelheid van drie kilometer per uur en op ongeveer twintig meter hoogte laat hij Perseverance zakken aan zes meter lange kabels. Zachtjes raken zijn wielen de grond en het eerste dat hij zal doen, is de kabels doorsnijden, waarna de descent stage wegvliegt om op een veilige afstand gepland te pletter te slaan.
[…]
Autonoom helikoptertje
Na een maand of twee, als Perseverance zijn omgeving een beetje in kaart heeft gebracht, is het tijd voor een bijzonder onderdeel van de missie. De rover rijdt naar een geschikte vlakke plek, waarna uit zijn buik een klein autonoom helikoptertje komt.
Ingenuity is de allereerste drone die gaat vliegen op een andere planeet. Op aarde zijn drones inmiddels volledig ingeburgerd, maar in ruimtevaartland wordt hier reikhalzend naar uitgekeken. ‘Van de hele missie windt dit me als NASA-bestuurder het meeste op: het vooruitzicht een helikoptertje te zien vliegen op een andere wereld’, zei NASA-baas Jim Bridenstine vorig jaar in de New York Times. Echt vliegen, dus gebruikmaken van de atmosfeer zonder raketaandrijving, is op een andere planeet nog nooit gedaan.
Informatie vanuit de lucht
De testen met Ingenuity zijn voor NASA belangrijk omdat die graag helikoptertjes met camera’s de lucht in wil kunnen sturen, zodat toekomstige Marsrovers vanuit de lucht informatie krijgen over het best begaanbare terrein. Ook kunnen opvolgers van Perseverance met drones in de lucht sneller interessante locaties voor bodemonderzoek selecteren. En naar gelang die drones groter worden, kunnen ze misschien zelfs wetenschappelijke instrumenten verplaatsen of astronauten.
MEER LEZEN OVER DE MARSMISSIES?
Het volledige verhaal over de Marslander en de daarop volgende missies vindt u in het februarinummer van De Ingenieur. Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.
Illustraties NASA / JPL-Caltech
