Het Amerikaanse Mars Exploration Rover ruimteprogramma is ongetwijfeld tot op heden één van de meest complexe en succesvolle ruimtemissies voor de studie van de planeet Mars. Het ruimteprogramma bestond uit twee vrijwel identieke robotwagentjes die in 2004 een zachte landing maakten op het oppervlak van Mars. Vandaag de dag (augustus 2012) rijdt nog steeds één van de twee rovers rond op het oppervlak van de 'rode planeet'. De missie van de tweede rover, Spirit, werd op 25 mei 2011 officieel stopgezet.
Beide wagentjes werden uitgerust met verschillende wetenschappelijke instrumenten waarmee men vooral meteorologisch en geologisch onderzoek kon verrichten. Het waren dan ook deze instrumenten die voor historische ontdekkingen zorgden waardoor de missies van beide roversverschillende malenl verlengd werden en de twee rovers voor altijd in de wetenschappelijke geschiedenisboeken zullen vermeld worden. Ondanks het enorme prijskaartje van dit ruimteproject bleek de wetenschappelijke waarde van de twee wagentjes van een onschatbare waarde te zijn.
Doel van de missies
Door het plaatsen van twee robotwagentjes op het oppervlak van Mars wou het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA de bodem en zoveel mogelijk rotsen op de rode planeet onderzoeken naar eventuele sporen van water. Daarnaast wou men zoveel mogelijk opnamen maken van het Marsoppervlak door middel van verschillende soorten camera's. De twee Mars Exploration Rovers maken deel uit van NASA's Mars Exploration Program waarvan ook al de twee Viking landers in 1976 en de Mars Pathfinder missie in 1997 deel van uitmaakten.
De Mars Exploration Rovers
Net zoals veel andere ruimtesondes en Marslanders werden ook de Mars Exploration Rovers ontwikkeld en gebouwd door het Jet Propulsion Laboratory van de NASA. De twee belangrijkste onderdelen uit het Mars Exploration Rover programma zijn de twee robotwagentjes die elk een gewicht hebben van 185 kilogram. Deze wagentjes werden elk uitgerust met negen instrumenten. De rovers kregen de namen "Spirit" en "Opportunity". Elke Mars Exploration Rover is 1,5 meter hoog, beschikt over zes wielen en een zonnepaneel dat 140 Watt energie levert. De zes wielen waarover elk wagentje beschikt, kunnen onafhankelijk van elkaar draaien en bewegen waardoor men de rovers in elke richting kan uitsturen. Het instrumentenpakket aan boord van de Mars Exploration Rovers bestaat uit een panoramacamera, verschillende soorten spectraalmeters, microscoop met camera en infraroodcamera. Elke robotwagen is in staat om rots- en grondmateriaal te analyseren en beschikt over een Rock Abrasion Tool waarmee men een stukje van het buitenste laagje van een rots kan slijpen om zodoende het onderliggende materiaal te kunnen bestuderen. Beide robotwagentjes halen een gemiddelde snelheid van 1 centimeter per seconde. De computer aan boord van de wagentjes werd zo geprogrammeerd dat deze elke tien seconden stoppen gedurende 20 seconden lang om op deze manier het terrein waarover ze rijden te analyseren.
Artistieke impressie van een Mars Exploartion Rover - Foto: NASA
De communicatie met de twee wagentjes verloopt via NASA's Deep Space Network. Elke rover werd uitgerust met een low-gain en high-gain schotelantenne. De wagentjes sturen hun data vanop Mars door naar de 2001 Mars Odyssey ruimtesonde die het op zijn beurt doorstuurt naar volgstations de Aarde. Elke Mars Exploration Rover heeft minimum 100 Watt nodig om te kunnen functioneren. Eenmaal het nacht wordt op Mars kunnen de wagentjes rekenen op elk twee lithium ion-batterijen die overdag opnieuw opgeladen worden door middel van energie afkomstig van zonnepanelen. Tijdens de koude nachten op Mars worden de twee rovers warm gehouden door elk vier Radioisotope Heater Units (RHU) die ervoor zorgen dat de gevoelige instrumenten aan boord van de wagentjes niet bevriezen.
Lancering en landing
Beide Mars Exploration Rovers werden met twee Amerikaanse Delta II raketten in de ruimte gebracht. Spirit (MER-A) werd als eerste op 10 juni 2003 gelanceerd waarna Opportunity (MER-B) achttien dagen later aan zijn reis begon. De twee robotwagentjes bevonden zich op dat moment in een beschermende module die voor een zachte landing moest zorgen op het Marsoppervlak. In januari 2005 kwamen uiteindelijk beide rovers aan bij Mars waarna ze begonnen aan hun afdaling in de Marsatmosfeer. Om de twee robotwagentjes veilig op het oppervlak te brengen, ontvouwde zich na enige tijd een grote parachute en werden remraketten tot ontbranding gebracht zodat de module waarin de wagentjes zich bevonden, snelheid minderde. Net voor de landing werden rondom de beschermende capsule airbags opgeblazen die ervoor zorgde dat het hele gevaarte met een lage snelheid botste op het Marsoppervlak en pas na één kilometer tot stilstand kwam. Uiteindelijk werd de lucht uit de airbags weggelaten en ontvouwde het beschermende omhulsel zich waarin de wagentjes zich bevonden. De twee Mars Exploration Rovers bevonden zich nu op een soort van platform waarvan de wagentjes kon afrijden. Enkele dagen na de landing van de Spirit werd door de NASA een foto onthuld waar op de achterkant van de hoofdantenne een plaquette bevestigd zit waarmee men de Space Shuttle Columbia herdacht. Sindsdien heet de landingsplaats van het robotwagentje Spirit "Columbia Memorial Station".
Het landingsgebied van Opportunity - Foto: NASA
Ontdekkingen
Op 4 januari 2005 landde Spirit in de Gusevkrater op Mars. Wetenschappers hadden deze krater uitgekozen als ideale landingsplaats aangezien men veronderstelde dat er in deze krater ooit een meer moet geweest zijn. Uiteindelijk ontdekte Spirit sporen van water in rotsen die zich in deze krater bevonden. Opportunity ontdekte eveneens dat de krater waarin deze zich bevond bij zijn landing ooit een meer of zee moet geweest zijn. Zo stelde wetenschappers vast dat de rotsen, die Opportunity onderzocht, zich moeten gevormd hebben in het water. Daarnaast ontdekte Opportunity in zijn landingsgebied ook het mineraal Hematiet. Eenmaal Opportunity zich uit zijn landingskrater begaf ontdekte men op opnamen een vreemd uitziende rots die na onderzoek een meteoriet bleek te zijn. Een andere merkwaardige en belangrijke ontdekking was een stofhoos (een zogenaamde 'dust devil') die op 12 maart 2005 langs het wagentje Spirit trok en de zonnepanelen van het tuig had schoongeveegd zodat deze opnieuw de maximale energie konden leveren. Eerder waren de zonnepanelen van de Opportunity ook al eens schoongeveegd door een stofhoos.
Eén van de vele prachtige opnamen gemaakt door Opportunity van Victoria Crater - Foto: NASA
Status
Ondanks het feit dat beide robotwagentjes een verwachte levensduur hadden van zes maanden functioneerden beiden veel langer dan verwacht. Op 4 januari 2009 vierde Spirit zijn vijfde verjaardag op het oppervlak van Mars en op 6 februari 2007 doorbrak het wagentje Opportunity de grens van de tien kilometer die het in al die tijd al had afgelegd. In totaal werd het Mars Exploration Rover project van de NASA al vijfmaal verlengd. In juli 2007 werd even gevreesd voor de toekomst van beide wagentjes omwille van een stofstorm die ervoor zorgde dat de zonnepanelen geen zonlicht meer genoeg kregen. Ingenieurs vreesden ervoor dat ze één van de rovers zouden verliezen maar de stofstorm trok weg en beide wagentjes bleven verder functioneren. Op 26 mei 2009 werd bekend gemaakt dat Opportunity al meer dan 16 kilometer had gereden op het Marsoppervlak. De Marsrover Spirit bleef uiteindelijk ruim vijf jaar en drie maanden operationeel op het Marsoppervlak. Op 22 maart 2010 vond het laatste contact plaats met Spirit en op 25 mei 2011 werd de missie van Spirit officieel stopgezet. De tweede Mars Exploration Rover (Opportunity) was op 25 januari 2012 al acht jaar operationeel op Mars. Opportunity legde dan ook al meer dan 34 kilometer af op het oppervlak van de rode planeet.
Kostprijs
De totale kostprijs voor de ontwikkeling, bouw en lancering van de twee Mars Exploration Rovers bedroeg 820 miljoen dollar. Ondertussen werd hun missie al verschillende malen verlengd. De eerste vier verlengingen hadden een prijskaartje van 104 miljoen dollar. De vijfde verlenging van de missie zou ongeveer 20 miljoen dollar kosten.
