De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA maakt zich momenteel klaar voor een nieuwe landing op de planeet Mars. Zo moet de Amerikaanse Marsrover Perseverance na een reis van meer dan een half jaar op 18 februari 2021 een zachte landing maken op de Jezero krater op het oppervlak van Mars waarna de onbemande robotwagen moet op zoek gaan naar sporen van leven. Net als bij de afdaling en landing van NASA's Marsrover Curiosity zal ook Perseverance gebruik maken van een hitteschild, parachute, afremraketten en een 'vliegende kraan' om de meer dan één ton zware robotwagen zacht te laten landen op Mars. Voor NASA en de vluchtleiders worden dit opnieuw 'seven minutes of terror'!
Stressvolle afdaling
Zoals bij alle afdalingen van onbemande ruimtetuigen op andere hemellichamen zal ook de landing van Perseverance op het Marsoppervlak voor heel wat zenuwen en bange momenten zorgen. De landing van een Marsrover wordt vaak omschreven als ‘seven minutes of terror’. Dit komt doordat de periode tussen het moment de marsrover de Marsatmosfeer binnendringt en vervolgens uiteindelijk landt op het Marsoppervlak zeven minuten duurt. In deze korte tijd moet de Marsrover afremmen van een snelheid van 20 000 kilometer per uur tot bijna stilstand. Om dit te realiseren, maakt NASA gebruik van verschillende technieken zoals een hitteschild, een reusachtige parachute, afremraketten en een vliegende ‘kraan’ die ervoor moeten zorgen dat het meer dan duizend kilogram laboratorium een zachte landing maakt op het oppervlak van de ‘rode planeet’. De vliegende kraan moet Perseverance tijdens de laatste fase van de landing tot op ongeveer twintig meter hoogte brengen waarna de kraan de Marsrover door middel van kabels tot op het Marsoppervlak moet laten zakken. Eenmaal de robotwagen geland is, moet de vliegende kraan de kabels losmaken waarna deze wegvliegt en even verder neerstort. Uitgerekend bij deze kraan-fase kan er heel wat misgaan. Deze techniek werd in 2012 voor het eerst door NASA gebruikt om de Marsrover Curiosity tot op het oppervlak van Mars te brengen. Bij vorige landingen van kleinere Marsrovers gebruikte NASA parachutes en ballonnen van airbags om de wagentjes tot op het Marsoppervlak te brengen. Doordat Curiosity en nu ook Perseverance echter veel groter en zwaarder zijn dan eerdere Marsrovers moesten NASA-ingenieurs op zoek gaan naar een nieuwe techniek. Voor de vluchtleiders zijn de laatste zeven minuten van de landing het meest spannende van de hele missie aangezien er tijdens deze fase niets verkeerd mag gaan doordat de landing een aaneenschakeling is van procedures en technieken. Daarbovenop komt ook nog eens dat Mars zich zo ver van de Aarde bevindt dat communicatiesignalen er veertien minuten over doen om tot bij NASA’s controlecentrum te geraken. Dit wil dus zeggen dat men pas zal weten of Curiosity veilig geland wanneer de volledige landingsfase al enkele minuten achter de rug is. Door deze communicatievertraging verloopt de volledige landingsfase van Curiosity dan ook automatisch. De afdaling en landing zal door NASA rechtstreeks worden uitgezonden en zal te volgen zijn via Spacepage.be!
Zoeken naar sporen van leven
De Marsrover Perseverance werd op 30 juli 2020 succesvol in de ruimte gebracht met behulp van een Atlas V 541 raket van United Launch Alliance (ULA). Iets meer dan 57 minuten na de start van de lancering werd de Marsrover in zijn beschermende hitteschild losgekoppeld van de Atlas V Centaur rakettrap. De Marsrover Perseverance maakt deel uit van NASA's Mars 2020 missie waarmee wetenschappers vooral op zoek willen gaan naar sporen van leven op de planeet Mars. Zo wil men met deze Marsrover interessante bodemstalen van het Marsoppervlak verzamelen waarna deze dan in de toekomst kunnen worden opgehaald om terug naar de aarde te brengen. Hierop zal het volgens NASA nog minstens tien jaar wachten zijn. Perseverance werd uitgerust met een 2,1 meter lange uitschuifbare arm met aan het uiteindelijk tal van instrumenten en een boor die een diameter heeft van 2,7 centimeter. Deze boor moet op het Marsoppervlak bodemstalen nemen tot op een diepte van vijf centimeter waarna deze worden opgeslagen in speciale buisjes. Deze bodemstalen zullen ook geanalyseerd worden waarna de buisjes kunnen achtergelaten worden op het Marsoppervlak zodat deze ooit kunnen worden opgehaald tijdens toekomstige Marsmissies. Daarnaast wil men met deze nieuwe missie ook onderzoeken om koolstofdioxide uit de Marsatmosfeer om te zetten in zuurstof. Indien dit experiment succesvol is, kan dit gebruikt worden tijdens toekomstige bemande ruimtemissies naar Mars. Naast meer dan twintig camera's draagt Perseverance voor het eerst ook twee microfoons met zich mee naar Mars. Met deze microfoons wil men het geluid vastleggen en bestuderen tijdens de afdaling en tijdens het rondrijden op het Marsoppervlak. De camera's aan boord van Perseverance zullen gebruikt worden voor navigatie en voor het in beeld brengen van de afdaling en landing op het Marsoppervlak. De kleurencamera's aan boord van Perseverance hebben een 20-megapixelsensor en kunnen het Marsoppervlak ook met een grotere beeldhoek in beeld brengen dan tijdens voorgaande missies naar Mars. Perseverance werd ook uitgerust met een weerstation dat onder andere de windsnelheid, temperatuur, luchtvochtigheid en hoeveelheid stof in het Marslucht moet meten.
Landen in de Jezero-krater
Perseverance heeft een gewicht va 1 025 kilogram waardoor dit de zwaarste robotwagen is die tot op heden naar Mars werd gestuurd. De Marsrover zelf is 3 meter lang, 2,7 meter breed en 2,2 meter hoog. Het ontwerp van de Mars 2020 rover lijkt veel op dat van de huidige Marswagen Curiosity. Indien de robotwagen een zachte landing maakt op het Marsoppervlak hopen wetenschappers dat deze minstens 1 Marsjaar operationeel zal blijven. Dit komt overeen met 687 dagen op aarde. De naam 'Perseverance' werd door NASA gekozen uit meer dan 28 000 inzendingen afkomstig van Amerikaanse kinderen en betekent in het Engels zoveel als 'volharding'. Deze naam blijkt nu heel toepasselijk te zijn aangezien de ontwikkeling van NASA's nieuwste Marsrover vertraging opliep als gevolg van de coronacrisis en ingenieurs in moeilijke omstandigheden de Marsrover moesten klaarmaken voor zijn lancering. Uit respect voor de vele zorgverleners en ter nagedachtenis van de vele slachtoffers van het coronavirus draagt Perseverance ook een klein COVID-19 gedenkplaatje met zich mee. De landing van Perseverance zal plaatsvinden in de Jezero-krater die een diameter heeft van ongeveer 49 kilometer en waarvan wetenschappers sterk vermoeden dat dit gebied ooit een meer is geweest. Het landingsgebied voor Perseverance is ongeveer 25 bij 20 kilometer groot. Tijdens de afdaling en landing van Perseverance naar het Marsoppervlak zal de robotwagen ook gebruikmaken van beeldherkenning door camera's naar het landschap te laten kijken onder zich. De boordcomputer, waarin kaarten van het Marsoppervlak werden opgeslagen, moet dan het terrein onder zich vergelijken met de bestaande kaarten om onder andere gevaarlijke plekken te ontwijken. De missie van de Marsrover Perseverance en zijn lancering hebben een prijskaartje van 2,1 miljard dollar.
Schematische voorstelling van de afdaling en landing van de Marsrover Perseverance - Foto: NASA/JPL
Vliegen met een drone over het Marsoppervlak
Opvallend aan deze missie is dat deze Marsrover ook een kleine helikopter drone met zich zal meedragen. Deze JPL Mars Helicopter Scout heeft een gewicht van bijna twee kilogram en moet gedurende een testperiode van 30 dagen verschillende keren opstijgen vanop het Marsoppervlak. De kleine drone werd ontwikkeld door het Amerikaanse Jet Propulsion Laboratory (JPL) en moet vooral nieuwe technologieën testen en demonstreren die men in de toekomst meer wil gaan gebruiken voor de verkenning van andere planeten en manen. Tijdens de testvluchten zal de JPL Mars Helicopter Scout, die de naam 'Ingenuity' kreeg, op een hoogte van maximaal 10 meter boven de Marsbodem vliegen en kan deze een maximale afstand afleggen van 600 meter. De drone helikopter kan autonoom vliegen en communiceert meteen met de Perseverance Marsrover zodra deze terug is geland. De JPL Mars Helicopter bestaat uit vier landingspoten, twee rotors, batterijen die zorgen voor energie, een zonnepaneel die de batterijen oplaadt en sensoren en camera's om het Marsoppervlak in beeld te brengen. Ingenuity werd onderaan de Marsrover Perseverance gemonteerd en zal op het Marsoppervlak losgemaakt worden van de robotwagen. Het vliegen op Mars is helemaal anders dan op aarde. Zo is de luchtdichtheid slechts 1 procent van die op aarde waardoor de helikopter drone veel meer moeite moet doen om op te stijgen en in de lucht te blijven. De ijle lucht op Mars vergelijkbaar met de lucht op aarde op een hoogte van 30 kilometer. Ingenieurs hebben dit probleem opgelost door de wieken van deze kleine helikopter drone vijfmaal sneller te laten draaien dan bij een gewone helikopter op aarde. De routes die Ingenuity zal vliegen, worden vooraf door NASA naar de helikopter drone verzonden waarna de kleine drone alle vergaarde data zal terugsturen naar Perseverance.
