Drie generaties rovers op Mars

Userpica

Vanmorgen landde Curiosity op Mars. Een verhaal over drie generaties robotautootjes en de toekomst van (on)bemande ruimtevaart.

In 2010 introduceerde president Obama ambitieuze plannen van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA om astronauten rond 2030 naar Mars te laten vliegen. “Een landing op Mars zal volgen en ik verwacht dat nog mee te maken”, zei hij in zijn bevlogen speech. Ook de Europese ruimtevaartorganisatie ESA hoopt rond die tijd bemande vluchten naar Mars te realiseren.

Het is maar de vraag of bemande ruimtevluchten naar Mars op die termijn haalbaar zijn. De kosten voor dergelijke ruimtevluchten zijn astronomisch, om maar niet te spreken over de technische uitdagingen en het gevaar. Hoe kunnen we een mens beschermen tegen de effecten van gewichtloosheid, langdurige blootstelling aan kosmische straling en de psychische effecten van isolement gedurende een retourvlucht naar Mars van zo’n 450 dagen?

Het is al moeilijk genoeg om met succes onbemande missies naar Mars uit te voeren. Sinds de zestiger jaren ondernamen Amerika, Rusland en Europa tientallen vluchten naar Mars. Meer dan de helft van de missies faalden. Maar de reizen naar Mars kennen ook één van de grootste successen van de ruimtevaart; de Mars rovers Spirit en Opportunity.

De opmars van de rovers
Op 4 januari 2004, na een reis van ruim zes maanden en 570 miljoen kilometer landde de Mars Exploration Rover Spirit verpakt in een cocon van airbags al stuiterend over de oppervlakte heelhuids op Mars. Het onbemande mobiele robotlaboratorium Spirit zou met zijn camera’s en wetenschappelijke instrumenten foto’s en monsters nemen op zoek naar sporen van water in het heden of het verleden die erop zouden kunnen duiden dat er ooit leven op Mars is geweest. De tweelingrover Opportunity zou drie weken later aan de andere kant van Mars landen. Na zeventien dagen stopte Spirit echter opeens met communiceren. Zijn missie leek voorbij voordat ie goed en wel was begonnen.

De eerste generatie Mars-rover Sojourner had het in 1997 maar liefst drie maanden volgehouden voordat hij radiocontact met NASA op aarde verloor. De 10,5 kilo wegende rover was aan boord van de Pathfinder Lander op Mars geland. Pathfinder was een stationair onderzoeksstation maar de mobiele rover Sojourner op zes wielen kon met behulp van zonne-energie met een snelheid van 60 cm per minuut de rode planeet rondom de Pathfinder verkennen. In totaal legde Sojourner slechts 100 meter af en kwam nooit verder dan 12 meter van de Pathfinder. Sojourner stuurde 550 foto’s naar de aarde en analyseerde de chemische samenstelling van 16 bodemmonsters. De missie die als proof of concept moest bewijzen dat NASA betaalbaar wetenschappelijke instrumenten naar een andere planeet kon sturen was een succes.

De tweeling
Spirit bleek niet overleden en stuurde nog een sporadische foutmelding naar de Aarde. Het duurde bijna twee weken voordat NASA-ingenieurs de fout ontdekten. Spirit herstartte zijn computers voortdurend als gevolg van volgelopen flashgeheugen. Na het herformatteren van het geheugen was Spirit weer operationeel. Spirit bleek desalniettemin een pechvogel. De landingsplek van Spirit was uitgekozen omdat de krater tekenen vertoonde van een mogelijk oeroud watermeer. Spirit vond echter geen enkel spoor van water, alleen maar vulkanisch gesteente.

Opportunity bleek vanaf het begin meer geluk te hebben. De tweelingrover was ondertussen geland en terecht gekomen in een kleine krater, 25 kilometer verwijderd van de bedoelde landingsplek. Door stom toeval bleek de kraterwand minerale afzettingen te bevatten die er na analyse op wezen dat ze in een ver verleden ontstaan waren door de aanwezigheid van water op Mars.

NASA had echter niet durven dromen dat grillen van Mars ervoor zouden zorgen dat de rovermissies één van de grootste successen van de ruimtevaart zouden worden. Oorspronkelijk waren die missies gepland voor negentig Marsdagen (een dag op Mars duurt 24 uur en 39 minuten). Opwaaiend Marsstof verduisterde beetje bij beetje de zonnepanelen die de rovers van energie voorzagen, maar kleine wervelstormen bliezen de zonnepanelen meerdere malen op kritieke momenten weer schoon zodat de rovers hun missie jaar in jaar uit konden voortzetten. Spirit hield het vol tot 2010 en Opportunity is nu, ruim acht jaar na de landing, nog steeds actief.

Pechvogel Spirit had echter al ver voor 2010 het loodje moeten leggen. In maart 2006 liep één van de wielen van Spirit vast. NASA ingenieurs op aarde ontdekten dat de Rover achterwaarts met een slepend wiel nog wel redelijk voort te bewegen was. Het slepende wiel bleek ruim een jaar later een geluk bij een ongeluk toen ‘witte grond’ tevoorschijn kwam nadat het wiel de bovenste laag van de losse grond op Mars wegschrapte. Na analyse bleek dat deze grond dezelfde overeenkomsten vertoonde met plekken op aarde waar water of stoom uit heetwaterbronnen in contact komt met vulkanisch gesteente. Op aarde wemelt het op die plekken van de bacteriën en wellicht bevatte deze Marsgrond in het verleden ook dergelijk leven.

In mei 2009 braken Spirits wielen door een harde korst waaronder losse grond bleek te zitten. Spirit groef zich zelf vast. Maandenlang simuleerde NASA-ingenieurs op aarde met een replica in een ‘zandbak’ hoe ze Spirit konden bevrijden. Tot overmaat van ramp liep een tweede wiel ook nog vast. Na vele maanden van mislukte pogingen om Spirit te bevrijden, besloot NASA begin 2010 dat Spirit slechts nog als stationair onderzoeksplatform kon dienen. Het was echter al te laat. NASA ontving een laatste signaal van Spirit op 22 maart 2010. Spirit zou de donkere winter op Mars niet overleven.

De rovers Spirit en Opportunity hebben alle verwachting ver overtroffen. Spirits missie duurde twintig keer zo lang als gepland. Opportunity is nog steeds operationeel en heeft in plaats van de geplande 600 meter al meer dan 34 kilometer afgelegd (Spirit trouwens 7,5 kilometer). De onverwacht lange missies stelden de wetenschappers in staat om veel meer te weten te komen over Mars. Niet alleen gaven de camera’s op de rovers ons beelden van wervelstormen en wolken en analyseerden de instrumenten de samenstelling van vele gesteentes, de rovers vonden ook waar ze voor kwamen: sporen van water, de basisvoorwaarde voor leven.

Curiosity
Nu is het aan het Mars Science Laboratory, die met rover Curiosity in de nacht van zondag op maandag 6 augustus op Mars landt, om vast te stellen of er ook daadwerkelijk leven mogelijk was op Mars. Deze derde generatie rover die 900 kilo weegt en de afmetingen heeft van een kleine middenklasser is bijna vijf keer zo groot als Spirit en Opportunity. Curiosity zal minimaal één Marsjaar (687 dagen) met tien wetenschappelijke instrumenten de atmosfeer en de geologie van Mars bestuderen, uitgebreider dan zijn voorgangers. De geavanceerde instrumenten kunnen onder andere monsters chemisch analyseren, gesteentes boren en met een laser monsters verdampen voor analyse.

Het Mars Science Laboratory meet tijdens zijn ruimtereis naar Mars ook de straling binnen het ruimtevaartuig zoals een astronaut die in de toekomstdroom van president Obama bij een bemande Marsvlucht in 2030 zou ondergaan. Bemande Marsvluchten blijven voorlopig echter te duur en te gevaarlijk. Het onverwachte succes van de onbemande missies van Spirit en Opportunity waren immers deels een kwestie van heel veel geluk en Curiosity moet zich nog bewijzen.

Ruimteonderzoek en -exploitatie is vooral het domein van de robot. De onbemande ruimtevaart ontwikkelt zich sneller dan je denkt. Avatar-regisseur James Cameron zette onlangs met Google-topman Larry Page een ruimtevaartbedrijf op dat water en edele metalen wil delven op near-Earth asteroïden. Binnen twee jaar willen ze hun eerste ruimteschip lanceren dat als een onbemande geoloog op zoek gaat naar waterrijke asteroïden. Gewonnen water willen ze in de vorm van waterstofgas als brandstof of voor consumptie in een baan om de aarde leveren aan andere ruimtevaartpartijen. Maar dat zal op zijn vroegst pas in 2020 gebeuren. Als dat lonend blijkt, zullen onbemande missies zeldzame elementen zoals platina op asteroïden gaan delven. Laat dat werk maar over aan de ruimterobots die veel beter en goedkoper dan de mens het saaie, gevaarlijke en moeilijke werk in het vijandige klimaat van de ruimte kunnen uitvoeren.

Dit stuk verscheen eerder in Bright 46.

door David Lemereis, 06-08-2012 12:17 2 reacties, 12978 views

Asjemenou, 2 jaren geleden
afbeelding van Asjemenou

Fijn stukje David!

pacer, 2 jaren geleden
afbeelding van pacer

ik heb iemand ooit eens horen zeggen,
dat de kosten die gemoeid zijn voor een bemand retourtje mars even hoog zijn als het brengen van robots naar alle planeten en manen in ons zonnestelsel.


NB: Om te kunnen reageren dien je aangemeld en ingelogd te zijn op de Bright Bunch, het gratis lidmaatschap van Bright. Je bekijkt dan de site bovendien advertentie-vrij.

The Bright Bunch
inloggen aanmelden

Wie is nu Hier?

Er zijn momenteel 4 Bright Bunch leden en 157 bezoekers online.