Je leest:

De aarde vuurt drie nieuwe missies op Mars af

De aarde vuurt drie nieuwe missies op Mars af

Auteur: | 5 augustus 2020

De afgelopen weken vertrokken er maar liefst drie ruimtemissies naar Mars. De Verenigde Arabische Emiraten, China en de Verenigde Staten gaan op de rode planeet op zoek naar sporen van leven. Maar ook op jacht naar internationale bewondering.

Planeet Mars. Alleen wanneer de aarde en Mars ‘gunstig’ staan ten opzichte van elkaar kan een ruimtevaartuig de rode planeet in ongeveer een half jaar bereiken. Iedere pakweg twee jaar is er zo’n gunstige stand.

Als er íets is wat de stand van de planeten ons vertelt dan is het wanneer er interplanetaire ruimtemissies vertrekken. Deze zomer staan de planeten goed en gingen drie ruimtevaartuigen op weg naar Mars. Sinds de jaren zeventig was het niet zo druk wat betreft interplanetair verkeer.

Op 19 juli vertrok de Marssatelliet Al Amal (vertaald ‘hoop’) van de Verenigde Arabische Emiraten. Vier dagen later was de Chinese satelliet en lander Tianwen-1 (‘hemelse vragen’) onderweg. Tot slot reisde afgelopen donderdag de Amerikaanse Marsrover Perseverance (‘doorzettingsvermogen’) af.

Maar waarom gaan er zó veel raketten naar Mars? Wetenschappelijk gezien kunnen al deze missies relevante resultaten opleveren. Maar ook de relatieve ‘bereikbaarheid’ van de planeet speelt een rol, en de (internationale) erkenning die er voor de ruimtevaartorganisaties te oogsten is.

Arabische Al Amal: het weer op Mars

Marsmissie Al Amal van de Verenigde Arabische Emiraten is de meest overzichtelijke van de drie missies en bestaat uit een satelliet die de planeet vanuit een hoge baan (tussen de 20.000 en 43.000 kilometer) observeert. Aan boord is een camera en infraroodspectrometer die weer- en seizoenspatronen over lange tijd volgen. De sonde ziet vrijwel de gehele planeet in ongeveer 55 uur. Het is de eerste sonde die over een langere tijd een zo’n compleet beeld kan geven van de atmosfeer. Een ultraviolet-spectrograaf moet daarnaast duidelijkheid scheppen over de manier waarop de Marsatmosfeer waterstof en zuurstof verliest aan de lege ruimte. Naar verluidt kostte Al Amal zo’n tweehonderd miljoen dollar.

De grote vraag

Vanuit de wetenschap kleeft er een grote vraag aan Mars. Is of was de planeet ooit geschikt voor leven? Vrijwel iedere moderne Marsmissie draagt op de een of de andere manier bij aan het geven van antwoord op die vraag.

Een oceaan op Mars bevatte ooit meer water dan de Noordelijke IJszee. 87 procent van dat water is verdwenen, de ruimte in.

Bij gebrek aan vergelijkingsmateriaal kijken onderzoekers voornamelijk naar de omstandigheden die leven op aarde mogelijk maakten. Daaruit zijn wel een aantal algemene spelregels op te maken. “Het belangrijkste is dat er energie (in de vorm van bijvoorbeeld warmte en licht – red.), voedingsstoffen en vloeibaar water zijn”, aldus Véronique Dehant, professor planeetwetenschappen van het Koninklijke Sterrenwacht van België in Brussel. “Aan sporen zoals oude rivierbeddingen en delta’s zien we dat Mars leefbaar was tot ongeveer 3,5 miljard jaar geleden. We zoeken daarom nu naar fossiele sporen van leven.”

Dehant laat weten dat haar ‘favoriete’ missie de Amerikaanse is – ze is zelf betrokken bij een andere Amerikaanse Marsmissie InSight en de Europees-Russische Marsrover Rosalind Franklin (daarover later meer). “Perseverance landt straks op de bodem van een oud meer dat sporen van mogelijk oud leven bewaard heeft”, zegt ze. “Het meest interessante deel van de missie is het bewaren van bodemmonsters met mogelijke fossiele tekenen van leven voor een eventuele terugkeer naar de aarde.”

Niet alleen bodemonderzoek is relevant voor de zoektocht naar het leven. Om de ingekerfde sporen van vloeibaar water te verklaren moet de planeet vroeger een dikke atmosfeer hebben gehad en toch is daar vandaag de dag vrijwel niets meer van over. Waarschijnlijk is het grootste deel van de atmosfeer verloren gegaan door de invloed van zonnestraling en zonnewind die de bovenste lagen als het ware de ruimte in blies. En daarmee verloor Mars ook zijn leefbaarheid. De Arabische satelliet bekijkt hoe dat proces zich (nog steeds) voltrekt, specifiek hoe geladen waterstof- en zuurstofdeeltjes de ruimte in ontsnappen.

Chinese Tianwen-1: drieklapper

De Chinezen gaan op weg met hun Tianwen-1, bestaande uit een satelliet en een lander waaruit een Marsrover rolt. De satelliet en rover beschikken samen over dertien wetenschappelijke instrumenten. Naast camera’s zoeken radars naar geologische structuren en mogelijk water(ijs) in de grond. Spectrometers bepalen de samenstelling van gesteenten en een weerstation meet de temperatuur en beweging van de atmosfeer. De missie onderzoekt sporen die zijn achtergelaten door stromend water, en het magneet- en zwaartekrachtveld van Mars. Over zaken als het budget, de landingsplek en eerder zelfs de lanceerdatum lieten de Chinezen tot nu toe maar weinig los.

Een missie naar Mars kopen

De ruimtevaartorganisaties achter de nieuwe Marsmissies verschillen erg van elkaar. De Verenigde Staten en China hebben ruim een halve eeuw ervaring. De ruimtevaartorganisatie van de Verenigde Arabische Emiraten, het Mohammed bin Rashid Space Centre, werd pas in 2006 opgericht. Deze Marsmissie is dan ook met een enorme snelheid opgetuigd. Volgens Erik Laan, ruimtevaartingenieur en adviseur voor verschillende ruimtevaartorganisaties, hadden ze veel buitenlandse ondersteuning. Zo werd de satelliet in de Verenigde Staten in elkaar gezet en was de lancering vanaf een Japanse basis. Laan vindt het Arabische ruimtevaartprogramma een positieve ontwikkeling. “Ze willen laten zien dat ze niet alleen goed zijn in de olie-industrie maar ook meedoen met nieuwe technologieën. Ze zijn hier open over en zeggen jongeren te willen inspireren om zo een nieuwe generatie wetenschappers en ingenieurs te creëren. Ik geloof wel dat zoiets werkt.”

China doet al sinds de jaren zeventig aan ruimtevaart maar lijkt de laatste tien tot twintig jaar in een steeds hogere versnelling te raken. Ze bouwden een eigen bescheiden ruimtestation rondom de aarde en lieten eind 2013 en in 2019 karretjes op de maan rijden. Ook lanceren ze veel satellieten voor observatie en communicatie rondom de aarde. Het is een breed pakket, waar nu wellicht landen op Mars bijkomt. “Iedereen kijkt voor nieuwe ontwikkelingen naar wat het Amerikaanse bedrijf SpaceX doet, maar feit is dat de Chinezen de afgelopen jaren en ook dit jaar de meeste raketten lanceerden”, zegt Laan.

Parachute-test in een windtunnel voor NASA’s Curiosity Rover. Het is met een diameter van ruim vijftien meter de grootste parachute die ooit voor de landing op een andere planeet is gebruikt. Rechtsonder is een persoon te zien.

De Amerikanen leunen inmiddels op veel ervaring als het gaat om Marslandingen. Sinds de jaren negentig hebben ze vier karretjes veilig neergezet op de rode planeet, wat volgens Laan een stuk moeilijker is dan landen op de maan. “Je komt met een veel hogere snelheid aan bij Mars en moet afremmen van ruim vijf kilometer per seconde tot stilstand in een atmosfeer die ruim honderd keer ijler is dan die van de aarde”, zegt hij. Dat gebeurt in ongeveer zeven minuten tijd, door betrokkenen wel eens aangeduid als de seven seconds of terror. “Je gebruikt voor het afremmen onder andere een hitteschild, maar vooral het openen van de parachute is een kritisch moment. Dat moet je bij precies de goede snelheid doen.” Relatief veel Marslandingen gingen mis in het verleden zoals een poging van een Europees-Russische sonde in 2016.

Perseverance neemt een kleine helikopter mee die gaat vliegen op Mars. Spectaculair, vindt Laan. Maar is het nu een mooie stunt, of gaat dit echt wat opleveren? Laan denkt een beetje van beide. “Je kunt hiermee wel op plekken komen die onbereikbaar zijn voor een rover. Maar je moet er niet aan denken dat het ding neerstort op de rover, ik denk daarom dat ze erg behoudend zijn met de inzet ervan.”

Ook Laan is te spreken over het verzamelen van grondmonsters door Perseverance voor een eventuele terugkeer naar de aarde. Zo’n aparte terugkeermissie zou in de jaren dertig kunnen plaatsvinden. “Over zo’n missie wordt al tientallen jaren gepraat, maar hij sneuvelt steeds bij het maken van de budgetten. Het is met zeven tot acht miljard euro ook erg duur. Toch kun je op aarde veel betere experimenten loslaten op de Marsstenen. Een geavanceerd laboratorium voor een volledige analyse op microscopische schaal past nu eenmaal niet op een Marsrover”, zegt Laan. “Wat ik overigens niet begrijp is dat Perseverance geen veel langere boor heeft. Onderzoek laat zien dat we in de bovenste anderhalve meter wat betreft voor het leven interessante moleculen niet zoveel hoeven te verwachten. Die gaan daar allemaal kapot door de sterke straling op Mars.”

Amerikaanse Perseverance: een kleine stadsauto

Perseverance is de meest geavanceerde Marsmissie. NASA heeft er naar verluidt 2,7 miljard dollar voor neergeteld. Perseverance weegt (op aarde) met 1025 kilogram meer dan een stadsauto en wordt met een ‘zwevende kraan’ zachtjes neergezet op Mars. Ook zijn iets lichtere voorganger Curiosity werd in 2012 op vergelijkbare manier neergezet.

Perseverance lijkt op Curiosity. Zes aluminium wielen, een lange beweegbare arm met een boortje. Aan boord zijn een röntgenspectrometer om de samenstelling van de grond te bepalen, een grondradar die tot tien meter diepte water kan detecteren en een weerstation. Een nucleaire batterij dient als betrouwbare energievoorziening, ook als de zon niet schijnt. Nieuw is het apparaat MOXIE dat bij wijze van technologische demonstratie een beetje zuurstof gaat maken door koolstofdioxide uit de Marsatmosfeer chemisch om te zetten. Verder kan Perseverance 43 bodemmonsters voor langere tijd opslaan.

Uitgelicht door de redactie

Biotechnologie
‘Ik weet zeker dat het nog veel sneller kan’

Geneeskunde
Migraine is meer dan alleen hoofdpijn

Biologie
Oud vaccin tegen COVID-19

De boot gemist

Veel dieper in Mars boren is wél weggelegd voor Marsrover Rosalind Franklin van de Europese en Russische ruimtevaartorganisaties. En hoewel de rover zo goed als klaar was en Mars goed stond, gooiden aardse zaken roet in het eten voor een lancering deze zomer. Afgelopen maart kondigde ESA aan dat de lancering naar 2022 wordt verschoven. “Juist in Italië waar de coronacrisis het heftigst was, gebeurde veel aan die missie”, zegt Laan, die eerder bij de ontwikkeling van enkele mogelijke instrumenten van de rover betrokken was. “Ook bleek eerder dit jaar de parachute niet aan de eisen te voldoen. Ze waren bezig met het testen van een nieuwe versie in Amerika toen daar alles stil werd gelegd.”

Dat betekende dus eigenlijk viér nieuwe ruimtemissies naar een planeet, is dat niet een beetje overdreven? Kunnen we onze ogen in de ruimte niet wat beter verspreiden? “We hebben al veel geleerd van eerdere Marsmissies, maar er zijn nog veel vragen over”, aldus Dehant. “De geofysische kenmerken van een planeet zijn verbonden met de kans dat er leven is. Denk aan de samenstelling van atmosfeer en de bodem, de structuur, de aard van de planeetkern en interacties met een mogelijk oceaan. We zijn nog steeds geïnteresseerd in meer informatie over het ontstaan en behoud van leven op planeten.”

Mars steekt wat dat betreft met kop en schouders boven de rest van het zonnestelsel uit, denkt Laan. “Dit is de enige toegankelijke plek om te zoeken naar sporen van leven. Sommige manen van grote planeten, zoals Jupitermaan Europa (of Saturnusmaan Enceladus – red.) zijn wat dat betreft ook interessant, maar ga daar maar eens heen… Dat is veel duurder en een enkele reis duurt jaren. Onze buurplaneet is wat dat betreft relatief benaderbaar. Je kunt er in pakweg zes maanden heen.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 augustus 2020

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink Agenda

NEMO Kennislink vertoont op deze plaats normaal gesproken wetenschappelijke activiteiten uit heel Nederland. Door de maatregelen tegen het nieuwe coronavirus zal daarvan een groot gedeelte worden afgelast. Omdat we geen achterhaalde informatie willen verspreiden, laten we voorlopig geen activiteiten zien.
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.