Je leest:

Europa en Rusland landen voor het eerst op Mars

Europa en Rusland landen voor het eerst op Mars

Dubbelmissie heeft beste papieren om te speuren naar sporen van leven

Alleen de Verenigde Staten hebben tot nu toe een echt succesvolle landing op onze buurplaneet Mars uitgevoerd. Europa en Rusland sloegen enkele jaren geleden de handen ineen om dit technische huzarenstukje te herhalen: woensdag had de Schiaparelli-lander van de ExoMars-missie moeten landen op de rode planeet. Dat ging niet helemaal zoals gepland, maar heeft toch resultaten opgeleverd voor een volgende expeditie in 2021.

Foutieve meting werd Schiaparelli-lander fataal

Schiaparelli in colour
De plek waar de Europese Schiaparelli-lander neerstortte op Mars. De foto werd gemaakt met NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter.

Veel ging goed tijdens de afdaling van de Schiaparelli-lander, en toch sloeg hij te pletter op 19 oktober. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA presenteerde eind november de voorlopige conclusie van het onderzoek naar de crash.

De parachute ging open op twaalf kilometer hoogte, het hitteschild werd daarna afgeworpen. Ook de remraketten hebben even gewerkt. Alleen, door een foutieve meting van een sensor die de draaiing van de sonde meet dacht het navigatiesysteem dat de grond al was bereikt: de parachute werd afgeworpen en de remraketten gingen uit. In werkelijkheid was de sonde op nog 3,7 kilometer hoogte en sloeg even later met hoge snelheid te pletter op Mars.

De bijgaande satelliet ExoMars Trace Gas Orbiter draait sinds oktober keurig in de geplande baan om de planeet.

Het zal spannend zijn woensdag in de vestigingen van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. In Noordwijk, Darmstadt en Madrid zitten ingenieurs en wetenschappers waarschijnlijk met de billen samengeknepen, maar ook in Moskou, bij de Russische ruimtevaartorganisatie Roskosmos. Iedereen wacht op het verlossende signaal van de Schiaparelli-lander die een zachte landing op Mars maakt. Tijdens het afremmen kan niemand op aarde iets doen. De 9,5 minuut die radiogolven nodig hebben om met de lichtsnelheid bij Mars te komen, maakt communicatie onmogelijk. De lander is helemaal op zichzelf aangewezen.

Mars atmosphere
De atmosfeer van Mars gezien door de Amerikaanse ruimtesonde Viking 1 in 1976. Ook die missie had een Marslander die net als de Europees/Russische Marslander Schiaparelli door deze dunne atmosfeer neerdaalt. Giovanni Schiaparelli was een Italiaanse astronoom die vooral bekend werd doordat hij in de 19e eeuw kanaalachtige structuren ontdekte op Mars.

De lander moet laten zien dat de Europa en Rusland (na eerdere missers) in staat zijn om een sonde heelhuids op Mars neer te zetten. Maar het apparaat is ook uitgerust met een aantal wetenschappelijke instrumenten. Na de landing meet de sonde onder andere de temperatuur, wind, luchtdruk, stofdeeltjes en de elektrische eigenschappen van de atmosfeer. Ook maakt het apparaat vijftien foto’s tijdens de afdaling, die hij enkele uren na de landing naar de aarde stuurt.

Tegen die tijd zal ook duidelijk zijn of de ExoMars Trace Gas Orbiter, het ‘moederschip’ van de Marslander, succesvol in een baan om Mars zit. Vanaf daar brengt de sonde de planeet in kaart én zorgt voor de communicatie tussen de lander en de aarde. Dat laatste is niet alleen voor de twee tot acht dagen dat de Schiaparelli-lander vermoedelijk zal werken, maar ook voor de eerste Europees/Russische Marsrover die vanaf 2021 op onze buurplaneet moet rondrijden.

Op de rem

De Marslander is in zijn ‘landingsverpakking’ een 600 kilo zware schotel die woensdag flink moet afremmen. Hij scheert met 21.000 kilometer per uur de ijle atmosfeer van Mars binnen. Hoewel de druk van de lucht nog geen procent is van die op aarde, doet de dampkring het grootste deel van het remwerk.

Het hitteschild beschermt de sonde en de instrumenten tegen de zinderende temperaturen als gevolg van de sterke wrijving. Na enkele minuten heeft de sonde nog ‘maar’ een snelheid van 1700 km/u. Een twaalf meter grote parachute remt het gevaarte in enkele minuten af tot 250 km/u. Het laatste stuk is het meest spectaculair: negen raketten op de lander voeren een balanceeract op en remmen de sonde af tot het twee meter boven het Marsoppervlak tot stilstand komt: de Marslander ploft dan als het goed is veilig in het Marszand.

Exomars2016 landing schiaparelli
Landing van Marslander Schiaparelli in verschillende stappen. Vergroot voor meer uitleg.

Eenmaal aangekomen is het belangrijkste achter de rug: het testen van de landingstechniek. De batterij van de Schiaparelli-lander houdt het daarna nog twee tot acht (Mars)dagen uit en voorziet een aantal instrumenten van energie. Die doen een bescheiden aantal metingen aan onder andere de atmosfeer. Daarna is het gedaan, de sonde heeft geen zonnepanelen.

Trace Gas Orbiter

Zondag al scheidde de lander van de Trace Gas Orbiter (TGO), waarna de satelliet er vandoor ging met een boordraket. Uiteindelijk maakt de sonde een cirkelvormige baan op 400 kilometer hoogte. Hij maakt foto’s en richt zijn pijlen op de atmosfeer. Specifiek op het gas methaan.

Eerdere Marsmissies, waaronder de satelliet Mars Express en de rover Curiosity, vonden aanwijzingen dat het op aarde brandbare gas (het is het hoofdbestanddeel van aardgas) in zeer kleine hoeveelheden in de atmosfeer zit, en dat is interessant. “Methaan is instabiel, het wordt langzaam afgebroken”, zegt Rolf de Groot hoofd van het Robotic Exploration Coordination Office van ESA die al langer bij de internationale onderhandelingen van ExoMars betrokken is. “Als je dus methaan vindt dan betekent dit dat er een actieve bron is die het methaan in de Marsatmosfeer steeds aanvult. TGO is de eerste missie die een compleet en eenduidig beeld van methaan in de Marsatmosfeer geeft.”

Exomars2016 tgo orbit insertion 20160218 2k
Impressie van de Trace Gas Orbiter, die naast methaan ook naar waterdamp, acetyleen en stikstofdioxide kijkt.

Methaan kan op verschillende manieren ontstaan, op aarde heeft het vaak een biologische oorsprong. Het wordt onder andere geproduceerd door bacteriën, maar het kan ook afkomstig zijn uit interacties tussen water en mineralen. De Groot hoopt dat wanneer het gas op Mars wordt gevonden, het afkomstig is van bacteriën in de bodem. “Maar ook het vinden van een geologische bron, zoals vulkanisme of ondergronds opgeslagen methaan, is een prachtig resultaat.”

Naast het doen van atmosfeeronderzoek moet de TGO gaan dienen als communicatiesatelliet voor de Schiaparelli-lander én de rover die de Europeanen en de Russen in 2021 op de rode planeet willen landen. “We hadden voor communicatie ook bij de Amerikanen kunnen aankloppen”, zegt De Groot. “Hun Mars Reconaissance Orbiter doet ook dienst voor Curiosity. Toch zitten er nadelen aan. Ten eerste is deze satelliet al oud, meer dan tien jaar. Daarnaast zullen de Amerikanen communicatie met hun eigen rovers altijd voorrang geven.”

Generale repetitie voor de rover

Uiteindelijk dient deze landing vooral als test voor het landen van de ExoMars-rover. Als de landing nu slaagt en de betrokken landen meer geld in de missie stoppen dan zal er in 2020 opnieuw een Russische raket naar de rode planeet vertrekken. Aan boord bevindt zich een 300 kilo zware rover die op vrijwel dezelfde manier landt als de Schiaparelli-lander; inclusief lander weegt het gevaarte bijna twee ton. Bijna driemaal meer dan Schiaparelli.

Het bijzondere van deze rover is dat hij – in tegenstelling tot Amerikaanse Marsrover zoals Curiosity – flink in de planeet gaat boren. Daar gaat hij op zoek naar sporen van complexe organische moleculen: een mogelijk teken van leven.

Exomars rover 201403 orig
Impressie ExoMars-rover op Mars. In 2021 moet deze Europees/Russische rover op de planeet landen.

ExoMars is uitgerust met een boor die tot twee meter diep gaat, een unicum. “We weten dat complexe organische moleculen op oppervlakte niet lang bestaan”, zegt De Groot. “Dat komt door energierijke kosmische straling, die de verbindingen in de moleculen verbreekt. Daarom gaan we de diepte in, naar de tegen straling beschermde omgeving van de Marsbodem. We hopen daar wel complexe organische moleculen aan te treffen.”

De bodemmonsters gaan onder de loep van verschillende instrumenten. Deze analyseren het monster met verschillende technieken, waarbij de interessante moleculen met een laser uit het gesteente worden gehaald. Volgens De Groot is dat een unieke manier om de samenstelling te testen. “In tegenstelling tot eerdere rovers hoeven we het materiaal niet meer te verhitten om de gezochte moleculen eruit te halen”, zegt hij. “Bij dat proces maak je door de samenstelling van de Marsbodem de meest interessante moleculen kapot.”

Het lot tarten

Hoewel de successen van de Amerikaanse Marsrovers Spirit, Opportunity en Curiosity (de laatste twee zijn nog steeds actief) misschien anders doen vermoeden, is landen op Mars erg moeilijk. De geschiedenis van de ruimtevaart staat bol van mislukte landingen. Van de dertien pogingen om zacht te laden, waren er vier echt succesvol, een score van dertig procent. De Sovjet-Unie heeft een rijke geschiedenis van mislukkingen in de jaren zeventig, maar ook in Europa hingen de hoofden toen de Beagle 2-sonde in 2003 niet meer naar huis belde nadat het ogenschijnlijk veilig was geland op Mars.

Volgens De Groot heeft ESA geleerd van het debacle van Beagle. En wanneer de missie slaagt dan hebben Europa en Rusland met de TGO en de Marsrover een uniek laboratorium in een baan om de planeet en op het oppervlak. “Natuurlijk doet NASA fantastische dingen met haar Marsrovers, maar iets dat Curiosity niet kan is diep boren. Wij zijn overtuigd dat je dat moet doen om sporen complexe organische moleculen te vinden”, zegt De Groot. “We hebben met deze dubbelmissie absoluut het beste pakket ooit om te speuren naar leven op Mars.”

Impressie van de landing van de Schiaparelli-lander.
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 oktober 2016

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE