Op 26 november 2011 bulderden de motoren van een Atlas V-raket op NASA’s lanceerbasis op Cape Canaveral. Even later was ’s werelds grootste, duurste en meest geavanceerde Marsrover ooit op weg naar de rode planeet. De 2,5 miljard dollar kostende Curiosity, of officieel het Mars Science Laboratory, gaat rijden, kijken, boren, schieten en meten om ons meer over onze kosmische buur te leren.
Wat neemt Curiosity mee op reis?
Curiosity is groot. Hij weegt net geen 900 kilo, is drie meter lang, bijna even breed en 2,2 meter hoog. De Marsrover beschikt over zes wielen en een zeer flexibel onderstel waarmee hij over obstakels tot wel 65 centimeter hoog kan rijden.
Met 4 centimeter per seconde is de rover bepaald geen snelheidsmonster, maar het halen van snelheidsrecords op Mars is dan ook niet het doel. Onderzoeken, dat is wat Curiosity gaat doen. En het arsenaal instrumenten dat hij daarvoor meeneemt is indrukwekkend. Zo is er aan boord onder andere een gaschromatograaf, massaspectrometer, laser-absorptiespectrometer, Röntgendiffractie- en fluorescentie-instrument. Met deze instrumenten kan Curiosity met grote precisie de samenstelling van de ijle atmosfeer en bodemmonsters bepalen.
Om monsters te kunnen nemen beschikt de rover over een arm met een boor die tot 5 centimeter diep in het Marsgesteente kan boren. Deze arm is bovendien uitgerust met een camera voor extreme close-ups. Maar niet alle monster hoeven uitgeboord te worden. Curiosity kan ook op afstand werken en brengt daarvoor een staaltje Star Wars mee naar Mars. Met een laser kan hij tot op zeven meter afstand de bodem of op stenen raken om te zien waar ze van gemaakt zijn. Stoffen die vrijkomen door dit bombardement kunnen gemeten worden door een speciale telescoop op de Marskar.
Curiosity heeft een eigen weerstation om druk, temperatuur en vochtigheid te meten en bepaalt tegelijkertijd de stralingsniveau’s op de rode planeet. Camera’s bovenop een mast maken foto’s en video’s gedurende de hele rit. Om het geheel van stroom te voorzien heeft Curiosity een nucleaire batterij meegekregen. De Marsrover heeft dus geen zonnepanelen. De kleine reactor heeft genoeg energie om het systeem van een continue 110 watt aan elektriciteit te kunnen voorzien.
Waar landt Curiosity?
De Marsrover begint zijn rit op de bodem van een oude inslagkrater op Mars. De Gale-krater is ruim 3,5 miljard jaar geleden ontstaan en is ongeveer 150 kilometer in diameter. Nadat het de bodem, officieel Aeolis Palus genoemd, heeft onderzocht zal de rover zijn weg voortzetten op Aeolis Mons, een berg van 5,5 kilometer hoog midden in de Gale-krater.
Verwacht wordt dat Curiosity een minimum van ongeveer 20 kilometer zal gaan rijden in zijn nominale missie die een Marsjaar (een kleine 23 aardse maanden) duurt. Maar wetenschappers hopen dat de rover het langer dan dat uithoudt. Missies van eerdere Marsrovers laten zien dat dat geen ijdele hoop is. Kijk naar de directe voorgangers van Curiosity: Spirit en Opportunity. Beiden ontwikkeld voor een rit van 90 Martiaanse dagen (iets meer dan 90 aardse dagen) bewezen ze stukken degelijker te zijn. Er was voor het laatst contact met Spirit in maart 2010, ruim zes jaar nadat hij landde. Collega Opportunity is nog steeds in dienst, na ruim acht jaar.
Wat gaat Curiosity onderzoeken?
De plek waar de Marsrover gaat landen is volgens wetenschappers interessant. Waarschijnlijk heeft er zich op de bodem van de krater waar Curiosity landt materiaal verzameld van de hoge wanden van de krater. Dat materiaal kan aanwijzingen bevatten over de dieper gelegen gesteenten op Mars (die door de inslag van een meteoriet omhoog geduwd zijn). Verder is er op die plek door Marssatellieten felgekleurd gesteente waargenomen dat de aandacht van wetenschappers heeft getrokken maar dat nooit eerder door een rover is onderzocht.
Even verderop, richting de centrale berg in de krater, liggen afzettingen van kleien en zouten die het klimaat in het verleden zouden kunnen weerspiegelen. Een onderdeel van de missie van Curiosity is namelijk het onderzoeken van het Marsklimaat en de geschiedenis daarvan. Sporen die op de planeet zijn waargenomen duiden op een verleden waarin er vloeibaar water over de planeet stroomde. Een groot verschil met de koude en droge planeet die we nu zien. De vraag is natuurlijk wanneer deze klimaatsverandering heeft plaatsgevonden en wat hiervan de oorzaak was. Naast klimaatonderzoek meet Curiosity de exacte stralingsniveau’s op het oppervlakte van de planeet. Handig om te weten voor als we ooit nog voet willen zetten op de rode planeet.
Gaat Curiosity leven op Mars ontdekken?
Misschien wel het belangrijkste doel van het project is uitvinden of er ooit (of zelfs nu) leven was op Mars. Curiosity gaat daarvoor speuren naar organische moleculen, die op de aanwezigheid van leven kunnen duiden. Een lastige klus, want geen van de eerdere rovers op Mars hebben dergelijke moleculen kunnen detecteren.
Wetenschappers denken dat de beste kansen om leven – of in ieder geval sporen daarvan – te vinden, onder het oppervlakte van de planeet liggen. De hoeveelheid schadelijke straling op Mars is zo groot dat de kans op leven direct aan het oppervlak vrijwel nihil is.
Bij deze zoektocht komt de boor van Curiosity van pas. Deze kan tot 5 centimeter doordringen en monsters nemen. De grote vraag is echter of dat diep genoeg is. Grote en complexe organische moleculen – die worden geassocieerd met leven – zijn namelijk extreem gevoelig voor afbraak door straling. Hoe dichter zij bij het oppervlakte zitten, des te groter is de kans dat ze zijn vernietigd door bijvoorbeeld kosmische straling.
De kans op het vinden van die moleculen op een diepte van minder dan 10 centimeter is daarmee erg klein. Desondanks rekende onlangs een groep wetenschappers uit dat er veel simpelere organische moleculen, zoals formaldehyde, zouden kunnen overleven op het stralingsniveau van tussen de 5 en 10 centimeter diepte. Dat is op de grens van wat Curiosity kan bereiken. De wetenschappers adviseren het team van NASA dan ook om te gaan boren op plekken waar bijvoorbeeld recentelijk een meteoriet neerkwam. Op die plekken zouden diepe plekken in de grond namelijk bloot zijn komen te liggen. “Laat de natuur het werk doen”, schrijven ze.
Hoe land je een auto op Mars?
Curiosity heeft de afmetingen en het gewicht van een moderne auto en is bovendien volgepakt met gevoelige meetinstrumenten. Hoe landt je zoiets in één stuk op een planeet die nauwelijks een dampkring heeft en waar een parachute dus slecht werkt? De ingenieurs van NASA hebben alles uit de kast getrokken om dit mogelijk te maken. Wat ze bedachten is een spektakelstuk waarin de rover van 5,8 km/s tot een zachte touchdown komt op de planeet. En dat alles zonder hulp van technici op aarde, aangezien radiosignalen zo’n 14 minuten reizen naar Mars.
Het begint met het binnenkomen van de ijle Marsatmosfeer. Wrijving remt de sonde af tot ongeveer 470 m/s. Op dat moment kan een enorme parachute openklappen die het geheel afremt tot ongeveer 100 m/s. Dan wordt een zogenoemde luchtkraan ingezet: een door acht raketmotoren aangedreven constructie waaraan de Marsrover aan draden zachtjes op het oppervlakte van Mars neergezet kan worden. Als Curiosity op de grond staat worden de draden gebroken en vliegt de kraan weg om een eind verder op de planeet neer te storten. Dit systeem werd bedacht om ervoor te zorgen dat er zo weinig mogelijk stof op de rover komt, veroorzaakt door de raketten van de kraan.
In vergelijking met eerdere landingen op Mars is dit een gecompliceerde landing. Voorgangers van Curiosity liet men – omringt door airbags weliswaar – simpelweg neerstorten op het oppervlakte van de rode planeet. Maar de grootte en het gewicht van de huidige rover maken het onmogelijk Curiosity met dit systeem te laten landen. Het huidige landingssysteem stelt NASA in staat de rover ook veel preciezer te landen. De vorige generatie rovers landden willekeurig in een gebied van ruwweg 20 bij 150 kilometer. Curiosity wordt afgezet in een ellips van ongeveer 7 bij 20 kilometer waar hij op 6 augustus gaat rijden, kijken, boren, schieten en meten, op zoek naar leven.
Zie ook:
- Website Curiosity – NASA (Engels)
- De spectaculaire landing van Curiosity (Engels)
- Animatie van landing en het werk van Curiosity
- Life’s molecules could lie within reach of Mars Curiosity rover – EurekAlert (Engels)