voorgangers
De eerste rover die met succes op Mars landde, was de American Sojourner. Als onderdeel van het Mars Pathfinder-programma werkte hij in 1997 drie hele maanden op de planeet, waarbij hij soms de geschatte levensduur overschreed. De rover werd niet geconfronteerd met bijzonder moeilijke taken - het feit alleen al het vinden van een terrestrisch robotapparaat op de Rode Planeet maakte een plons in de wereld. Desalniettemin slaagde Sojourner erin veel foto's van Mars te verzenden en eenvoudige meteorologische en geologische studies uit te voeren.
Twee jaar later stuurde NASA opnieuw een Mars-missie de ruimte in, gericht op een gedetailleerde studie van de bodem en klimatologische omstandigheden van de planeet. De Mars Polar Lander-missie eindigde in een mislukking - het afdalingsvoertuig crashte om nog onbekende redenen. Aan boord van het ruimtevaartuig verdween ook de Russische laserradar (lidar), ontworpen om de samenstelling van de atmosfeer te bestuderen.
Amerikanen gingen de 21e eeuw in als de onbetwiste wereldleiders in de verkenning van Mars en ondersteunde hun succes in 2003 met de lancering van het Mars Exploration Rover-programma. Volgens het plan moesten twee rovers de planeet bestuderen - Spirit en Opportunity. Beide lander rovers landden in januari 2004 op het oppervlak van Mars met een tussenpoos van 21 aardse dagen. Het ontwerp van Opportunity bleek zo betrouwbaar en duurzaam te zijn dat de rover tot juni 2018 bleef werken.
Nu is er een Curiosity-rover van 900 kilogram met een radio-isotoopkrachtbron op Mars, die de planeet in augustus 2012 trof. Zijn belangrijkste taak is het boren en onderzoeken van monsters. Op dit moment is de missie voor onbepaalde tijd verlengd.
Dit was niet genoeg voor de Amerikanen, en zelfs eerder, in 2008, verscheen er een klein Phoenix-station op de planeet, waarvan een van de missies was om naar buitenaards leven te zoeken. Het apparaat was niet aangepast aan beweging, was relatief goedkoop ($ 400 miljoen) en leefde slechts enkele maanden in actieve staat. Niettemin ontdekte Phoenix water op Mars en voerde een eenvoudige chemische analyse van de bodem uit.
Het kostte de Amerikanen bijna tien jaar om de stationaire verkenningsrobot te vervangen die in de herfst van 2008 offline ging. Het seismische station van Mars met NASA's InSight-installatie landde in 2018 op de planeet en heeft tot nu toe met succes onderzoeksresultaten naar de aarde gestuurd.
De aanwezigheid van één mobiel en één stationair Marsapparaat is duidelijk niet genoeg voor de Amerikanen. Om zijn aanwezigheid op Mars te consolideren, landde de Perseverance-rover op 18 februari 2021 op het oppervlak. En hij heeft zijn eigen helikopter.
Is er leven op Mars?
Allereerst is Perseverance de grootste rover die tot nu toe op de Rode Planeet is gedropt. Elon Musk katapulteerde ooit zijn elektrische roadster de ruimte in en NASA stuurde een auto-sized rover naar Mars. Perseverance is ongeveer 3 meter lang, 2,7 meter breed en 2,2 meter hoog. Voor een vrij grote rover zijn supersterke en ultralichte materialen gebruikt, waardoor het gewicht van het apparaat in terrestrische omstandigheden amper een ton overschrijdt. Onder Mars-omstandigheden zal Perseverance twee en een half keer minder wegen.
De lancering van zo'n complex en duur project (meer dan $ 3 miljard) moet worden ondersteund door een passend onderzoeksprogramma op Mars. Om de uitgaven te rechtvaardigen, rustten de Amerikanen de rover uit met verschillende interessante gadgets tegelijk.
Allereerst is dit het MOXIE-modelapparaat voor de synthese van zuurstof uit koolstofdioxide in de atmosfeer van Mars, waarvan het aandeel 93% bereikt. In theorie is alles heel eenvoudig - van het koolstofdioxidemolecuul CO2 we scheuren atomaire zuurstof af en combineren het met een van hetzelfde. De uitlaat produceert koolmonoxide en moleculaire zuurstof, wat behoorlijk ademend is.
Daarvoor werd in ruimteomstandigheden zuurstof gesynthetiseerd door elektrolyse van water, maar voor het leven van één persoon is een hele kilo water per dag vereist - deze methode is niet van toepassing op Mars. Kortom, het MOXIE-apparaat comprimeert koolstofdioxide, verwarmt het tot 800 graden en laat er een elektrische stroom doorheen lopen. Hierdoor komt aan de anode van de gascel zuivere zuurstof vrij en aan de anode koolmonoxide. Vervolgens wordt het gasmengsel afgekoeld, gecontroleerd op zuiverheid en afgegeven aan de atmosfeer van Mars.
Het is duidelijk dat in de verre toekomst duizenden van dergelijke generatoren de koolstofdioxide van Mars zullen verwerken tot een mensvriendelijke atmosfeer. Het is opmerkelijk dat deze technologie niet de meest vooruitstrevende is. Nog steeds, volgens de theorie, van twee CO-moleculen2 er wordt maar één O geproduceerd2… En dit is ver verwijderd van de werkelijke effectiviteit van dergelijke installaties. Veel interessanter is het idee om koolstofdioxide te splitsen in koolstof C en een molecuul O2… In 2014 publiceerde het tijdschrift Science een methode voor de synthese van zuurstof uit CO2 onder invloed van ultraviolette lasers. Vijf jaar later kwam het California Institute of Technology op het idee om koolstofdioxidemoleculen te versnellen en te raken op inerte oppervlakken zoals goudfolie. Als gevolg van deze barbaarse behandeling wordt koolstofdioxide gesplitst in moleculaire zuurstof en koolstof, oftewel roet. Maar hoewel dergelijke technieken verre van technologische perfectie zijn, moet NASA tevreden zijn met apparaten als MOXIE.
De tweede interessante gadget voor de rover is de PIXL, die is ontworpen om de omgeving met röntgenstralen te scannen. Het apparaat voert op afstand testen uit van grond op chemicaliën en elementen die markers van levende wezens kunnen zijn. De ontwikkelaars verzekeren dat PIXL in staat is om meer dan 26 chemische elementen te herkennen. Een vergelijkbare taak wordt uitgevoerd door de multifunctionele SuperCam-scanner, die in staat is om de atomaire en moleculaire samenstelling van gesteenten vanaf zeven meter te bepalen. Hiervoor is hij uitgerust met een laser en zeer gevoelige infraroodsensoren.
En dat is niet alles. De analyse op de aanwezigheid van sporen van leven wordt uitgevoerd door de "forensische experts" SHERLOC en WATSON. SHERLOC werkt in het ultraviolette bereik en tast de omringende rotsen af met een laser. Het principe lijkt erg op het werk van een aardse speurder die met een UV-zaklamp op zoek gaat naar biologisch bewijs. WATSON legt op zijn beurt alles vast wat er op camera gebeurt. Een paar sensoren samen met een PIXL-röntgenfoto bevinden zich aan het einde van de rovergiek.
Doorzettingsvermogen heeft geen oefening om het binnenland van Mars te verkennen. Voor dit doel wordt de RIMFAX-radarscanner gebruikt, die Mars kan "scannen" tot een diepte van 10 meter. GPR brengt het onderliggende oppervlak in kaart en zoekt naar afzettingen van Marsijs.
Marsrover met helikopter
De belangrijkste "show-stopper" van Perseverance zijn niet de hierboven beschreven supergadgets en zelfs niet een kerncentrale, maar het allereerste vliegtuig voor Mars. Na de landing in de Marskrater van Jezero, bracht de rover een miniatuur coaxiale helikopter onder zijn buik. In de beste tradities van de Amerikaanse ruimtevaart werd de naam voor de helikopter gekozen door de concurrentie, en de beste was Ingenuity. Door Vaniza Rupani, 11e klasser uit Northport.
De helikopter heeft geen wetenschappelijke uitrusting aan boord. Zijn belangrijkste taak is om het vluchtpotentieel aan te tonen in de atmosfeer van Mars, die bijna volledig uit koolstofdioxide bestaat. De atmosfeer van de Rode Planeet is qua dichtheid vergelijkbaar met die van de aarde, maar de zwaartekracht is 2,5 keer minder. Het vliegtuig trekt met 1, 8 kilogram en is vanwege zijn gewicht uitgerust met relatief kleine propellers (rotatiesnelheid - 2537 tpm) - bonussen van de zwaartekracht van Mars. De enorme temperatuurdalingen op het aardoppervlak dwongen ingenieurs echter om een complex thermisch beveiligingssysteem op een helikopter te bouwen. De eerste vlucht van Ingenuity staat gepland voor niet eerder dan 8 april en het hele testprogramma moet binnen een maand zijn afgerond. De helikopter is wegwerpbaar - na testen blijft hij op Mars als buitenaards puin. Ook doorzettingsvermogen wordt uiteindelijk een dood stuk dure legeringen, maar de levenscyclus is veel langer.
Er wordt aangenomen dat Perseverance zijn satelliet in een gitaarvormige beschermende container zal laten vallen, enkele tientallen meters terug zal rollen en op afstand een testvluchtprogramma zal lanceren. De helikopter zal rond de rover moeten vliegen zonder het bewakingsgebied van camera's en scanners te verlaten. Het moeilijkste is om de eerste koude nacht op Mars te overleven voor een miniatuurhelikopter. Als je het materiaal vóór 8 april 2021 leest, dan beweegt de Marsrover net naar het vooraf geselecteerde vliegveld voor de lancering van Ingenuity.
