Naar Mars om landing te oefenen

Ruimtevaart

Bijna de helft van de landingen op Mars mislukte. Ook de landingsmissie van sonde Schiaparelli lijkt nu mislukt. Er kwam geen signaal van het Marsoppervlak.

Foto ESA

Woensdagmiddag zijn twee Europese ruimtevoertuigen aangekomen bij de planeet Mars. De ene, Schiaparelli, kwam waarschijnlijk wel op de planeet terecht, maar zijn lot is onbekend. Het beslissende signaal is niet ontvangen. De andere, Trace Gas Orbiter, had meer succes en vliegt er nu in de geplande langgerekte baan omheen. Het duo maakt deel uit van de ExoMars-missie, waar behalve het Europese ruimtevaartagentschap ESA ook het Russische Roscosmos een bijdrage aan levert.

De belangrijkste taak van Schiaparelli was de landing: met behulp van een hitteschild, een parachute en remraketten nieuwe technologie uitproberen, waarmee de ESA ervaring zou opdoen voor toekomstige ruimtemissies.Niet voor niets, want met menige Marslander liep het slecht af.

Zoekgeraakt

Zo ging het in 2003 mis met de Europese Beagle 2, die na zijn landing zoekraakte. Het duurde tot januari 2015 voordat op een foto van het Marsoppervlak het kleine Marslanderwagentje werd gezien. Ook de twee meest recente Russische pogingen om landers naar Mars en zijn kleine maantje Phobos te sturen, respectievelijk in 1996 en 2011, liepen spaak. Daarbij moet wel worden opgemerkt dat het in beide gevallen al fout ging bij de lancering.

Amerikaanse Marsmissies scoren beter, maar niet allemaal. De Mars Polar Lander kwam in 1999 onzacht in aanraking met de planeet, nadat zijn remraket vroegtijdig was uitgevallen. Alles bij elkaar liep het met bijna de helft van alle vaste of mobiele Marslanders slecht af.

Het is dus niet zo vreemd dat ESA niet meteen een marskarretje, maar eerst een eenvoudige landingsmodule stuurde. De landingstechniek is bedoeld om de veel geavanceerdere ExoMars Rover veilig op Mars te laten landen. Die moet in 2021 op de planeet gaan rijden en daarmee mag, als dat ook maar enigszins vermeden kan worden, niets fout gaan.

Je kunt het natuurlijk ook van de andere kant bekijken: iets meer dan de helft van de Marslandingen zijn geslaagd. Het eerste grote succes staat op naam van de beide Viking-landers van NASA, die in 1976 veilig op de ‘rode planeet’ aankwamen. Het tweetal hing vol meetinstrumenten, maar maakte vooral faam met biologische experimenten. Schepjes Marszand werden onderzocht op de aanwezigheid van organische moleculen en levende organismen.

Over de uitkomst ervan bestaat nog steeds discussie. Enerzijds wezen de resultaten erop dat de Marsbodem geen meetbare hoeveelheden organische moleculen bevat – wat als een belangrijk kenmerk van de aanwezigheid van leven wordt gezien. Anderzijds leek een van de proeven, waarbij een bodemmonster werd verrijkt met organische voedingsstoffen, juist op activiteit van levende micro-organismen te wijzen. Later is het vrijkomen van kooldioxidegas bij dit experiment toegeschreven aan ‘gewone’ chemische reacties, al zijn er wetenschappers die daar hun twijfels bij hebben.

Onleefbaar

Hoe het ook zij, bij latere Marslandingen zijn geen pogingen meer ondernomen om al dan niet levende organismen op te sporen. Bij de vijf geslaagde missies na het Viking-project – één stilstaande en vier mobiele verkenners (waarvan er twee nog steeds op pad zijn) – stond geologisch, mineralogisch en chemisch onderzoek centraal. Daarbij werd steeds duidelijker dat Mars in zijn huidige toestand niet bepaald leefbaar is.

Toch kan niet helemaal worden uitgesloten dat er diep in de bodem – beschut tegen kou, droogte en intense ultraviolette zonnestraling – nog levende micro-organismen, of overblijfselen ervan, te vinden zijn.

De Europese ‘pionierlander’ Schiaparelli en de om Mars draaiende Trace Gas Orbiter zullen het raadsel niet oplossen. De eerste doet een paar dagen meteorologische metingen en onderzoekt het stof in de Marsatmosfeer. De lander heeft geen zonnepanelen en valt uit zodra zijn accu leeg is – over een paar dagen.

De orbiter moet veel langer blijven werken. Op dit moment volgt deze een langgerekte baan waarbij zijn afstand tot het Marsoppervlak varieert van 300 tot 96.000 kilometer. Deze omloopbaan is echter niet geschikt om – zoals de bedoeling is – de atmosfeer van Mars te analyseren. Daarom zal de orbiter vanaf januari bij elke omloop langs de bovenste luchtlagen van de planeet schampen, om zich geleidelijk af te laten remmen door de atmosferische wrijving.

Deze techniek (aerobraking) moet ertoe leiden dat de orbiter vanaf december 2017 op 400 kilometer hoogte om Mars cirkelt. Pas dan begint zijn eigenlijke meetprogramma, dat onder meer inzicht moet geven in de herkomst van het methaangas in de Marsatmosfeer.

Dát de atmosfeer van Mars kleine hoeveelheden methaan bevat staat vast. Ook is bekend dat de concentraties fluctueren. Het feit dat dit atmosferische gas op tijdschalen van enkele eeuwen door de uv-straling van de zon wordt afgebroken, wijst erop dat het gas vanuit bronnen op de planeet wordt aangevuld.

Volgens sommige wetenschappers wijst dat op het bestaan van ondergronds levende micro-organismen. Maar de meesten zoeken de verklaring bij chemische reacties of ontsnappende vulkanische gassen. Door langdurig in de gaten te houden hoe de hoeveelheden methaan van plaats tot plaats en van seizoen tot seizoen veranderen, kan wellicht worden vastgesteld waar het methaan op Mars precies vandaan komt.

Hellingbaan

Het is de bedoeling dat de Trace Gas Orbiter, die ook dienst zal doen als communicatiesatelliet voor andere Marsmissies, minstens tot 2022 in bedrijf blijft. Hij is dan ook nog beschikbaar voor het tweede deel van de ExoMars-missie, waarvan de lancering voor 2020 gepland staat. Deze vervolgmissie bestaat uit een Russisch landingsgestel waarop een Marsautootje staat, de ExoMars Rover. Na de landing zal de meereizende Europese Marsrover via een hellingbaan van dat platform af kunnen rijden.

Die Rover gaat op Mars op zoek naar sporen van aanwezig of voormalig leven. Hij heeft daarvoor een boor waarmee boormonsters tot op diepten van twee meter kunnen worden genomen. Deze monsters zullen worden geanalyseerd, onder meer op organische verbindingen en mogelijke biologische activiteit.

De Europese Marsrover moet de draad van de beide Vikinglanders uit 1976 weer oppikken. Begin volgend decennium zullen er waarschijnlijk nog meer onbemande ruimtevoertuigen op uit worden gestuurd om naar leven op Mars te gaan speuren.

Niet alleen NASA heeft plannen, ook een consortium van Canadese universiteiten en het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf SpaceX spelen met deze gedachte. Het wordt nog druk op de rode planeet.