Nieuws

Week 1: Reizen naar Mars - een stukje geschiedenis

Geplaatst op 08-04-2010 om 19u28 door Bert Carrein - 12544 keer gelezen
Nieuws

Vanaf vandaag wordt er elke week een uitgebreid artikel over onze buurplaneet Mars geplaatst. Deze week beginnen we met 'Reizen naar Mars - een stukje geschiedenis'. Volgende week: 'Leven op Mars (deel 1)'.

Reizen naar Mars zijn bepaald nog geen routine. Het aantal ongelukken en mislukkingen overtreft met gemak het aantal succesvolle reizen.

Op 4 oktober 1957 opende de Sovjet-Unie het ruimtevaarttijdperk met de lancering van de eerste kunstmaan, de Spoetnik. Vanuit een baan om de aarde zond hij zijn biep-biep-biep-signaal uit, waar de hele wereld naar luisterde. Het was hartje Koude Oorlog, en de prestigestrijd met Amerika om de heerschappij in de ruimte was begonnen.

Beide naties hadden daarom een reis naar een van onze buurplaneten hoog op het verlanglijstje staan. De Sovjet-Unie deed de eerste pogingen om Mars en Venus te bereiken, maar faalde: de eerste satellieten die close-ups van die twee planeten maakten, waren van Amerikaanse makelij. Toch bleef de rol van de Sovjet-Unie groot. De Russen slaagden er bijvoorbeeld als eersten in om op beide planeten een landingstoestel neer te zetten.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuwsDe eerste poging om Mars te bereiken vond vermoedelijk plaats op 10 oktober 1960, toen de Sovjet-Unie ’s middags een raket lanceerde. Volgens de Amerikaanse inlichtingendienst was dat de Marsnik-1, die langs de rode planeet had moeten scheren, maar officieel is de lancering nooit door de Russen bevestigd. Zij wijzen 14 oktober 1960 aan als datum voor de eerste marslancering, toen Marsnik-2 zijn reis begon. Maar hoe dan ook werd de onderneming geen succes: van beide vaartuigen wordt gezegd dat ze amper 120 kilometer van de aarde los kwamen, om vervolgens neer te storten.

Iets meer succes hadden de Russen met de Mars-1, ook wel bekend als de Spoetnik-23, die op 1 november 1962 werd gelanceerd. De vluchtleiders konden hem bijna vijf maanden lang volgen, maar het contact ging verloren toen het vaartuig ruim 106 miljoen kilometer van de aarde verwijderd was. Later is berekend dat Mars-1 op 19 juni 1963 de rode planeet het dichtst genaderd moet zijn, en op een afstand van zo’n 193.000 kilometer passeerde, ongeveer de helft van de afstand tussen aarde en maan.

Het waren tenslotte de Amerikanen die echt als eersten vlak langs Mars scheerden. Hun Mariner-4 vloog na een reis van zeven en een halve maand op 14 en 15 juli 1965 langs de planeet, op 9846 kilometer afstand. Het vaartuigje maakte 21 foto’s en had tot 3 augustus nodig om die met radiosignalen naar de aarde te sturen – voor alle zekerheid werd elk plaatje twee keer verstuurd.

Maar ook vanaf dat moment werden marsreizen geen routine. De mislukkingen bleven talrijker dan de successen, zowel aan Amerikaanse als aan Russische zijde. Pas eind 1971 bereikte de Sovjet-Unie de volgende mijlpaal, toen twee identieke sondes Mars-2 en Mars-3 als eerste satellieten in een baan om Mars terechtkwamen. Beide lieten bovendien een landingsvaartuig los. De lander van Mars-2 stortte te pletter; die van Mars-3 kwam netjes neer, maar gaf na 20 seconden al de geest – waarschijnlijk als gevolg van de stofstorm die net over de landingsplaats raasde.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuws
Foto: De Mariner 4 zorgde voor de eerste close-up foto's van Mars. Het ruimteschip passeerde Mars, toen het 228 dagen onderweg was, op een afstand van 9846 km. De sonde nam 22 foto's. Op de foto's stond een groot niemandsland, met een zandtapijt en overal kraters. Bron: NASA.

Het duurde vijf jaar voor de Amerikanen die prestatie evenaarden. Het lukte medio 1976 met de Viking-1 en Viking-2, die eenmaal aangekomen in een baan rond Mars zelf op zoek gingen naar de beste landingsplaats voor hun landers. De missie verliep vlekkeloos, en eind juli ontving de Nasa de eerste foto’s van Mars die vanaf het oppervlak van de planeet waren gemaakt.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuwsDaarna bleef het lang stil bij de rode planeet. Pas in 1992 naderde een volgend vaartuig, de Amerikaanse ‘Mars Observer’, maar die verdween uit zicht nog voordat hij zijn geplande baan rond de planeet bereikte. Succes volgde pas weer met de Pathfinder, die gehuld in airbags op de Amerikaanse Onafhankelijkheidsdag van 4 juli 1997 een stuiterende landing maakte. Maar het was vooral het karretje Sojourner uit zijn inwendige dat in de maanden daarna geschiedenis schreef.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuwsMars werd echter de populairste van de twee. Stukje bij beetje werd de rode planeet beter bekend. Dat leidde tot een wervelende pr-show die Nasa in 1997 organiseerde met het rondrijdende marskarretje Sojourner. Hoewel Sojourner in totaal slechts een gebied ter grootte van een voetbalveld verkende, waren zijn foto’s van stenen als ‘Barnacle Bill’ een zomer lang wereldnieuws.

Nasa kreeg ruimbaan voor vervolg-expedities, maar die verliepen minder voorspoedig. Om niet te zeggen rampzalig, want twee verkenners gingen verloren door blunders waar een middelbare schoolleerling zich kapot over zou schamen.

Ondanks zijn nietig voorkomen – zo groot als melkkratje en amper 11,5 kilo zwaar – werd Sojourner begin juli 1997 een wereldhit. De sporen van zijn wielen waren duidelijk te zien op de rood-oranje foto’s die bij de berichten stonden afgedrukt. De dames en heren van Nasa haalden opgelucht adem. Want hoewel de landingsprocedure vaak was getest op aarde, vreesden velen voor een debacle op de rode planeet. Samen met zijn grondstation ‘Pathfinder’ stuiterde Sojourner bij de landing immers letterlijk over het oppervlak van de planeet, slechts verpakt in een aantal airbags. Maar grondstation en karretje deden meer dan uitstekend dienst: tot eind september luisterden ze naar de commando’s die ze vanaf de aarde kregen, veel langer dan was voorzien.

Critici beweerden later dat Sojourner vooral een grote pr-show van Nasa was. De organisatie ontkent dat niet. In een verklaring die na afloop van de missie werd uitgegeven, staat dat het project ‘in de eerste plaats bedoeld was als test voor een nieuwe, goedkope manier om wetenschappelijke instrumenten en een vrij rondrijdende robot naar de rode planeet te sturen’. Mede daarom is de route van Sojourner – in totaal enkele tientallen meters rondom Pathfinder – zeer gedetailleerd in kaart gebracht. Daarom ook kreeg elk rotsblokje dat hij op zijn weg tegenkwam, een bijnaam. De bijzonderheden van ‘Barnacle Bill’, het eerste steentje dat Sojourner aftastte, vormden twee dagen lang de opening van elk Amerikaans televisiejournaal.

Niet dat de steen zo erg bijzonder waren. Sojourner had een APXS aan boord, een ‘alfa proton röntgenstraling spectrometer’, die radioactieve deeltjes in het steentje schoot en uit de terugkaatste deeltjes moest opmaken uit welk materiaal Barnacle Bill bestond. Zelden zullen zoveel mensen hebben gehoord dat een steen uit andesiet kan bestaan, wat niets bijzonders is, want het is een type lava dat ook veel op aarde voorkomt. Ook de samenstelling van de steentjes Yogi, Bam-Bam, Scooby Doo of Chimp leverde weinig verassingen op. Wie had gehoopt dat er een op aarde onbekende stof zou worden gevonden, werd ernstig teleurgesteld.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuwsNu zou Sojourner een onbekende stof waarschijnlijk ook niet hebben kunnen ontdekken. De instrumenten die hij en Pathfinder hadden meegekregen, waren daar veel te eenvoudig voor. De wetenschappelijke hoogtepunten van het hele project waren dan ook wat mager. Dat het stof op Mars magnetische deeltjes heeft, bijvoorbeeld, die gemiddeld een duizendste millimeter groot zijn. Of het feit dat het zicht helderder was dan op grond van opnamen met de Hubble ruimte-telescoop was voorspeld. Verder maakten Pathfinder en Sojourner duidelijk dat de bewolking van Mars niet zo zeer uit grondmist bestaat, maar uit sluiers hoger in de atmosfeer. Tot slot maakten de afgeronde vormen van de gefotografeerde stenen het aannemelijk dat ze ooit in stromend water langs en over elkaar heen zijn geschuurd.

Alle resultaten op een rij gezet, concludeerden de onderzoekers dat Mars in het verleden warmer en natter moet zijn geweest. In de verslagen schilderden zij een beeld van het vroegere Mars als een aardeachtige planeet, waar water het oppervlak voortdurend erodeerde en herschiep, waar wind het gesteente tot zand verpulverde, en waar wolken voor de verspreiding van water en warmte zorgden. Met andere woorden: allemaal omstandigheden waar leven zich prima bij thuis zou voelen.

Die conclusies stonden volgens sommige skeptici van tevoren al vast, al was het maar om de vlucht van de kunstmaan ‘Mars Global Surveyor’ te rechtvaardigen. Die was al een maand voor Pathfinder en Sojourner gelanceerd, maar moest nog even op zijn beurt wachten. Pas toen de batterijen van het tweetal beneden op de planeet waren uitgeput, kwamen de instrumenten van Surveyor in actie. Vanaf een hoogte van ongeveer 400 kilometer kijken de camera’s, spectrometers en andere apparaten naar het marsoppervlak. Naar de kloven en bergen van het landschap bijvoorbeeld, of de infrarode straling die de opwarming en afkoeling van rotsformaties verraadt.

Maar het was vooral Surveyors speurtocht naar water in de bodem en atmosfeer die veel aandacht kreeg. De bevindingen waren niet erg eensluidend. Verschillende keren rapporteerde Nasa sporen van recente en zeer oude waterlopen te hebben gevonden, maar andere onderzoekers trokken dat even vaak weer in twijfel. Twee nieuwe missies zouden meer duidelijkheid kunnen brengen – de Mars Climate Orbiter en de Mars Polar Lander. Mede door een onwaarschijnlijke blunder bij het doorgeven van een aantal getalletjes, werden beide ondernemingen echter een totale mislukking.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuws
Foto: De MGS zond honderdduizenden Marsfoto's naar de aarde. Begin 2006 heeft de sonde verschillende foto's genomen van nieuwe kraters, waarop mogelijke tekenen van recent stromend water zijn waargenomen.

“Sneller, beter, goedkoper”. Dat was het nieuwe motto waarmee Nasa vanaf 1990 zijn projecten inrichtte. De ruimtevaartorganisatie kreeg minder geld te besteden, maar dat verlies werd deels opgevangen door verbeterde computertechnieken: wat vroeger door personen werd uitgevoerd, kon steeds meer door geautomatiseerde bits en bytes worden gestuurd. In verhouding tot de menskracht die in de decennia daarvoor was ingezet bij de Apollovluchten en space shuttles, was de reis van Pathfinder en Sojourner in 1997 dan ook zonder meer een uitgeklede missie te noemen – minder geld, minder mensen, maar volgens de Nasa-leiding meer resultaat.

Die visie is de organisatie tot vervelens toe smalend voor de voeten gesmeten, toen duidelijk werd waarom eind 1999 twee marssatellieten kort na elkaar spoorloos verdwenen. Het verlies van de Mars Climate Orbiter werd door het tijdschrift Science bestempeld tot ‘blunder van het jaar’. “Als je zegt dat je ergens ‘sneller, beter, goedkoper’ wilt komen, betekent dat nog niet dat je er ook echt komt.”

Wat was er misgegaan? Zoals elke middelbare scholier leert, mag je in natuurkundige formules en vergelijkingen alleen standaard eenheden gebruiken. Doe je dat niet, dan kunnen de uitkomsten van de sommetjes totaal verkeerd uitpakken. Wie bijvoorbeeld vermenigvuldigt met een Engelse maat als de inch (2,54 centimeter), krijgt een foute uitkomst, omdat het sommetje met de standaardeenheid meter moet worden gedaan.

Zo’n rekenfout is precies de ondergang van de Climate Orbitor geworden. Toen de satelliet de atmosfeer van Mars naderde, moesten de motoren even worden aangezet om hem in de juiste baan rond de planeet te brengen. Het bedrijf Lockheed Martin Astronautics, dat de satelliet samen met Nasa had gebouwd, had tijdens de vlucht vier keer koerscorrecties aan het uitvoerende team van Nasa doorgegeven. De vereiste krachtstoot voor die correcties drukte Lockheed uit in de Engelse maat ‘zoveel pond-seconde’. Het team dat de correcties naar de satelliet stuurde, meende echter dat de getalletjes de standaardeenheid ‘zoveel Newton-seconde’ inhielden. De vier koerscorrecties hadden de Climate Orbitor daarom bij aankomst bij Mars zo’n 100 kilometer dichter bij het planeetoppervlak gebracht dan de bedoeling was.

Waarschijnlijk is de satelliet te pletter geslagen; feit is dat de vluchtleiding het contact op 23 september 1999 voorgoed verloor. Naast fouten wees Nasa als oorzaak ook onderbemensing bij de teams aan. Om te voorkomen dat hetzelfde zou gebeuren met de Mars Polar Lander, het tweede vaartuig dat Mars op dat moment naderde, werd extra menskracht ingezet. Achteraf is vastgesteld dat de Polar Lander goed op koers lag toen hij op 3 december 1999 de zuidpool van Mars naderde. Deze keer echter ging het mis met de remraketten, die veel te vroeg afsloegen. Daarom was de snelheid waarmee de lander op Mars moest neerstrijken, veel te groot. Ook de Polar Lander is waarschijnlijk neergestort. ‘Onvoldoende getest door te veel haast en te weinig geld’, oordeelde later de onderzoekscommissie over de oorzaak van de ramp.

astronomie sterrenkunde ruimtevaart nieuwsEen deel van het verlies is goedgemaakt door een satelliet die ten tijde van de twee crashes al in de steigers stond: de Mars Odyssee. Op 24 oktober 2001 arriveerde die vlekkeloos in een baan om Mars. Zijn taken – een kaart maken van de chemische elementen en mineralen op het planeetoppervlak, het zoeken naar eventueel water in de ondiepe ondergrond, en bekijken of de kosmische straling op Mars schadelijk kan zijn voor toekomstige Marsreizigers.

Bron: The Guidestar: http://www.astro-event-group.be (Janek Kozicki, Arjan vd Star)

Gerelateerde berichten

Lees ook: ESA wil missies naar Mars voortzetten
Lees ook: Primeur: NASA zendt zes Belgen naar Mars in simulatie
Lees ook: Een beetje Mars op Aarde
Lees ook: Europa en Rusland samen op Mars
Lees ook: Mars is binnenin kouder dan gedacht
Lees ook: Vier decennia oude mysteries op Mars opgelost

Bekijk alle berichten uit deze categorie.