Landers

Venera

De USSR probeerde sinds 1961 Venus te bezoeken. Pas in 1967 slaagde de Venera 4 erin de planeet te bereiken. Venera 4 dook de atmosfeer in en ook de opeenvolgende Veneras 5 en 6 daalden af in de Venusatmosfeer. De logische volgende stap was de Venera 7 die als eerste een geslaagde landing op Venus uitvoerde. Gedurende 23 minuten zond de landingscapsule metingen vanop het planeetoppervlak door. Venera 8 hield het 50 minuten uit, en in 1975 werd Venera 9 de eerste sonde die ons foto's van het Venusoppervlak terugstuurde. Venera 10 deed precies hetzelfde. De Venera 13 stuurde kleurenbeelden van het oppervlak door. Venera 15 en 16 waren uitgerust met sterke radars die het oppervlak van de planeet ruwweg in kaart brachten.

Venera

Venera

Venus landschap

Venus landschap

Viking

Het Viking-programma van de NASA met als doel het landen op de planeet Mars bestond uit twee missies. Viking 1 werd gelanceerd op 20 augustus 1975 en Viking 2 op 9 september 1975. Beide ruimtevaartuigen bestonden uit een lander en een orbiter. Na in een baan om Mars te zijn gekomen en foto's te hebben genomen van de geplande landingsplaats werden de landers en de orbiters losgekoppeld. De landers begonnen daarna aan hun afdaling naar het oppervlak vanwaar verschillende experimenten werden uitgevoerd. Zo werd er voor het eerst onderzoek gedaan naar leven op Mars maar de resultaten van de experimenten spraken elkaar tegen. De orbiters bleven in een baan om de planeet om vandaar Mars te onderzoeken en te dienen als zender van de data richting aarde voor de landers.

Viking

Viking

Mars landschap

Mars landschap

Mars Pathfinder / Mars Explorer Rovers

Met de Amerikaanse Pathfinder missie werd er voor het eerst een wagentje naar de rode planeet gestuurd. De Pathfinder bereikte Mars op 4 juli 1997 en haalde wereldwijd het nieuws. Het doel van deze missie was o.a. een nieuwe landingstechniek uit te testen met de hulp van airbags om de val te breken. Ook het maken van foto's en onderzoek doen naar stenen, rotsen en stof door het kleine rovertje Sojourner stond op het programma. Sinds 2004 rijden er twee grotere rovers op het Martiaanse oppervlak: Spirit en Opportunity. Deze rondsnuffelende geologen zijn al meer dan drie jaar actief en hebben aangetoond dat er langgeleden vloeibaar water stroomde op Mars.

Pathfinder

Pathfinder

Mars landschap

Mars landschap

Opportunity

Opportunity

Huygens

Huygens, een Europese sonde, verliet samen met het moederschip Cassini op 15 oktober 1997 de aarde. Na een reis van 7 jaar kwam het geheel op 1 juli 2004 in een baan om de planeet Saturnus. In december 2004 koppelde de lander zich los richting maan Titan en maakte een succevolle landing op 14 januari 2005. Titan is één van de grootste en de meest geheimzinnige manen van het zonnestelsel. Zijn diameter overtreft die van de planeet Mercurius en is de enige die door een 200km dikkeatmosfeer wordt omringd.

Huygens

Huygens

 

Mars Science Laboratory (Curiosity)

De NASA staat weer hoog aangeschreven in de Verenigde Staten en president Obama heeft zijn lof uitgesproken over het team in California dat verantwoordelijk is voor de landing van de Curiosity rover op Mars. Waarom? Wel we hebben weer een mijlpaal bereikt, iets dat nog nooit eerder gepresteerd is. Er zijn al andere ruimtetuigen op de rode planeet geland, maar deze keer is het een soort terreinwagen van één ton 5 maal zwaarder dan de vorige en de landing was op zijn minst spectaculair.

Curiosity

Artist impression van Curiosity op Mars, bron: NASA

 

Mars Science Laboratory (MSL) gaat de komende twee jaar de Gale krater op Mars verkennen, op zoek naar sporen van vroeger leven op de planeet. We spreken dan natuurlijk over microscopisch, primitief leven, geen groene mannetjes ... Er is een groot scala aan wetenschappelijke instrumenten aan boord om testen uit te voeren.

Missie

De missie is gelanceerd op 26 november 2011 vanop Cape Canaveral met een Atlas V raket. De afstand Aarde–Mars bedroeg toen 204 miljoen km en bij de landing 248 miljoen kilometer, maar eigenlijk heeft msl een traject afgelegd van 352 miljoen km om er te geraken in 254 dagen... De missie duurt een marsjaar of 98 weken op aarde. Oh ja, en het is daar tussen -90 en 0 graden Celsius met een atmosfeer die een druk heeft een tiende van die op aarde. Niet echt de beelden uit de film Total Recall dus, alhoewel de eerste foto’s er toch wel heel “aards” uitzien soms ...

Schema landing

Schema van de landing, bron: NASA

Lander

Het project is ontwikkeld door het Jet Propulsion Laboratory (jpl) in Passadena, California. De lander is ongeveer een ton zwaar en drie meter lang. Zoals de vorige rovers Spirit en Opportunity worden er zes wielen gebruikt en camera’s op een mast gemonteerd. De aandrijving is elektrisch met een thermonucleaire aandrijving, gebaseerd op Plutonium 238, die ongeveer 110W vermogen voortbrengt. Er kunnen obstakels tot 65 cm overwonnen worden en de jeep legt tot 200 m per dag af.

Instrumenten

De belangrijkste opdracht van Curiosity, waar 100 wetenschappers aan werken, is om vast te stellen of Mars ooitof nog steedsde juiste omstandigheden heeft voor microbiologisch leven. De rover kan dus bodemmonsters nemen en zelfs stenen met een laser zappen en analyseren. De Gale krater is daarbij een enorm interessant gebied om te onderzoeken. Een overzicht van belangrijke instrumenten:

  • CheMin: een X-stralen diffractie- en fluorescentiemeter. Gaat de samenstelling bepalen van de bodemmonsters.

  • Mars Hand Lens Imager is een camera die vanop de arm foto’s kan nemen met zeer hoge resolutie en op moeilijke plekken dankzij de robotarm, genoeg om een haar te onderscheiden op de stenen ...

  • De Canadian Space Agency heeft een X-stralen spectrometer aan boord om de relatieve samenstelling te onderzoeken.

  • De MSL Mast Camera staat op ooghoogte op de mast en kan zeer gedetailleerde opnames nemen en zelfs video.

  • ChemCam is dus de tot de verbeelding sprekende laser die rotsen tot op 9 meter kan verpulveren en analyseren...

De MSL is een internationale samenwerking, want buiten de Canadezen hebben de Spanjaarden een Rover Environmental Monitoring Station geleverd, zeg maar het weerstation om druk en straling en zo in de gaten te houden. De Russen hebben dan weer een instrument geleverd om waterstof op te sporen tot één meter onder het oppervlak.

Camera’s

De Curiosity heeft buiten de experimenten ook een indrukwekkend arsenaal aan camera’s aan boord, namelijk 14. Er zijn 12 zogenaamde “engineering” ca- mera’s die moeten zorgen voor navigatie of het detecteren van obstakels:

  • 4 navigatiecameras op de mast

  • 8 “hazcams” of “hazard avoidance” camera’s op de rover zelf

Alle camera’s kunnen links-rechts 3d monochrome beelden maken, de eerste thumbnail of lage resolutie foto was bijna onmiddellijk beschikbaar, de resolutie is nu opgevoerd. De mardi camera maakte beelden van het oppervlak en de mahli of Hand Lens Imager hebben we al besproken. Die maakt kleurenfoto’s van op de arm.

Landing

Hoe zit het nu met die spectaculaire landing waar we al over praatten? De laatste 45 dagen van de vlucht vormden de “approach fase”, waarbij de msl koers correcties mee kreeg voor de landing, die gebeurde trouwens volledig autonoom. Om de positie van het ruimtetuig te bepalen, worden drie methodes gebruikt:

  • Ranging: Hierbij wordt gemeten met antennes van het Deepspace Net- work in de usa, Spanje en Australië hoe lang een radiosignaal onderweg is.

  • Doppler: Hier wordt het doppler effect gemeten, namelijk het verschil in relatieve snelheid van msl tegenover de aarde aan de hand van het verschil in hoogte van een radiosignaal. Dit is te vergelijken met een trein die in je richting rijdt en toetert; bij het naderen klinkt de toon hoger en bij het verwijderen lager.

  • delta differential one-way range measurement: Hier worden gegevens toegevoegd over de positie loodrecht op het gezichtsveld, door radiosignalen te vergelijken met die van een bekende bron zoals een quasar.

Aan de rand van de atmosfeer is de snelheid nog 5900 m/s, de lander voert dan een aantal s-vormige maneuvers uit, net zoals de space shuttle, om af te remmen. In de laatste drie minuten wordt er een parachute ontplooid, zodat vlak boven het oppervlak het hitteschild wordt afgestoten en retroraketjes worden afgevuurd. De lander wordt dan aan kabels neergelaten op het oppervlak, de zogenaamde “Sky Crane”. Eens beneden worden de kabels vliegensvlug doorgesneden en vliegt de capsule weg om even verder te crashen.

Dit ongezien staaltje technologie werd volbracht in de morgen van 6 augustus, om 5u31 ut (7u31 onze tijd). Het is ook de eerste keer dat een landing op Mars met zo’n precisie kan uitgevoerd worden, tot op 20 km nauwkeurig. Dat is ook de reden dat nasa de Gale krater met zijn scherpe randen kon uitkiezen om te landen.

Tijdens de afdaling is de communicatie een extra probleem, het duurt immers 14 minuten eer de radiosignalen Curiosity bereiken vanop aarde en 2 minuten voor de landing verdwijnt de lander achter de horizon van Mars, uit het zicht van de vluchtleiders op aarde. Er wordt een beroep gedaan op de Mars Odyssey orbiter en Reconnaissance orbiter die beide in een baan om de planeet vliegen. De Curiosity is altijd maar kort boven de horizon te zien om gegevens door te geven en zo kunnen deze satellieten ze gauw verzamelen en daarna doorsturennaar de aarde, waar de antennes van het Deep Space Network ze opvangen. Tijdens de afdaling wordt er voor iedere fase een andere antenne gebruikt, naarmate omhulsel en hitteschilden afgestoten worden.

Een van de eerste foto's

Eén van de eerste foto's gemaakt door Curiosity, bron:NASA

Eerste resultaten

De MSL werkt prima en stuurt al mooie foto’s door. Op 14 augustus is de software van de redundante computers aan boord vervangen door een nieuwe versie die beter geschikt is voor het rondrijden op Mars en vermijden van obstakels en zo. Het gedeelte voor de landing was nu niet meer nodig.

Is er iets onduidelijk? Heb je een fout gevonden? Mail ons!