Ruimtetuig (veilig?) geland - deel 7 Mars

In totaal zijn er op moment van dit schrijven (juni 2025) 49 ruimtevluchten richting Mars gelanceerd. 

Vooral in de beginfase zijn vele van die missies mislukt, zowel bij de lancering als bij het verlaten van de baan rond de Aarde. Van de ruimtetuigen die Mars wel bereikten hebben er een paar een scheervlucht gemaakt langs Mars, de meeste ervan hebben vanuit een omloopbaan Mars verkend of bevinden zich nog steeds in een omloopbaan en bezorgen ons nog altijd informatie over de planeet. 17 sondes bereikten het oppervlak van Mars, in deze artikelenserie geven we daar meer informatie over. 10 van de 17 maakten een geslaagde landing en bezorgden ons heel wat nuttige informatie. 

Geslaagde landingen - deel 1

Viking 1 en Viking 2

De twee Viking Landers werden de eerste twee succesvolle landers op het oppervlak van Mars, ze hadden beide dezelfde instrumenten aan boord. Zij werden gelanceerd aan boord van twee Viking Orbiters. 

Viking 1 was de eerste geslaagde landing op Mars. De ruimtesonde werd gelanceerd op 20 augustus 1975 en de lander bereikte de laagvlakte Chryse Planitia op Mars op 20 juli 1976 en bleef er actief tot 13 november 1982 . In totaal was Viking 1 maar liefst 6 jaar en 4 maand actief op Mars. 

Viking 2 werd gelanceerd op 9 september 1975, drie weken na Viking 1, en bereikte de laagvlakte Utopia Planitia op 3 september 1976. De NASA bleef 8 jaar en 7 dagen in contact met Viking 2. 

Logo project Viking - Copyright afbeelding: NASA

De beide laagvlakten Chryse Planitia en Utopia Planitia werden gekozen omdat het risico bij landen op een grote vlakte het kleinst was. Landen op een hoogvlakte was geologisch interessanter geweest maar een landing is er moeilijker en gevaarlijker. Dat risico wou de NASA niet nemen.

Beide Viking Landers hadden elk twee camera’s aan boord, die van dichtbij details van een paar millimeter konden onderscheiden. Daarnaast waren er ook vier instrumenten aan boord om te speuren naar sporen van eventueel leven. 

Het belangrijkste instrument was een gaschromatograaf-massaspectrometer (GCMS) om organische stoffen op te zoeken en te identificeren. Met een uitschuifbare graafarm konden bodemmonsters opgepikt worden. Het bodemmonster kwam in de gaschromatograaf terecht. De vluchtige bestanddelen werden gescheiden van de monsters die geanalyseerd werden. Uiteindelijk kwamen de bodemmonsters die verder geanalyseerd werden terecht in de massaspectrometer. Deze maakte een chemische identificatie mogelijk. 

Een bewijs van leven kon de GCMS niet leveren, wel het bewijs van het tegendeel: als er geen organische moleculen werden aangetroffen was er zo wie zo geen leven mogelijk. 

De drie andere instrumenten waren minder belangrijk: het Gas Exchange Experiment (GEE) om gassen te detecteren die bij stofwisseling van martiaanse micro-organismen zouden vrijkomen. Het Label Release (LR) moest nagaan of de micro-organismen stoffen in zich zouden opnemen, waarmee ze in contact werden gebracht. Het Pyrolitic Release (PR) instrument onderzocht of in de bodem van Mars stoffen voorkomen, die uit koolstof houdende bestanddelen in de lucht met behulp van zonlicht organische stoffen kunnen vormen. 

Conclusie? De Viking-missies naar Mars waren cruciaal voor het begrip van de planeet en de zoektocht naar leven. Ze hebben veel waardevolle gegevens opgeleverd, maar de vraag of er ooit leven op Mars is geweest, bleef een open vraag.

Mars Pathfinder en Sojourner

Mars Pathfinder met aan boord het Marswagentje Sojourner werd gelanceerd op 4 december 1996 en landde op 4 juli 1997. Plaats van de landing op Mars was Ares Vallis. Het laatste contact was op 27 september 1997, toen om onbekende reden het contact uitviel. In totaal was Pathfinder 2 maand en 21dagen werkzaam op Mars. 

Belangrijkste doel van de Pathfinder was om metingen van de atmosfeer, opgenomen tijdens de afdaling, door te sturen naar de Aarde. Ander belangrijke objectief van de Pathfinder missie  was het adagio “Sneller, beter en goedkoper” waar te maken. 

Copyright: NASA

Alhoewel er vele wetenschappelijke instrumenten aan boord waren, was de kostprijs ongeveer één vijftiende van de kostprijs van de Viking. 

Aan boord van de Pathfinder waren er verschillende instrumenten voor onderzoek van de Marsbodem: een meteorologisch station om gegevens te verzamelen over druk, temperatuur en wind. Daarnaast was er aan boord van de Pathfinder een spectrometer om de samenstelling van gesteenten en bodem te meten. Er werden eveneens drie CCD camera’s met Pathfinder meegestuurd: twee die stereoscopische beelden opleverden en één die kleurfoto’s nam. Tenslotte waren er atmosferische en meteorologische sensoren aan boord die temperatuur, druk en wind op maten tijdens de afdeling naar het Marsoppervlak en na de landing deze informatie doorstuurde naar de aarde. 

Blikvanger aan boord was zeker het robotwagentje Sojourner. Sojourner had zes wielen, was 65 cm lang, 48 cm breed en woog 10,5 kg. De maximumsnelheid was 1 cm per seconde. 

Sojourner verplaatste zich in totaal ongeveer 100 meter in circkels rond de Pathfinder, de maximale afstand tot de Pathfinder bedroeg 12 meter. 

Doel van Sojourner was het maken van foto’s van het Marsoppervlak en onderzoek doen naar stenen, rotsen, stof en afdrukken van zijn eigen wielen op het planeetoppervlak. 

Spirit

De lancering van Spirit vond plaats op 10 juni 2003, en de rover landde op 4 januari 2004 in de Gusevkrater. 

Spirit  bleef actief tot 22 maart 2010. Het plan was dat Spirit drie maanden onderzoek zou doen op Mars, maar uiteindelijk bleef hij vijf jaar actief, ruim 21 keer langer dan verwacht. 

De Gusevkrater is een enorme inslagkrater met een diameter van ongeveer 166 kilometer. Deze krater werd gekozen omdat het landschap mede gevormd leek te zijn door vloeibaar water en in de krater mogelijk een meer was geweest. 

Spirit onderzocht een gebied van 7 kilometer in plaats van de vooraf geplande 1 kilometer. Men vreesde dat Spirit slechts 3 maanden actief kon blijven omdat men er vanuit ging dat het Marsstof de aanwezige zonnepanelen zou bedekken en dat daardoor het doorsturen van informatie naar de Aarde onmogelijk zou worden. Uiteindelijk kon Spirit 5 jaar actief blijven omdat de wind het stof weg blies van de zonnepanelen.

Copyright afbeelding: NASA

Het voornaamste doel van Spirit was een onderzoek of er op het moment van de landing water aanwezig was op Mars of dat er eventueel water aanwezig geweest was in het verleden. Water is een van de belangrijkste voorwaarden voor het ontstaan van leven. De bedoeling was echter niet dat Spirit zou zoeken naar het eventueel bestaan van (voormalig) leven.

Spirit was een robotwagentje met zes wielen en werd aangedreven door zonne-energie. Spirit kon over zeer ruw terrein rijden, de wielen hadden elk hun eigen motor en de wielen konden dus elk onafhankelijk van elkaar draaien en bewegen. Spirit kon hellingen nemen van 30 graden en zijn maximale snelheid was 50 millimeter per seconde. Spirit kreeg zijn energie door middel van zonnepanelen. Deze leverden energie voor vier uur per Marsdag, in het jargon gekend als 'sol'. Oplaadbare batterijen sloegen energie op voor de nacht. Spirit kon functioneren tussen -40° Celsius en +40° Celsius. Aan boord van Spirit was er een panoramische camera, een navigatiecamera en een infrarode spectrometer om de samenstelling van gesteenten te bepalen. De arm van Spirit bevatte onder meer een microscoop met camera, verschillende spectrometers voor het analyseren van gesteenten en bodemsoorten en magneten voor het verzamelen van magnetische stofdeeltjes. Spirit beschikte ook over twee antennes om foto’s en onderzoeksgegevens naar de Aarde te sturen. Maar ook de twee Marssondes die zich in die periode in een baan rond Mars bevonden (de Mars Odyssey en de Mars Global Surveyor) werden gebruikt als antenne. 

Spirit deed onderzoek naar verschillende rotsstenen in krater Gusev. Bij onderzoek van de steen Humprey leek het dat er een beetje vocht zat in de vulkanische steen. Vervolgens trok Spirit verder naar andere kraters om er onderzoek te doen. In 2005 ontdekte Spirit een hoge zoutconcentratie in het gebied Paso Robles. Het zout bevatte een hoge concentratie  fosfor. Dit zou er eventueel op wijzen dat er in het verleden water aanwezig was. Ondertussen was één van de achterwielen stuk geraakt, wat de verplaatsing van Spirit bemoeilijkte. Door het meesleuren van dat kapotte wiel kwam een dieper gelegen laag bloot te liggen. Men zag er aanwijzingen in dat er in het verleden eventueel microbieel leven mogelijk zou zijn geweest. 

In juni 2007 begon een zware periode van stofstormen, dit bemoeilijkte het werk van Spirit. Mars kent immers een zesjarige stofstormcyclus. In de periode februari-april 2008 werden de zonnepanelen door de wind weer schoon geblazen. Spirit kreeg opnieuw energie van de Zon en kon het werk voortzetten. 

Op 1 mei 2009 kwam Spirit vast te zitten in zachte grond. De pogingen om Spirit lost te krijgen mislukten en in januari 2010 werd beslist Spirit te gebruiken als een niet beweegbaar waarnemingsstation. In deze wintermaanden kreeg Spirit echter te weinig warmte van de Zon en was het einde nabij. Op 22 maart 2010 was er de laatste communicatie. Verwoede pogingen om de communicatie alsnog te herstellen mislukten en op 25 mei 2011 werd de missie beëindigd. 

Spirit had uiteindelijk 7 km 730 meter afgelegd en bezorgde de NASA heel wat nuttige informatie. De missie kan dan ook aanzien worden als een succes.

Opportunity

Op 8 juli 2003 verliet Opportunity de Aarde, de sonde  landde op 24 januari 2004 in het Meridiani Planum en bleef meer dan veertien jaar actief tot 10 juni 2018. 

Hoogtepunten van de missie zijn de ontdekking van de eerste meteoriet op een ander hemellichaam - de Meridiani Planum meteoriet, het bestuderen van de Endeavourkrater en het bestuderen van de Victoriakrater. 

Het voornaamste doel, nel als bij Spirit, was het ontdekken van eventueel water op Mars. Spirit en Opportunity worden weleens de tweeling sondes genoemd: ze werden gelanceerd in dezelfde periode, beide sondes waren volledig identiek aan elkaar en zij hadden dezelfde apparatuur aan boord. De duur van de missie was gepland op een drietal maanden. Na die periode zou het Marsstof de zonnepanelen volledig bedekken, waardoor de energievoorziening te laag zou zijn. Maar de wind op Mars blies regelmatig het stof van de zonnepanelen af en zo kon Opportunity maar liefst veertien jaar actief blijven.

Opportunity landde in de vlakte Meridiani Planum, meer precies in de inslagkrater genoemd Eaglekrater, midden in een vlak landschap. Bij nader onderzoek werd vastgesteld dat Meridiani Planum ooit de bodem van een zee moet zijn geweest. 

Na de Eaglekrater bezocht Opportunity nog vier ander kraters en legde daarvoor meer dan 46 km af. Na de Eaglekrater kwam de Endurancekrater aan de beurt. Hier reed Opportunity zich echter vast in een zandduin van ongeveer 30 cm. De missieleiders gaven de duin de naam Vagevuurduin. Zes weken lang werden op Aarde simulaties uitgevoerd om te onderzoeken hoe men Opportunity los kon krijgen van de zandduin, uiteindelijk lukte het en Opportunity zette zijn weg verder in zuidelijke richting naar de Erebuskrater, een grote ondiepe krater. 

In november 2005 werden de zonnepanelen schoongeblazen door de wind, zodat de energiecapaciteit verhoogd werd tot 80% van het maximum. Opportunity had ondertussen af te rekenen met nieuwe problemen, onder meer de motor van de robotarm. 

Eind september 2006 bereikte het wagentje de Victoriakrater, een grote inslagkrater op ongeveer 7 km van de landingsplaats. Opportunity maakte een grote rondgang in de krater en verliet de krater in augustus 2008. 

Opportunity ging nu op weg naar de veel grotere Endeavourkrater. Hiervoor diende hij een afstand van 19 km af te leggen. Omdat de bodem van deze krater sterk lijkt op de bodem van de voordien onderzochte kraters bleef Opportunity aan de rand van Endeavour. Aan die rand werden er stenen gevonden die ouder waren dan de tot dan toe gevonden stenen. Deze kleimineralen zouden gevormd kunnen zijn door de aanwezigheid van water.

In de zomer van 2018 ging het contact met Opportunity verloren tijdens een stofstorm die heel de planeet omvatte en die weken duurde. De accu’s waren zo goed als leeg, men hoopte dat er na de storm opnieuw zonlicht zou vallen op zonnepanelen. De NASA kon echter geen contact meer krijgen met Opportunity, die vermoedelijk door de kou  buiten werking was geraakt. Nadat op 19 februari 2019 tevergeefs een laatste signaal werd verstuurd naar Opportunity zonder dat er antwoord kwam werd de missie officieel beëindigd. 

Opportunity was een zeer succesvolle missie die gedurende meer dan 14 jaar actief was. Het onderzoek naar verschillende soorten gesteenten en grondsoorten, die mogelijk wijzen op aanwezigheid van water op Mars, was een belangrijk succes.

Copyright afbeelding: NASA

Tekst: Guido Hemeleers, juni 2025