Voorstelling van de Mars 2020 die een rotsformatie bestudeert op Mars. NASA/JPL-Caltech

De NASA stelt voor: Mars 2020, de nieuwe en verbeterde Marsrover

Curiosity is momenteel de enige 'rover' van de NASA die nog actief is op Mars, maar lang zal dat niet meer duren. Op 17 juli 2020 zal de Mars 2020 normaal gezien gelanceerd worden, om op 18 februari 2021 te landen op de rode planeet. Voor de Mars 2020 is voortgebouwd op het ontwerp van Curiosity maar de twee rovers zijn geen tweelingen. Het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de NASA, waar de twee rovers gebouwd zijn, heeft de verschillen op een rijtje gezet.  

In 2004 werden de 'tweeling rovers' Spirit en Opportunity op Mars gezet om 'het water te volgen' en dat bleek een succes. De onbemande voertuigjes vonden aanwijzingen dat er op Mars ooit stromend water was geweest, voor de planeet een bevroren woestijn werd. Dat riep de vraag op wanneer dat water verdwenen was en waarom?

Om daarover meer te weten te komen, lanceerde de NASA het veel grotere Mars Science Laboratory (MSL), beter bekend als Curiosity. Sinds die rover in 2012 geland is, zwerft hij rond door de Gale Crater. Curiosity ontdekte dat die miljarden jaren geleden een meer bevatte, en dat een leefmilieu geweest was waarin microbieel leven mogelijk zou kunnen geweest zijn. 

De rover is nog steeds op jacht naar aanwijzingen over dit leefmilieu terwijl hij nu de 5 kilometer hoge Mount Sharp beklimt. Die staat in de Gale Crater en werd gedeeltelijk gevormd door water. 

Van februari 2021 zal Mars 2020 zo'n 6.000 kilometer verder op Mars ook een landschap verkennen dat gevormd werd door water: de Jezero Crater, de site van een oude delta. Maar Mars 2020 zal verder gaan dan Curiosity en een volgende wetenschappelijke stap zetten: de rover zal zoeken naar echte aanwijzingen van vroeger leven, zogenoemde biosignaturen.

Mars 2020 zal stalen van rotsen en losse grond nemen die door toekomstige missies zouden opgehaald kunnen worden en naar de aarde teruggebracht voor een diepgaande studie. 

Het Mars Science Laboratory (MSL) of Curiosity (links) en Mars 2020 (rechts). NASA/JPL-Caltech

De instrumenten

Het onderstel van de Mars 2020 is bijna 13 centimeter langer dan dat van Curiosity. Mars 2020 is met 1.025 kilogram ook zwaarder dan Curiosity, die net geen 900 kg weegt. Het verschil in gewicht heeft te maken met de instrumenten op de beide rovers. 

Zo zijn er de robotarmen: die van Curiosity heeft een reikwijdte van 2,2 meter en hij heeft een roterende kop van 30 kg die is uitgerust met een wetenschappelijke camera, een chemisch analysetoestel en een boor. Het rijdende laboratorium verbrijzelt rotsstalen en giet het poeder in het frame, waar twee laboratoria kunnen vaststellen uit welke mineralen en chemische elementen de rots bestaat. 

De arm van Mars 2020 heeft dezelfde reikwijdte als die van Curiosity, maar de kop weegt meer dan 45 kg - omdat er grotere instrumenten inzitten en een grotere boor voor het nemen van boorkernen. De boor zal intacte boorkernen uitsnijden uit rotsen, in plaats van de rotsen te verpulveren, en die kernen zullen in staalbuisjes geplaatst worden door een complex opbergsysteem.  

Wetenschappelijke instrumenten op de Mars 2020: SuperCam is een instrument dat beelden en analyses van de chemische samenstelling en de mineralogie kan leveren. Het instrument kan ook de aanwezigheid van organische samenstellingen vanop een afstand ontdekken; het Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry (PIXL) is een röntgen-fluorescentie spectrometer die de samenstelling van het materiaal aan de oppervlakte op zeer fijne schaal kan detecteren; Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC) is een spectrometer die de mineralogische samenstelling op zeer kleine schaal kan vaststellen en organische samenstellingen kan opsporen. Bevat een hoge-resolutie kleurencamera voor microscopische opnamen van het oppervlak; het Mars Oxygen ISRU Experiment (MOXIE) is een onderzoekstoestel dat zuurstof zal produceren uit de CO2 in de atmosfeer van Mars; Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) is een reeks van sensoren die metingen zullen verrichten van de temperatuur, de windsnelheid en richting, de druk, de relatieve vochtigheidsgraad en de grootte en de vorm van het stof; de Radar Imager for Mars'Subsurface Experiment (RIMFAX) is een radar die door de grond kan kijken en die de geologische structuur van wat er onder het oppervlak zit in kaart zal brengen met een resolutie van een centimeter. NASA/JPL-Caltech

Ogen en oren

Bij al de Marsmissies van de NASA kon het publiek meekijken terwijl de onderzoekers en ingenieurs de planeet verkenden. Bij Curiosity kon dat dankzij 17 camera's op zijn Mast - of hoofd - en zijn lichaam, 4 daarvan zijn kleurencamera's. 

De Mars 2020 heeft 23 camera's, waarvan de meeste kleurencamera's zijn. De nieuwe rover heeft ook 'oren' - twee microfoons om niet alleen de eerste geluiden van een Marslanding op te vangen, maar ook de wind op Mars en de geluiden als de laser van de rover wordt ingezet voor chemische analyses. 

Mastcam-Z, een verbeterde versie van de Mast Camera van Curiosity, is in staat om in te zoomen en zal video- en panoramische beelden nemen in hoge definitie. Mastcam-Z kan ook stereoscopische beelden nemen. 

Beelden van de Hubble-ruimtetelescoop van dezelfde kant van Mars: links bij het uitbreken van een zandstorm, rechts nadat de storm al meer dan twee maanden heeft gewoed en nog steeds aan de gang is. NASA

De wielen

De Curiosity heeft het team van de Mars 2020 al voorbereid op 'offroaden' op de rode planeet. Toen er gaten begonnen te verschijnen in de aluminium wielen van Curiosity, realiseerden de ingenieurs zich dat scherpe rotsen die vastzitten op het oppervlak van Mars, meer druk uitoefenden op de wielen dan verwacht werd. 

Door zorgvuldig de route te plannen en dankzij een upgrade van de software zullen de wielen de rest van de tocht van Curiosity op de Mount Sharp wel aankunnen, zo denken de ingenieurs. 

De wielen van Mars 2020 zijn uit dezelfde materialen gemaakt, maar ze zijn iets groter en smaller, en ze hebben een oppervlak dat bijna een millimeter dikker is. 

In plaats van het visgraatpatroon van de wielen van de Curiosity, heeft Mars 2020 rechtere profielen en ook dubbel zoveel per wiel, 48 in plaats van 24. Uit uitgebreide testen in de zogenoemde Mars Yard van JPL blijkt dat dit patroon beter weerstaat aan de druk van scherpe rotsen maar net zo goed werkt op zand.

Voorstelling van Mars 2020 tijdens onderzoek op Mars. De wielen van Mars 2020 hebben rechtere en meer profielen dan die van Curiosity. NASA/JPL-Caltech

De hersenen

De Marsrovers rijden niet zelf over de planeet. Teams van onderzoekers en ingenieurs sturen zeer zorgvuldig geprogrammeerde lijsten met taken naar de rovers aan het begin van elke Marsdag of sol. Roverbestuurders op aarde wachten dan op het verslag van de rover vooraleer ze de volgende rit plannen. Hoe meer een rover zelf kan doen, hoe meer tijd de bestuurders hebben om nieuwe opdrachten te programmeren. 

Toen Curiosity pas geland was, had het team gemiddeld 19 uur nodig om de gegevens van een Marsdag te analyseren, opdrachten op te stellen en te testen en dan die opdrachten terug naar de rover te sturen. 

Na jaren van het verfijnen van de operaties, werd de tijd die nodig was om een plan voor elke dag uit te tekenen, teruggebracht tot 7 uur en een beperkte mate van auto-navigatie - zelfbesturing - laat Curiosity toe om zelf enkele voorzichtige stappen te zetten. 

Maar Mars 2020 heeft meer verstand van zelfbesturing, wat de rover toelaat 5 keer sneller een pad te berekenen dan Curiosity. Die zelfbesturing zal de sleutel zijn tot het verminderen van de tijd die het 2020 team nodig heeft om de operaties van elke dag te plannen. 

De nieuwe missie heeft de bedoeling de dagelijkse operatie uiteindelijk samen te persen tot 5 uur. Dat zal het team toelaten grotere afstanden af te leggen en meer stalen te verzamelen in de loop van de hoofdmissie, die normaal gezien een Marsjaar zal duren, zo'n 687 dagen op aarde. 

Mars 2020 zal zich niet sneller voortbewegen dan zijn oudere broertje, maar meer automatisering betekent dat de rover potentieel verder zal kunnen rijden en meer wetenschappelijke gegevens zal kunnen verzamelen zonder te moeten wachten op de ingenieurs hier op aarde.  

Voorstelling van een kleine basis op Mars. NASA

Mensen op komst

Het Artemis-programma van de NASA heeft de bedoeling om opnieuw astronauten naar de maan te brengen in 2024, als voorbereiding voor een toekomstige verkenning van Mars. Om de weg voor te bereiden voor mensen, heeft Curiosity instrumenten die de leefomgeving op Mars bestuderen, onder meer de straling aan het oppervlak en het weer. 

Mars 2020 zal ook het weer bestuderen, maar daarnaast zal de rover ook stalen van ruimtepakken meedragen, wat de onderzoekers moet toelaten te bestuderen hoe die aftakelen. 

Een zuurstofgenerator zal technologie uittesten waarmee astronauten hun eigen raketbrandstof zouden kunnen maken uit de atmosfeer van Mars. En een radar die onder het oppervlak kan kijken, zoals er een op Mars 2020 zal gemonteerd worden, zou op een zekere dag gebruikt kunnen worden om begraven waterijs te vinden. 

Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, van de National Aeronautics and Space Administration (NASA).

Een video van JPL over de landingsplaats van de Mars 2020-rover.

Een video van JPL over het bouwen van de nieuwe Marsrover.