Meer details bekend over ESA’s en NASA’s Mars monstername missie

NASA en ESA hebben meer details gegeven over het Mars Sample Return programma dat volgend decennium moet gaan plaats vinden. Het is een programma dat bestaat uit meerdere rovers, landers en satellieten die uiteindelijk bodemmonsters van Mars op Aarde moeten brengen. Vooral ESA heeft al veel werk verricht aan het ontwerpen van een orbiter (Earth-return orbiter (ERO)) en een kleine rover die de monsters ophaalt (de sample retrieval lander/fetch rover (SRL)).

Het eerste stap is het verkrijgen van bodemmonsters met de Mars 2020 rover. Deze is al voor een groot deel geassembleerd. Je kunt op de live webcam zien dat de mast met camera’s en de zes wielen al gemonteerd zijn.

pia23314-16.jpg
De Mars 2020 rover in de assemblagehal bij het Jet Propulsion Laboratory in Californië. Foto: NASA/JPL-Caltech

In juli 2026 moet een NASA lander gelanceerd worden die in de omgeving van de Mars 2020 rover gaat landen met de Europese fetch rover aan boord. Die datum is opmerkelijk. Het lanceerwindow voor vluchten naar Mars is dat jaar namelijk pas in oktober. Deze lander neemt dan ook niet de snelle route naar Mars (van pakweg 7 maanden), maar volgt een traject dat de lander pas in augustus 2028 neerzet op Mars. De reden hiervoor is dat de lander en de Europese rover voorzien zijn van zonnepanelen en op het moment van aankomst volgens de snelle route is een verhoogde kans voor stofstormen die het zonlicht tegenhouden. In augustus 2028 is de kans op stofstormen klein.

Mars_sample_returnjpl.jpg
Zo zou de lander met raket er uit kunnen zien. Al is dit ontwerp van 2012, lang voor de huidige plannen besproken zijn. Afbeelding: NASA/JPL.

NASA denkt op dit moment aan een lander vergelijkbaar met het platform dat gebruikt is op Mars InSight en Mars Phoenix. Maar ze zijn er nog niet helemaal uit of misschien toch een skycrane gebruikt moet gaan worden, zoals die van Curiosity. De Mars 2020 rover gaat monsters achterlaten op het oppervlak en de Europese fetch rover pakt die op en brengt hem bij de lander. De lander laadt de monsters in container ter grootte van een basketbal en brengt die in een kleine raket. NASA denkt aan een tweetraps raket met vaste brandstof of een eentraps raket met een combinatie van vast en vloeibaar.

Maar stel dat de fetch rover om een of andere reden kapot gaat. Kan er dan niet een of ander monster in de buurt opgepikt worden (een zogenaamd “contingency sample”)? Daar voorziet het ontwerp niet in, maar NASA heeft ander idee: ze laten dan de Mars 2020 rover langs komen rijden die dan alsnog monsters direct aanlevert.

Mars_Sample_Return_overview
De Earth-return orbiter brengt bodemmonsters van Mars naar Aarde. Afbeelding: ESA/ATG Medialab.

ESA levert de satelliet die de monsters terug brengt naar Aarde. Het wordt een grote satelliet. De zonnepanelen ervan zijn van het ene tot andere einde 40 meter lang. Deze satelliet wordt in 2026 op een Ariane 6 raket naar Mars gestuurd om daar met een chemische remraket in een elliptische baan te komen. De satelliet heeft ook ionenmotoren en door gebruik van beide voortstuwing wordt de baan in stappen verlaagd. Daarna werpt de satelliet het gedeelte met de chemische motor af, om gewicht te besparen op de terugweg.

In de lente van 2029 worden de monsters vanaf het Mars oppervlak gelanceerd in een baan. De Earth-return orbiter zal 6 maanden bezig zijn om de container met monsters op te sporen en te benaderen. NASA bouwt het mechanisme waarmee de monsters aan boord worden gehaald. Ze worden vervolgens in de terugkeermodule gebracht die de monsters uiteindelijk op Aarde brengt. Als dat gelukt is wordt het mechanisme om de container te grijpen ook overboord gegooid om nog meer gewicht te besparen.

Daarna zal de Earth-return orbiter zijn baan rond Mars met de ionemotor steeds vergroten tot het rond 2031 op weg is naar Aarde. De landing van de terugkeercapsule moet plaats vinden in 2032 in de Amerikaanse staat Utah. Dit zijn de eerste monsters uit de ruimte die een kans hebben microorganismen te bevatten. Daar zijn daarom hoge eisen aan verbonden. Zo moet de capsule gesloten blijven, zelfs als de parachutes falen.

Daar heeft NASA, dat de capsule levert, nog eens over nagedacht en ze denken er nu over om de capsule dan maar helemaal zonder parachute te laten neerkomen. Ze zijn al begonnen met tests van een mogelijk ontwerp. Ook de buizen voor de monsters aan boord van de Mars 2020 rover zijn ontworpen met dat concept in gedachte. De monsters zelf zouden dermate schokvrij blijven dat ze niet meer krachten ondervinden dan dat van een telefoon die van tafel valt.

Het Mars Sample Return programma hangt nog wel af van het verkrijgen van voldoende budget. In november beslissen Europese ministers over het budget van de Earth-return orbiter. NASA moet hopen dat zij in het volgende fiscale jaar voldoende budget krijgt om de lander te ontwerpen.

Bron:

http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/2019/nasa-esa-latest-msr-plan.html

Coverafbeelding: ESA–K. Oldenburg

 

Parachute voor ESA’s Mars rover loopt schade op in test

Zacht landen op Mars is nog altijd een hele uitdaging. De atmosfeer is er zo ijl, dat je een hele grote parachute nodig hebt om af te remmen. Voor een zware lading als ESA’s Rosalind Franklin (ExoMars) rover (plus een Russisch landingsplatform genaamd Kazachok), dan heb je een parachute van 35 meter doorsnede nodig. Dus een diameter van 3 autobussen op een rij. Het is de grootste parachute die ooit ingezet is voor een Mars-missie. Maar helaas zijn al twee tests op hoogte met deze parachute mislukt.

Voor de tests wordt een platform met parachutes afgeworpen vanaf een helium ballon op 29 km. Op die hoogte komt de luchtdruk aardig in de buurt van die van Mars. De parachutes (er zijn meerdere nodig) gingen wel op tijd en in de juiste volgorde open. Maar de grote parachute liep bij de test op 8 augustus schade op en dat gebeurde ook al in mei.

De rover moet volgend jaar tussen 25 juli en 13 augustus gelanceerd worden. De tijd dringt. ESA heeft nog maar een kans om de parachute succesvol te testen. Die vindt eind dit jaar plaats. Levert die test niet het gewenste resultaat op, dan moet de missie uitgesteld worden. Een volgende kans om de rover te lanceren komt dan pas in 2022.

Het is niet de eerste keer dat het ontwerp van de parachute van een Mars-lander problemen levert. Bijvoorbeeld de eerste tests van de parachutes voor Spirit en Opportunity leverde ook schade op.

 

Bron:

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_parachute_testing_continues

Coverafbeelding: ESA

ESA’s “Comet Inceptor” gaat “verse” komeet bezoeken

ESA heeft deze week een missie geselecteerd die op het Lagrange 2 punt rustig gaat wachten tot er een nieuwe komeet in de buurt van de zon gaat komen. En dan komt “Comet Interceptor”, zoals de missie heet, in actie. Comet Interceptor vliegt naar de komeet en splitst zich dan in drie satellieten die de komeet vanuit verschillende kanten gaan onderzoeken.

ESA lanceerde eerder Giotto naar de komeet Halley en Rosetta naar 67P/Churyumov-Gerasimenko. Beide kometen draaien al langer in hun baan rond de zon. Comet Inceptor moet een komeet gaan onderzoeken die nooit eerder langs de zon is geweest. Het zou zelfs een interstellair object kunnen zijn, zoals ‘Oumuamua.

Met de komst van nieuwe telescopen die regelmatig de hele sterrenhemel afspeuren, hopen astronomen dat ze ruim op tijd nieuwe kometen ontdekken, zodat ze de baan kunnen berekenen en Comet Interceptor op pad kunnen sturen. Er wordt bijvoorbeeld veel verwacht van de Large Synoptic Survey Telescope (LSST) die vanaf 2022 elke drie dagen de hele sterrenhemel in beeld brengt met een 8,4 meter telescoop.

comet_interceptor_national_contributions.jpeg
De drie satellieten waaruit Comet Inceptor moet gaan bestaan. Een ervan wordt geleverd door de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA.

Comet Interceptor gaat gelanceerd worden op dezelfde raket als ESA’s exoplanetentelescoop Ariel. De lancering staat gepland in 2028.

Bronnen:

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ESA_s_new_mission_to_intercept_a_comet

https://planetplanet.net/2019/03/26/comet-interceptor/

 

 

ESA druk met Mars rover en een monstername missie

Juli volgend jaar moet de Europese Rosalind Franklin rover (voorheen ExoMars rover) gelanceerd worden naar Mars. Op dit moment zijn technici druk bezig om de rover in elkaar te zetten. Rosalind Franklin heeft een complex laboratorium aan boord dat op zoek moet gaan naar leven. Hier zie je hoe het lab in het frame van de rover geplaatst wordt.

 

Het internationale programma om monsters van Mars naar Aarde te brengen begint ook vorm te krijgen. NASA’s Mars 2020 rover wordt volgend jaar al gelanceerd om op zoek te gaan naar interessante monsters in de Jezero krater. Daar liggen de restanten van een rivierendelta. ESA levert twee belangrijke onderdelen aan het Mars Sample Return programma: een kleine rover die monsters gaat brengen bij een raket van NASA (Mars Ascent Vehicle) die de monsters in een baan rond Mars brengt. Een satelliet van ESA (de Earth Return Orbiter) gaat ze daar ophalen en naar Aarde brengen.

 

Als de monsters eenmaal op Aarde zijn, is het werk nog niet gedaan. Wetenschappers zijn nu al aan het nadenken in welke volgorde het onderzoek op Aarde gedaan moet worden. De Mars 2020 rover verzamelt monsters van allerlei lokaties en stopt de meest interessante daarvan in poedervorm in buisjes. Die buisjes worden geplaatst in een container. Is de container eenmaal gevuld met buisjes, dan wordt de container achtergelaten op het oppervlak van Mars. Omdat het op Mars over het algemeen nogal koud is, is het alsof het in de vriezer blijft.

Mars_sample_container.jpg
De container voor Mars-monsters die NASA’s Mars 2020 rover gaat achter laten. Deze container is ongeveer zo groot als een voetbal. (Foto: ESA-Anneke Le Floc’h)

Als de container op Aarde komt, mogen Aardse omstandigheden de monsters niet beïnvloeden, maar ook mogen eventuele microorganismen van Mars de Aarde ook niet besmetten. De container wordt daarom na landing naar een speciaal laboratorium gebracht waar de container tegen inerte atmosfeer wordt geopend. Waarschijnlijk bevindt zich in die container ook al wat materiaal van Mars, dus dat wordt ook onderzocht.

Mars_Sample_Return_overview.jpg
De Earth Return Orbiter gaat monsters van Mars naar Aarde brengen. Het wordt door ESA geleverd. (Afbeelding: ESA/ATG Medialab)

De buisjes met monster kunnen al voor opening onderzocht worden met röntgen-apparatuur. In de buisjes zit ook Mars-atmosfeer, dus dat moet eerst afgetapt worden om ook dit te onderzoeken. Daarna zullen wetenschappers in de rij staan om de bodemmonsters zelf te onderzoeken. Uiteindelijk moeten de monsters gesterliseerd worden. Dat klinkt nogal schokkend, als je zoveel moeite en zoveel miljarden hebt gestoken om Mars-monsters naar Aarde te halen. Maar dat schrijft het Planetary Protection protocol voor om onzelf te beschermen tegen eventueel leven van Mars.

Bronnen:

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2019/05/ExoMars_rover_science_laboratory_fitted

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/Europe_to_Mars_and_back

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/Mars_on_Earth_what_next

TGO vindt weinig methaan in atmosfeer van Mars, wel een hoop waterijs onder het oppervlak.

Op de dag dat iedereen vol was van de eerste foto van de Event Horizon Telescope, was er ook nieuws over de wetenschappelijke resultaten van de Europees-Russische Trace Gas Orbiter (TGO). Het is niet gek als je het gemist hebt. Wat heeft TGO gevonden? Het wetenschappelijk team heeft veel geleerd tijdens de planeetwijde stofstorm van vorig jaar, die begon net toen TGO met metingen begon. Dit was de storm die de Opportunity rover de das om deed. TGO liet zien dat tijdens de stofstorm een proces het stof en ook water hoog de atmosfeer in blaast. Dit is misschien een manier waarop Mars water is kwijt geraakt.

TGO_watches_evolution_of_dust_storm_on_Mars.jpg
Door zonlicht door de atmosfeer van Mars te analyseren, kan TGO de samenstelling van de atmosfeer waarnemen. (Credits: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019))

Grote aandacht is er voor methaan. TGO heeft er heel weinig van gevonden. Veel minder dan Curiosity in de Gale krater vond bijvoorbeeld. TGO heeft hiervoor twee instrumenten en ze komen op dezelfde lage waarden uit. Het kan betekenen dat het methaan niet altijd aanwezig is. Maar ook zou kunnen dat methaan door een of ander proces heel snel afgebroken wordt, waardoor je het alleen op de grond kunt meten.

TGO_s_search_for_methane_on_Mars.jpg
Tussen 3 en 25 km hoogte kon TGO wel wat methaan vinden, maar het was heel weinig. (Credits: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: O. Korablev et al (2019))

Met het FREND instrument werd waterijs onder het oppervlak in kaart gebracht. FREND is een verbeterde versie van een soortgelijk instrument waarmee Mars Odyssey in 2008 waterijs in kaart bracht. De nieuwe kaart laat zien dat er een hoop waterijs te vinden is. Dankzij het detail van de nieuwe kaart kun je bijvoorbeeld zien dat onder het poolijs en onder de bodem van de Valles Marineris kloof een groot percentage waterijs ligt.

Bronnen:

http://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/First_results_from_the_ExoMars_Trace_Gas_Orbiter

De persconferentie waarin de bevindingen van TGO werden medegedeeld, is hier te zien:

https://client.cntv.at/egu2019/pc7

 

Credits cover foto: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: I. Mitrofanov et al (2018)

Mars Express bevestigt vondst methaan door Curiosity

In juni 2013 detecteerde de Mars rover Curiosity een piek in het methaan gehalte in de atmosfeer. ESA’s Mars Express heeft deze piek nu bevestigt. Hiervoor is oude data van Mars Express’ Planetary Fourier Spectrometer (PFS) met nieuwe methoden verwerkt, zodat het methaan signaal beter zichtbaar is. Een dag nadat Curiosity zijn meting deed, kwam Mars Express over hetzelfde gebied.

De hoeveelheid gemeten methaan is heel laag. Mars Express mat 15 deeltjes per miljard (qua volume). Maar dat zou betekenen dat er die dag 46 ton methaan aanwezig was in het geobserveerde gebied van 49.000 vierkante kilometer. Tien andere observaties van Curiosity konden niet door Mars Express gedetecteerd worden. Mogelijk omdat de hoeveelheid onder de detectiegrens lag.

Mars_Express_matches_methane_spike_measured_by_Curiosity.jpg

De wetenschappers van het PFS instrument denken dat de methaan vrij gekomen is door kleine scheuren in het permafrost. In het oosten van de Gale krater, waar Curiosity is, is een gebied waar waterijs niet ver onder de oppervlakte ligt. Tijdens de zomer zou het vrij kunnen komen. Dit methaan zou nog steeds geologisch van oorsprong kunnen zijn, of restanten van door leven gemaakt methaan dat lang in of onder het ijs opgeslagen lag. De hoop is dat ESA’s Trace Gas Orbiter (TGO) meer inzicht kan geven. Deze kan methaan veel gevoeliger waarnemen. Tot nu toe vond TGO echter nog niets.

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/Mars_Express_matches_methane_spike_measured_by_Curiosity

ESA’s Mars orbiter fotografeert de Mars InSight lander.

Ook ESA’s Trace Gas Orbiter (TGO) heeft de Mars InSight lander weten te fotograferen. Soms lijkt het erop alsof alleen NASA een zeer krachtige camera in een baan om Mars heeft (de HiRISE camera van de Mars Reconnaissance Orbiter), maar er is ook nog de CaSSIS (kleuren-)camera op TGO. (We zouden het niet zo gauw vergeten, als ESA wat vaker beeldmateriaal ervan zou vrijgeven.)

Maar goed. Vandaag is er een nieuwe set foto’s gepubliceerd, waaronder 3D stereobeelden. En ook deze foto van de Terra Sabaea regio, waar vele sporen van stofhozen te zien zijn.

Dust_devil_frenzy.png

De sporen van deze wervelwinden zijn in werkelijkheid overigens niet blauw. Er worden vaak valse kleuren gebruikt om het contract van het overwegend rode oppervlak van Mars te vergroten.

De foto hieronder toont een deel van een kraterrand die geërodeerd is, waardoor het lichtere gesteente eronder zichtbaar is. We weten al van NASA metingen dat het gaat om sulfaatzouten.

Salty_sulphates.png

 

Bronnen:

https://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/InSight_lander_among_latest_ExoMars_image_bounty

https://www.esa.int/Our_Activities/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/Highlights/Mars_image_bounty