Op Mars, het jaar van verrassing en ontdekking voor NASA’s rover en helikopter

Een jaar geleden versnelde NASA’s Perseverance-rover om in te breken op Mars en naderde zijn bestemming na een reis van zeven maanden die zich uitstrekte over 290 miljoen mijl van de aarde.

Op 18 februari vorig jaar drong het ruimtevaartuig met de sonde de atmosfeer van Mars binnen met een snelheid van 13.000 mijl per uur. In slechts zeven minuten – wat NASA-ingenieurs ‘zeven minuten terreur’ noemen – moest het opstijgen Een reeks manoeuvres om voorzichtig aan de oppervlakte te blijven liggene.

Als gevolg van minutenlange vertragingen in de radiocommunicatie die het zonnestelsel onderbraken, waren de mensen die in het missiecontrolecentrum van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Californië waren die dag slechts toeschouwers. Als er iets misgaat, hebben ze geen tijd om het te repareren, en de missie van $ 2,7 miljard om te zoeken naar bewijs dat er iets op de Rode Planeet leefde, zou in een pas gegraven krater zijn beland.

Maar doorzettingsvermogen presteerde uitstekend, Stuur opwindende videobeelden naar huis als het landt. NASA heeft zijn groep robots toegevoegd die Mars verkennen.

“De auto zelf presteert erg goed”, zegt Jennifer Trosper, directeur van het Perseverance Project.

Twaalf maanden later zit de volharding erin Een 28 mijl brede krater die bekend staat als Jezero. Vanaf het terrein is het duidelijk dat meer dan drie miljard jaar geleden Jezero een watermassa was die ongeveer zo groot was als Lake Tahoe, met rivieren die van west naar buiten naar oost stroomden.

Het eerste wat Perseverance deed, was de Ingenuity inzetten, een kleine robothelikopter en de eerste vliegmachine van dit type die op een andere planeet opstegen. Perseverance demonstreerde ook een technologie om zuurstof te genereren die nodig zal zijn wanneer astronauten eindelijk Mars bereiken.

De rover begon vervolgens aan een afleidingsmanoeuvre van zijn oorspronkelijke verkenningsplannen om de bodem van de krater waarin hij was geland te bestuderen. Het blijkt dat de rotsen daar niet zijn wat de wetenschappers hadden verwacht. Ik kwam verschillende keren in de problemen bij het verzamelen van rotskernen – cilinders ter grootte van krijtstokken – die uiteindelijk door een toekomstige missie naar de aarde zouden worden teruggebracht. De ingenieurs hebben de problemen kunnen oplossen en bijna alles werkt naar behoren.

“Het is een heel spannend en soms stressvol jaar geweest”, zegt Joel Horowitz, een professor in de aardwetenschappen aan de Stony Brook University in New York, die lid is van het wetenschappelijke team van de missie. “Het werktempo was absoluut geweldig.”

Na maandenlang de kraterbodem te hebben doorzocht, bereidt het missieteam zich nu voor op het belangrijkste wetenschappelijke evenement: de verkenning van een droge rivierdelta langs de westelijke rand van Jezero.

Dit is waar wetenschappers verwachten sedimentaire gesteenten te vinden die waarschijnlijk enorme vondsten bevatten, en misschien zelfs tekenen van oud Mars-leven – als er al oud Mars-leven aanwezig is.

“Delta’s, althans op aarde, zijn bewoonbare omgevingen”, zegt Amy Williams, hoogleraar geologie aan de Universiteit van Florida en lid van het wetenschapsteam Perseverance. “Er is water. Er is actief sediment dat van een rivier naar een meer wordt gedragen.”

Dergelijke sedimenten kunnen koolstofdeeltjes die bij het leven horen, vangen en vasthouden. “Het is een uitstekende plek om naar organische koolstof te zoeken”, zei Dr. Williams. “Dus we hopen dat de organische koolstof die oorspronkelijk op Mars is gevonden, zich in die lagen zal concentreren.”

Doorzettingsvermogen landde nooit verder dan een mijl van de delta. Zelfs van een afstand kan de arendsoogcamera de verwachte sedimentaire lagen onthullen. Er waren ook rotsblokken, sommige zo groot als auto’s, die op de delta zaten, en rotsblokken die in de krater spoelden.

“Het vertelt allemaal een geweldig verhaal”, zegt Jim Bell, een planetaire wetenschapper aan de Arizona State University.

De gegevens bevestigen dat wat de orbitale afbeeldingen suggereerden dat het een rivierdelta is, inderdaad dat is en dat de geschiedenis van water hier complex is. De rotsen, die vrijwel zeker van de omringende hoogten kwamen, duiden op perioden van hevige overstromingen bij Jezero.

Het was niet alleen een langzame, zachte sedimentatie van het slib, zand en modder”, zegt Dr. Bell, die als hoofdonderzoeker fungeert voor de geavanceerde op de mast gemonteerde Perseverance-camera’s.

De missiemanagers waren oorspronkelijk van plan om vanaf de landingsplaats rechtstreeks naar de delta te gaan. Maar de rover kwam op een plek waar de directe weg verstopt was met zandduinen die ze niet kon oversteken.

Ze stonden versteld van de geologische formaties in het zuiden.

“We kwamen op een verrassende locatie en we hebben er het beste van gemaakt”, zegt Kenneth Farley, een geofysicus bij Caltech die fungeert als de projectwetenschapper die het onderzoek leidt.

Aangezien Jezero een krater is die ooit een meer was, zou men verwachten dat de bodem keien zou zijn die waren gevormd uit sediment dat naar de bodem was bezonken.

Maar op het eerste gezicht betekent het ontbreken van lagen dat “het er niet zichtbaar sedimentair uitziet”, zei Catherine Stack-Morgan van NASA’s Jet Propulsion Laboratory, plaatsvervangend projectwetenschapper. Tegelijkertijd was er ook geen duidelijke aanwijzing dat het van vulkanische oorsprong was.

Zei Nicholas Tosca, hoogleraar mineralogie en petrologie aan de universiteit van Cambridge in Engeland en lid van het wetenschappelijke team.

Terwijl wetenschappers en ingenieurs zich afvroegen of ze naar het noorden of naar het zuiden zouden gaan, experimenteerde het team dat een robothelikopter genaamd de Ingenuity bouwde met hun innovaties.

De helikopter was een late toevoeging aan de missie en was bedoeld als proof of concept voor het vliegen in de ijle lucht van Mars.

Op 18 april vorig jaar klom Creativity naar een hoogte van 3 meter, bleef 30 seconden zweven en keerde toen terug naar de grond. De vlucht duurde 39,1 seconden.

In de daaropvolgende weken maakte Ingenuity nog vier vluchten om tijd, snelheid en snelheid te verhogen.

Dit hielp voorkomen dat er tijd werd verspild met het rijden naar ongewone rotsen die er interessant uitzagen op foto’s vanuit een baan om de aarde.

“We stuurden de helikopter en zagen de foto’s, en het leek erg op wat we waren”, zei mevrouw Trosper. “Dus hebben we ervoor gekozen om niet te rijden.”

De helikopter blijft vliegen. Het heeft net zijn negentiende vlucht voltooid en is nog steeds in uitstekende staat. De batterijen worden nog steeds opgeladen. De helikopter heeft bewezen in staat te zijn om in de wintermaanden bij koeler en dunner weer te vliegen. Het slaagde erin het meeste stof te verwijderen dat erop viel tijdens een stofstorm in januari.

“Over de hele linie ziet alles er groen uit”, zegt Theodore Tzanitos, die het innovatieteam bij JPL leidt.

Tijdens het verkennen van de rotsen ten zuiden van de landingsplaats, losten wetenschappers enkele van hun mysteries op toen de rover zijn boren gebruikte om ondiepe gaten in twee ervan te slijpen.

“Oh mijn god, dit ziet er vulkanisch uit,” zei Dr. Stack Morgan, zich haar reactie herinnerend. “Precies wat je zou verwachten van een basaltische lavastroom.”

De instrumenten die door Perseverance worden gedragen om de bestanddelen van de rotsen van Mars te bestuderen, kunnen nauwkeurig gedefinieerde metingen uitvoeren aan rotsfragmenten zo klein als een zandkorrel. Camera’s op de robotarm kunnen close-upfoto’s maken.

Die waarnemingen onthulden grote korrels olivijn, een stollingsmineraal dat zich op de bodem van een grote lavastroom kan ophopen. Daaropvolgende breuken verschenen tussen olivijnkorrels gevuld met carbonaat, een mineraal gevormd door interactie met water.

De gedachte is nu dat de bodem van de Jezero-krater hetzelfde olivijnrijke stollingsgesteente is dat is waargenomen door ruimtevaartuigen in het gebied. Het kan zijn gevormd voordat de krater met water werd gevuld.

Sedimenten uit het meer kunnen de rotsen hebben bedekt, met water dat door de sedimenten sijpelt om de breuken met carbonaat te vullen. Toen, langzaam, gedurende een paar miljard jaar, bliezen winden het sediment weg.

Het is moeilijk voor geologen op aarde om hun gedachten te wikkelen rond het feit dat de ijle lucht op Mars veel gesteente kan eroderen.

“Je kunt geen landschappen vinden die dicht bij die op aarde liggen”, zei Dr. Farley.

Het meest verontrustende moment tijdens het eerste jaar vond plaats tijdens het verzamelen van gesteentemonsters. Al tientallen jaren dromen planetaire wetenschappers ervan om stukjes Mars naar de aarde te brengen, waar ze ze kunnen bestuderen met behulp van ultramoderne apparatuur in laboratoria.

Doorzettingsvermogen is de eerste stap om deze droom werkelijkheid te laten worden door rotskernen uit te graven en ze in buizen te verzegelen. De rover heeft echter geen manier om rotsmonsters van Mars en terug naar de aarde te verkrijgen; wie wacht? Een andere missie die bekend staat als de terugkeer van het Mars-monsterHet is een samenwerking tussen NASA en de European Space Agency.

Tijdens de ontwikkeling van de boor met taaiheid, hebben ingenieurs deze getest met behulp van een verscheidenheid aan gemalen stenen. maar dan De eerste rots op Mars die ik probeerde te volharden met graven Het blijkt dat ze anders zijn dan alle rotsen van de aarde.

De rotsen in hun kern veranderden in stof tijdens het boren en glipten uit de buis. Na verschillende successen liep een nieuwe opgravingspoging op problemen. Grind viel uit de buis in een oncomfortabel deel van de rover – de cirkel waar de boren zijn opgeslagen – en het vergde weken van probleemoplossing om het puin op te ruimen.

“Dit was opwindend, en niet per se op de beste manier”, zei Dr. Stack Morgan. “De rest van de verkenning ging heel goed.”

Perseverance zal op een gegeven moment enkele van zijn rotsmonsters laten vallen voor een rover op de terugkeer naar Mars. Dit is om te voorkomen dat het nachtmerriescenario van doorzettingsvermogen sterft en er is geen manier om de rotsen te krijgen die het vasthoudt.

De maximale snelheid van Perseverance is ongeveer hetzelfde als die van Curiosity, de NASA-rover raakte in 2012 een andere krater aan. Maar dankzij verbeterde autonome rijprogramma’s kan hij grotere afstanden afleggen in één vlucht. Om de delta te bereiken, moet je volharden terug naar de landingsplaats en dan een route om de duinen naar het noorden nemen.

Het kan eind mei of begin juni de delta bereiken. Creativiteit zal proberen doorzettingsvermogen voor te blijven.

De helikopter vliegt sneller dan de rover kan rijden, maar na elke vlucht moeten zijn zonnepanelen enkele dagen zonlicht absorberen om de batterijen op te laden. Doorzettingsvermogen, ondersteund door de hitte van een grote massa plutonium, kan dag in dag uit rijden.

De helikopter kan echter mogelijk een kortere weg door de duinen nemen.

‘We zijn van plan om de delta te bereiken,’ zei dhr. Tzanitos. “En we bespreken wat er buiten de rivierdelta gebeurt.”

Maar hij voegde eraan toe dat elke dag de laatste dag zou kunnen zijn voor de schittering, die is ontworpen om slechts één maand te duren. “Je hoopt dat je het geluk hebt om te blijven vliegen, en we zullen die reeks zo lang mogelijk voortzetten”, zei hij.

Zodra Perseverance de delta bereikt, zullen de meest opwindende ontdekkingen beelden zijn van wat leek op microfossielen. In dit geval “moeten we ons afvragen of sommige ballen van organisch materiaal zijn gerangschikt in een vorm die de cel omlijnt”, zei MIT-geobioloog Tanya Bosak.

Het is onwaarschijnlijk dat de volhardende iets ondubbelzinnigs zou zien van de overblijfselen van een levend wezen. Daarom is het zo belangrijk om de rotsen terug naar de aarde te brengen voor nader onderzoek.

Dr. Bossack heeft geen uitgesproken mening of er leven op Mars is.

“We proberen echt binnen te komen als we heel weinig kennis hebben”, zei ze. “We hebben geen idee wanneer de chemische processen samenkwamen om de eerste cel te vormen. Dus misschien kijken we naar iets dat net aan het leren was hoe het leven is.”