NASA's Perseverance Rover landt succesvol op Mars, toont geavanceerde composiettechnologie

Perseverance, de grootste, meest geavanceerde rover die NASA ooit naar een andere wereld heeft gestuurd – en een die ondersteund wordt door talloze composietmaterialen en -structuren – landde op Mars op 18 februari na een 203-daagse reis in de ruimte van 293 miljoen mijl (472 miljoen kilometer). Bevestiging van de succesvolle landing werd aangekondigd in missiecontrole bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië om 15:55 EST (12:55 PST).

Vol met baanbrekende technologie, werd de Mars 2020 missie op 30 juli 2020 gelanceerd vanaf Cape Canaveral Space Force Station in Florida. De Perseverance rover missie markeert een ambitieuze eerste stap in de inspanning om Mars monsters te verzamelen en naar de Aarde terug te brengen.

"Deze landing is een van die cruciale momenten voor NASA, de Verenigde Staten en ruimtevaart wereldwijd – wanneer we weten dat we op het randje van ontdekking staan en onze potloden scherpen, om zo te zeggen, om de leerboeken te herschrijven," zegt acterend NASA Administrator Steve Jurczyk. "De Mars 2020 Perseverance missie belichaamt de geest van ons volk om door te zetten zelfs in de meest uitdagende situaties, inspirerend en wetenschap en exploratie bevorderend. De missie zelf belichaamt het menselijk ideaal van volharden in de toekomst en zal ons helpen voorbereiden op menselijke exploratie van de Rode Planeet in de 2030s."

Ongeveer de grootte van een auto, de 2.263 pond (1.026 kilogram) robotische geoloog en astrobioloog zal diverse weken testen ondergaan voordat het zijn tweejaarlijkse wetenschappelijke onderzoek van Mars' Jezero-krater begint. Terwijl de rover het gesteente en sediment van Jezero's oude meerbodem en rivierdelta zal onderzoeken om de geologie en het verleden klimaat van de regio te karakteriseren, is een fundamenteel deel van zijn missie astrobiologie, inclusief de zoektocht naar tekens van oud microbieel leven. Toe die einde, zal de Mars Sample Return campagne, gepland door NASA en ESA (European Space Agency), wetenschappers op aarde in staat stellen om monsters verzameld door Perseverance te bestuderen om te zoeken naar definitieve tekens van vroeger leven met instrumenten te groot en complex om naar de Rode Planeet te sturen.

"Vanwege deze opwindende gebeurtenissen, zijn de eerste onberooide monsters van zorgvuldig gedocumenteerde locaties op een andere planeet een stap dichterbij om naar de Aarde terug te keren," zegt Thomas Zurbuchen, associate administrator voor wetenschap bij NASA. "Perseverance is de eerste stap in het terugbrengen van gesteente en regoliet van Mars. We weten niet wat deze onberooide monsters van Mars ons zullen vertellen. Maar wat ze ons kunnen vertellen is monumentaal – inclusief dat leven eens zou hebben kunnen bestaan buiten de Aarde."

Ruim 28 mijl (45 kilometer) breed, zit Jezero-krater aan de westelijke rand van Isidis Planitia, een reusachtig impactbekken net ten noorden van de Maresiaan. Wetenschappers hebben bepaald dat 3,5 miljard jaar geleden de krater zijn eigen rivierdelta had en met water gevuld was.

De weg banen voor menselijke missies

Voor de juli 2020 lancering, rustte NASA's team Perseverance uit met een reeks geavanceerde structuren, instrumenten en systemen om het succes op het oppervlak van Mars te waarborgen.

Het stroomsysteem dat elektriciteit en warmte voor Perseverance levert tijdens zijn exploratie van Jezero-krater is een Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator, of MMRTG. Het U.S. Department of Energy (DOE) leverde het aan NASA via een lopende partnership om stroomsystemen te ontwikkelen voor civiele ruimtevaarttoepassingen.

Uitgerust zeven primaire wetenschappelijke instrumenten, de meeste camera's ooit naar Mars gestuurd, en zijn complexe monstercaching-systeem – gezegd de eerste van zijn soort in de ruimte gestuurd – zal Perseverance de Jezero-regio afstruinen nach fossiele resten van oud microscopisch Marsliefde, monsters nemend langs de weg.

"Perseverance is de meest geavanceerde robotische geoloog ooit gemaakt, maar het verifiëren dat microscopisch leven ooit bestond draagt een enorme bewijslast," zegt Lori Glaze, directeur van NASA's Planetary Science Division. "Terwijl we veel zullen leren met de geweldige instrumenten die we aan boord van de rover hebben, kan het goed zijn dat we de ver meer bekwame laboratoria en instrumenten hier op aarde nodig hebben om ons te vertellen of onze monsters bewijs dragen dat Mars ooit leven heeft geherbergd."

Composietstructuren hebben ook een grote rol gespeeld in de succesvolle landing van de rover – en zullen dat blijven doen voor toekomstige ondernemingen. Tijdens de daling naar Mars, werd bijvoorbeeld de landingsparachute die uitgeklapt werd – een vitaal aspect voor de landing, en de ondersteuning van het gewicht van de rover – geïntegreerd met Teijin Aramid's (Arnhem, Nederland) hoogpresterende para-aramide vezels in de parachute's ophangkoorden en parachute riser.

Verder, het aeroshell-intrittvoertuig dat fungeerde als een hitteschild om Perseverance te beschermen tegen de intense hitte tijdens zijn invalsdaal naar Mars' oppervlak, werd gebouwd door Lockheed Martin (Littleton, Colorado, VS) en gebruikte koolstofvezel/cyaanaatester prepreg voor de structurele ondersteuning van Toray Advanced Composites (Morgan Hill, Californië, VS).

Toray's prepregmaterialen hebben ook een plek gevonden op de structurele delen van de rover's landingsdek.

"Landen op Mars is altijd een ongelooflijk moeilijke taak en we zijn trots om voort te bouwen op ons verleden succes," zegt JPL-directeur Michael Watkins. "Maar, terwyl Perseverance dat succes bevordert, blaas deze rover ook zijn eigen pad en daagt nieuwe uitdagingen uit in de oppervlaktemissie. We bouwden de rover niet alleen om te landen maar om de beste wetenschappelijke monsters te vinden en te verzamelen voor terugkeer naar de Aarde, en zijn ongelooflijk complexe bemonsteringssysteem en autonomie maken niet alleen die missie mogelijk, ze zetten de toneel voor toekomstige robotische en bemande missies."

De Mars Entry, Descent, and Landing Instrumentation 2 (MEDLI2) sensorensuite verzamelde data over Mars' atmosfeer tijdens inval, en het Terrain-Relative Navigation systeem stuurde het ruimtevaartuig autonom gedurende de finale daling. De data van beide worden verwacht toekomstige menselijke missies te helpen veiliger en met grotere payloads op andere werelden te landen.

Op het oppervlak van Mars, zullen Perseverance's wetenschappelijke instrumenten de kans hebben om wetenschappelijk te stralen. Mastcam-Z is een paar zoomable wetenschappelijke camera's op Perseverance's remote sensing mast, of hoofd, die hoge-resolutie, kleur 3D panorama's van het Marslanschap creëert. Ook op de mast gelegen, gebruikt de SuperCam een gepulste laser om de chemie van gesteente en sediment te bestuderen en heeft zijn eigen microfoon om wetenschappers te helpen de eigenschap van de gesteenten beter te begrijpen, inclusief hun hardheid.

Gelegen op een tourelle aan het einde van de robotarm van de rover, zullen de Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry (PIXL) en de Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals (SHERLOC) instrumenten samenwerken om data over Mars' geologie uit de buurt te verzamelen. PIXL zal een Röntgenstraal en suite van sensoren gebruiken om in een gesteente's elementaire chemie te duiken. SHERLOC's ultraviolette laser en spectrometer, samen met zijn Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering (WATSON) imager, zullen gesteenteoppervlakken bestuderen, de aanwezigheid van bepaalde mineralen en organische moleculen in kaart brengen, wat de koolstof-gebaseerde bouwstenen van leven op aarde zijn.

Het rover chassis is de thuisbasis van drie wetenschappelijke instrumenten, ook. De Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment (RIMFAX) is de eerste grondpenetrerende radar op het oppervlak van Mars en zal gebruikt worden om te bepalen hoe verschillende lagen van het Marsooppervlak in de loop van de tijd gevormd zijn. De data kan helpen de weg banen voor toekomstige sensoren die zoeken naar ondergrondse waterijsdeposieten.

Ook met een oog op toekomstige Rode Planeet exploraties, zal de Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE) technologie demonstratie proberen zuurstof te produceren uit dunne lucht – de Rode Planeet's dunne en voornamelijk koolstofdioxide atmosfeer. De rover's Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) instrument, dat sensoren op de mast en chassis heeft, zal cruciale informatie leveren over hedendaags Mars weer, klimaat en stof.

Momenteel bevestigd aan de buik van Perseverance, is de diminutieve Ingenuity Mars Helicopter een technologie demonstratie die zal proberen de eerste aangedreven, gecontroleerde vlucht op een andere planeet te maken met roterbladen die geconstrueerd zijn uit koolstofvezel en schuimkern.

Projectingenieurs en wetenschappers zullen nu Perseverance door zijn paces halen, elk instrument, subsysteem en subroutine testen over de komende maand of twee. Alleen dan zullen ze de helicopter naar het oppervlak deployen voor de vliegtestfase. Als succesvol, kan Ingenuity een luchtvaartdimensie toevoegen aan de exploratie van de Rode Planeet waarin dergelijke helicopters dienen als verkenners of leveringen maken voor toekomstige astronauten ver van hun basis.

Zodra Ingenuity's testvluchten voltooid zijn, zal de rover's zoektocht naar bewijs van oud microbieel leven in ernst beginnen.

"Perseverance is meer dan een rover, en meer dan deze ongelooflijke verzameling mannen en vrouwen die het bouwden en ons hier brachten," zegt John McNamee, projectmanager van de Mars 2020 Perseverance rover missie bij JPL. "Het is zelfs meer dan de 10,9 miljoen mensen die zich aanmeldden om deel uit te maken van onze missie. Deze missie gaat over wat mensen kunnen bereiken als ze volharden. We zijn zover gekomen. Nu, kijk ons gaan."

Over de Marsmissie

Een primair objectief voor Perseverance's missie op Mars is astrobiologieonderzoek, inclusief de zoektocht naar tekens van oud microbieel leven. De rover zal de planeet's geologie en verleden klimaat karakteriseren en de eerste missie zijn om Marsaardse gesteente en regoliet te verzamelen en te cachen, de weg banend voor menselijke exploratie van de Rode Planeet.

Opvolgende NASA missies, in samenwerking met ESA, zullen ruimtevaartuigen naar Mars sturen om deze gecachte monsters van het oppervlak te verzamelen en naar de Aarde terug te brengen voor diepgravende analyse.

De Mars 2020 Perseverance missie is onderdeel van NASA's Moon to Mars exploratiebenadering, wat Artemis missies naar de Maan omvat die zullen helpen voorbereiden op menselijke exploratie van de Rode Planeet.

JPL, een divisie van Caltech in Pasadena, Californië, beheert de Mars 2020 Perseverance missie en de Ingenuity Mars Helicopter technologie demonstratie voor NASA.