De Ingenuity-helikopter op Mars. NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Het is moeilijk om het belang te benadrukken van de mijlpaal die is bereikt door de Marshelikopter van Nasa, Ingenuity.
De kleine (1,8kg) helikopter landde met de Perseverance rover in 2021. Op 25 januari kondigde Nasa aan dat het vliegende voertuig een noodlanding moest maken waarbij een van de rotors beschadigd raakte en de missie eindigde.
Dit herinnert ons eraan dat ruimteverkenning nog steeds moeilijk is. Maar de drie jaar van Ingenuity op Mars hebben bewezen dat een aangedreven, gecontroleerde vlucht op Mars mogelijk is.
De kleine helikopter hield het veel langer uit dan gepland en vloog hoger en verder dan velen hadden voorzien. Naast dit Mars-experiment effent het succes van de rotorcraft het pad voor andere missies met vliegende voertuigen om planeten en manen te verkennen.
De eerste landingen op de maan waren statisch. Het jaar 1969 was waarschijnlijk het belangrijkste jaar voor ruimteverkenning, toen Apollo 11 en Apollo 12 astronauten naar het maanoppervlak brachten, maar 1970 was het jaar voor planeetverkenning.
In 1970 hadden we de eerste zachte landing op een andere planeet, Venus. Het eerste robotmonster dat vanaf de maan op aarde werd afgeleverd. En de eerste robotrover die rond een ander lichaam reed (ook de Maan).
Sindsdien, na meer dan 50 jaar exploratie van planeten en ontwikkeling van technologie, zijn er slechts een klein aantal succesvolle oppervlaktemissies geweest, en nog minder waren in staat om te bewegen. Venus werd tussen 1970 en 1985 bezocht door een dozijn statische landers, en nooit meer.
Van zwervers naar helikopters
Mars werd tussen 1971 en 1976 slechts drie keer met succes bezocht voordat de Pathfinder lander en Sojourner rover in 1997 arriveerden. Het Europese ruimtevaartuig Huygens landde vervolgens in 2005 op Titan, de maan van Saturnus.
Deze pogingen om het oppervlak te bereiken zijn zeldzaam, extreem moeilijk, en historisch gezien waren de landers bijna nooit mobiel. Toch hebben de Nasa Marsrovers Spirit, Opportunity, Curiosity en Perseverance allemaal hun ontwerp overtroffen en zijn ze steeds verder gereisd.
En Vernuft vloog.
Het was niet het eerste ruimtevaartuig dat vloog. Dat waren de ballonnen van de Sovjet Vega 1 en 2 missies die in 1985 over Venus zweefden. Maar Ingenuity had controle, camera’s en connectiviteit. Het nam foto’s van zijn rover en van Mars vanuit een geheel nieuw perspectief. Het trok de aandacht van de wereld en veroverde onze harten.
In Moskou had ik de kans om modellen en replica’s van de Vega ballonnen en de eerste maanrover te zien. Ze maakten een sterkere indruk op me dan de Mars rover tweeling die gebruikt wordt in het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de Nasa in Californië. De Sovjetmissies waren gedurfder en anders, en ze waren van generaties geleden, van voor mijn tijd en lang voor mijn carrière als planeetwetenschapper.
Ingenuity was gedurfd, origineel en compleet nieuw. De foto’s die het nam, van Perseverance, die afgedankte technologie vond van de afdalingsmodule die het naar Mars bracht en van het Martiaanse uitzicht vanuit vogelperspectief, waren adembenemend. Ondertussen nam Perseverance ook video’s van Ingenuity vliegend in de lucht. Zoiets had het nog nooit gezien.
Een artist’s impression van het Dragonfly ruimtevaartuig tijdens de vlucht.
NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
Toekomstige vluchten
Ingenuity had het echter moeilijk om daar te komen. De hele Mars 2020-missie (van Perseverance, Ingenuity en hun transportsystemen) verliep plotseling.
Nadat Nasa zich had teruggetrokken uit het gezamenlijke ExoMars-programma van de Europese ruimtevaartorganisatie, dat een Mars-rovermissie omvatte, begon de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie er zelf een te ontwikkelen. Deze rover, later Perseverance genoemd, ging van aankondiging naar concept naar ontwikkeling en lancering in slechts zeven-en-een-half jaar.
En Ingenuity was aanvankelijk niet aan boord. Het idee werd laat in de ontwikkelingsfase van Mars 2020 voorgesteld en stuitte op ernstige tegenstand. Het voegde extra complexiteit, kosten, risico’s en nieuwe faalwijzen toe. Het werd ook gedreven door een technische doelstelling, met de mogelijkheid van een beetje outreach – de kans om de wetenschap en techniek van de missie te communiceren met het publiek – aan de zijkant.
Ingenuity was niet bedoeld om lang mee te gaan. Het was ontworpen om helikoptervluchten in de dunne Marsatmosfeer te bewijzen. Het doel was vijf korte vluchten in een maand. Mogelijke uitkomsten waren harde landingen, omvallen, verlies van energie als de zonnepanelen bedekt waren met stof, of het verliezen van communicatie als het ver van de rover was (dit gebeurde verschillende keren).
Robotballonnen in de lucht, of aerobots, zoals dit prototype van Nasa, zouden op een dag Venus kunnen verkennen.
Nasa / JPL-Caltech
Maar het ging veel verder dan verwacht: het overleefde drie jaar op het Marsoppervlak, zelfs tijdens een stoffig seizoen, en maakte 72 vluchten. Veel van het succes werd geholpen door het communicatienetwerk dat nu op Mars bestaat.
Ingenuity ontvangt instructies en stuurt gegevens naar Perseverance, die communiceert met een vloot satellieten waaronder de Europese ExoMars Trace Gas Orbiter, Nasa’s Maven ruimtevaartuig en de Mars Reconnaissance Orbiter. Deze communiceren op hun beurt met twee deep space netwerken op aarde, systemen van radioantennes over de hele wereld die ruimtevaartuigen besturen en volgen.
Het heeft 50 jaar van planeetverkenning gekost om hier te komen, maar we kunnen nu al zien welke invloed de missie van Ingenuity heeft op toekomstige verkenningen. De volgende interplanetaire rotorcraft zal de Dragonfly-missie naar Saturnus’ maan Titan zijn.
Het wordt een heel ander toestel dan Ingenuity. Het zal ongeveer een ton wegen en vliegen met acht rotors. Het is een enorm voertuig dat ontworpen is om in de dikke atmosfeer van Titan te vliegen.
Een van de volgende Rode Planeet missies zal Mars Sample Return zijn, met als doel het verzamelen van monstercontainers van Marsbodem die door Perseverance wordt voorbereid en opgeslagen. Het was de bedoeling om dit uit te voeren met behulp van een rover, maar het succes van Ingenuity heeft geleid tot het idee – en nu de ontwikkeling – van een helikopter om dat te doen.
De toekomst die Ingenuity voor ons heeft geopend is opwindend. We zullen helikopters zien op Mars en Venus, meer ballonnen op Venus, zwemvoertuigen onder de ijzige manen van Jupiter en Saturnus, en misschien zelfs een vliegtuig of twee.
Kevin Olsen is een medewerker van de Universiteit van Oxford en ontvangt fondsen van de UK Space Agency ter ondersteuning van Mars-wetenschap.