InSight maakt een geslaagde landing op Mars

InSight lander op Mars
Artist impression van de Mars InSight die het binnenste van de planeet moet gaan onderzoeken. Credit: NASA/JPL-Caltech

De InSight lander van de NASA is op 26 november 2018 veilig geland op de planeet Mars. Het is de eerste succesvolle landing sinds de Curiosity rover in augustus 2012 landde.

De eerste bevestiging van de landing kwam om 20:53 uur Nederlandse tijd en dat leidde tot gejoel en gejuich in de controlekamer van het Jet Propulsion Laboratory van de NASA. Enkele minuten later kreeg het team via de radio van de lander door dat die functioneert.

InSight opname van Mars
Deze foto is op 26 november 2018 gemaakt door de Instrument Deploy Camera aan de robotische arm van de InSight. Om te voorkomen dat tijdens de landing stofdeeltjes op de lens komen zit de transparante beschermkap er nog op. De opname is met behulp van de Mars Odyssey die in een baan om de planeet draait naar de Aarde gestuurd. Credit: NASA/JPL-Caltech

De spanning was echter nog niet helemaal verdwenen want het duurde tot 02.35 uur Nederlandse tijd voordat de bevestiging kwam dat de zonnepanelen met succes zijn ontvouwen. Zonder deze uitgestrekte zonnepanelen kan de lander niet overleven, laat staan het binnenste van de planeet verkennen. Dit is namelijk het belangrijkste doel van de 850 miljoen dollar kostende missie.

Deze vertraging kon niet worden vermeden; de Mars Odyssey van de NASA die om Mars draait was pas 5 uur na de landing in positie om het uitklappen van de zonnepanelen te bevestigen.

Met het succesvol uitklappen van de zonnepanelen behoort de InSight tot een select groepje want slechts 40 procent van alle missies naar Mars hebben met succes hun einddoel, een landing op de planeet of een baan om Mars, bereikt

Een lange reis naar Mars

InSight werd op 5 mei 2018 gelanceerd vanaf de lanceerbasis Vandenberg Air Force Base in Californië. Het was de eerste interplanetaire missie die vanaf de westkust van de Verenigde Staten plaatsvond. Normaliter worden dergelijke lanceringen vanaf Cape Canaveral in Florida uitgevoerd.

Samen met InSight lanceerde de Atlas V-raket ook twee kleine cubesats, MarCO-A en MarCO-B, die op eigen kracht de 6,5 maanden durende reis naar Mars hebben gemaakt. Het MarCO-duo (Mars Cube One) is een 18 miljoen dollar kostende demonstratiemissie die wil laten zien dat dergelijke kleine ruimtesondes gebruikt kunnen worden om interplanetaire verkenningen kunnen doen.

MarCO-A en MarCO-B speelden een belangrijke rol tijdens de landing want ze stuurden gegevens van de afdaling en landing van de InSight door naar de vluchtleiding bij het Jet Propulsion Laboratory.

InSight raakte de atmosfeer van Mars met een snelheid van ongeveer 19.800 kilometer per uur en deed dat onder een hoek van 12°. Als die hoek niet goed was geweest dan zou de sonde zijn verbrand in de atmosfeer en zou die hoek minder scherp zijn geweest dan zou de ruimtesonde zijn als een steentje afgeketst zijn op de atmosfeer.

Tijdens de afdaling bereikte het hitteschild dat de InSight beschermde een temperatuur van ongeveer 1500°Celsius, dat is heet genoeg om ijzer te laten smelten. De atmosfeer zorgde ervoor dat de snelheid afnam tot ongeveer 1,7 maal de geluidssnelheid. Bij die snelheid werd een supersonische parachute ontvouwen.

Om de snelheid verder te vertragen werden remraketten afgevuurd om uiteindelijk met een snelheid van ongeveer 8 kilometer per uur terecht te komen in het geselecteerde gebied in Elysium Planitia.

Dit alles vond plaats in een tijdsbestek van slechts 6,5 minuut. De Curiosity had hier destijds 7 minuten voor nodig.

MarCO-A en MarCO-B zijn de InSight niet naar het oppervlak van de planeet gevolgd. De beide lichtgewicht ruimtesondes zijn Mars voorbijgevlogen, ze hebben hun werk gedaan en ze hebben hun plaats in de geschiedenis opgeëist door de eerste interplanetaire cubesats te zijn.

Het werk bij Mars mag er dan op zitten voor de beide MarCO’s maar het is mogelijk dat ze later nog worden ingezet om een asteroïde of een ander hemellichaam te bestuderen mochten ze daar dicht genoeg bij kunnen komen en mocht NASA er het budget voor vrij willen maken.

Het binnenste van Mars onderzoeken

De landing was een opwindende gebeurtenis maar het was slechts het begin. Het eigenlijke wetenschappelijke werk van de InSight moet nog beginnen.

De komende twee jaar gaat de lander de interne structuur en de samenstelling van Mars zeer nauwkeurig in kaart brengen. Hiervoor is de verkenner met twee belangrijke wetenschappelijke instrumenten uitgerust. Een sonde zal zichzelf tot 5 meter onder het oppervlak gaan graven en drie ongelooflijk nauwkeurige seismometers zullen voortdurend zoeken naar bevingen op Mars, inslagen van meteoren en andere schokken.

De seismometers zijn zo nauwkeurig dat ze vibraties met een amplitude van de grootte van een atoom kunnen waarnemen. Omdat te kunnen doen zijn de seismometers in een vacuümkamer geplaatst. Eind 2015 werd er een lek gevonden in deze vacuümkamer. Dat lek werd gedicht maar het zorgde er wel voor dat de geplande lancering in maart 2016 niet door kon gaan. Iedere 26 maanden kunnen er, door de gunstige samenstand tussen Mars en de Aarde, goedkope en snelle missies uitgevoerd worden en dus moest InSight tot mei dit jaar wachten voordat de ruimtesonde werd gelanceerd.

De positie van de 358 kilogram zware lander zal ook aan de hand van de communicatieapparatuur van de verkenner worden gevolgd. Op deze manier kan het tollen van de draaiingsas van Mars nauwkeurig worden gemeten en dat levert dan weer een bijdrage aan het in beeld brengen van de kern van de planeet.

Op deze manier hopen wetenschappers een driedimensionaal beeld te krijgen van het binnenste van Mars en dat helpt dan weer mee om ook dat at we aan het oppervlak zien beter te begrijpen.

Wetenschappers kunnen Mars ook als een soort van laboratorium gebruiken dat hun meer leert over hoe rotsachtige planeten in hun algemeenheid ontstaan. Het binnenste van Mars is min of meer sinds het ontstaan van de planeet, ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, niet meer veranderd. De Aarde is voor dergelijk onderzoek niet geschikt omdat het binnenste van de planeet als gevolg van plaattektoniek, convectiestromingen in de mantel en andere processen in de loop van de miljarden jaren, is veranderd.

InSight (de naam is een acroniem voor “Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport”) is het resultaat van internationale samenwerking. De sonde die zich onder het oppervlak boort is gemaakt door het German Aerospace Center en het Franse ruimtevaartagentschap CNES heeft een consortium geleid dat de seismometer suite heeft ontwikkeld.

In slow motion

InSight gaat geen mooie plaatjes maken van Mars. Op dat gebied hoeft het grote publiek niks te verwachten. De missie is niet geïnteresseerd in het mooie oppervlak van de planeet en dat verklaart dan ook meteen waarom de lander in Elysium Planitia is geland. Dit is een relatief gladde vlakte waar weinig rotsblokken liggen. Dit vergrootte de kansen op een geslaagde landing en vermoedelijk kan ook de boor in dit gebied gemakkelijker de bodem in. De InSight is daarbij een lander en geen rover dus foto’s die gemaakt worden zouden steeds van hetzelfde terrein zijn.

Het duurt enige tijd voor het ruimtevaartuig op Mars gebruikt kan worden. InSight gaat zijn robotische arm gebruiken om de boor te plaatsen. Ook de seismometer suite en het schild dat de seismometers tegen weersinvloeden zal beschermen zal met de robotische arm worden geplaatst.

Het is voor het eerst dat een Marsmissie een dergelijk instrumentenpakket zelf moet plaatsen. Voorheen werden alle instrumenten geplaatst op de lander of rover zelf. Het InSight team zal daarom eerst goed de omgeving van de lander bestuderen en daarna eerst het plaatsen van de instrumenten oefenen met behulp van een testlander bij het JPL voor ze daadwerkelijk over gaan tot het plaatsen van de instrumenten op Mars zelf. Het uiteindelijke plaatsen van de instrumenten zal ongeveer 2 tot 3 maanden na de landing gaan gebeuren. Daarna duurt het nog ongeveer een maand voordat de instrumenten zijn gekalibreerd en pas daarna begint het echte wetenschappelijke onderzoek.

Al met al zal het dus ongeveer een maand of zes duren alvorens men kan beginnen met het echte werk. Men verwacht de volledige missieduur van twee jaar nodig te hebben om een echt gedetailleerd beeld van het binnenste van Mars te kunnen maken. Een missie in slow motion dus.

 

Eerste publicatie: 27 november 2018
Bron: NASA