Mars Odyssey – de recordmissie bij Mars

ruimtesonde Mars Addyssey
Artist impression van de Mars Oddyssey in een baan om de rode planeet. Credit: NASA/JPL/Corby Waste

De Mars Odyssey draait als sinds 2001 om Mars heen. In 2010 werd het record gebroken van de langst functionerende missie bij Mars en is momenteel, midden 2018 verkeert de ruimtesonde nog steeds in goede gezondheid. (Mars Global Surveyor was de vorige recordhouder. Deze ruimtesonde vloog van 11 september 1997 tot 2 november 2006 om Mars heen).

De Mars Odyssey heeft zijn eigen ontdekkingen gedaan, zoals grote hoeveelheden waterijs onder het oppervlak van Mars, maar speelt ook een belangrijke rol in het nog steeds groeiende netwerk van Marsrovers. De ruimtesonde heeft als verbindingssatelliet gefunctioneerd voor de nu dode marsrover Spirit en de huidige Opportunity en Curiosity rovers. Men verwacht dat de Odyssey ook gaat assisteren als in 2020 de Europees-Russische ExoMars bij de planeet arriveert.

Net als alle ouder wordende machines kent ook de Mars Odyssey zijn storingen. De verkenner is al verschillende keren in veilige mode gevallen maar de NASA heeft de verkenner daar steeds uit weten te krijgen. In 2018 zei de NASA dat ze hun uiterste best zouden doen om de missies van oudere orbiters (zoals de Mars Odyssey) te verlengen zo lang dit mogelijk is. NASA heeft de centen namelijk hard nodig om een missie uit te voeren die materiaal van Mars terug gaat brengen naar de Aarde.

Wetenschappelijke doelen

Mars Odyssey maakt deel uit van het Mars exploratieprogramma van de NASA dat momenteel een netwerk van rovers en ruimtesondes omvat. De Curiosity rover, de Opportunity rover, de Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) en de MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN missie) maken hier ook deel van uit. Europa heeft de Trace Gas Orbiter van het ExoMars-programma in een baan om de rode planeet en India heeft de Mars Orbiter Mission (MOM) in een baan om de rode planeet.

De algemene doelen van het Mars exploratieprogramma zijn volgens de NASA:

  • Bepalen of er ooit leven is geweest op Mars
  • Het karakteriseren van het klimaat van Mars
  • Het karakteriseren van de geologie van Mars
  • Het voorbereiden van menselijke missies

Om aan deze doelen bij te dragen had de Mars Odyssey de volgende opdrachten:

  • Een planeet omvattende kaart maken van de elementaire samenstelling van Mars
  • Het bepalen van het voorkomen van waterstof in de ondergrond (als indicator voor water)
  • Het maken van hoge resolutieopnames van de mineralen aan het oppervlak
  • Informatie verzamelen over de morfologie van het oppervlak
  • Het karakteriseren van de straling in de omgeving van Mars om daarmee het stralingsrisico te bepalen voor menselijke verkenners.

Mars Odyssey is uitgerust met drie belangrijke wetenschappelijke instrumenten:

  • THEMIS (Thermal Emission Imaging System) kijkt naar de zichtbare en infrarode delen van het spectrum om zo de verdeling van mineralen aan het oppervlak van Mars te bepalen.
  • GRS (Gamma Ray Spectrometer) kijkt naar de hoeveelheid en de verdeling van elementen. Weten welke elementen aan of net onder het oppervlak voorkomen geeft gedetailleerde informatie over hoe Mars in de loop der tijd is veranderd.
  • MARIE (Mars Radiation Environment Experiment) meet de stralingswarmte die Mars raakt en die afkomstig is van kosmische straling die door de Zon en andere sterren wordt uitgezonden.

Arthur C. Clarke

Omdat de Mars Odyssey in 2002 werd gelanceerd verkoos de NASA om de sonde te vernoemen naar het boek “2001: A Space Odyssey”. Dit boek had ook al, net voor de Apollo maanlandingen een jaar later, in 1968 geleid tot een film. Volgens de NASA was schrijver Arthur C. Clarke (toen nog in leven) dolenthousiast over de naam voor de missie.

Candor Chasma op Mars
Candor Chasma op Mars, opname gemaakt met de Thermal Emission Imaging System instrument van de NASA’s Mars Odyssey orbiter.
Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU

Cartografie was een van de belangrijkste doelen van de Mars Odyssey. De ruimtesonde moest kijken naar de chemische en mineralogische samenstelling van het oppervlak op zichtbare en infrarode golflengtes. Daarnaast was er aandacht voor waterstof (als een mogelijke indicator voor aanwezigheid van waterijs) en diende de verkenner als verbindingssatelliet voor de Spirit en Opportunity rovers die in 2004 op Mars zouden landen.

Odyssey werd op 7 april 2001 gelanceerd en die lancering verliep zonder grote problemen. Op 23 oktober 2001 bereikte de ruimtesonde Mars. Om in zijn uiteindelijke baan te komen maakte de ruimtesonde gebruik van de “aerobraking”-techniek die voor het eerst door de Mars Global Surveyor in 1997 was gebruikt.

Bij deze techniek maakt de ruimtesonde gebruik van de wrijving met de atmosfeer van Mars om geleidelijk aan af te remmen. Dat scheelt heel veel brandstof en maakt dus de missie goedkoper. Dit proces duurde verschillende weken en Odyssey kwam uiteindelijk in januari 2002 in zijn definitieve baan om de rode planeet.

Onderzoek aan het oppervlak

Een van de voordelen van een oudere ruimtesonde is dat je die kan gebruiken voor lange-termijn wetenschappelijke waarnemingen. Onderzoekers kunnen kleine veranderingen op het oppervlak met dezelfde instrumenten volgen waardoor er consistente gegevens worden verkregen die gebruikt kunnen worden voor wetenschappelijke conclusie. De Mars Odyssey is uitgerust met verschillende hoge resolutie instrumenten die het oppervlak onderzoeken maar ook het weer op Mars kunnen monitoren.

In 2010 presenteerde NASA een kaart van de Odyssey bestaande uit 21.000 THEMIS-opnames die gemaakt waren in een periode van 8 jaar. Deze kaart toonde kenmerken tot 100 meter in grootte maar NASA gaf aan dat verschillende regio’s ook in een hogere resolutie waren gefotografeerd.

Odyssey heeft ook ontdekkingen gedaan in kleinere gebieden. In 2008 leverde Odyssey bewijs voor zoutafzettingen in meer dan 200 plaatsen in het zuiden van Mars. NASA denkt dat deze plaatsen vroeger veel water bevatten. Wetenschappers denken dat de afzettingen afkomstig zijn van grondwater dat is verdampt en dat afzettingen van mineralen heeft achter gelaten. Omdat er geen relatie is tussen de vindplaatsen is het zeer onwaarschijnlijk dat het restanten zijn van een oude grote oceaan.

In 2007 toonde NASA foto’s van zeven mogelijke grotten die door de Mars Odyssey waren gevonden. Ze werden de “zeven zussen” genoemd. Wetenschappers vonden de grotten met behulp van THEMIS die ’s nachts ongebruikelijke warme plekken vond.

Odyssey vond bewijs voor waterijs in de ondergrond van Mars. Dit werd later bevestigd door de Phoenix lander. Mars Odyssey voerde ook een onderzoek uit naar de hoeveelheid straling met als doel toekomstige astronauten te helpen die ooit op Mars zullen gaan rondlopen.

Odyssey houdt ook grote delen van het weer op Mars in de gaten. Zo volgt de verkenner bijvoorbeeld stofstormen. Odyssey volgde de stofstormen van 2007 en 2009 maar ook de recente stofstorm van 2018 die de hele planeet bedekte. De verkenner had als een van de oorspronkelijke doelen de taak om als een waarschuwingssysteem te dienen voor NASA om de rovers Opportunity en Spirit te beschermen.

Gegevens die Odyssey van 2002 tot 2009 had verzameld hielpen mee bij het aantonen van mogelijk waterijs aan de evenaar van Mars. Een ontdekking die in 2017 werd gepubliceerd. Wetenschappers ontdekten in spectra de handtekening van waterstof in een gebied waarvan men dacht dat er geen water zou kunnen voorkomen. Maar er is vervolgonderzoek nodig om na te gaan of het signaal echt van water afkomstig is, aldus NASA.

In november 2015 werd de Mars Odyssey naar een nieuwe baan gebracht zodat de terminator, de lijn tussen dag en nacht in de gaten gehouden kon worden. Men probeerde op die manier meer informatie te krijgen over mist, wolken en vorst die zouden kunnen verdwijnen als de Zon hoger komt.

In 2017 maakte de Odyssey voor het eerst foto’s van de maan Phobos. In de toekomst zullen vaker foto’s gemaakt worden van Phobos en Deimos. Voorheen was de Odyssey alleen gericht op Mars maar NASA heeft het werkterrein deels verlegd naar de manen want die kunnen met THEMIS heel goed bestudeerd worden.

Samenwerken met andere ruimtesondes

Odyssey werkt af en toe samen met andere ruimtesondes om onderzoek te verrichten. Zo werd er na een koude Marswinter samengewerkt om een signaal op te vangen van de Mars Phoenix Lander. NASA verwachte niet dat de Phoenix de koude winter zou overleven maar voor het geval van wel werd er verschillende weken gezocht naar signalen van de lander. De MRO maakte een opname van de landingsplaats van de Phoenix en op de opnames die met de HIRESE-camera waren gemaakt was schade te zien aan de lander. Uitgaande van deze opnames werd de Phoenix doodverklaard.

Odyssey is door de rovers Spirit, Opportunity en Curiosity gebruikt om data terug te zenden naar de Aarde. De Odyssey kan dit veel sneller doen dan de rovers zelf en hierdoor hadden de rovers meer tijd om wetenschappelijk onderzoek te doen en rond te rijden over het oppervlak.

Daarnaast kunnen de hoogvliegende ogen van de Odyssey gebruikt worden om plekken op te zoeken die door de rovers onderzocht kunnen worden. Dit is vooral belangrijk voor de lange-termijn onderzoeken die de Mars Curiosity uitvoert. Als de Curiosity aan de grond iets interessants vindt kan de Odyssey van grote hoogte het fenomeen op grotere schaal ook onderzoeken.

Odyssey werkte samen met MAVEN en MRO om komeet Siding Spring te onderzoeken. Deze komeet passeerde in oktober 2014 de planeet op korte afstand. Het was een unieke gelegenheid voor de ruimtesondes bij Mars om gezamenlijk de bezoeker te bestuderen.

De ruimtesonde deed optische waarnemingen met zijn Thermal Emission Imaging System (THEMIS) en keek ook naar effecten op de atmosfeer van Mars met de neutronen spectrometer en hoge-energie neutroneninstrumenten aan boord. Gecombineerd met waarnemingen van de MAVEN concludeerde de NASA dat er mogelijk een meteorenregen zou optreden als Siding Spring voorbij Mars zou trekken en het stof van de komeet kon zorgen voor verdampt metaal in de atmosfeer van de planeet.

 

Eerste publicatie: 29 september 2018