Eén van de hoogtepunten op vlak van ruimtevaart in 2016 wordt ongetwijfeld de lancering van de ExoMars Trace Gas Orbiter en de experimentele Schiaparelli lander. Beide ruimtetuigen moeten in oktober 2016 aankomen bij de planeet Mars en worden op 14 maart 2016 in de ruimte gebracht door een Russische Proton draagraket. Terwijl de ExoMars Trace Gas Orbiter in een baan om Mars zal cirkelen om de atmosfeer te bestuderen, zal de Schiaparelli lander gebruikt worden om nieuwe technologieën te testen en te demonstreren.
ExoMars Trace Gas Orbiter
De ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) is een samenwerkingsproject tussen de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos. Oorspronkelijk zou deze missie worden uitgevoerd door Europa en de Verenigde Staten maar eind 2012 besloot NASA zich om financiële redenen terug te trekken uit het ExoMars project. In maart 2013 nam de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos de fakkel over van NASA en werd beslist dat Rusland onder andere de Proton draagraket zou leveren voor de lancering van de ExoMars Trace Gas Orbiter in 2016 en de ExoMars robotwagen in 2018. De ExoMars Trace Gas Orbiter ruimtesonde is dus het eerste luik uit het Europese ExoMars project waarmee men uiteindelijk in 2018 een Europese robotwagen tot op het oppervlak van de planeet Mars wil brengen. Na de lancering zal de ExoMars Trace Gas Orbiter zich naar de planeet Mars begeven waar het rond 19 oktober 2016 moet bij aankomen. Vanuit een lage baan om de planeet Mars moet de ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) een inventarisatie maken van de gassen die zich in de atmosfeer van Mars bevinden. Hierbij zal in het bijzonder gekeken worden naar het gas methaan aangezien de aanwezigheid van dit gas erop kan duiden dat er op dit moment nog een bron voor dit gas moet aanwezig zijn. Anderzijds moet de ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) wetenschappers helpen achterhalen of methaan op Mars afkomstig is uit een geologische of biologische bron. Door de hoeveelheden methaan (en andere spoorgassen in de atmosfeer van Mars) heel nauwkeurig te meten en in kaart te brengen, kan de satelliet mogelijk plekken op het oppervlak van Mars aanwijzen waar deze gassen tot stand komen. De ExoMars Trace Gas Orbiter werd gebouwd door de ruimtevaartbedrijven Thales Alania Space en OHB en heeft bij zijn lancering een gewicht van 3,7 ton. Aan boord van deze ruimtesonde bevinden zich verschillende wetenschappelijke instrumenten die samen een gewicht hebben van 115 kilogram. Eén van de instrumenten, het Nadir and Occultation for Mars Discovery (NOMAD) instrument, werd ontwikkeld door een consortium onderleiding van het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA). NOMAD is een spectrometer en bestaat uit drie kanalen: SO (Solar Occultation) waarbij het spectrum van de zon doorheen de atmosfeer van de planeet vastgelegd wordt tijdens zonsopgang en zonsondergang, LNO (Limb Nadir solar Occultation) waarbij het instrument rechtstreeks naar het oppervlak van Mars gericht wordt en UVIS wat een UV-kanaal is voor de detectie van ozon en aerosolen. Andere instrumenten aan boord van de ExoMars Trace Gas Orbiter zoals het Atmospheric Chemistry Suite (ACS), de Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (FREND) en het Color and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) werden ontwikkeld door Rusland en Zwitserland. Naast het meten van de samenstelling van de atmosfeer van Mars zal de ExoMars Trace Gas Orbiter vanaf 2018 ook een belangrijke taak op zich nemen op vlak van communicatie. Wanneer Europa binnen enkele jaren een robotwagen naar Mars zal brengen, zal de ExoMars Trace Gas Orbiter uiteindelijk dienst doen als communicatiesatelliet voor data relay tussen de Marswagen en de vluchtleiding op Aarde. Onderaan dit artikel kan u een filmpje zien over de wetenschappelijke missie van de ExoMars Trace Gas Orbiter!
Illustratie van de ExoMars Trace Gas Orbiter en zijn instrumenten - Foto: ESA
Mars vergeleken met de Aarde
De planeet Mars werd genoemd naar de Romeinse god van de oorlog. Deze planeet, de vierde gezien vanaf de Zon, is kleiner dan de Aarde en heeft een diameter van ongeveer 6 794 kilometer terwijl onze planeet een diameter heeft van 12 756 kilometer. Mars draait minder snel om zijn as dan onze eigen planeet en doet over één rotatie 24 uur en 37 minuten. Onze eigen planeet, de Aarde, draait in 23 uur en 56 minuten om zijn eigen as. Een dag op Mars, ook wel 'sol' genoemd, duurt dus iets langer dan op Aarde. Een jaar op de planeet Mars duurt echter veel langer dan op Aarde. Terwijl een jaar op Aarde 365 dagen duurt, duurt een jaar op de planeet Mars 687 dagen. Dit heeft te maken met het feit dat Mars veel verder van de Zon staat dan de Aarde en de baan om de Zon dan ook veel langer is. Net zoals op Aarde is er op de planeet Mars ook sprake van seizoenen. Net zoals op Aarde bevinden zich op Mars ook poolkappen. Dit zijn ijskappen van bevroren water en koolstofdioxide (droogijs) die aangroeien of smelten met het verloop van de seizoenen. De temperatuur op Mars varieert er van ongeveer -140 graden Celsius tot +20 graden Celsius. In het zomerseizoen, wanneer de planeet het dichtst bij de Zon staat, komen er op het zuidelijk halfrond van de planeet regelmatig stofstormen voor die soms de hele planeet kunnen beslaan. De atmosfeer op Mars is heel dun en bestaat voor 95% uit Koolstofdioxide (CO2). Dankzij ruimtesondes die in een baan om Mars cirkelen en robotwagentjes die op het Marsoppervlak rijden, heeft men nu ook al sporen van stromend water ontdekt op Mars. Vloeibaar water kan er slechts voor korte tijd voorkomen op de laagst gelegen gebieden. Op andere plaatsen verdampt of bevriest dit onmiddellijk.Schiaparelli lander
Naast de ExoMars Trace Gas Orbiter zal er in oktober 2016 ook een speciale lander aankomen bij de planeet Mars. Europa heeft de ambitie om binnen enkele jaren een eigen robotwagen tot op het Marsoppervlak te brengen maar tot heden heeft Europa geen ervaring met het landen op het oppervlak van andere planeten. Om zoveel mogelijk ervaring op te doen en nieuwe technologieën te testen, werd beslist om met de ExoMars Trace Gas Orbiter een experimentele lander mee te sturen naar Mars die de nieuwe technologieën moet demonstreren. De Europese Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM) werd genoemd naar de Italiaanse sterrenkundige Giovanni Schiaparelli en is een experimentele lander waarmee de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de technologie achter een zachte landing op de planeet Mars zo goed mogelijk wil testen en demonstreren. De technologie die zal gebruikt worden om de Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM) tot op Mars te brengen, zal in 2018 ook gebruikt worden om een Europese robotwagen tot op het Marsoppervlak te brengen. De Schiaparelli lander heeft een diameter van 2,4 meter, weegt ongeveer 600 kilogram en is 1,8 meter hoog. Om Schiaparelli zacht te laten landen op het Marsoppervlak zal de lander verschillende fasen doorlopen. Zo zal de lander, gekoppeld aan de ExoMars Trace Gase Orbiter, tot bij de planeet Mars worden gebracht waarna Schiaparelli zich zal losmaken van de ruimtesonde. De lander is op dat moment niet meer controleerbaar en is onderhevig aan de zwaartekracht van de 'rode planeet'. Om er voor te zorgen dat de lander niet opbrandt bij het binnendringen van de Marsatmosfeer werd de lander in een aërodynamisch hitteschild bevestigd dat even later zal worden afgeworpen. Nadat de lander zich in de atmosfeer van Mars heeft begeven, zal het tuig op een hoogte van ongeveer elf kilometer twee parachutes ontplooien. Om de snelheid van het neerdalende tuig nog meer te laten zakken, zal de lander op een hoogte van ongeveer twee kilometer drie kleine stuwraketjes tot ontbranding brengen tot ongeveer één meter boven het Marsoppervlak. Om de impact van de landing vervolgens zo goed mogelijk op te vangen, werd de Schiaparelli lander voorzien van een kreukelbare structuur. Om de landing zo goed mogelijk te kunnen evalueren, werd Schiaparelli voorzien van een Entry and Descent Module Descent Camera (DECA) dat de volledige afdaling en landing moet in beeld brengen. Een zelfde type camera werd eerder ook al gebruikt tijdens de lancering van de Europese Herschel en Planck ruimtetelescopen. Uiteindelijk moet de Schiaparelli lander terechtkomen in het Meridiani Planum gebied op Mars tijdens het seizoen dat gekenmerkt wordt door stofstormen. Op deze manier hopen wetenschappers meer te leren over deze stormen aangezien de lander werd uitgerust met verschillende instrumenten waarmee men de windsnelheid, vochtigheid, temperatuur en luchtdruk kan meten. Deze instrumenten werden ontwikkeld door wetenschappelijke instituten afkomstig uit het Verenigd Koninkrijk, Finland, Italië, Nederland en Spanje. Indien de afdaling en de landing van de Entry, Descent and Landing Demonstrator Module (EDM) succesvol verloopt, is het de bedoeling dat de lander nog enkele weken lang meteorologische gegevens vanop de planeet Mars naar de Aarde stuurt. Deze fase van de missie kreeg de naam AMELIA (Atmospheric Mars Entry and Landing Investigation and Analysis) en moet wetenschappers vooruit helpen in de studie van de planeet Mars.
Artistieke impressie van de afdaling en landing van de Schiaparelli lander op het Marsoppervlak - Foto: ESA
De Schiaparelli lander bovenop de ExoMars Trace Gas Orbiter - Foto: ESA
