Indien alles verloopt zoals gepland, gaat China in juli 2020 voor het eerst een onbemand ruimtetuig naar de planeet Mars sturen. Deze ambitieuze Chinese Marsmissie kreeg officieel de naam 'Tianwen-1' en bestaat uit een ruimtesonde en een lander met aan boord een robotwagen die het oppervlak van de 'rode planeet' moet verkennen en bestuderen. Met deze Tianwen-1 missie wil China vooral het oppervlak van de planeet Mars grondig bestuderen alsook aan de wereld tonen dat het op vlak van interplanetaire ruimtemissies even ver staat als de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA.
Vragen aan de hemel
Ook al is Tianwen-1 officieel de eerste Chinese ruimtevaartmissie naar de planeet Mars toch heeft de Aziatische grootmacht al eerder een poging ondernomen om een onbemand ruimtetuig naar Mars te sturen. Zo ging in november 2011 het ambitieuze Fobos-Grunt project van start toen Rusland een ruimtevaartuig lanceerde dat de Marsmaan Phobos moest bestuderen en er zelfs bodemstalen van moest terugbrengen naar de aarde. Naast de Russische ruimtesonde bevond zich aan boord van de Zenit-2M raket ook de 115 kilogram zware Chinese ruimtesonde Yinghuo-1 dat samen met Fobos-Grunt op weg naar Mars moest worden gebracht. Yinghuo-1 had acht wetenschappelijke instrumenten aan boord en had China vooral veel moeten leren op vlak van technologie en communicatie. Helaas verliep de lancering problematisch en slaagde de Zenit-2M rakettrap er niet in om de twee ruimtevaartuigen op weg te zetten naar Mars. Hierdoor strandde de onbemande ruimtesondes in een baan om de aarde en keerden deze op 15 januari 2012 terug in de atmosfeer. Zowel voor Rusland alsook voor China was dit een grote klap aangezien beide landen al sinds maart 2007 bezig waren met dit gezamenlijk ruimtevaartproject en de verwachtingen dan ook bijzonder hoog waren. Uiteindelijk begon China te bestuderen of het zelf een missie naar Mars kon ondernemen waarna dit project in 2016 groen licht kreeg van de Chinese overheid. China deed ondertussen ook heel wat ervaring op op vlak van technologie en verkenning van ons zonnestelsel dankzij de succesvolle Chang'e maanverkenners waarbij zelfs al tweemaal een kleine robotwagen op het oppervlak van de maan werd gebracht. In april 2020 kreeg de Chinese Marsmissie uiteindelijk officieel de naam 'Tianwen-1' dat afkomstig is uit een lang en oud Chinees gedicht dat geschreven werd door één van de oudste Chinese dichters Qu Yuan. De letterlijke vertaling betekent 'Vragen aan de hemel' en in het gedicht worden in versvorm verschillende vragen gesteld op vlak van de hemel, de sterren, natuurlijke fenomenen, mythes en de echte wereld.
Officiële logo van de Tianwen-1 missie - Foto: CNSA
Marslander en Marsrover
Net als bij de Verenigde Staten in het verleden al enkele malen hebben gedaan, stuurt nu ook China voor de eerste maal een orbiter en lander naar Mars met aan boord een kleine robotwagen. Alles samen zal het Tianwen-1 ruimtevaartuig een gewicht hebben van ongeveer 5 ton. Ter vergelijking, de eerste Chinese Marsverkenner, Yinghuo-1, had een gewicht van slechts 115 kilogram. Terwijl de Tianwen-1 ruimtesonde (orbiter) zelf een gewicht heeft van 3,1 ton weegt de robotwagen 240 kilogram. Deze vanop afstand bestuurbare robotwagen is 2 meter lang, 1,6 meter breed en heeft een hoogte van 80 centimeter. Aan boord van deze eerste Chinese Marsrover bevindt zich onder andere een camera om het Marsoppervlak in beeld te brengen, een radar om het inwendige van het Marsroppervlak in kaart te brengen en een weerstation. Deze kleine robotwagen, waarvan het ontwerp gebaseerd werd op dat van de succesvolle Chinese maanrovers Yutu en Yutu 2, zal tot op het oppervlak van Mars gebracht worden met behulp van een speciale lander die met behulp van parachute, raketmotoren en een airbag een zachte landing moet maken op het Marsoppervlak. Indien de lander probleemloos het Marsoppervlak bereikt, moet deze vervolgens de kleine robotwagen uitzetten waarna deze kan beginnen aan zijn eigen wetenschappelijke missie. De robotwagen werd ontwikkeld om minstens 90 Marsdagen (sol) operationeel te blijven. Eén sol duurt 24 uur, 39 minuten en 32 seconden. Om de Marsrover gedurende zijn tijd op Mars te voorzien van energie werd deze voorzien van zonnepanelen. De Tianwen-1 orbiter moet na zijn aankomst bij Mars minstens één jaar operationeel blijven en zal vanuit een baan om de planeet Mars op een hoogte van ongeveer 400 kilometer onder andere het Marsoppervlak gedetailleerd in beeld brengen met behulp van een hoge resolutiecamera die vergelijkbaar is met de succesvolle HiRise camera aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Daarnaast zal de Tianwen-1 orbiter ook onderzoek verrichten naar de samenstelling van de Marsbodem, het magnetische veld van Mars en de Marsatmosfeer.
Instrumenten
Orbiter
- Medium Resolution Camera (MRC) met een resolution van 100 m vanop een hoogte van 400 km
- High Resolution Camera (HRC) met een resolution van 2 m vanop een hoogte van 400 km
- Mars Magnetometer (MM)
- Mars Mineral Spectrometer (MMS) waarmee men de samenstelling van de Marsbodem wil onderzoeken
- Orbiter Subsurface Radar (OSR)
- Mars Ion and Neutral Particle Analyzer (MINPA)
Rover
- Ground-Penetrating Radar (GPR) om de Marsbodem tot op een diepte van 100 m in kaart te brengen
- Mars Surface Magnetic Field Detector (MSMFD)
- Mars Meteorological Measurement Instrument (MMMI)
- Mars Surface Compound Detector (MSCD)
- Multi-Spectrum Camera (MSC)
- Navigation and Topography Camera (NTC)
Nieuwe raket moet Tianwen-1 op weg naar Mars brengen
Het vijf ton zware Tianwen-1 ruimtetuig zal in de ruimte gebracht worden met behulp van een nieuwe, krachtige CZ-5 raket (Long March 5). Om een ruimtetuig op weg te brengen naar Mars moet dit door middel van een krachtige raket een extra 'duw' krijgen in de juiste richting aangezien deze anders in een baan om de aarde terecht komt als gevolg van de aantrekkingskracht van onze planeet. Na de mislukte Russische lancering van de Fobos-Grunt en Yinghuo-1 ruimtetuigen in 2011 begon China ook aan de ontwikkeling van een nieuwe krachtige raket die niet enkel onderdelen voor een ruimtestation in de ruimte zou moeten brengen maar ook onbemande ruimtetuigen die ons zonnestelsel moeten verkennen. De 57 meter lange Long March 5 weegt bij de lancering maar liefst 867 ton en is hierdoor de zwaarste Chinese draagraket. Terwijl de onderste rakettrap van de Long March 5 beschikt over 2 YF-77 raketmotoren wordt de tweede rakettrap voorzien van 2 YF-75D raketmotoren die men meermaals tot ontbranding kan brengen. Aan de onderste rakettrap bevinden zich ook nog eens vier boosterraketten. Opvallend aan deze krachtige raket is dat deze volledig gebruik maakt van vloeibare brandstoffen zoals vloeibare waterstof, vloeibare zuurstof en kerosine. Door zijn krachtige eigenschappen kan de Chinese Long March 5 raket makkelijk concurreren met de Falcon Heavy raket van SpaceX of de Delta IV Heavy raket. Deze nieuwe Chinese krachtpatser kan vrachten tot 25 ton tot in een lage baan om de Aarde brengen (LEO) en 14 ton tot in een geostationaire overdrachtbaan (GTO). Daarnaast is de Long March 5 ook in staat om ruimtetuigen tot 8,2 ton tot in een trans-lunar injection (TLI) te brengen. Na de lancering in juli 2020 vanop de Wenchang Spacecraft Launch Site moet Tianwen-1 in januari/februari 2021 aankomen bij de 'rode planeet' waarna de lander met aan boord de robotwagen zich enkele weken later zal losmaken van de orbiter. In 2019 selecteerde China twee landingsplaatsen op Mars voor de Tianwen-1 lander en rover. Beide locaties bevinden zich in het Utopia Planitia gebied dat deel uitmaakt van het grootste gekende inslaggebied op Mars (geschatte diameter is ongeveer 3300 kilometer). In dit gebied landde in 1976 ook al de Amerikaanse Marslanders Viking 1en Viking 2. De twee geselecteerde gebieden waar de Tianwen-1 Marsrover moet landen, zijn 100 bij 40 kilometer groot en zullen alvorens de landing eerst gedetailleerd in beeld en kaart gebracht worden door de Tianwen-1 orbiter.
