'Mars is ver weg maar toch nog zo dichtbij dat een reis erheen denkbaar is', aldus voormalig ruimtevaarder en Delfts hoogleraar Wubbo Ockels. Hoe graag zou hij zelf niet willen gaan? Vorige week op het symposium van Arago ('Missie naar Mars, over 25 jaar binnen handbereik?') werd hij even emotioneel gepakt door de enthousiaste verhalen die vooraanstaande wetenschappers hem voorspiegelden. Hijzelf zal de reis niet maken, en niet met 'het eerste marsfossiel rondlopen dat de aardse cultuur drastisch zal beïnvloeden'.
Of een ander mens dat wel zal doen is nog zeer de vraag. De Zwitserse fysicus Guy Janin rekent voor dat het meest energie-efficiënte traject naar Mars een ellipsvorm beschrijft waarbij de reis negen maanden zal duren. Nadeel is echter dat de totale reisduur dan drie jaar zal beslaan, waarbij een gedwongen verblijf van zeven maanden op Mars inbegrepen is. Bovendien staan Aarde en Mars slechts eens in de vijftien jaar in de geschikte oppositie om van deze weg gebruik te maken.
Sprint mission
Meer heil ziet Janin in een 'sprint mission': een reis van één jaar waarbij een verblijf van een maand op Mars mogelijk is. Behalve de overwinning van de zwaartekrachtvelden van beide planeten - zowel voor stijgen als dalen - moet er, eenmaal in het heelal, nog een paar keer extra aangezet worden om met een flinke snelheid in de geschikte baan naar Mars te vliegen.
Het vooruitzenden van een voorraadschip van 600 ton kan de extra benodigde energie enigszins verlichten. Een bemand schip van 740 ton met zes astronauten moet de vlucht met tussenstop dan in principe kunnen volbrengen. Voorwaarde is wel dat zowel op Aarde als op Mars gebruik wordt gemaakt van aerobraking-technieken die atmosferische afremming bewerkstelliggen.
De bemanning, bestaande uit mensen die gemaakt zijn om op eigen benen op de aarde te lopen met 5 kilometer per uur bij 25 graden Celsius, zal de reis niet zonder moeite kunnen volhouden. Naast de gewone oncomfortabele omstandigheden als gewichtsloosheid, ruimteziekte, vloeistof redistributie, spierafname, botontkalking, afweervermindering en dergelijke, treden bij de Marsreis extra problemen op. Arts en ESTEC-medewerker André Kuipers vertelt dat radioactieve straling, zowel van de Zon als hoog-energetische kosmische straling van vooral protonen, op de lange duur schade aan het DNA kunnen veroorzaken wat weer tot kanker kan leiden. Op weg naar Marszal de bemanning moeten beschikken over een schuilplaats met dikke wanden. Vanwege de lengte van de reis zullen ook de psychologische problemen groot zijn en zal de medische zorg aan boord om extra maatregelen vragen.
Volgens ESA-medewerker George Scoon is het zogenoemde 'Intermarsnet' de 'volgende logisch stap' in de exploratie van Mars. Hier komt geen mens aan te pas. Samen met ESTEC-geoloog Augustin Chicarra pleit Scoon voor de lancering van een driedelig ruimteschip in juni 2003. De drie probe/landers (415 kg per stuk) zullen onafhankelijk van elkaar gelanceerd worden wanneer ze eenmaal in het heelal zijn aangekomen. Een ruimteschip (droge massa: 574 kg, brandstof 678 kg) dat rond Mars cirkelt, zal de data van de gedropte meetinstrumenten opvangen. Intermarsnet is een gezamenlijke bijdrage van ESA en NASA. De kleine 'landers' zullen een regionaal netwerk definiëren en simultane geofysische en meteorologische metingen uitvoeren. Gedurende een mars-jaar (678 dagen) zal het geïntegreerde netwerk metingen doen en inzicht geven in: de interne structuur en aktiviteit van Mars, geodesie, magnetisch veld ('dit is heel klein maar toch willen we het meten'), meteorologie, seismische aktiviteit, oppervlakte-straling, en mineralogie en geochemische metingen van Mars-rotsblokken.
Robots
Hopelijk heeft het projekt meer succes dat de Mars Obeserver die de US een miljard dollar kostte maar die onderweg vermoedelijk is geëxplodeerd. In de jaren zeventig lanceerden de Amerikanen wel de Viking-1 en -2 die een zachte landing maakten op Mars en die videobeelden naar de aarde brachten alsmede data van enkele meetinstrumenten.
Ook de Sowjet Unie heeft veel missies op Mars uitgevoerd. Maar ook bij hen gingen twee Mars-observers verloren door technische en operationele fouten. Wegens financiële problemen werd de Mars-96 missie intussen geannuleerd en ook de Mars-98, die een mini-rover zou bevatten, gaat naar verluidt niet door. Toch hoopt ESTEC-medewerker Wim de Peuter dat hij met de Russen samen mag werken. Al in de jaren zeventig brachten zij twee robots op de maan die meer dan een jaar lang metingen uitvoerden en die 50 km maanoppervlak bestreken. 'Zij hebben gezien hun ervaring de beste kaart om een missie naar Mars met grote Rovers uit te voeren. In Nederland zijn we gespecialiseerd in instrumentatie en sturing. Samenwerking zou fantastisch zijn', aldus De Peuter.
De Belgische werktuigbouwkundige ontwikkelt ruimterobots. Voor Mars-expedities moeten robots aan veel voorwaarden voldoen. De beschikbare budgetten voor massa zijn krap; het is zeer duur om een kilo 'softlanded' op de rode planeet neer te zetten. Een robot moet een significante toegevoegde waarde hebben in vergelijking met eenvoudige wetenschappelijke meetinstrumenten anders komt hij bij een Marsvlucht niet aan boord. Ook het volume is beperkt. Vouwtechnieken en kinematische structuren zijn een belangrijke 'design driver'. Voorts is de zonne-energie op Mars niet hoog en heeft de robot meer energie nodig voor zijn overleving. De gevoeligheid voor kosmische straling, vooral van elektronica, is op Mars groot omdat hoge energie-deeltjes, afkomstig van de zon, door het geringe magneetveld van Mars niet geweerd worden.
Verder stelt de ijle dampkring eisen aan het mechaniek en zijn schokbestendige robots voordelig omdat ze geen dure zachte landing op Mars hoeven te maken. Zij kunnen tegen een stoot van ± 100 km/uur op het Mars-oppervlak. De Peuter ziet een plaats voor robots die intelligente proeven ter plekke uit kunnen voeren, want als monsters teruggestuurd moeten worden naar de aarde kan er nog van alles misgaan. Daarbij moet de benodigde software van de robotjes zich tot het minimum beperken. Alleen de software nodig voor de metingen en de eigen veiligheid zitten op de robotjes zelf. Eenvoudige feedback in de poten van stap-robots bijvoorbeeld geven het apparaat al veel meer mogelijkheden: stijle afgronden kunnen worden 'gevoeld' en vermeden, en oneffenheden overwonnen. De grote geheugens moet extern op aarde worden geplaatst. De communicatie moet eenvoudig zijn want zonder satelliet op Mars kan er maar enkele minuten per dag met de aarde worden gecommuniceerd.
Vervolg
Veel ziet Wim de Peuter in een vervolg op de Rocky-3 en -4-modellen die monsters kunnen chippen. De Peuter: 'Ik heb me lange tijd afgevraagd of het ontwikkelen van dergelijke robots wel zin zou hebben. Ze kunnen immers maar een klein gebied bestrijken. Maar op aarde kun je bij elke steen microfossielen van bacterieën vinden. Dus is het ook op een klein gebied interessant om fossielen van levende wezens te zoeken. Als we zo'n fossiel vinden hebben we een antwoord op de vraag of leven in het heelal een zeldzaamheid is of alledaags. Dat zou een enorme ontdekking betekenen.' Als op deze manier een antwoord wordt gevonden op mogelijk leven op Mars is een bemande reis 'meer van culturele waarde dan van wetenschappelijk belang', zoals op de spannende symposiumdag van Arago werd geopperd.
Maar arts André Kuipers krijgt vroeg of laat ongetwijfeld gelijk. Ondanks alle technische en lichamelijke ongemakken geldt: 'mensen zullen naar Mars reizen en daar op landen'. We hebben volgens hem zelfs een voorsprong op de vroegere zeevaarders. 'In tegenstelling tot de eerste ontdekkingsreizigers weten we wat er komt en zijn we goed voorbereid op de gevaren. Scheurbuik zullen we niet zien, maar het wordt vanuit fysiologisch, psychologisch en medisch oogpunt een zeer interessante reis.' Niet minder spannend dan de reis van Columbus dus.
Egbert van Hattem
Wubbo Ockels (links) was een van de prominente gasten van het Arago-symposium over 'Mars'.
