zondag 20 januari 2013

Negen jaar op Mars

Er zijn weer twee rijdende rovers op Mars: allereerst de oude, maar zeker niet uit te vlakken rover Opportunity. Deze maand rijdt de laatste rover al negen jaar rond in een gebied genaamd Meridianum Planum. En na een spectaculaire landing in augustus 2012 hadden we met Curiosity weer twee actieve rovers op Mars. Dit artikel gaat over de stug volhoudende Opportunity.

(Dit artikel is een vervolg op eerdere delen over de Mars-rovers, namelijk Zes jaar rijden op Mars, Zeven jaar op Mars en natuurlijk, Acht jaar op Mars.)

Hoewel Opportunity al 3105 sols (Mars-etmalen; een sol is 24 uur 37 minuten en 22.663 seconden) voorbij zijn "garantieperiode" van 90 sols is, is de rover nog bepaald niet met pensioen. In tegendeel: in het afgelopen jaar zijn spectaculaire vondsten gedaan bij de kraterrand van Endeavour.

Een jaar terug
Even recapituleren wat er een jaar geleden was gebeurd: Opportunity had bijna drie jaar gedaan over de rit naar de 21 km brede krater Endeavour en kwam op 9 augustus 2011 aan bij de kraterrand. Na het maken van een gigantisch panorama, ging de rover de kraterrand verkennen en kwam daarbij meteen heel andere gesteenten tegen dan in de acht jaar ervoor. De rover-bestuurders gingen op zoek naar "aderen" in de steenlagen en stuitten daarbij op "Homestake", een licht gekleurde laag, die uit gips bleek te bestaan, een zoveelste bewijs dat er water op Mars geweest is.

Geparkeerd bij Greeley Haven
Daarna kwam de winter eraan en om niets aan het toeval over te laten, werd de rover geparkeerd op een plek waar de zonnepanelen naar de Zon gericht waren.

Opportunity's zonnepanelen waren begin 2012 stoffiger dan ooit. (NASA, mozaiek door Jim Bell, Jonathan Joseph; Calibratie en kleur: CCC en het team van Pancam)

De eerste maanden van 2012 bleef Opportunity op een plek genaamd "Greeley Haven" om de vijfde winter op Mars af te wachten. Het was voor het eerst dat Opportunity zo'n winterstop hield. De rover reed bijna niet, maar wetenschappelijk werk werd nog wel uitgevoerd.

Voor een experiment was het erg handig dat de rover even stil stond: er werd een radio doppler onderzoek gedaan. Daarbij werd heel precies gemeten hoe lang een signaal tussen Opportunity en het Aardse Deep Space Network er over deed. De metingen konden bepalen in welke mate de hoek van Mars' as verandert. Dat kan wetenschappers iets vertellen over de samenstelling van de kern van Mars, bijvoorbeeld of deze vloeibaar is of helemaal vast.

Dat is interessant. Aarde heeft een vloeibare kern van ijzer die zorgt voor een magnetisch veld dat onze atmosfeer beschermt tegen zonnewind. Er zijn tekenen dat Mars ooit ook een dichtere atmosfeer heeft gehad, maar ooit is dat verandert. Wetenschappers willen weten wat er met die atmosfeer is gebeurt. Een NASA satelliet genaamd MAVEN wordt dit jaar gelanceerd naar Mars om daar speciaal onderzoek naar te doen. Ook een Indiase missie beoogt op deze vraag antwoord te krijgen.

Opportunity en de Endeavour krater, gezien vanaf Greeley Haven. (NASA)

Opportunity stond ook op Greeley Haven omdat daar een betere kans was dat een stofstorm stof van de zonnepanelen zou vegen. Mars stelde niet teleur: eind februari kwamen de eerste "dust devils" en Opportunity kreeg steeds een beetje meer stroom. Mooi op tijd voor de donkerste dag op 31 maart.

Opportunity had wel wat kuren tijdens de winter. Een keer weigerde de robotarm te bewegen, toen deze de microscoop naar een rots moest bewegen. Daarvoor zag men het linker voorwiel onverwacht bewegen. Achteraf wist men deze zaken wel te verklaren en met Opportunity was gelukkig niets mis.

Gedurende de lente waren er diverse stofhozen die de energieopbrengst van de zonnepanelen van onder de 300 watt-uur voor februari naar 550 watt-uur verhoogden (in 2004 was dat nog 950 watt-uur). Genoeg energie weer voor ritjes en voor de Rock Abrasion Tool (RAT), ofwel de boor. De rover-bestuurders gebruiken de RAT zelden, omdat ze weten dat je door slijtage niet eeuwig kunt blijven boren. Een rots genaamd Grasberg werd in juli geboord als onderdeel van een studie van de omgeving.

Op zoek naar klei
Vanaf juli ging Opportunity op pad om het zuiden van de kraterrand Cape York te onderzoeken. Het Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) instrument van de Mars Reconnaissance Orbiter toonde vanuit een baan om Mars al aan dat daar de meest interessante gesteenten te vinden zouden zijn, waaronder klei. Klei is bijzonder interessant, want het wordt gevormd in niet te zuur of basisch water. Of te wel: water waar leven zich prettiger in voelt. Opportunity rijdt in dit gebied sinds halverwege 2012 rond.

In dezelfde tijd dat Curiosity onder luid gejuich succesvol landde in de Gale krater, kwam Opportunity in een gebied waar zich volgens de metingen de klei moest bevinden. 

Opportunity ziet rechts van zich een vreemde rotsformatie. (NASA)

Newberries
De rover had nu meer dan 35 kilometer gereden. Onderweg naar een heuvel genaamd Matijevic Hill, kwamen bizarre uitsteeksels van rotsen in beeld. Bij het zien ervan besloten de rover-bestuurders onmiddellijk Opportunity scherp rechtsaf te sturen, op de formatie af. Toen men de microscoop tegen de rotsen aanzette, werd dit beeld overgeseind:

De "newberries" in de rots genaamd Whitewater Lake. (NASA)

Het gesteente bevatte bolletjes die leken op de "blueberries" die Opportunity 8 jaar geleden tegen kwam, na landing in de Eagle krater. Maar het waren niet hetzelfde soort bolletjes. "Newberries" werden ze genoemd. Newberries bevatten minder ijzer dan de blueberries en ze zijn niet gemaakt van hematiet gesteente. Ze zijn stevig van de buitenkant, maar er zijn newberries die afgebroken zijn door erosie. Maar ze ontstaan wel uit het gesteente waar ze in gevonden zijn, zo lijkt het. Wetenschappers hadden niet zonder meer een verklaring op de newberries. Verschillende teamleden houden er hun hypothesen op na.

Matijevic Hill
Er valt zoveel te zien rond Matijevic Hill. Opportunity is de tweede helft van 2012 bezig geweest om het gebied te onderzoeken. "We zijn de rondje aan het doen", aldus Steve Squyres, hoofdonderzoeker van het Mars Exporation Rover programma. "We doen een lus rond Matijevic Hill, net zoals iedereen zou doen bij aankomst op een nieuwe geologische omgeving. Het eerste wat je doet is rond te lopen, en je neemt wat foto's, om te zien wat er is."

Whitewater Lake bevat fragmenten van een donkerder laag, die waarschijnlijk uit een kleisoort bestaat. (NASA)


In november was Opportunity klaar met de ronde rond Matijevic Hill. De wetenschappers hadden hun keuze gemaakt en er kon geboord worden. De rover ging daarvoor terug naar de rots genaamd Whitewater Lake. De rotsen in deze omgeving hebben een vreemde coating en men wilde dat onderzoeken. Een rots genaamd Sandcherry leek het geschiktst en deze kreeg dus een behandeling met de RAT.

Gesteenten rond Matijevic Hill laten dunne witte lijnen zien. Deze "aderen" zijn vermoedelijk ooit gevormd in aanwezigheid van water. (NASA)

In december, terwijl Curiosity nog altijd getest werd (en dus nog niet echt in de wetenschappelijke fase gekomen was), werd bekend dat Opportunity klei gevonden had. Om precies te zijn smectiet. "Klei kan op een hoop manieren vormen", zegt Steve Squires, "maar niet in zeer zure omgevingen. Dus de aanwezigheid van klei wijst op waterige omstandigheden die veel gunstiger waren voor leven dan een zure omgeving." Er moet nog wel peer review plaats vinden voor de vondst van klei, maar het feit dat zowel MRO's CRISM als Opportunity deze vondsten hebben gedaan, is gunstig.

2013
De rol van de oude rover is nog altijd niet uitgespeeld en er zal nog een hoop te onderzoeken zijn waar Opportunity nu is. Gaat Opportunity de tien jaar halen? In ieder geval is de winter net achter de rug, dus het is niet ondenkbaar. Wel wordt de stoflaag op Opportunity's zonnepanelen steeds iets dikker. Stofhozen waaien soms wat stof weg, maar niet alles. Er blijft steeds een beetje meer stof achter. Ook Opportunity's levensduur zal ooit eindig blijken te zijn. Maar voorlopig doet hij het nog prima.

Als Opportunity klaar is rond Matijevic Hill, dan zal hij waarschijnlijk nog zuidelijker rijden. Bij een ander stuk van de kraterrand, Cape Tribulation, heeft MRO veel meer klei-gesteenten gevonden. We gaan het zien.


Bronnen: the Planetary Society, NASA's JPL, unmannedspaceflight.com.

zondag 13 januari 2013

Leestip: "Falling to Earth" van Al Worden

Na het lezen van Mike Mullane's boek "Riding Rockets", viel mij ergens op dat er een nieuw boek van een astronaut uit was, "Falling to Earth" van Al Worden met Francis French. Al Worden vloog op Apollo 15 als de piloot van de Command/Service Module en bleef in een baan rond de Maan, terwijl zijn collega's Dave Scott en Jim Irwin een geslaagde landing maakten bij het Hadley gebergte. Dat leek me zeker een goede basis voor nieuw leesvoer.

Het boek begint de achtergrond van Al Worden te beschrijven: hij groeide op op een boerderij in Michigan in de jaren dertig, een tijd waarin hard gewerkt moest worden, maar waarin hij ook veel vrijheid had. Hij studeerde op een militaire academie, het uiterst strikte West Point. Aan het eind van die studie koos hij voor de luchtmacht. Daar begon zijn carrière als piloot.

Hij leerde vliegen op enkel de instrumenten en hoopte op een gegeven moment op een baan als testpiloot op Edwards Air Force Base in Californië. Maar de Air Force had andere plannen: hij ging naar Engeland voor een uitwisselingsproject. Uiteindelijk kwam hij toch bij Edwards terecht, dat een uitstekende opstap was voor de baan van astronaut.

Al gauw na zijn aankomst in Houston blijkt dat er een "pecking order" bestaat onder de astronauten. De astronauten van het eerste uur van project Mercury staan bovenaan, daaronder volgen de astronauten die al een vlucht gemaakt hebben. De rest wordt door de collega's niet beschouwd als astronaut. Eerst vliegen.

Maar hoe kom je op een vlucht? Door je op te werken van "support crew" (van Apollo 9), "backup crew" (van Apollo 12) en tenslotte de crew van Apollo 15. Maar voor het zover is, slaat het noodlot toe tijdens een test van Apollo 1. De bemanning komt om en iedereen beseft zich dat er belangrijke dingen over het hoofd gezien zijn.

Als backup van Apollo 12 leren de latere Apollo 15 alle ins en outs van de ruimtevaartuigen waarmee ze naar de Maan gaan. In dit deel van het boek krijg je een indruk wat het betekende om je voor te bereiden op een missie waar de kleinste fout ervoor kan zorgen dat je niet meer terug kan naar de Aarde.

De bemanning leert navigeren in twee planetariums (waaronder die van het Griffith in Los Angeles). Eerst kunnen ze zich richten op de hele hemelbol, maar dan wordt de blik vernauwd tot het raam van de Apollo capsule. Ze leren in een blik te zien waar ze zijn en hoe het ruimteschip gericht is. Voor Apollo 15 leert hij ook de Maan op zijn duimpje kennen, tot een blik voldoende is om te zeggen waar hij over vliegt. Uiteraard leert Al van de Command/Service Module (CSM) zo'n beetje elke centimeter kennen. Je krijgt in dit deel van het boek veel bewondering voor de voorbereiding die de Apollo astronauten namen.

Omdat de fabriek in Californië gelegen is en zijn huis in Houston, vliegt hij steeds heen en weer in een T-38 straaljager. Het is bijna ontspannend voor Al. Het hielp hem om de druk er een beetje af te halen door af en toe wat lol met de straaljager uit te halen. Met zijn huwelijk loopt het minder goed. Zijn vrouw moet helemaal niets hebben van die gevaarlijke baan en dat hij astronaut werd, was min of meer de druppel.

De bemanning van Apollo 15 tijdens de voorbereiding. Van links naar rechts: Dave Scott, Al Worden en Jim Irwin. Foto: NASA
Gescheiden zijn is in Amerika, zeker in de jaren zestig, best gevaarlijk voor je carrière. Het kon je makkelijk je vlucht of je baan kosten. Maar Al Worden heeft een goede staat van dienst als hardwerkende astronaut, en zijn scheiding gebeurt zonder dat de pers er veel lucht van krijgt. En zo komt uit uiteindelijk zover dat hij op 26 juli 1971 mee gaat in de lift van de lanceertoren.

Dan begint het mooiste van het boek: de vlucht van Apollo 15. Het begint uiteraard met de beschrijving hoe het voelt om op een Saturnus V raket gelanceerd te worden. Al is verbaast hoe geleidelijk de lancering begint. Al snel wordt de raket supersonisch en kan het geluid van de motoren hen niet meer bereiken. Het is niet oncomfortabel, maar dan laat de eerste trap los. Het voelt alsof de raket een noodstop maakt. "Oh, dat is normaal", verklaart commandant Dave Scott, die al op een Saturnus V vloog op Apollo 9. "Ik vergat jullie dat even te vertellen"

De beschrijving van de vlucht naar de Maan, laat ik aan de lezer over om mee te maken. Het blijkt wel bijzonder te zijn om opeens deel uit te maken van het Zon-Aarde-Maan systeem. Wanneer ze in een baan rond de Maan komen, kunnen Dave Scott en Jim Irwin de landing inzetten naar Hadley in Mare Imbrium (de Zee der Regens). Ik heb me verbaasd hoe laag de baan van de CSM is tijdens deze fase: enkele kilometers hoger dan een verkeersvliegtuig.

Vanaf het moment van afkoppelen is Al Worden alleen in de capsule. Alle ruimte voor hemzelf en de tijd is gekomen om zijn experimenten uit te voeren. Het is tijdens deze dagen in een baan rond de Maan dat hij tijd heeft om te kijken naar de onmetelijke sterren en dat vond ik het mooiste van het boek. Opmerkelijk is ook dat hij vertelt dat hij de lander Falcon gezien heeft toen die op de Maan stond. Hij moet voorwaar hele goede ogen hebben gehad. Maar de baan van de CSM was nog steeds erg laag.

Na lancering vanaf de Maan ontmoet de bemanning van de Lunar Module Falon de Command/Service Module van Apollo 15, met aan boord Al Worden. Foto: NASA.

Als de Falcon weer opstijgt van het maanoppervlak, is alles zo berekend, dat Al Worden en zijn collega's meteen koppelen. Dat lukt en als het luik open gaat, ontmoet hij zijn vuil van het maanstof geworden collega's weer. Zijn collega's zijn inmiddels uitgeput. Het vluchtleidingscentrum waarschuwt Dave en Jim rust te nemen. Hun hart is zwaar overbelast, maar die informatie komt niet aan bij de bemanning. Jim Irwin zou er de meeste last van houden.

Tegen de tijd dat ze weer op weg naar de Aarde, moet Al nog een ding doen. Hij gaat de rolletjes van de camera's in zijn instrumentenruim ophalen met een ruimtewandeling. Het is de eerste deep-space ruimtewandeling. Hij had graag een camera meegenomen, maar de vluchtleiding achtte dat niet nodig. Als hij terugkijkt naar zijn collega Jim Irwin, ziet hij een volle maan achter hem. Het had een van de meest iconische foto's van Apollo kunnen zijn. Maar helaas en de tv-beelden van de ruimtewandeling zijn ook nog eens mislukt. (Je kun wel een schilderij van de scene bewonderen op de site van Al Worden. Je vindt het bijna onderaan de pagina.)

Als de bemanning veilig terug op Aarde is (ondanks dat een van de drie parachutes inklapt) wordt de bemanning door iedereen bejubelt. Overal zijn ze uitgenodigd, tot president Nixon en het Amerikaanse Congres aan toe. Dat is allemaal geweldig, maar 's avonds op de bank moet Al Worden steeds denken wat hem eigenlijk overkomen is.

En dan overkomt de bemanning iets heel anders: ze hebben met wat zakenlui deals gesloten om envelloppen met postzegels mee te nemen, met als afspraak dat ze pas na jaren verkocht worden. Dat doen de zakenlui niet en het brengt de bemanning van Apollo 15 in enorm discrediet. Het betekent het eind van de carriere als astronaut voor Al Worden. Het is bijna niet meer te geloven wat voor gevolgen dit gehad heeft. Hij kan nog wel bij NASA blijven werken, maar krijgt bij het Ames Research Center in Californië het kleinste, vuilste kamertje dat ze hebben. Niemand in Houston wil hem nog kennen.

Uiteindelijk is het wel weer goed gekomen en dat moet je vooral gaan lezen in het boek. Een ding is me wel duidelijk geworden na het lezen van "Riding Rockets" en "Falling to Earth": astronauten schrijven interessante boeken. Ik heb nog twee op de plank liggen: "Sky Walking", van shuttle astronaut Tom Jones en natuurlijk "Droomvlucht", het boek over André Kuipers' vlucht. Ik houd jullie op de hoogte.

"Falling to Earth" is verkrijgbaar bij Amazon.co.uk en Bol.com.