Het zal een van de meest ontmoedigende zijn, ingewikkeld en, mogelijk, wetenschappelijk lonende missies ooit ondernomen naar de rode planeet. Ministers hebben zich tijdens een recente bijeenkomst van de European Space Agency (ESA) volledig gecommitteerd aan plannen om monsters van het oppervlak van Mars te verzamelen en terug te brengen naar de aarde, in samenwerking met NASA. De officiële goedkeuring van het NASA-budget om deze missie te dekken, wordt begin volgend jaar verwacht.

De nog niet nader genoemde missie zal worden volbracht met een reeks lanceringen, vanaf juli 2020, met de Mars 2020-rover, die al aan de gang was. Dit is een nucleair aangedreven robotrover die in februari een precieze landing zal maken in de Jezero-krater, 2021.

In de drie jaar tussen 1969 en 1972, zes Apollo-missies slaagden erin 380 kilogram maanmonsters terug te brengen. Alle monsters ophalen van het oppervlak van Mars, echter, is aanzienlijk moeilijker vanwege de grote afstanden die ermee gemoeid zijn.

Om deze reden, het project omvat drie afzonderlijke ruimtevaartuigen. Het eerste deel van de missie is de inzet van de Mars 2020-rover. Zelfs dit zal ontmoedigend zijn - het is notoir moeilijk om iets op Mars te landen. Naast het uitvoeren van een aantal eigen wetenschappelijke onderzoeken, de rover zal tot 38 individuele monsters van Marsgrond verzamelen die hij in verzegelde containers zal opslaan. De monsters moeten tot ten minste 2026 veilig worden bewaard.

Het tweede deel van de missie is om de monsters weer in een baan om de aarde te krijgen. Momenteel, een Mars Sample Retrieval Lander-missie zal worden gelanceerd, opnieuw door NASA, die een lander en een in Europa gebouwde "fetch rover" zal inzetten zo dicht mogelijk bij de landingsplaats van de Mars 2020-rover - nog een lastige landing.

De ophaalrover zal de Mars 2020-rover op het oppervlak ontmoeten, verzamel de monsters, en breng ze terug naar de lander. Eenmaal aan boord van de lander, de monsters worden overgebracht naar een capsule op het Mars Ascent Vehicle, een raket met een zo laag mogelijke massa die nog vanaf het oppervlak de baan van Mars kan bereiken. Eenmaal in een baan, deze capsule zal ongecontroleerd blijven drijven.

Het derde deel van de missie is een door ESA gelanceerde Earth Return Vehicle. Het zal in een baan om Mars gaan, dan rendez-vous en dock met de monstercapsule, het verzamelen van de in een baan om de aarde draaiende monstercapsule en deze in een beschermend hitte- en stralingsschild deponeren. Het zal dan zijn motoren opnieuw starten en teruggaan naar de aarde. Bij het bereiken van de aarde, de monstercapsule zal worden vrijgegeven in de atmosfeer en, zonder parachutehulp, een noodlanding maken in de woestijn van Utah, ergens in 2031. Als alles volgens plan verloopt, natuurlijk.

Deze enorm gecompliceerde campagne zal een aantal baanbrekende primeurs met zich meebrengen, inclusief de allereerste raketlancering vanaf een andere planeet, de eerste terugkeer van monsters van Mars, het eerste rendez-vous en aanmeren in een baan rond een andere planeet, en het eerste rendez-vous van twee verschillende ruimtevaartuigen op het oppervlak van een andere planeet.

Jezero krater

Het doel van het project is om monsters te halen uit een van de meest geologisch interessante gebieden van het oppervlak van Mars:de Jezero-krater.

Jezero is een inslagkrater met een diameter van 45 km die op het noordelijk halfrond ligt. aan de westelijke rand van Isidis Planitia - een grote vlakke vlakte die zelf ook een inslagkenmerk is. Onderzoek toont aan dat Jezero ooit een meer lijkt te zijn geweest, met water dat de krater binnenkomt via kanalen, alvorens uit te stromen in de richting van Isidis naar het oosten.

De landingsplaats van Mars 2020 is de waaiervormige afzetting bij de opening van het westelijke instroomkanaal - een kenmerk waarvan wordt aangenomen dat het is gevormd door een rivierdelta die zich over het oppervlak van de krater uitspreidt. Dit gebied bevat hoge concentraties smectiet, een soort klei die zich vaak op de bodem van meren vormt en waarvan lang werd gedacht dat het een vitale rol speelde bij het ontstaan ​​van het leven op aarde.

Smectietklei is ook erg goed in het bewaren van fossielen en ander organisch materiaal. Er is getheoretiseerd dat microbieel leven mogelijk is op Mars, zoals waarnemingen hebben aangetoond, heeft het een seizoensgebonden methaan- en zuurstofcyclus.

Methaan is een belangrijke indicator van microbieel leven en dus suggereert deze cyclus dat er leven is onder de bodem van Mars, of methaan wordt opgeslagen in clathrates (een soort materiaal dat moleculen opsluit) en vrijkomt bij verwarming tijdens de zomer op Mars. Als de Jezero-krater ooit een microbieel leven heeft gehad, de kans is groot dat er fossiele resten in de bodem aanwezig zijn, in afwachting van ontdekking.

Terrestrische analyse

We hebben al enige kennis van de oppervlakteomgeving van Mars die we hebben verkregen van robotruimtevaartuigen, maar een dergelijke analyse wordt beperkt door de hardware die we daarheen kunnen sturen. Door een monster terug naar de aarde te brengen, kunnen we veel preciezere metingen doen die, cruciaal, herhaalbaar zijn. Terrestrische laboratoria zijn toekomstbestendig - naarmate nieuwe technologieën worden ontwikkeld, monsters kunnen met grotere precisie opnieuw worden geanalyseerd.

In feite, maanmonsters die tijdens de Apollo-missies zijn opgehaald, leveren vandaag nog steeds resultaten op, ongeveer 50 jaar nadat ze werden verzameld.

Geminiaturiseerde instrumenten gemonteerd op robotruimtevaartuigen, zoals microscopen en spectrometers, zijn in staat, maar hun gevoeligheid komt eenvoudigweg niet overeen met de equivalente instrumenten op aarde - voornamelijk vanwege de beperkingen van massa, maat, en stroomvereisten op een ruimtevaartuig.

Op aarde, het zal mogelijk zijn om Marsmonsters af te beelden op schalen die fijn genoeg zijn om de atomaire structuur te zien en bestanddelen te detecteren in veel kleinere concentraties dan mogelijk zou zijn op de rode planeet. Marsmonsters die naar de aarde zijn gebracht, kunnen ook nauwkeurig worden gedateerd, mogelijk waardoor wetenschappers de vraag kunnen beantwoorden hoe lang geleden water in Jezero zat. Met deze technieken zouden ook eventuele microbiële fossielen in de bodem zichtbaar zijn.

Bovendien, een beter begrip van de materiaaleigenschappen van de bodem op Mars zal ingenieurs informeren over het potentieel voor gebruik als toekomstig bouwmateriaal. Dergelijke kennis kan van vitaal belang zijn bij het plannen van toekomstige menselijke verkenningen naar Mars.

De complexiteit van dit project geeft een idee van hoe moeilijk het zal zijn om mensen naar Mars te sturen en weer terug te krijgen. Als we slagen in deze voorbeeldige terugkeermissie, we zijn zeker een stap dichter bij het kunnen sturen van een bemande missie naar de rode planeet, met de geretourneerde monsters die de meest interessante locaties onthullen die we persoonlijk kunnen bezoeken.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.