Voor toevallige waarnemers, het landen van een rover op Mars kan een beetje oud nieuws lijken, geloof het of niet, vooral na alle successen van NASA. Maar velen zijn zich waarschijnlijk niet bewust van de zogenaamde 'Marsvloek'. Het feit is, veel van de ruimtevaartuigen die daar proberen te landen, falen en crashen.

Naast de handschoen van de Marsvloek loopt NASA's Perseverance-rover. Het zal zijn langverwachte landing op de Jezero-krater op 18 februari proberen. De mensen bij NASA hebben de Perseverance-rover een aantal fijn afgestemde hulpmiddelen gegeven om hem veilig naar het oppervlak van Mars te brengen en de vloek van Mars te verslaan.

De Perseverance-rover landt op Jezero Crater omdat NASA denkt dat ze daar de beste wetenschap kunnen doen. Het doel van de missie is om tekenen van oud leven te zoeken en monsters te verzamelen voor een mogelijke terugkeer naar de aarde. Jezero Crater is een oude, opgedroogd paleo-meerbed. Het bevat zowel bewaarde sedimenten als een delta. Volgens NASA, de krater is een van de 'oudste en meest wetenschappelijk interessante landschappen die Mars te bieden heeft'. Wetenschappers denken dat als er gefossiliseerd bewijs is van oud leven, misschien vinden ze het in Jezero.

Maar het is ook gevaarlijk om erin te landen.

"Jezero is 28 mijl breed, maar binnen die uitgestrektheid, er zijn veel potentiële gevaren die de rover kan tegenkomen:heuvels, rotsvelden, duinen, de wanden van de krater zelf, om er een paar op te noemen, " zei Andrew Johnson, belangrijkste robotica-systeemingenieur bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "Dus als je op een van die gevaren belandt, het zou catastrofaal kunnen zijn voor de hele missie."

Ongeveer 60% van alle ruimtevaartuigen die naar Mars worden gestuurd, falen. Doorzettingsvermogen zal gebruik maken van wat bekend staat als terrein relatieve navigatie (TRN), een technologie die voor het eerst werd gebruikt in kruisraketten, om diezelfde mislukking te vermijden. In brede zin, TRN bestaat uit twee elementen:een kaart aan boord van het landingsgebied met hoogtes en gevaren, en een navigatiecamera. Terwijl Perseverance zijn landingsellips nadert, de camera vergelijkt zijn realtime beelden met de kaart aan boord en geeft de raketten van de lander opdracht om het vaartuig weg te leiden van bekende gevaren.

Algemeen, het autonome landingssysteem van de rover staat bekend als het landingsvisiesysteem, of LVS.

"Voor maart 2020, LVS zal de positie-informatie gebruiken om erachter te komen waar de rover zich bevindt ten opzichte van veilige plekken tussen die gevaren. En op een van die veilige plekken zal de rover landen, ', legt Johnson uit in een persbericht.

Dit type systeem is al geruime tijd in ontwikkeling. NASA's OSIRIS-REx gebruikte er een in zijn riskante monsterverzamelingsmanoeuvre bij asteroïde Bennu. Dat systeem heette Natural Feature Tracking (NFT) en leidde het ruimtevaartuig effectief naar Bennu's met keien bezaaide oppervlak. De missie van OSIRIS-REx was geslaagd, en de monsters zouden in september 2023 op aarde moeten aankomen.

Maar een systeem als dat van Perseverance komt niet zonder veel hard werk en doorlooptijd. Het is al een aantal jaren in ontwikkeling, en hopelijk, al dat ontwikkelen en testen zal zijn vruchten afwerpen.

Swati Mohan is de leidraad, navigatie, en controleactiviteiten leiden voor Mars 2020 bij JPL. De eerste twee testfasen waren hardware en simulatie, en ze zijn allebei gedaan in een laboratorium. In het persbericht, Mohan zei, "Daar testen we elke conditie en variabele die we kunnen. Vacuüm, trillingen, temperatuur, elektrische compatibiliteit - we hebben de hardware op de proef gesteld."

Zodra de hardware aan al dat onderzoek is onderworpen, het is tijd voor simulaties. "Dan met simulatie, we modelleren verschillende scenario's die de software-algoritmen op Mars kunnen tegenkomen - een te zonnige dag, zeer donkere dag, winderige dag - en we zorgen ervoor dat het systeem zich gedraagt ​​zoals verwacht, ongeacht die omstandigheden, ' zei Mohan.

Daarna, het systeem was klaar voor vliegproeven. Maar niet autonoom. In plaats daarvan, het werd getest op een helikopter, waar het werd gebruikt om de hoogte en positie van de helikopter te schatten.

"Dat bracht ons tot een bepaald niveau van technische paraatheid omdat het systeem een ​​breed scala aan terreinen kon monitoren, maar het had niet dezelfde soort afkomst die Perseverance zal hebben, "zei Johnson. "Er was ook behoefte om LVS op een raket te demonstreren."

Het LVS-systeem werd herhaaldelijk in het veld getest op een raket. Die raket, het Masten Space System Xombie, diende als testbed voor LVS vanaf 2014. NASA's Flight Opportunities Program financierde die tests.

"Het testen op de raket legde vrijwel alle resterende twijfels op en beantwoordde een kritische vraag voor de LVS-operatie bevestigend, " zei Nikolas Trawny van JPL, een ingenieur voor laadvermogen en besturingssystemen die nauw samenwerkte met Masten tijdens de veldtests van 2014. "Het was toen dat we wisten dat LVS zou werken tijdens de snelle verticale afdaling die typisch is voor Mars-landingen."

"De tests waarvoor Flight Opportunities is opgezet, waren destijds echt ongekend binnen NASA, "zei Johnson. "Maar het is zo waardevol gebleken dat er nu van wordt verwacht dat het dit soort vliegtesten doet. Voor LVS, die raketvluchten waren het sluitstuk van onze inspanningen op het gebied van technologische ontwikkeling."

Het LVS-systeem is complex. Niet alleen kan het de Perseverance rover naar de oppervlakte leiden, maar het kan dit op de meest brandstofefficiënte manier doen. Brandstof voor de raketten van de lander is beperkt, blijkbaar, dus er is eigenlijk maar één kans om het goed te doen. Allemaal samen, het systeem is met succes getest en is nu slechts enkele dagen verwijderd van het echte werk:de landing op Jezero Crater.

Maar zelfs met alle grondige tests van het autonome systeem, er kunnen nog verrassingen zijn. Het echte leven is altijd anders dan simulaties, en hoewel NASA vertrouwen heeft in het systeem, ze zijn nog steeds klaar om te reageren en zich aan te passen aan eventuele problemen of veranderende omstandigheden.

"Het echte leven kan je altijd kromme ballen gooien. Dus, we houden alles in de gaten tijdens de cruisefase, de voeding naar de camera controleren, ervoor zorgen dat de gegevens stromen zoals verwacht, ' zei Mohan. 'En zodra we dat signaal krijgen van de rover die zegt:"Ik ben geland en ik ben op stabiele grond, "dan kunnen we het vieren."