Wetenschap
De Mars-wetenschapshelikopter zou een geoloog in de lucht op Mars kunnen zijn
Na meer dan 70 succesvolle vluchten maakte een kapotte rotor een einde aan de opmerkelijke en baanbrekende Ingenuity-helikoptermissie op Mars. Nu overweegt NASA hoe een grotere, capabelere helikopter een geoloog in de lucht op de Rode Planeet zou kunnen zijn. De afgelopen jaren hebben wetenschappers en ingenieurs aan het concept gewerkt en een hexacopter met zes rotoren voorgesteld die ongeveer zo groot zou zijn als de Perseverance-rover.
Deze helikopter, de Mars Science Helicopter (MSH), zou niet alleen dienen als verkenning vanuit de lucht voor een toekomstige rover, maar nog belangrijker:hij zou ook tot 5 kg aan wetenschappelijke instrumenten kunnen vervoeren in de dunne atmosfeer en het land van Mars. op terrein dat een rover niet kan bereiken.
Een nieuw artikel gepresenteerd op de Lunar and Planetary Science Conference van maart 2024 schetst het geologische werk dat een dergelijke helikopter zou kunnen volbrengen.
Het artikel, ‘Unraveling the Origin and Petrology of the Martian Crust with a Helicopter’, merkt op dat er verschillende openstaande vragen zijn over de samenstelling en geschiedenis van het oppervlak van Mars, vooral met recente ontdekkingen van onverwachte dichotomieën in de samenstelling van basaltgesteenten. Uit waarnemingen van de Mars-rovers en orbitale ruimtevaartuigen blijkt dat sommige regio's door water zijn beïnvloed, terwijl andere dat niet zijn.
“Tot het afgelopen decennium dachten we dat magmatisch gesteente alleen maar basalt was op Mars”, zegt Valerie Payré van de Universiteit van Iowa, hoofdauteur van het artikel. "Maar met recente rover- en orbitale metingen hebben we waargenomen dat er een grote diversiteit aan magmatisch gesteente bestaat, vergelijkbaar met wat we op aarde zien."
Payré legde via e-mail uit dat er gesteenten op Mars zijn met verhoogde concentraties silica, felsische gesteenten (veldspaat en silicaat) genoemd, die rijk zijn aan elementen en waarvan niet werd verwacht dat ze op het oppervlak van Mars zouden worden aangetroffen.
"We hebben deze gemeten met de Curiosity-rover en hebben enkele aanwijzingen voor waar er mogelijk nog andere zijn met behulp van orbitale metingen", zei Payré. "Close-upbeelden (op millimetrische schaal) en compositieanalyses ontbreken echter in de orbitale dataset om te weten of deze felsische rotsen wijdverspreid zijn op Mars of slechts op een paar locaties. Dit is nog steeds van groot belang om te begrijpen wat de korst van Mars is. gemaakt van en of deze vergelijkbaar is met de aardkorst, wat gevolgen heeft voor de vorming van de planeet en zelfs voor het klimaat in het verleden."
Payré en haar team zijn van mening dat een helikopter perfect zou zijn om plaatsen te verkennen waar een rover nooit zou kunnen komen, zoals terreinen die te hoog zijn, omdat daar voor het landen te veel brandstof nodig zou zijn.
De instrumenten die zij voorstellen omvatten een geminiaturiseerde zichtbare en nabij-infrarode (VNIR) spectrometer voor kleinschalige mineralogische kartering en een kleine Laser Induced Breakdown Spectrometer (LIBS) met een micro-imager, een instrument vergelijkbaar met het ChemCam-laserinstrument op zowel de Curiosity als Doorzettingsrovers. In hun artikel schrijft het team dat een helikopter met deze instrumenten kilometers zou kunnen afleggen om veelbelovende felsische terreinen te detecteren en hun samenstelling op micronschaal te meten.
"We zouden over deze mogelijke felsische terreinen kunnen vliegen en naar hun mineralen kunnen kijken met behulp van een zichtbare / nabij-infraroodspectrometer, op interessante locaties kunnen landen, close-upbeelden kunnen maken en de composities van deze rotsen kunnen meten met de LIBS, " zei Payré. "We zouden eindelijk kunnen weten wat de korst van Mars is, en beter kunnen bepalen hoe deze is gevormd."
Er zou ook een magnetometer aan boord kunnen zijn die afwijkingen in het magnetische veld meet, om beter te begrijpen hoe het magnetische veld van Mars werkte, wat nog steeds onzeker is. Mars heeft momenteel geen mondiaal magnetisch veld, maar had er al vroeg in zijn leven een.
"Een dergelijke lading zou ons eindelijk in staat stellen het vroegere klimaat op Mars beter te begrijpen door de samenstelling en mineralen van sedimentair gesteente van verschillende leeftijden te meten", vertelde Payré aan Universe Today.
Een conceptueel ontwerppapier dat in 2020 werd gepubliceerd, stelde een Mars-hexacopter voor met een massa van ongeveer 31 kg (70 lbs) en een totale diameter van iets meer dan 4 meter (13 voet). Elke set rotoren zou bladen hebben van ongeveer 0,64 meter lang. De helikopter zou worden aangedreven door een oplaadbare zonnecel. Dit zou niet alleen de rotoren aandrijven, maar ook de gewenste wetenschappelijke instrumenten.
Deze helikopter kon een snelheid van 30 meter per seconde (60 mph) bereiken, maar kon ook wel vijf minuten boven een plek blijven hangen. Ingenieurs van het Ames Research Center, het Jet Propulsion Lab en de Universiteit van Maryland schreven dat MSH kon vliegen met een bereik van maximaal 10 km (6,2 mijl) per vlucht. Met deze snelheid en dit bereik zou MSH in een paar dagen mogelijk evenveel terrein kunnen bestrijken als rovers als Perseverance en Curiosity in jaren hebben afgelegd.
"Het feit dat een helikopter kan vliegen zou de missie vergemakkelijken om plaatsen te bezoeken die ontoegankelijk zouden zijn voor een rover, en we zouden toegang kunnen krijgen tot locaties die we ons nooit eerder hadden kunnen voorstellen", aldus Payré.
Payré en zijn team stelden verschillende landingsplaatsen voor, waaronder de Gale-krater, de Gale-krater, waar geëvolueerde felsische rotsen werden gevonden door de Curiosity Rover; de enorme kloof van Valles Marineris, waar orbitale waarnemingen een diepe korst met veldspaatdragende rotsen hebben onthuld; en het Hellas-bekken, een inslagkrater van 2.300 km waarvan bekend is dat deze lagen veldspaat bevat.