Voor het eerst vliegt vandaag een drone boven Mars: hoe bijzonder is dat?

1. Hoe bijzonder is dat: een drone op Mars?

NASA-ingenieurs vergelijken de vlucht van Ingenuity  (‘Vernuftigheid’) met die van de gebroeders Wright, die in 1903 het eerste gemotoriseerde vliegtuig bouwden. Er is wel eerder gebruikgemaakt van de luchtweerstand op een ander hemellichaam (parachuteafdalingen op Venus, Mars en de Saturnus-maan Titan), en de Sovjet-Unie liet in de jaren tachtig grote ballonnen rondzweven in de dikke dampkring van Venus, maar dit is de eerste keer dat er een gemotoriseerd toestel actief is op een andere planeet.

Met gevoel voor drama en nostalgie is een klein stukje zeildoek van de originele Wright Flyer, ter grootte van een postzegel, gemonteerd onder het ronde zonnepaneeltje van Ingenuity. NASA-piloot Håvard Grip en zijn team hebben ook al een geschikt ‘vliegveld’ uitgekozen, vlak bij de landingsplaats van Mars-wagen Perseverance, die sinds februari op Mars vertoeft. “We hebben elke steen en kiezel bekeken”, zei Grip tijdens een persconferentie voorafgaand aan de vlucht. “Dit is een compleet veilig gebied, zonder grote rotsblokken.”

Het ‘uitzichtpunt’ vanwaar de helikoptervlucht bekeken gaat worden door Perseverance, is officieel de Van Zyl Overlook genoemd, naar de Namibisch/Amerikaanse NASA-manager die kort na de lancering van de Mars-wagen overleed.

2. Is de dampkring van Mars niet veel te ijl?

De luchtdruk op Mars is maar 1 procent van die op aarde – een hele uitdaging voor een vliegtuig of een helikopter. Ingenuity heeft daarom een dubbele rotor met een middellijn van 1,2 meter – veel groter dan die van een gemiddelde drone. De rotorbladen zwiepen 40 keer per seconde rond – even snel als de wielen van een Formule 1-auto op topsnelheid. Op die manier lukt het net om een licht toestel in de lucht te houden.

“Gewichtsbesparing was onze grootste uitdaging”, zegt NASA-ingenieur Bob Balaram. Ingenuity weegt nog geen 2 kilogram, inclusief rotor, zonnepaneel, hoogtemeter, boordcomputer, communicatieantenne en camera’s. Klein pluspunt is dat de zwaartekracht op Mars ruim 2,5 keer zo gering is als op aarde.

Vanzelfsprekend is alles uitgebreid getest op aarde, in een grote vacuümkamer die voor 99 procent luchtledig werd gezogen. Minder goed bekend is hoe het toestel zal reageren op windvlagen en rondvliegend stof. Om die reden wordt er pas gevlogen als het weerstation van Perseverance groen licht geeft.

Balaram benadrukt dat het om een technologische demonstratievlucht gaat. Na zorgvuldige analyse van de vluchtgegevens zullen de komende weken nog een paar testvluchten volgen.

3. Krijgen we nu spectaculaire dronefilmpjes van Mars te zien?

Dat wordt afwachten. De eerste testvlucht gaat maar een minuut duren en voert niet hoger dan een meter of drie, waarna Ingenuity weer daalt en landt. De kleine camera die hij aan boord heeft, maakt wel video-opnamen. Die worden gebruikt voor de navigatie, in combinatie met een eenvoudige laser-hoogtemeter. Volgens piloot Grip zullen latere testvluchten iets langer duren en een iets grotere hoogte bereiken, maar vanwege het bereik van de laser zal Ingenuity waarschijnlijk nooit veel hoger vliegen dan vijf meter.

Vanuit wetenschappelijk oogpunt is de helikoptervlucht dan ook niet echt interessant: zoals gezegd gaat het om een demonstratie. Maar zo was het bij het allereerste Mars-wagentje ook, zegt Bobby Braun, directeur van NASA’s planeetonderzoeksdivisie. Dat kleine karretje, de Sojourner, reed in 1997 op Mars rond en baande de weg voor de veel grotere en veelzijdiger robots Spirit, Opportunity, Curiosity en Perseverance. “De wetenschappelijke ontdekkingen van die latere Mars-wagens waren alleen mogelijk dankzij de technologische demonstratiemissie van Sojourner”, aldus Braun.

Wat niet wegneemt dat het voor ruimtevaartliefhebbers natuurlijk fantastisch is om Perseverance straks vanuit de lucht te zien, op bewegende beelden, in het uitgestrekte woestijnlandschap van Mars.

4. Wat betekent dit voor de toekomst van het planeetonderzoek?

Bij toekomstige ruimtevluchten naar de rode planeet kunnen drones en helikopters worden ingezet om de geplande route van een Mars-wagen gedetailleerd te verkennen en in kaart te brengen. Ook wordt het dan mogelijk om rotsformaties te bestuderen waar je met een karretje nooit zou kunnen komen.

De ervaring die technici nu op Mars opdoen zal ook nuttig zijn voor het onderzoek op andere hemellichamen. Het Ingenuity-team werkt bijvoorbeeld nauw samen met de ontwerpers van de Dragonfly-missie – een grote drone die in de toekomst flinke afstanden moet gaan afleggen in de dampkring van Titan, de grootste maan van de planeet Saturnus.

En mochten er ooit mensen op Mars landen – volgens sommige optimisten kan dat over tien jaar al het geval zijn – dan zullen die vermoedelijk dankbaar gebruikmaken van drones, vooral voor verkenningsvluchten en surveillance.

5. Wat kan er mis gaan bij de vlucht van Ingenuity?

De hele operatie wordt zo voorzichtig en stapsgewijs uitgevoerd, dat het onwaarschijnlijk lijkt dat er iets mislukt. De eerste cruciale fase is inmiddels achter de rug. Ingenuity hing aanvankelijk nog in opgevouwen toestand onder Perseverance, en kreeg zijn stroom ook van de Marswagen. Op 4 april is hij op het oppervlak van de planeet neergezet, en zijn alle kabels losgekoppeld. 

Het plan was om de eerste testvlucht vervolgens op zondag 11 april uit te voeren. Bij het uittesten van de dubbele rotor van Ingenuity, op 9 april, kwam echter een probleem in de vluchtsoftware aan het licht, waardoor sommige commando’s niet in de juiste volgorde werden verwerkt. Om het zekere voor het onzekere te nemen is er de afgelopen week nieuwe software geüploaded. De verwachting is nu dat de testvlucht maandagochtend 19 april om 09.30 uur (Belgische tijd) zal plaatsvinden, hoewel nieuw uitstel natuurlijk nooit valt uit te sluiten.

Gaat er na afloop van de testvlucht iets fout bij de landing, dan is het wel einde verhaal, verwacht Balaram: de vier iele pootjes en de dunne rotorbladen van Ingenuity zijn uiterst kwetsbaar. “Ik zie niet gebeuren dat hij door de robotarm van Perseverance weer rechtop gezet wordt, en vervolgens opnieuw kan vliegen.”

Aanvulling 18/4: Een eerdere versie van dit artikel verscheen op 9 april. Dit is een geactualiseerde versie.