De dingen veranderen op Mars. Gedurende twee decennia heeft NASA regelmatig missies naar de planeet gelanceerd, die zich voortdurend bezighouden met robotonderzoek. Deze missies hebben tekenen van water onthuld, complexe organische verbindingen, vulkanische activiteit en verleidelijke hints van mogelijk leven - ofwel uitgestorven en verdwenen, of misschien op de loer in de ondergrondse rijken van de planeet tot op de dag van vandaag.
Sinds het aanbreken van de 21ste eeuw heeft NASA met succes acht ruimtevaartuigen naar Mars gestuurd, om te draaien of te landen, zonder storingen. Maar kijkend naar de toekomst, een duidelijk gebrek aan NASA-missies naar de planeet breekt een patroon dat al decennia aanhoudt.
"We nemen deze ongelooflijke aanwezigheid die NASA al 20 jaar heeft, als vanzelfsprekend aan, en we zien dat wegkwijnen", zegt Casey Dreier, hoofdadvocaat en senior ruimtebeleidsadviseur bij de Planetary Society, een NGO mede opgericht door Carl Sagan in 1980 om ruimtewetenschap en exploratie te bepleiten.
Op korte termijn zal het Marslandschap geen gebrek aan robotactiviteit vertonen. De InSight-lander landde afgelopen november op het oppervlak van de planeet. Vorige week kondigde NASA aan dat de Opportunity-rover, die Mars al bijna 15 jaar verkent, eindelijk definitief is gestopt. En terwijl het lanceringsvenster van 2020 voor Mars-missies nadert, maken landen over de hele wereld zich op voor interplanetaire lanceringen - het meest ruimtevaartuig dat tegelijkertijd naar Mars vliegt in de geschiedenis.
Na 2020 is het Mars-manifest echter opvallend dun. Zonder een missie om NASA's Mars 2020-rover te volgen, vragen veel wetenschappers zich af wat er komt in de verkenning van de meest toegankelijke en gastvrije wereld buiten de onze - een planeet waarop NASA van plan is astronauten te landen in nog eens 20 korte jaren.
**********
Mars en aarde komen om de 26 maanden samen voor een ideale lancering op de rode planeet en niet toevallig heeft NASA sinds 2000 gemiddeld om de twee jaar een ruimtevaartuig naar Mars gestuurd. Het volgende lanceringsvenster opent in juli en augustus van 2020, met ruimtevaartuig verwacht ongeveer een half jaar later op Mars aan te komen.
In 2020 is NASA van plan om een vlaggenschiprover - een verbeterde versie van Curiosity - naar het oppervlak van Mars te sturen. De European Space Agency (ESA) en Roscosmos zijn ook van plan om volgend jaar een rover, onlangs genoemd naar DNA-wetenschapper Rosalind Franklin, naar Mars te sturen. China plant een orbiter en rover, Japan heeft een orbiter en lander in de maak en de Verenigde Arabische Emiraten plannen ook hun eerste Mars-orbiter - allemaal in 2020. Nog twee ruimteschepen van de Indiase en Japanse ruimteagentschappen zullen volgen in respectievelijk 2022 en 2024.
Een zelfportret van NASA's Curiosity Rover op de lagere Mount Sharp. De samengestelde afbeelding combineert verschillende afbeeldingen die zijn genomen door Curiosity's Mars Hand Lens Imager (MAHLI) op 5 augustus 2015, tijdens de 1.065e Marsdag, of sol, van het werk van de rover op Mars. (NASA / JPL-Caltech / MSSS) De meest ambitieuze van deze missies is NASA's Mars 2020 (die vóór de lancering een officiële naam zal krijgen). Terwijl de 2020-rover nog in aanbouw is, heeft NASA een belangrijke stap gezet om de doelen van de missie aan te pakken: het selecteren van een landingsplaats. Jezero Crater, het toekomstige huis van Mars 2020, beschikt over een nu droge rivierdelta, waarvan wordt gedacht dat stoom ooit in een grote meerbodem is gestroomd.
"Jezero Crater heeft een paar belangrijke aspecten die het zeer aantrekkelijk maken", zegt Michael Meyer, NASA's onderzoeker van Mars-exploratie. “Een daarvan is dat je ernaar kunt kijken en je weet dat het een delta is. De geomorfologie is vrij duidelijk. "
Meyer zegt dat bewijs van orbiters wijst op rivierstromen uit het verleden naar het meerbekken, die materialen van over de hele planeet transporteren. Als gevolg daarvan "heb je daar een goede verzameling mineralen."
De geologisch rijke Jezero-krater maakt de gedroogde bodem van het meer een ideale locatie voor een van de primaire doelstellingen van Mars 2020: monsters in de cache opslaan en op het oppervlak deponeren voor een toekomstige missie om op te halen en terug te lanceren naar de aarde. Het probleem is dat er momenteel geen toekomstige missie voor monsterretour bestaat - en voor planetaire wetenschappers is het idee om monsters op Mars te verzamelen en voor onbepaalde tijd daar achter te laten eenvoudigweg onverteerbaar.
"Het zal monsters beginnen te cachen voor terugkeer naar de aarde, " zegt Dreier. "De vraag is echter of we ze komen halen."
**********
Het is moeilijk om de waarde van planetaire monsters die zijn teruggebracht naar laboratoria op aarde te overschatten - en de mensheid heeft nog nooit een monster van Mars teruggestuurd. In vergelijking met het gebruik van de instrumenten aan boord van een ruimtevaartuig, kunnen wetenschappers monsters op de grond met veel hogere precisie meten, waarbij subtiele aanwijzingen als isotopenverhoudingen worden onthuld die een 'rokend pistool' bewijs van leven kunnen opleveren.
Zonder monsterretour, "zul je poederbrandwonden vinden", zegt Meyer. "Je gaat het pistool niet vinden."
Een monster-terugkeermissie is al lang een doel van planetaire wetenschappers, en herleidt zijn officiële oorsprong tot ten minste een onderzoek uit 2007 getiteld "An Astrobiology Strategy for the Exploration of Mars."
"Het legde uit wat je moest doen om erachter te komen of er leven op Mars was", zegt Meyer. "Het kwam er in wezen op neer: de volgende stap is het doen van monsterretouren."
Om de monsters te verzamelen die Mars 2020 op het oppervlak van de planeet achterlaat, overweegt NASA meerdere missieplannen. Het leidende idee is om een lander met een kleine "haalrover" te gebruiken om de monsters te pakken en ze vervolgens in een baan om Mars te schieten, waar een ruimtevaartuig ze zou haken en terug naar huis zou vliegen.
Steekproefrendement is, 'in grote lijnen binnen de wetenschappelijke gemeenschap, een van de wetenschappelijke doelen met de hoogste prioriteit', zegt Dreier.
Het besluit om zo'n missie te financieren, waarvan Dreier zegt dat het waarschijnlijk ongeveer $ 2 of $ 3 miljard zou kosten, wordt genomen door het Congres, niet door NASA. De huidige administratie van het Witte Huis, die een aanzienlijke invloed uitoefent op de richting van NASA, is gericht op menselijke verkenning van de maan in plaats van robotverkenning van Mars, hoewel het sturen van astronauten naar Mars een langetermijndoelstelling is.
Binnen NASA zegt Meyer echter dat er enige traagheid is in de richting van een monsterretourmissie - meestal in de vorm van haalbaarheidsstudies. Optimistisch gezien zou het ruimteagentschap kunnen schieten voor het lanceringsvenster van 2026 om een deel van de rode regoliet van Mars terug te brengen.
Als NASA na 2020 geen nieuwe lancering op Mars tot 2026 probeert, is dit de langste kloof in de missies van het ruimteagentschap naar Mars sinds een onderbreking tussen 1975 en 1992.
**********
In het komende decennium kan NASA een meer fundamenteel probleem hebben dan niet-verzamelde monsters op het oppervlak van Mars achterlaten. De primaire telecommunicatierelais tussen de aarde en Mars, Mars Odyssey en de Mars Reconnaissance Orbiter, zijn respectievelijk ongeveer 17 en 13 jaar oud.
"We weten heel goed dat het dom is om erop te vertrouwen dat ze er over 20 jaar zijn", zegt Meyer. "Het is geloofwaardiger om erop te vertrouwen dat ze er over tien jaar zijn."
Een voorstel voor een nieuw ruimteschip in een baan om te dienen als communicatieverbinding, de Next Mars Orbiter genaamd, was oorspronkelijk gepland voor een lancering in 2022. De verschillende en concurrerende behoeften aan een nieuw Mars-ruimtevaartuig hebben het oorspronkelijke plan sindsdien geschrapt. Veel wetenschappers willen de volgende missie naar Mars gebruiken voor monsterretour, terwijl anderen beweren dat de behoefte aan een communicatierelais directer is - en een derde optie zou de Next Mars Orbiter veranderen in een grootschalige missie die beide zou kunnen doen, een vooruitzicht dat zou aanzienlijke technologische vooruitgang vereisen. In ieder geval lijkt Next Mars Orbiter (of wat het ook wordt) waarschijnlijk niet te lanceren tot eind 2020.
NASA heeft echter een andere mogelijke oplossing. Toekomstige NASA-operaties kunnen liften op missies die zijn verzonden door andere ruimtevaartagentschappen. Instellingen over de hele wereld hebben Mars-ambities, van landen als India en de Verenigde Arabische Emiraten tot particuliere bedrijven zoals SpaceX.
Door samen te werken met internationale en particuliere ruimte-instellingen, kon NASA CubeSats of andere kleinschalige ruimtevaartuigen betaalbaar verzenden. Een dergelijke missie zou in theorie kunnen werken als een landmeter en wetenschapsmissie voor één agentschap, terwijl het tegelijkertijd dienst doet als communicatierelais voor NASA.
"We zijn bereid om een andere modus te entertainen, " zegt Meyer. "In plaats van een ruimtevaartuig te kopen en het x te laten doen, kopen we eigenlijk gewoon x en laten we iemand anders uitzoeken wat we ermee moeten doen."
Mars 2020 wordt een van de meest ambitieuze planetaire exploratiemissies in de geschiedenis en het zou een ongekend beeld kunnen geven van de geschiedenis, bewoonbaarheid en levensvatbaarheid van de planeet voor toekomstige menselijke exploratie. Maar de rover zal ook kostbare monsters van Marsmateriaal verzamelen, de echte sleutel tot het ontsluiten van het verleden van de planeet - en op dit moment weet niemand hoe we ze gaan ophalen.
