Proef met een prototype Tumbleweed Rover in de Californische Mojave-woestijn. FOTO JPL

ONORTHODOX ONTWERP VAN MARSROVER KAN NOG VER KOMEN

Marsbal

Een ultralichte rollende ballon zal straks wellicht Mars verkennen, voortgedreven door de planetaire wind.

Ooit zal misschien het oppervlak van Mars verkend worden door zes meter hoge lichtgewicht-ballonnen, op goed geluk voortrollend in de ijle Mars-winden. Dat is de hoop van Jack Jones van het Jet Propulsion Laboratory (JPL), onderdeel de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA. Afgelopen zomer hebben hij en collega's de eerste tests gedaan met modellen van de Tumbleweed Rover, genoemd naar de thuisloze struikjes die in menige western door de straten waaien.

``Het is nu nog een advanced technology, maar zolang de tests er veelbelovend uit blijven zien, gaan we door. Dat is alles wat ik kan zeggen over de perspectieven', zegt Jones. De voorganger van de tumbleweed rover is dat stadium inmiddels officieel voorbij. Het is de inflatable rover, een Mars-mobiel met anderhalf meter hoge, ballonvormige opblaaswielen, die verder wordt ontwikkeld tot een realistisch prototype.

De tumbleweed rover was van dat project wel een heel letterlijke spin off. Jones vertelt hoe één van de ballonwielen op drift raakte tijdens het testen van de driewielige inflatable rover, vorig jaar in de Californische Mojave-woestijn. De opblaasbare bol, waarvan vorm en afmetingen bedoeld zijn om niet vast te lopen tussen de de stenen op het Mars-oppervlak, raakte los en werd gegrepen door de woestijnwind. ``Binnen no-time was hij honderden meters verder', zegt Jones, ``Ik dacht: wow, toen ik zag dat hij recht tegen zandduinen op rolde.' Een medewerker op een all-terrain vehicle moest eraan te pas komen om de op hol geslagen ballon te onderscheppen. Volgens Jones was hiermee het idee voor de tumbleweed rover geboren.

Een door de wind voortgeblazen verkenner heeft geen motor nodig, en geen energie voor zijn voortstuwing. ``Er is veel wind op Mars, maar de atmosfeer is erg dun, zes duizendsten van de aardse luchtdruk', zegt Jones, ``je hebt wel een groot zeil nodig.' De verkenner moet zo'n zes meter hoog worden, en zo'n veertig kilometer per uur halen. De aardse tests doen de onderzoekers met een nylon ballon van anderhalve meter doorsnee, volgens Jones de juiste schaal om te compenseren voor de aardse windsnelheden en luchtdruk.

Ondanks de afmetingen kan de rollende ballon licht uitgevoerd worden. Jones denkt aan een ballon van 20 kilogram van de superduurzame kunststofvezel Vectran, ook gebruikt voor de airbags van de eerdere verkenner Pathfinder. Daarbij komt lading aan meetinstrumenten van nog eens 20 kilogram. Licht genoeg om als extraatje mee te liften op een andere Mars-missie. Vermoedelijk kan de ballon boven Mars zelfs gewoon overboord gegooid worden, omdat hij zijn eigen parachute en landingsairbag vormt.

Richtingvastheid

Een klein nadeeltje is alleen dat de winden op Mars onvoorspelbaar zijn, en dat het maar afwachten is waar de verkenner terechtkomt. ``We zijn bezig met een aantal manieren om de bol te sturen', zegt Jones, ``Allereerst is de bol een beetje sigaarvormig, zodat er een voorkeursrichting ontstaat.' Daarbij hebben de onderzoekers geëxperimenteerd met gewichten aan de wand van van de bol, die de richtingvastheid ook blijken bevorderen. Hoe het precies werkt, kan Jones niet verklaren. Jones: ``We waren aanvankelijk wat verrast dat de twee gewichten een as vormden die loodrecht op de draai-as stond.'

Hoe dan ook, het werkt een beetje, en Jones en collega's plannen al tests met een besturingssysteem, dat bestaat uit een vloeistof die naar links of naar rechts in de bol gepompt kan worden om het zwaartepunt van de bol te manipuleren.

Dat de toch niet echt bestuurbare verkenner ergens vast komt te zitten, lijkt Jones onwaarschijnlijk. ``We hebben gezien dat het ding op een of andere manier zijn weg om de meeste rotsen wel vindt', zegt hij. De grootste potentiële tumbleweed rover-val is vermoedelijk een enorme partij kloven op Mars, de Valles Marineris. ``Maar daar willen we wel per ongeluk in terechtkomen', zegt Jones, ``Er is hierover nog heel veel onbekend. Maar inderdaad, dan heb je behoorlijk harde Mars-stormen nodig om er weer uit te komen.'

Op bijzonder interessante plekken kan de verkenner een poosje blijven, door zichzelf deels leeg te laten lopen. Als een lekke strandbal met platte onderkant blijft het verkenningsvoertuig een poosje hangen om metingen te doen of om gegevens naar aarde te zenden. Is het wel weer genoeg geweest, dan pompt de verkenner zich weer op om verder te zwerven.

Voor de energievoorziening van elektronica denkt Jones' onderzoeksgroep aan een dynamo die wordt aangedreven door de rolbeweging van de bal. Ook zonnepanelen achter doorzichtige stukken ballonhuid, zijn een optie.

Op de geleverde energie draaien, naast standaard meetinstrumenten en de zend- en ontvangapparatuur, in ieder geval twee camera's, gemonteerd aan de uiteinden van de draai-as. In oktober volgen er in de woestijn tests met een radar die ondergrondse waterlagen moet kunnen opsporen. Het al of niet bestaan van grote hoeveelheden water op Mars is onderwerp van grote wetenschappelijke nieuwsgierigheid, in verband met de vraag of er ooit leven is geweest geweest op de planeet.

Bij succes kan de opblaasbare verkenner ook ingezet worden in andere ijle atmosferen: die de Neptunus-maan Triton en de Jupiter-maan Io, heeft Jones berekend. Het weer op Pluto is te rustig.

Bruno van Wayenburg, NRC Handelsblad, 22 oktober 2001