NASA lanceert eerste ‘buitenaardse’ drone richting Mars

De succesvolle lancering van de NASA Mars 2020 missie vormt een belangrijke mijlpaal voor de onbemande luchtvaart. Aan boord van de Perseverance Marsrover, die in februari volgend jaar moet aankomen op de rode planeet, bevindt zich namelijk een kleine helikopter. Als de missie volgens plan verloopt, dan gaat er in 2021 voor het eerst een onbemand luchtvaartuig rondvliegen op een ander hemellichaam.

Ingenuity drone

NASA’s Mars 2020 missie heeft als voornaamste doel om te onderzoeken of er ooit leven is geweest op de rode planeet. Daarvoor gaat er een robotkarretje met het formaat van een SUV rondrijden in de Jezero krater, die volgens wetenschappers ooit gevuld is geweest met water. De krater zou wellicht gunstige omstandigheden hebben geboden voor de ontwikkeling van micro-organismen.

De Perseverance Rover, zoals de Marsrover is gedoopt, heeft tal van wetenschappelijke instrumenten en sensoren aan boord, waaronder meerdere camera’s, een grondradar, spectrometers, een robotarm voor het nemen van grondmonsters en microfoons. Maar de meest bijzondere payload is toch wel de Mars Helicopter Ingenuity, een door zonne-energie aangedreven helikopter UAV. Het voornaamste doel van de Ingenuity is om te onderzoeken of het überhaupt mogelijk is om te vliegen op Mars.

Vijf testvluchten

De Ingenuity wordt aangedreven door twee propellers met een diameter van 120 cm die op een coaxiale as zijn gemonteerd. Bijzonder is de zeer hoge draaisnelheid van de propellers, tot 2.400 rpm. Dat is nodig omdat de Marsatmosfeer vele malen ijler is dan de atmosfeer hier op aarde. De benodigde elektrische energie wordt opgewekt door een zonnepaneel dat op de bovenzijde van de drone is gemonteerd. Het geheel weegt 1,8 kg.

Nadat de Perseverance Rover begin 2021 is aangekomen op Mars zal deze de drone via een luik aan de onderzijde op het oppervlakte van de planeet zetten. Daarna is het de bedoeling dat de drone minstens vijf testvluchten gemaakt, variërend van een korte lift-off tot en met wat langere vluchten van maximaal anderhalve minuut. De maximale vlieghoogte zal tussen de 3 en 10 meter bedragen, de maximale vliegafstand 300 meter. Mocht de drone goed blijven functioneren, dan zijn meer vluchten niet uitgesloten.

Technische specificaties

De drone vliegt geheel zelfstandig: vanwege de grote afstand is het onmogelijk om het toestel vanaf de aarde te besturen. Omdat Mars geen magnetisch veld van betekenis heeft, kan er geen magnetisch kompas worden gebruikt voor de navigatie. In plaats daarvan oriënteert de drone zich op de stand van de zon. Daarnaast bevat de drone gyroscopen, visuele sensoren, een hoogtemeter en detectoren die obstakels moeten herkennen.

De ingebouwde accu heeft een capaciteit van 2 Ah. Het brein van de drone wordt gevormd door een Qualcomm Snapdragon processor, die in verbinding staan met twee flight controllers. Via een ingebouwd radiosysteem staat de drone in verbinding met de Perseverance Rover. De maximale datasnelheid is 250 kbit/s op een afstand van 1.000 meter.

Verkenningen uitvoeren

De onderzoekers willen met de testvluchten achterhalen of toekomstige Marsdrones gebruikt zouden kunnen worden om het terrein rondom een rover te verkennen en zodoende de meest optimale route in kaart te brengen. Ook zouden toekomstige Marsdrones ingezet kunnen worden om de planeet te verkennen, grondmonsters op te halen of metingen aan de atmosfeer uit te voeren.

De Ingenuity beschikt nog niet over sensoren voor wetenschappelijke experimenten. Wel heeft de drone een aantal camera’s aan boord. Alhoewel deze primair bedoeld zijn voor de navigatie en positionering, zal het team dat de drone heeft ontwikkeld ook proberen om een aantal mooie hoogtefoto’s te maken van de planeet.

Historische betekenis

Het idee om een drone op Mars te laten rondvliegen ontstond in 2014. In 2016 werd het benodigde budget bij elkaar gekregen en kon de ontwikkeling van de drone starten. In 2017 werden de eerste testvluchten gemaakt in een gesimuleerde Marsatmosfeer. In 2018 werd bekendgemaakt dat de drone definitief onderdeel zou gaan uitmaken van de NASA Mars 2020 missie.

Als de testvluchten slagen, dan zou dat qua historische betekenis vergelijkbaar zijn met de eerste vlucht van de gebroeders Wright in 1903. Toekomstige Marsrovers zouden dan standaard uitgerust kunnen worden met een drone. Een toekomstige Marsdrone zou tussen de 5 en 15 kg kunnen wegen, waarvan 0,5 tot 1,5 kg bedoeld zou zijn voor een wetenschappelijke payload.