En neemt een paar bijzondere materialen mee…

De langverwachte dag is aangebroken: marsrover Perseverance kiest vandaag het luchtruim. NASA’s paradepaardje zal zometeen, om 13.50 uur Nederlandse tijd, met behulp van een ATLAS-V-raket vanaf het Cape Canaveral Air Force Station in Florida gelanceerd worden. Het robotkarretje heeft een belangrijke taak toegewezen gekregen: uitzoeken of er mogelijk leven op Mars heeft bestaan. Tegelijkertijd kijkt NASA met de missie ook vooruit. Want Perseverance neemt wat bijzondere materialen mee die met name heel belangrijk zijn voor toekomstige marsreizigers.

Ruimtepakken
Perseverance zal worden uitgerust met kleine stukjes materiaal waar ruimtepakken van worden gemaakt. Dat is heel belangrijk, want NASA wil graag achterhalen wat toekomstige marsreizigers het beste kunnen dragen. Terwijl Perservance zelf de Jezero-krater verkent en monsters neemt, zal het instrument SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) vijf kleine stukjes ruimtepak-materiaal plus een stuk van het vizier van een astronauthelm grondig bestuderen. De metingen zullen vervolgens worden vergeleken met metingen die op aarde zijn gedaan.


Materialen
De materialen die worden bestudeerd zullen uiteindelijk gebruikt worden voor de buitenkant van een toekomstig Mars-ruimtepak die het meest wordt blootgesteld aan straling. “De uitwendige laag van ruimtepakken bestaat vaak uit ‘ortho-fabric’,” vertelt onderzoeker Amy Ross. “Dit materiaal bestaat uit Nomex-vezels (een vuurbestendig materiaal dat vaak gebruikt wordt in brandweerkleding), Gore-Tex (dat waterdicht en ademend is) en Kevlar (dat vaak gebruikt wordt in kogelvrije vesten). Daarnaast testen we ook monsters van Vectran. Dat gebruiken we momenteel voor de handpalmen van ruimtepak-handschoenen. Dit materiaal is snijbestendig, wat beschermt tegen verwondingen aan scherpe randen.” Perseverance zal ook teflon-monsters meenemen. “Dit gebruiken we al heel lang in ruimtepakken en verwerken we vaak in handschoenen,” gaat Ross verder. “Het materiaal is heel glad, wat ervoor zorgt dat het materiaal moeilijker scheurt. We hebben dit monster bovendien voorzien van een stofbestendige coating.” Tenslotte draagt Perseverance een stukje polycarbonaat waar de helm en het vizier van worden gemaakt.

Deze afbeelding toont de verschillende materialen die op Mars door het SHERLOC-instrument aan boord van marsrover Perseverance zullen worden getest. Links is te zien waar deze stoffen verwerkt zullen worden in een toekomstig ruimtepak. Afbeelding: NASA

Hoewel de toepasbaarheid van deze materialen al is bevestigd tijdens andere ruimtereizen, is het nog maar de vraag of ze ook op Mars naar behoren functioneren. “Op Mars zal straling ervoor zorgen dat de chemische samenstelling van de materialen afbreken,” legt Ross uit. “We willen daarom graag uitzoeken hoe lang al deze materialen op Mars precies meegaan. Voldoen ze aan de vereisten, of moeten we nieuwe materialen ontwikkelen?” De onderzoekers bevinden zich niet geheel op onontgonnen terrein. Want de materialen zijn natuurlijk al wel uitvoerig op aarde getest, badend in ultraviolette straling in vacuümkamers. Deze resultaten zullen vervolgens worden vergeleken met wat SHERLOC op Mars aan het licht gaat brengen.

Stof
Waar de onderzoekers onder andere goed rekening mee hebben gehouden, is stof. Want zoals eerdere marsrovers al hebben ondervonden, kan het op de rode planeet behoorlijk stoffig worden. Een wereldwijde stofstorm werd marsrover Opportunity zelfs fataal. En dus is dit iets om rekening mee te houden. “We hebben al goede afdichtingen ontwikkeld die voorkomen dat stof in de plooien rond de schouders, polsen, heupen, bovenbenen en enkels komt,” zegt Ross. “Maar we blijven zoeken naar nieuwe manieren om het ruimtepak te beschermen tegen Martiaans stof tijdens langdurige missies. We weten bijvoorbeeld dat een coating beter werkt dan geweven materiaal, waarbij er een kleine ruimte blijft bestaan tussen de vezels. De twee teflon-monsters die met de komende missie meegaan zullen ons echter meer inzicht verschaffen.”


Verschil
Zoals hieruit wel blijkt is dat één ruimtepak niet voor elke ruimtereis geschikt is. Ruimtepakken die gebruikt worden in het ISS of op de maan kunnen dus niet klakkeloos worden gebruikt voor missies naar Mars. “Het hangt echt af van waar je heen gaat en wat je gaat doen,” zegt Ross. “Het ISS-pak is speciaal ontworpen voor microzwaartekracht. Bovendien wordt het pak blootgesteld aan zonnestraling en atomaire zuurstof. De maan heeft niet het atomaire zuurstofprobleem, maar is qua straling wat heftiger dan Mars. Je bevindt je namelijk vrij dicht bij de zon en er is geen atmosfeer zoals wel op Mars weer het geval is. Toch is de maan een goed testbed. De omgevingen van de maan en de rode planeet zijn niet precies hetzelfde, maar de uitdagingen op het gebied van duurzaamheid – materialen die gedurende een lange tijd blootgesteld zullen worden aan een lage druk in een stoffige omgeving – zijn dan weer wel te vergelijken. Het betekent dat Mars-ruimtepakken meer zullen lijken op die van de maan, maar minder op de pakken die astronauten in het ISS dragen.”

Ruimtepak voor de maan
In oktober vorig jaar onthulde NASA al het ruimtepak dat de toekomstige astronauten die naar de maan af zullen reizen gaan dragen. Het witte pak mag dan misschien lijken op de pakken die astronauten dragen tijdens ruimtewandelingen als ze aan het internationale ruimtestation werken, maar schijn bedriegt. Het nieuwe ruimteprak is dankzij technisch vernuft een sterke verbetering op voorgangers. Astronauten die het pak mogen dragen zullen bijvoorbeeld in staat zijn veel complexere taken uit te voeren. Ook heeft dit pak een betere pasvorm. Daarnaast presenteerde NASA ook een fel oranje ruimtepak dat gedragen zal worden tijdens de lancering en in het Orion ruimtevaartuig. Het pak biedt bescherming en zuurstof aan de astronauten in het geval de druk in de capsule wegvalt en is zo ontworpen dat het astronauten zeker zes dagen in leven kan houden.

Zoals dit laat zien zijn de plannen om mensen op de maan en Mars te zetten heerlijk concreet aan het worden. Wie dacht dat bemande reizen naar de rode planeet dus slechts sterke verhalen waren, heeft het mis. De materialen voor de ruimtepakken voor toekomstige Marspioniers worden op dit moment al uitvoerig getest. Marsrover Perseverance zal dus niet alleen zoeken naar sporen van voormalig leven op de rode planeet. Hij zal tevens uitzoeken wat toekomstig leven op Mars nodig heeft, als de eerste mensen voet op Mars zullen zetten.