Onder deze verzamelnaam schrijft Gerard Kienhuis een aantal blogs over de ruimtevaart voor Hallo Losser. Gerard is in Losser maatschappelijk actief op diverse fronten. Naast muziek en fotografie is de ruimtevaart zijn grote hobby. Hij vertelt en schrijft er met passie over. Veel leesplezier. In bijdrage 16 gaat het over de reis naar Mars.
We zien hier de Amerikaanse Marsrover Preseverance (Volharding), gelanceerd op 30 juli 2020 en geland op 18 februari j.l. Alhoewel dit niet de eerste keer is dat op de planeet Mars een landing gemaakt wordt, de eerst succesvolle landing was met de Viking-1 in 1975, blijft het telkens weer een huzarenstukje. Opmerkelijk is dat de Preseverance ook een kleine helikopter met de naam Ingenuity aan boord heeft. Voorafgaand aan de lancering kon men zich opgeven om jouw naam mee te sturen naar Mars. Bijna 11 miljoen mensen, waaronder ikzelf, hebben daar gebruik van gemaakt. Toch heel apart om te realiseren dat mijn naam nu opgeslagen zit in een chip op het Marsoppervlak. De bedoeling is dat de Rover zeker 1 Marsjaar (= 687 dagen) actief is.
Reis naar Mars (1)
Zelfs een visionair als Elon Musk vindt dat de tijd gekomen is. Waarom is die belangstelling concreet toegenomen. Aanleiding is een volkomen nieuw verschil van inzicht en meer kennis. In de beginjaren 1950 toen gedroomd werd over een reis, zeer sterk onder de aandacht gebracht door Wernher von Braun, met zijn “The Mars Project” was men het idee toegedaan dat alles voor een terugkomst meegenomen moest worden. Tegenwoordig weten we dat vele materialen op Mars ontgonnen kunnen worden, maar ook geproduceerd, zoals vloeibaar methaan als raketstuwstof. Momenteel wordt al op meerdere fronten aan een dergelijke onderneming gewerkt. Behalve nieuwe systemen, zoals draagraketten, capsules, e.d. wordt veel energie gestoken in de vele menselijke (sociale) aspecten om te overleven. Daarbij is het International Space Station (I.S.S.) een zeer belangrijk middel. Doorgaans weten bemanningsleden van de I.S.S. dat ze na 6 maanden weer thuis zijn. Al die tijd hebben ze nog steeds de aarde in haar volheid kunnen aanschouwen. Voor een reis naar Mars spreekt men over lange ruimtemissies waarbij de aarde steeds onzichtbaarder wordt. Wat doet zoiets op termijn met de mens? Daarom worden allerlei specifieke isolatie-experimenten uitgevoerd. Deze worden uitgevoerd in woestijnen en zelfs op Antarctica waar temperaturen tot 50 graden onder nul optreden. Een ander mooi voorbeeld is Mars500, waarin drie Russen, een Fransman, een Italiaan en een Chinees in de periode 2010-2011, zo’n 520 dagen geïsoleerd waren. Verderop zal ik nog nader ingaan op de diverse aspecten die hierbij spelen. Het geluk wil dat ik deze locatie in de omgeving van Moskou in 2015 mocht bezoeken.
Waarom kiezen voor de planeet Mars als een toekomstig woonoord? Van alle planeten is Mars de dichtstbijzijnde en lijkt tevens het meest op de aarde. Hierdoor is een dergelijke onderneming het meest voor de hand liggend en inmiddels ook technologisch haalbaar. Verder zijn de kosten “acceptabel”, zo’n 100-200 miljard dollar. Het Amerikaanse defensiebudget bedraagt $750 miljard per jaar en de Tweede Golfoorlog heeft zo’n 100-150 miljard dollar gekost.
In dit Blog probeer ik enigszins een beeld te geven van dit toekomstig woonoord met daarbij de verschillen tussen aarde en Mars.
- Mars heeft een diameter van 6794 km. Voor de aarde geldt 12.756 km. Dat betekent dat iemand op Mars afgerond tweemaal lichter is dan op aarde. Pas op: dit is niet het gevolg van de deling van 12.756 / 6794.
- Mars draait in 687 dagen rond de zon op een gemiddelde afstand van 230 miljoen km. Voor de aarde is dat 365 dagen op 150 miljoen km afstand van de zon. Dat betekent dat er een moment is dat beide planeten zeer dicht van elkaar verwijderd zijn, nl. 80 miljoen km. De grootste onderlinge afstand is daarentegen 380 miljoen km. Elke 780 dagen doet zich een dergelijke situatie voor.
- Mars draait in bijna 24 uur en 40 minuten om haar as. Dit komt dan nagenoeg overeen met de aardse dag. Gunstig voor ons menselijk ritme, maar ook voor de verbouwing van gewassen. Daarentegen is Mars evenals de aarde gekanteld om haar as. Afgerond is dat voor Mars 25 graden en voor de aarde 23 graden. Dat betekent dat Mars dus ook seizoenen kent. Alleen zijn deze bijna twee keer zo lang (687 / 365).
- Twee-derde van het aardoppervlak bestaat uit water. De rest is vaste land. Dit is gelijk aan het totale oppervlak van Mars. Mars kent geen oppervlaktewater, maar wel grondwater. De afgelopen jaren zijn diverse bronnen ontdekt, alles onder het oppervlak en in de vorm van ijs, permafrost, gesteente en fijnkorrelige grond. De uitdaging is om dit (zoute) water te onttrekken en geschikt te maken voor menselijke consumptie.
- De temperaturen kunnen variëren van 30 graden Celsius in de buurt van de evenaar en 150 graden Celsius onder nul in de buurt van de polen. In het algemeen mogen we uitgaan van een dagtemperatuur van 10 graden Celsius en een nachttemperatuur van -90 graden Celsius. Dergelijke temperatuurschommelingen vraagt dus veel van apparatuur en mens.
- De dampkring op Mars is uiterst dun, slechts één procent van die van onze aarde. De luchtdruk is vergelijkbaar met onze lucht op 30 km hoogte. Verder bestaat zij uit 95% koolstofdioxide (CO2). Er is helaas nagenoeg geen zuurstof aanwezig. Deze moeten we dus zelf maken. Een zeer bekende methode is elektrolyse van water. In dit geval het water wat we hebben weten te onttrekken, zoals hierboven reeds beschreven. Voor de liefhebber: 2H2O → 2H2 + O2 . Water (H2O) wordt dan opgesplitst in de twee componenten, waterstof (H2) en zuurstof (O2). Overigens dit proces wordt ook al toegepast in de zojuist gelande Preseverance. In principe is het een soort omgekeerde brandstofcel.
- Een ander gelukkige bijkomstigheid van de aanwezigheid van koolstofdioxide is de mogelijkheid om hiermee vloeibaar methaan te maken, een uitstekende raketbrandstof, nodig voor een terugreis. Voor de liefhebber: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O. Een chemische reactie van koolstofdioxide (CO2) en waterstof (H2) levert dan methaan (CH4) en water (H2O). Hierboven hebben we gezien hoe waterstof verkregen kan worden uit water. Echter in de beginjaren zal ongetwijfeld waterstof nog vanaf de aarde worden meegevoerd.
- Mars beschikt over vele elementen zoals koper, aluminium, nikkel, ijzer en zelfs titanium. Niet dat deze voor het oprapen liggen, maar die op termijn kunnen worden ontgonnen
Links zien we de Valles Marinerus, een ravijn van 8 km diep en 3000 km lang. Rechts de Olympus Mons, 25 km hoog en de grootste vulkaan in ons zonnestelsel.
- Mars is kurkdroog en heeft vanwege het hoge ijzeroxide gehalte in gesteente (roest), een rode gloed. Vandaar dat vaak gesproken wordt van de “Rode Planeet”. Het kent enorme droge rivierbeddingen, diepe ravijnen en grote vulkanen. Het heeft geen magnetisch veld, zoals de aarde, dat ons beschermt tegen de gevaarlijke zonnestraling. Ook de zeer dunne dampkring biedt weinig weerstand tegen UV- straling. Al met al een toenemende risico op kanker. Even een wandelingetje maken is er niet bij. Dit vraagt telkens weer de nodige voorbereiding. Vele ontwerpen brengen de verblijfsruimten dan ook grotendeels onder het oppervlak.
Het bovenstaande laat duidelijk zien welke gigantische uitdagingen er liggen om ons hier blijvend te gaan vestigen. Men verwacht dat dit zeker tientallen jaren zal vergen. Echter daartoe zal men grote regelmaat een bezoek moeten brengen. Ook hier zullen grote problemen overwonnen moeten worden. Het grote verschil met het Apollo programma is echter dat nu niet de techniek, maar de mens de zwakste schakel is.
Hierover in het volgende Blog meer.
