Rovers en ruimtesondes onderzoeken Mars vanaf het oppervlak en vanuit de ruimte. Nu wil een team wetenschappers van de University of Arizona de luchtlaag ertussen onderzoeken.
‘Er ligt een belangrijke planetaire grenslaag in de eerste paar kilometer boven het oppervlak,’ aldus NASA-wetenschapper Alexandre Kling, die lid is van het onderzoeksteam. Hij zegt verder:
‘Hier vindt de volledige interactie tussen het oppervlak en de atmosfeer plaats. Hier verzamelt het stof zich dat in de atmosfeer terechtkomt, hier mengen sporengassen zich, en hier ontstaan atmosferische bewegingen door berg- en dalstromen. Maar we hebben er bijna geen gegevens over.’
Deze gegevens moeten verzameld worden door een zweefvliegtuig, als het aan Kling en zijn team ligt.
Het team maakte een testvlucht met een vroege versie van het zweefvliegtuig. Het daalde langzaam af aan een ballon.
IJle atmosfeer maakt vliegen moeilijk
De ijle atmosfeer maakt het moeilijk om op Mars in de lucht te blijven. Een drone van NASA beweegt zich al meer dan een jaar door de dunne luchtlagen van de rode planeet. De drone kan echter maar drie minuten in de lucht blijven en een hoogte van 12 meter halen.
Het nieuwe zweefvliegtuig kan dagen in de lucht blijven en heeft alleen windenergie nodig voor de aandrijving. Met vlucht-, temperatuur- en gassensoren en camera’s weegt hij iets meer dan vijf kilo. Door zijn afmetingen, gewicht en wendbaarheid zal het motorloze vliegtuig het oppervlak heel nauwkeurig in kaart kunnen brengen – ook steile gebieden die rovers niet kunnen bereiken, zoals ravijnen en vulkanen.
De Mars-zweefvliegtuigen bevatten speciale navigatiesensoren, een camera en temperatuur- en gassensoren om informatie te verzamelen over de atmosfeer en het terrein van Mars.
Vliegen als een albatros
Het zweefvliegtuig krijgt een spanwijdte van iets meer dan 3,4 meter en gebruikt verschillende technieken om te vliegen.
Eén methode is thermiekvliegen, als er voldoende opstijgende lucht is.
Of het gebruikt de hellingstijgwind. Dat lijkt een beetje op een albatros die gebruikmaakt van het feit dat horizontale windsnelheden toenemen als ze de hoogte in gaan. Dit fenomeen komt op Mars vaak voor.
Door in een S-vormig patroon te vliegen, krijgt het een andere hoogte elke keer dat het van richting verandert, waardoor het meer snelheid krijgt.
Het vliegtuig stijgt met een licht opwaartse hoek in de langzame wind op lage hoogte. Wanneer het de snellere, hoger gelegen wind bereikt, draait het 180 graden en laat het zich door de snellere wind voortstuwen onder een licht neerwaartse hoek.
Door deze manoeuvre te herhalen, kan het vliegtuig uren, en zelfs dagen achter elkaar, blijven vliegen, zonder energie te verbruiken.
Student vliegtuigbouwkunde Adrien Bouskela (l) en hoogleraar ruimtevaart en werktuigbouwkunde Sergey Shkarayev met een experimenteel zweefvliegtuig. Ze hopen ooit een aangepaste versie ervan naar Mars te kunnen sturen.
Mee met de volgende Marsmissie
De wetenschappers willen bij een van de volgende Marsmissies al zweefvliegtuigen mee sturen. De vliegtuigen worden verpakt in kleine minisatellieten ter grootte van een telefoonboek.
Als de vliegtuigen gaan opstijgen, vouwen ze zich uit als origami of worden ze opgeblazen als een zwemband. Daarna brengt een ballon ze in de atmosfeer.
En als de vliegtuigen niet meer kunnen zweven, worden het kleine weerstations. Hoe meer er zijn, hoe nauwkeuriger de metingen.
Een zweefvliegtuig zal hooguit 100 miljoen dollar kosten. Het team hoopt dat NASA de productie wil financieren en ze een lift geeft tijdens een volgende Marsmissie. Als de financiering rond is, zijn de eerste vliegtuigen binnen een paar jaar klaar.