8 W E T E N S C H A P N R C H A N D E L S B L A D

8D O N D E R D A G 2 4 D E C E M B E R & V R I J D A G 2 5 D E C E M B E R 2 0 0 9

W E T E N S C H A P N R C H A N D E L S B L A D 9D O N D E R D A G 2 4 D E C E M B E R & V R I J D A G 2 5 D E C E M B E R 2 0 0 9 9

Op het Jet Propulsion Laboratory in Los Angeles

werken mensen die de Marswagentjes Spirit en

Oppor tunity als hun kinderen beschouwen.

Michiel van Nieuwstadt

SPELEN OP MARS

De kooloogjes va nhet robotje kijken jewat dommig aan. Zijnrechthoekige kopreikt nauwelijks tot

borsthoogte. Van dichtbij heeft ditMarskarretje op het Californische JetPropulsion Laboratory iets van eenbuitenaardse vogel. Hij heeft een me-talen, struisvogelachtige nek en zon-nepanelen als vleugels. Kopieën vandit exemplaar in Pasadena, aan derand van Los Angeles, rijden op Mars.Mensen die werken met de ‘Mars-zwervers’ Spirit en Opportunity, be-schouwen ze als kinderen. “Ze zijnondernemend en onderzoekend”,zegt projectmanager John Callas. “Enals je ze uit het oog verliest kunnen zein de problemen raken.”Het schattige uiterlijk van de Mars-zwervers (“rovers”) is toeval, zegt Call-as op zijn piepkleine werkkamer volrobotsnuisterijen. “Maar het verbaastme niet dat je geneigd bent om zedierlijke of menselijke eigenschap-pen toe te dichten. Als je zo’n karretjeontwerpt dan is het nuttig om de na-tuur te kopiëren. De Marsrobots heb-ben niet voor niets twee ogen. Hunstereovisie benadert de menselijkeblik. En hun ogen zitten ook nog on-geveer ter hoogte van ons eigen blik-veld. Daarom lijken de Marsfoto’s vande robots op foto’s die je zelf zou ne-men als je op Mars rond zou lopenmet een digitale camera.”Bijna zes jaar rijden de robots – be-doeld voor een missie van drie maan-den – nu rond op Mars. Hun vakantie-foto’s brachten de planeet dichtbij. Zefilmden stofhozen, maakten panora-mafoto’s van droge heuvellandschap-pen, ze fotografeerden spectaculairezonsondergangen, Marsmanen enMarswolken. Tot de verbeelding spre-ken ook de beelden waarop met moei-te een onooglijk wit stipje te herken-nen was: de aarde op een graad oftwintig boven de horizon van Mars enop tientallen miljoenen kilometersafstand.

VERBEELDING Is deze NASA-missie desuccesvolste sinds de Apollomaanlan-dingen? “Ik denk dat dat standpuntgoed te verdedigen valt”, zegt BruceBanerdt. Het hoofd wetenschap vanhet Marsproject huist op een vollewerkkamer die tussen de verhuisdo-zen ook nog globes van Venus enMars herbergt. “In elk geval spreektdeze onderneming enorm tot de ver-beelding van het publiek.”

Zes jaar ‘hands on’-ervaring op Mars isvan onschatbare waarde voor inter-planetaire missies in de toekomst, zoblijkt uit een rondgang langs mede-werkers op ’s werelds belangrijkstecentrum voor onbemande ruimte-vaart. Sinds twee jaar testen Spirit enOpportunity software die eigenlijkontwikkeld is voor het Mars ScienceLaboratory, de veel grotere opvolgervan de Marsrobots die afgelopen na-jaar al had moeten vertrekken. Maarhet wordt september 2011. “D a n k z ijSpirit en Opportunity hebben weenorm veel geleerd over de autono-mie van robots”, zegt Banerdt. “Diekennis kunnen we in de toekomstook elders in het zonnestelsel toepas-sen. Naar de zeeën van Titan of de ijs-kappen van Europa zullen we geenkarretjes sturen, maar de software diewe voor dat soort autonome robotsgebruiken zal wel ongeveer hetzelfdez ij n . ”De Marskarretjes kunnen zich gro-tendeels op eigen houtje redden. Datmoet omdat radiosignalen er vanafaarde zo’n twintig minuten overdoen om ze te bereiken. Bij missiesverderop in ons zonnestelsel zal die

vertraging alleen maar toenemen,legt Callas uit. “Ik ben ervan over-tuigd dat ruimtevaartuigen in de toe-komst nog autonomer zullen wor-den. Ze zullen menselijker worden indie zin dat ze nog beter in staat zijnom situaties zelf te beoordelen enhun eigen beslissingen te nemen.”Op het zonovergoten terrein van hetJet Propulsion Laboratory is de sfeerontspannen. Mensen lezen een boekof lunchen tussen huizenhoge pal-men en sparren. Kolibries zwevenvoor grote roze bloemen. Eekhoornsen herten horen bij het decor. Op deachtergrond reikt het San Gabriel-ge-bergte tot drieduizend meter. Op ver-droogde toppen staan satellietscho-t e l s.

CASSINI Spandoeken op blokken-doosgebouwen tonen missies van detoekomst en het recente verleden: dereis van de sonde Cassini naar Satur-nus. De satelliet Aquarius die zeeënhier op aarde in het oog zal gaan hou-den. En het Mars Science Laboratory.Iedereen op het Jet Propulsion Labo-ratory spreekt liefdevol over de Mars-robotjes. “Natuurlijk heb ik een per-soonlijke band met de rovers”, zegtCallas die meebouwde aan de robotsen er al negen jaar onafgebroken aanwerkt. “Ze doen ook zo aan mensendenken. ’s Nachts als hun zonnepane-

len niet werken, doen ze een dutje. Enze moeten hun vitale delen op tempe-ratuur houden. Niet te koud en niet tewarm, net als bij een mens. Het zijnkranige, dappere, nieuwsgierige kar-retjes die daar in die vreemde wereldheuvels beklimmen en in kraters af-dalen. De manier waarop ze Mars on-derzoeken lijkt sterk op de manierwaarop een menselijke ontdekkings-reiziger dat zou doen. Dat is de reden

gang. Aan het begin van de dag krij-gen ze een lijstje mee met als belang-rijkste commando het punt waar zezich naartoe moeten begeven. Doorwielomwentelingen te tellen en tekijken naar de zon en hun omgevingmoeten de Marsrobotjes hun weg vin-den. Aan het einde van de dag bellenze terug naar de aarde om foto’s testuren en om te laten weten hoe hethen is vergaan.Om de weg te vinden verdelen deMarsrobots hun gezichtsveld in eenschaakbordachtig patroon. Elk vakjekrijgt een risicobeoordeling, afhan-kelijk van de aanwezigheid van hogeobstakels of onbekende objecten. Bijhet kiezen van hun route vermijdenze de riskante vakjes.

VERLENGSTUK Terry Huntsberger iseen opvallende verschijning, met zijnglinsterende oorbel en het grijze haarin een lange staart. Hij heeft genotenvan de periode waarin hij Spirit enOpportunity dagelijks bestuurde.“Natuurlijk is het fantastisch”, zegthij. “Er rijdt een verlengstuk van je-zelf rond op een andere planeet.”Toch mist hij het werken met deMarsrobots niet: “Het is stressvol. Jemaakt je voortdurend zorgen om hunveiligheid. Ook wat dat betreft zijnhet net kinderen. Al luisteren ze mis-schien wat beter. Als ze in de proble-men zijn geraakt, gaan ze in elk gevalstilstaan. Maar je werkt toch met sys-temen die 400 of 500 miljoen dollarper stuk waard zijn. Jij wilt niet dege-ne zijn die de fout maakt waardoor jeze kwijtraakt.”Sinds mei van dit jaar zit Spirit vast,nadat hij in totaal een kleine acht ki-lometer op Mars had afgelegd vanafzijn landingsplaats. Het valt niemandte verwijten, meent projectmanagerCallas. “En als Spirit geen autonomerobot was geweest, maar direct be-stuurd door een mens, dan was hijook in de problemen geraakt. Hij isdoor een stuk dunne korst gezakt.Zoals je plotseling door een sneeuw-korst kunt zakken als je in de bergenop van die brede sneeuwschoenenloopt. Over vergelijkbaar terrein had-den we eerder zonder problemen ge-reden. Misschien zakte Spirit door dekorst, omdat hij één vastgeklemdwiel achter zich aansleepte, waardoorhij een grotere kracht heeft uitgeoe-fend op de ondergrond.”Vanaf een hoge balustrade in een vande grote gebouwen van het JetPropulsion Laboratory kun je zien

hoe benard de situatie van Spirit opMars is. Het is een treurig gezicht.Een stoffige kopie van het Marskar-retje staat tot zijn assen toe vast,scheef weggezakt in een zandbak meteen meelachtige substantie. Sindsmedio november proberen Callas enzijn medewerkers het karretje los tewrikken, millimeter voor millimetermet tergend langzame wielbewegin-gen. De reddingsmissie heeft tot nutoe geen resultaat en dat verbaast nietals je ziet hoe Spirit zich heeft inge-graven. Een steen onder zijn buik be-moeilijkt de reddingsoperatie.De hulpeloze toestand van Spiritheeft de belangstelling voor hetMarsproject van buitenaf weer aange-wakkerd, vertelt Webster. Het regentoplossingen in de e-mailbakken. Kin-deren sturen tekeningen met uitge-werkte reddingsplannen. Kan Spiritzijn robotarm niet gebruiken om zichuit het zand te duwen? (Die arm isniet sterk genoeg). Kan Opportunityniet te hulp schieten? (Die zit ookdichtbij de Marsevenaar, maar wel palaan de andere kant van de planeet).

T-SHIRTS Ook op het lab zelf is desympathie voor het vastgelopenMarskarretje groot. T-shirts met deopdruk Free Spirit waren wekenlang inde mode. Als underdog van het duoMarskarretjes heeft Spirit ook de har-ten van veel medewerkers veroverd.“Spirit is mijn favoriet”, zegt Ba-nerdt. “Vanaf dag één van zijn missieheeft hij zoveel tegenslagen moetenoverwinnen. Dat begon al met zijnlanding in een onafzienbare vlaktewaar op het eerste oog wetenschappe-lijk niet zo heel veel te halen viel. Spi-rit heeft moeten vechten voor alleswat hij kreeg.”Opportunity was van het begin af degeluksvogel van de tweeling. Hijvond ijzermeteorieten, hematiet enals eerste ook aanwijzingen voor wa-ter, zoals sedimentair gesteente: af-zettingen die door water kunnen zijn

gevormd. “Opportunity is als hetkind van rijke ouders dat altijd goedecijfers heeft gehaald en naar een dureprivéschool is gestuurd”, zegt Ba-nerdt. “Maar er zijn hier ook mensendie juist met hem sympathiseren.Aan Opportunity valt meer lol te bele-ven, vinden zij. Hij rijdt nog lekkerrond. Ik denk dat mensen die ervanhouden om steeds nieuwe dingen aande horizon te zien eerder zullen kie-zen voor Opportunity.”

HOOGTEPUNT Een hoogtepunt vanhet bezoek aan het Jet Propulsion La-boratory is het kijkje in de keukenvan voormalig robotbestuurderHuntsberger, tevens specialist bui-tenaardse voortbeweging. Zijn gym-zaalgrote lab oogt als een garage. Heren der verspreid op tafels staan bizar-re robots. Hun gelede, hoekige potendoen aan insecten denken, schotel-vormige lichamen eerder aan eenk wa l .Trots leidt Huntsberger zijn bezoeklangs de tafels. “Dit is het spannend-ste laboratorium in dit zonnestelsel”,zegt hij. Huntsberger legt voorzich-tig de hand op Liia, een ronde doosmet zes dunne poten. “Deze robotkun je het beste met een krab vergelij-ken. Hij kan kan lopen op zes poten,maar als hij stilstaat kan hij er ooktwee als gereedschap gebruiken.Als oud-robotbestuurder kan Hunts-berger haarfijn uitleggen hoeveelslimmer Spirit en Opportunity gedu-rende hun missie zijn geworden. Metsoftware die een kleine twee jaar gele-den vanaf de aarde is opgestuurdkunnen ze van een afstandje stenenanalyseren.Ze meten hoe goed de stenen lichtweerkaatsen en ze kunnen er op hunbeeldscherm een contourlijn omheentrekken. Een hoekig en licht exem-plaar is misschien interessant voor deAmerikaanse bazen. Een Marskar-retje rijdt zelf naar zo’n steen toe enmaakt een foto, of boort naar een

monster. Met de allernieuwste pro-grammatuur zouden de Marskar-retjes zelfstandig hun weg kunnenvinden in een doolhof, zegt John Cal-las. “Twee jaar geleden zouden ze ge-woonweg gestopt zijn als ze op doodspoor zaten. Nu kunnen ze teruggaan en wat anders proberen.”

OMGEVING Volgens Huntsberger isook de manier waarop de Marskar-retjes hun meters tellen veranderd:“Vanaf het begin al tellen ze hun wiel-omwentelingen. Zo gaat dat ook ineen personenauto, maar de laatste ja-ren houden wagentjes ook hun omge-ving in de gaten. Zo kwam Spirit er-achter dat hij vast zat. Toen zijn wie-len 30 tot 40 meter hadden gedraaidzonder dat hij echt vooruit kwamstopte hij. Anders had hij misschiennog veel dieper vastgezeten.”Een paar jaar geleden raakte ook Op-

portunity al eens vast in het zand.Huntsberger kan wel voortbewe-gingsmethoden bedenken die op eenverraderlijke ondergrond meer ge-schikt zijn dan wielen. Hij werkte aande tumbleweed, vernoemd naar eenAmerikaanse plant die zich ver-spreidt door met de wind mee te rol-len.En op het Noorse Spitsbergen experi-menteerde hij drie jaar lang met eenset robots die speciaal ontwikkeldwerd om bergen op Mars te bedwin-gen. “Twee robots verankeren zich ennummer drie kan dan abseilen”, legtHuntsberger uit.Met hoekige poten zullen loopbotsniet zo makkelijk klem raken in hetzand, denkt Huntsberger. “Als zo’npiepklein pootje ergens doorzakt,dan trek je hem zo weer terug.” Maarwaarom lopen er dan niet allang in-sectachtige robots op Mars? Dat zit ’m

in het aantal poten, legt Huntsbergeruit. “Met vijf of zes per poten heb je algauw dertig of meer motoren nodig.Dat vergt veel vermogen en veel bat-terijen. Onze Marskarretjes hebbenper wiel maar twee motoren nodig.”Ook de volgende Marsrobot rijdtweer op wielen. De missie met hetMars Science Laboratory heeft vertra-ging opgelopen, omdat op het laatstemoment twijfels rezen over de be-trouwbaarheid van de motoren diezijn wielen en gewrichten aansturen.Ook Spirit en Opportunity kamptenmet stroeve armen en haperende wie-len. “Hun missies hebben laten ziendat dit kwetsbare onderdelen zijn”,zegt woordvoerder Webster. “HetMars Science Laboratory zal zich ver-der van de evenaar begeven dan Spiriten Opportunity. Hij krijgt daardoorte maken met nog lagere temperatu-ren en daarom moeten de motorennog betrouwbaarder zijn.”De technologie die nodig is voor devolgende Marsmissie staat in Pasade-na uitgestald in een hal ter groottevan een voetbalveld. Tussen witte ob-jecten, grotendeels in folie verpakt,valt de gestripte robotwagen nauwe-lijks te ontdekken. En dat Mars Scien-ce Laboratory heeft toch het formaatvan een landrover. Van dichtbij oogthij minder aaibaar dan Spirit en Op-portunity. Om deze witte reus in zijnene oog te kijken moet je op je tenengaan staan. Deze gigant gaat op Marsstraks stenen vaporiseren van tienmeter afstand. Om uit de gaswolk opte maken waaruit ze bestaan.

W E G G E Z A KT Zullen Spirit en Oppor-tunity nog in leven zijn als het MarsScience Laboratory in 2012 zijn spec-taculaire entree maakt op de planeet?Voor Spirit zal het lastig worden.Weggezakt in de Marsbodem heeft hijdeze winter geen kans om zijn zonne-panelen naar de zon te keren en vol-doende energie te genereren om zijnvitale delen warm te houden. Oppor-tunity heeft het makkelijker. Hijheeft op Mars bijna 19 kilometer afge-legd en hij volhardt in het stenenon-derzoek, zij het steeds langzamer.“De Mössbauer-spectrometer waar-mee we ijzer analyseren werkt nog opeen paar procent van zijn oorspronke-lijke kracht”, zegt Bruce Banerdt. “Deradioactieve kobaltbron waarvan wegebruik maken raakt uitgeput. Wehebben nu dagen nodig voor een ana-lyse die vroeger zo gepiept was.”De kinderen worden oud. “Net alsmensen”, zegt Callas. “Ze hebbenjicht in hun ledematen en hun geheu-gen laat te wensen over.” Als Spirit enOpportunity straks voor altijd “stil-va l l e n ”, zoals het wordt uitgedrukt,dan heeft het aan Callas niet gelegen:“Wij putten onze zwervertjes nietuit”, zegt hij. “We weten dat we nietmeer zo veel van ze kunnen vragen alsvroeger. Het probleem zit hem in deomstandigheden. Vooral de extremetemperatuursverschillen tussen dagen nacht. Het is alsof je dagelijks open neer moet van Antarctica naar deSahara, zonder dat je van kledingkunt veranderen. Op de lange termijnis dat funest voor je materiaal. Als eenpaperclip die je steeds maar op enneer buigt. Op een zeker momentbreekt hij.”.

Spirit is autonoom

en ontdekte zelf

dat hij vast zat

Met panoramacamera’skunnen de Marskarretjesook zichzelf fotograferen.Voor dit zelfportret vanSpirit zijn honderden foto’saan elkaar geplakt.FOTO AFP

Kinderenop Mars In een zandbak op het Jet

Propulsion Laboratory ismaandenlanggeëxperimenteerd metreddingsacties voor hetvastgelopen MarskarretjeSpirit. Sinds medio novemberdraaien de wielen van hetrobotje ook op Mars weer, totop heden zonder resultaat.FOTO JPL

dat wij maar kunnen blijven door-kletsen over onze zwervertjes. Zoalstrotse ouders dat doen over hun kin-deren.”Het is rustig in het zaaltje van waar-uit de Marsrobots worden bestuurd.Van de tientallen beeldschermen zijner maar enkele bezet. De stilte bij demission control is niet ongewoon,legt woordvoerder Guy Webster uit.De robots gaan gewoonlijk hun eigen

Een kopie (links) van Spirit en Opportunitynaast hun kleine voorganger Sojourner(midden) uit 1997 en hun grote beoogdeopvolger (rechts) in 2011. FOTO JPL