Landing en beschrijving van het toestel

Viking 1 vertrok op 20 augustus 1975 aan boord van een Titan 3E Centaurraket. Viking 2 vertrok drie weken later, op 9 september. Beide toestellen waren identieke orbiter-landercombinaties met een gelijke uitrusting aan wetenschappelijke instrumenten. Het gewicht bij de lancering bedroeg 3530kg. De orbiter, het moederschip dat in een baan rond Mars zou blijven wentelen, vertoonde naar vorm veel gelijkenis met de Mariners. De totale spanwijdte bedroeg 9,9 meter. Het elektrisch vermogen dat de panelen leverden was 800 watt. Een paneel droeg een kleine antenne voor het contact met de lander op het Marsoppervlak. De verbindingen met de aarde werden onderhouden via een gerichte, parabolische antenne en een omnidirectionele antenne. De lander zat, met ingetrokken poten, hermetisch verpakt in een ronde koffer bovenop de orbiter. Voor de lancering werd het toestel volledig gesteriliseerd om te voorkomen dat aardse bacteriën het Marsoppervlak zouden besmetten en om te vermijden dat de instrumenten leven zouden ontdekken dat ze zelf meegebracht hadden. De koffer zorgde voor een biologische afscherming tussen de lander en de niet-gesteriliseerde orbiter. De lander zelf was nog verpakt in een aërodynamisch schild dat het toestel tijdens de afdaling door de Marsatmosfeer moest beschermen tegen de wrijvingshitte. Het hele pakket, de lander met zijn dubbele verpakking, woog 1185 kg, waarvan het eigenlijke landingstoestel 575 kg voor zijn deel nam (zonder de brandstof). Het zeshoekige, van aluminium en titanium geconstrueerde frame van de lander steunde op drie poten. Binnenin bevonden zich de computer, de batterijen, het systeem voor de thermische controle, en wetenschappelijke instrumenten. Daar bovenop waren de twee camera’s gemonteerd, de schotelantenne voor rechtstreekse radioverbindingen met de aarde, een UHF-antenne voor contact met de orbiters, en de thermo-elektrische generatoren. Deze laatste bevatten plutonium 238, waarvan het radioactief verval warmte opwekt die in elektrische energie wordt omgezet. Samen leverden de twee generatoren een vermogen van 70 watt. Verder bevonden zich aan de buitenzijde van het zeshoekige platform drie landingsmotoren, brandstoftanks, en een uitschuifbare, wendbare graafarm met een reikwijdte van 2,9 meter voor het nemen van de bodemmonsters. De arm kon ook greppeltjes graven om wat dieper gelegen materiaal op te delven. De wetenschappelijke uitrusting van elke Viking was verdeeld over de Orbiter, het aërodynamisch schild, en de lander, zodat waarnemingen verricht konden worden vanuit een baan rond de planeet, tijdens de afdaling in de atmosfeer, en vanop het oppervlak. Beide Vikings kwamen gezond en wel in de omgeving van de planeet aan. Op 19 juni 1976 plaatste de eerste zich met een krachtige motorstoot in een baan rond Mars. De baanelementen werden zo gekozen dat de omlooptijd 24 uur 39 minuten bedroeg. precies gelijk aan de rotatietijd van de planeet. Vanuit deze synchrone omloop kon de Viking het vooraf geselecteerde landingsgebied onafgebroken observeren. Op basis van Mariner 9 foto’s en radarwaarnemingen vanop aarde had men voor Viking 1 een landingsplaats uitgekozen. Het lag inde bedoeling daar te landen op 4 juli 1976, de tweehonderdste verjaardag van de onafhankelijkheid van de Verenigde staten. Vooraf zouden de camera’s van de orbiter het terrein echter nog inspecteren. Dat viel tegen. De plaats bleek ruwer dan verwacht en moest worden afgekeurd, hetgeen ook uitstel van de landing betekende. Een tweede keuze werd gemaakt maar kreeg, na controle door de Viking Orbiter, ook niet het licht op groen. Uiteindelijk werd een geschikte plaats gevonden, 600 kilometer ten noord-westen van de oorspronkelijke keuze. Op 20 juli koppelde de lander zich los en begon hij aan de afdaling, de meest riskante fase van de vlucht. Het toestel beschikte over een volkomen autonomie en stuurde zichzelf met behulp van zijn radarsysteem, computers, gyroscopen en accelerometers. De aarde bevond zich op 341 miljoen kilometer afstand waardoor elk commando 19 minuten onderweg was en hopeloos te laat zou komen. Eerst stootte de vrijgekomen lander het biologisch schild af en daarna ontstak hij gedurende 24 minuten een stel motoren om de snelheid af te remmen. Met zijn standstabilisatiesysteem hield hij zich in de juiste positie voor de intrede in de atmosfeer. Hoewel de Martiaanse dampkring onderaan ijler is dan de aardse, ondervindt een ruimtetuig dat er aan hoge snelheid binnendring, eenzelfde verhitting als bij het binnenkomen in de aardse dampkring waar de dichtheid op grote hoogte ook gering is. Tegen 16000 kilometer per uur dook de Viking Lander de atmosfeer binnen, alleen beschermd dor zijn hitteschild. De luchtweerstand remde de snelheid nu verder bruusk af, en op een hoogte van 6 kilometer kond e parachute ontvouwd worden. 7 seconden later kwam het hitteschild los. In vrije val legde het de rest van de weg naar het oppervlak af. De lander zelf hing veilig aan zijn valscherm en zakte met gestrekte poten in 1 minuut tijd tot een hoogte van 1,4 kilometer op dat moment ontbrandden de drie afdalingsmotoren werd de parachute afgeworpen. De snelheid was nu nog 200 kilometer per uur. De motoren remden het toestel ver af en stuurden het op een verticaal traject. De snelheid bedroeg nog 9 kilometer per uur toen de poten de grond raakten. De schokdempers deden hun werk. Viking 1 stond op Mars. Het was 20 juli 1976, 11.53 uur wereldtijd (op aarde), 16 uur plaatselijke tijd. Zonder instructies van de arde af te wachten, zette het toestel zich aan het wek. 25 seconden na de landing begon een van de camera’s aan de opname van een eerste foto. In het vluchtleidingscentrum verscheen het beeld, streep voor streep van links naar rechts, op de monitoren.

Overzicht van de instrumenten

1) Orbiter - Twee identieke camera’s, uitgerust met een telescoop met brandpuntsafstand van 47,5 centimeter, om het oppervlak van de planeet en zijn manen in beeld te brengen, en in het bijzonder de uitgekozen landingsplaats. Elke opname bestond uit 1056 lijnen van 1182 pixels. De beelden worden op band opgenomen en nadien naar de aarde gestuurd. Het scheidend vermogen vanop een hoogte van 1500 kilometer bedroeg 40 meter op het oppervlak. - Een infrarood-spectrometer voor het meten van de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. -Een infrarood-stralingsmeter voor temperatuurmetingen.

2) Aërodynamisch schild - Een analysator voor het meten van de concentratie aan ionen en elektronen in de hoge atmosfeer. - Een massaspectrometer voor het bepalen van de samenstelling van de hoge atmosfeer. - Druk-, temperatuur- en versnellingssensoren.

3) Lander - twee panoramische camera’s op een horizontale afstand van 1 meter van elkaar, en op 1,3 meter boven het oppervlak, voor het in beeld brengen van de landingsplaats. De camera’s kunnen in horizontale richting vrijwel 360 graden rond kijken en van 40 graden boven de horizon tot 60 graden eronder. Zij worden ook gebruikt om de plaatsen te kiezen waar de graafarm bodemmonsters zal nemen. Elke camera is uitgerust met filters voor kleuren- en infrarood-opnamen. - Een gaschromatograaf-massaspectrometer voor een analyse van de moleculaire samenstelling van het bodemmateriaal en de lage atmosfeer. - Een X-stralen fluorescentiespectrometer voor atomaire analyse. Het bodemmonster wordt bestraald met X-stralen, waardoor de elementen n het materiaal een fluorescentie X-straling uitzenden die karakteristiek is voor elke atoomsoort. Door het analyseren van deze fluorescentiestraling kunnen de elementen en de verhouding waarin ze voorkomen, bepaald worden. - Een meteorologisch meetstation met sensoren voor de temperatuur van de lucht, de windsnelheid en de windrichting. De apparaten bevinden zich op een uitstekende arm, gemonteerd op de lander. Binnenin bevindt zich een sensor voor de atmosferische druk. - Een seismometer voor het meten van trillingen in de bodem. - Een graafarm voor het nemen van bodemmonsters en onderzoek van de mechanische eigenschappen van de bodem. - De drie biologische experimenten: Gas exchange, Labeled Release en Pyrolytic Release.

Leven of geen leven ?

Een belangrijke taak van de Viking missie was het zoeken naar sporen van leven. De kansen om leven in een of andere vorm op Mars aan te treffen, werden over het algemeen niet hoog geschat. Mars bleef, ondanks alles, een onherbergzaam oord. Maar het leven heeft een verbazingwekkend aanpassingsvermogen; dat heeft het althans op aarde bewezen. Het kan zich tegen de ultraviolette straling beschermen door zich in te kapselen of onder de grond te kruipen. Het kan zich met uiterst weinig water behelpen, en het kan extreme koude verduren door traag te leven of regelmatig in te slapen. Bovendien weten we nu dat Mars vroeger een warmer en vochtiger klimaat gehad heeft. Het leven zou er ontstaan kunnen zijn toen de omstandigheden op de planeet niet veel verschilden van die op aarde. Het leven zou er toen ook ontstaan kunnen zijn. Mars kwam toen in een permanente ijstijd terecht, waardoor het leven zich aan de nieuwe omstandigheden moest aanpassen. Het ontstaan van hoog ontwikkelde organismen werd hierdoor uitgesloten, maar de micro-organismen zouden kunnen blijven leven. Tal van aardse bacteriënsoorten zouden in het huidige Martiaanse milieu ondergronds kunnen overleven. Waarom zouden Martiaanse organismen dat dan niet gekund hebben.

Zoektocht naar leven

Op verschillende manieren konden de Viking landers Mars op sporen van leven onderzoeken. Met camera’s kon men het landschap bekijken en eventuele ‘macroben’ visueel opsporen. Een gaschromatograaf-massaspectrometer kon wat van het bodemmateriaal opsnuiven en er de samenstelling van bepalen. En dan waren er nog de drie biologische apparaten. - Het Gas Exchange experiment (GEX) was ontworpen om gassen te detecteren die bij de stofwisseling van Martiaanse micro-organismen zouden vrijkomen. - Het Labeled Release experiment (LR) moest nagaan of de micro-organismen organische stoffen in zich opnemen (=’eten’)waarmee ze in contact gebracht worden. - Het Pyrolytic Release experiment (PR) zou onderzoeken of in de Martiaanse grond organismen voorkomen die, zoals de planten op aarde, uit koolstofhoudende bestanddelen in de lucht met behulp van het zonnelicht organische stoffen kunnen samenstellen. (zoals bij fotosynthese). De resultaten waren negatief.

Einde van de missie

De belangrijkste opdrachten van de landers werden met succes afgewerkt tijdens de nominale missie van negentig dagen, de zogenaamde Primary Mission. Daarna bleken de beide landers en hun orbiters nog in goede conditie te verkeren en werden verlengingen voorzien: eerst een Extended Mission (tot einde mei 1978), dan een Continuation Mission (tot eind februari 1979), en dan, na een onderbreking van enkele maanden, een Survey Mission, en ten slotte een Completion Mission tot april 1980. De zender van Orbiter 1 werd vanop aarde op 7 augustus 1980 uitgeschakeld nadat de gasvoorraad aan boord was uitgeput. Het langst hield de lander van Viking 1 het vol. De laatste signalen van het inmiddels tot Thomas Mutch Memorial Station omgedoopte toestel werden op 13 november 1982 ontvangen. Het was toen 6,4 (aardse) jaren op Mars actief geweest.