Danmark har leveret udstyr til NASA's Mars 2020 mission

Hør John Leif Jørgensen fortælle, hvilket udstyr han og DTU Space har været med til at udvikle til NASAs mission Mars 2020.

Kunsten at ramme Mars 

Det kræver meget præcis timing at ramme Mars med et rumfartøj. Afstanden mellem Jorden og Mars ændrer sig nemlig hele tiden. Det er fordi, de to planeter bevæger sig med forskellig hastighed, og fordi deres afstand til Solen også er forskellige og hele tiden ændrer sig. Når man skal ramme Mars, gælder det derfor om at finde det helt rigtige tidspunkt, hvor de to planeter nærmer sig hinanden.

Selv med den korteste afstand på 54,6 mio. km tager det 6-8 måneder for et rumfartøj at komme fra Jorden til Mars. Det er kun cirka hvert andet år, at afstanden mellem Jorden og Mars er optimal for at ”ramme” planeten. Og hvis man engang skal hjem fra en bemandet mission, så må man vente mange måneder på Mars, før der igen er en optimal afstand til Jorden. (Video: NASA/JPL).

Sikker landing

Når rumkapslen er fremme ved planeten, skal landeren sikkert ned på planetens overflade. Rumkapslen nærmer sig Mars med en hastighed på flere tusinde km i timen. Derfor skal den kunne bremse op, før den lander.

Omkring 90 % af farten går af rumkapslen, når den trænger ind i Mars’ atmosfære. Det sker på grund af den modstand, som rumkapslen møder fra atmosfæren. Rumkapslen har dog stadig for meget fart på. Derfor har den en faldskærm, som sænker farten til nogle hundrede km i timen. Det er stadig ikke langsomt nok. Så en rumkapsel skal have mere udstyr med for at bringe landeren sikkert ned på overfladen af planeten. Det kan være både airbags, landingsben og retro-raketter. Det kan du se mere om i videoen. (Video: NASA/JPL).

STORE NYE MISSIONER 

MARS 2020 MISSIONEN MED PERSEVERANCE ROVEREN

Den 30. juli 2020 opsendte NASA endnu en mission til Mars - Mars 2020. Her har DTU Space leveret vigtigt kameraudstyr til roveren Perseverance, der skal landes på Mars i 2021. Udstyret er en del af et instrument, der kaldes PIXL. Det skal lede efter tegn på, at der kan have været liv på Mars.

PIXL-systemet sidder på en arm på roveren. Det kan skanne udvalgte klipper på Mars for at undersøge, om der er tegn på liv. Ved hjælp af en såkaldt røntgenflourescens-sensor kan udstyret analysere den kemiske sammensætning på klippernes overflade. Kemien kan afsløre, om der er tegn på fossilt biologisk materiale i klippematerialet. Forhistoriske bakterier kan nemlig have afsat noget bakterieslim, som er tørret ind. Det danner nogle særlige flager, som er forstenet bakterieslim, der også kaldes stromatolit. Da det er kameraet fra DTU Space, der tager de første billeder af de områder, der undersøges, vil det også være dette kamera, der først dokumenterer eventuelle tegn på, at der tidligere har været liv på Mars. (Video: NASA/JPL).

 

MARS 2020 PERSEVERANCE ROVER. DTU Space og Københavns Universitet har udstyr og forsøg med ombord. DTU har udviklet et særligt kamera, som skal hjælpe med at finde de steder, hvor der skal ledes efter tegn på liv. (Illustration: NASA).
INGENUITY. Helikopteren Ingenuity er om bord på Mars 2020 missionen, hvor den skal i funktion og hjælpe med, at roveren Perseverance finder egnede steder at tage prøver fra Mars’ overflade. (Illustration: NASA/JPL-Caltech).

Rosalind Franklin Rover

Som en del af ExoMars programmet, planlægger ESA og den russiske rumfartsorganisation at sende en rover til Mars i 2022. Roveren hedder Rosalind Franklin. Den skal søge efter nuværende eller tidligere liv på Mars. Den er udstyret med et bor, så den kan søge efter organisk materiale ned til to meters dybde. Prøverne bliver analyseret i roveren, og resultaterne bliver sendt hjem via Trace Gas Orbiter, der allerede blev sendt i kredsløb om Mars i 2016.

ROSALIND FRANKLIN. Mars roveren Rosalind Franklin, som efter planen skal sendes op i 2022 af ESA og den russiske rumfartsorganisation Roskosmos. (Illustration: ESA/ATG medialab).
HOPE-SONDEN. Billedet viser Hope-sonden, mens den testes, inden den blev opsendt til Mars. Hope projektet er ledet af den unge kvinde, Sarah al-Amiri, og 34% af de arabiske deltagere i projektet er kvinder. Og den rent videnskabelige side bliver varetaget af 80% kvinder. (Foto: MBRSC)

Hope missionen – der står kvinder bag

De Forenede Arabiske Emirater (UAE) opsendte den 19. juli 2020 deres første rumsonde Hope, som gik i kredsløb om Mars i februar 2021. Interessant nok handler et af målene med Hope om at blive bedre inden for højteknologisk industri her på Jorden. Rumfarten kan nemlig også bruges til at inspirere unge til at kaste sig ud i en tekniske videnskabelig uddannelse. Og det har de Forenede Arabiske Emirater brug for i en tid, hvor en øget grøn omstilling betyder, at der bliver mindre fokus på olie, som ellers har været en vigtig indtægtskilde for Emiraterne.

Vil inspirere de unge – og ikke mindst kvinderne

Med Hope projektet har man fokus på at inspirere unge til at kvalificere sig inden for højteknologi. Og samtidig har der været fokus på at involvere kvinder.

(Illustration: DTU/NASA).

FASERNE I UDFORSKNINGEN AF MARS

Illustrationen giver et overblik over faserne i udforskningen af Mars.

Øverste blå linje: Fra midt i 1990’erne begyndte vi at udforske, om der har været flydende vand på Mars. Missionernes hovedtema var ”Follow the Water”.

Den anden blå linje: Fra midten af 00’erne begyndte vi at undersøge, om der har været områder på Mars med gode betingelser for liv.

Den tredje blå linje: Fra omkring 2010 begyndte vi at udforske egentlige tegn på liv.

Den fjerde blå linje: Siden 2000 er der arbejdet på at forberede bemandede missioner til Mars.

VIKING 1 OG VIKING 2

I 1975 sendte den amerikanske rumfartsorganisation, NASA, to landingsfartøjer til Mars. Det var Viking 1 og Viking 2. Viking 1 blev opsendt d. 20. august 1975, og Viking 2 blev opsendt d. 9. september 1975. De landede på Mars i 1976, og det var de første rumfartøjer, der ledte efter betingelser for liv på en anden planet. De bestod hver af et kredsløbsfartøj og et landingsfartøj. De to Viking landingsfartøjer var de første der landede på Mars. De kunne ikke bevæge sig, så de måtte nøjes med at tage billeder fra deres landingssteder. Viking 1 og 2 medbragte også nogle simple instrumenter, og de viste, at både det luftbårne støv og støvet på Mars-jorden er magnetisk. Støvet blev nemlig tiltrukket af nogle permanente magneter i disse instrumenter.

MARS GLOBAL SURVEYOR

Mars Global Surveyor blev opsendt af NASA 7. november 1996 og gik i kredsløb om Mars 12. september 1997. Det tog et år for rumfartøjet at justere sit kredsløb, så den i marts 1999 kunne begynder at tage billeder af Mars’s overflade. Mars Global Surveyor afsluttede sin primære mission januar 2001. Den nåede at studere hele Mars’ overflade, atmosfære og planetens indre.

MARS PATHFINDER OG SOJOURNER

Sojourner var den første rover, der kørte på Mars’s overflade. Sojourner vejede kun lidt over ti kilo. Den blev opsendt 4. december 1996, og den landede på Mars 4. juli 1997. Sojourner blev sendt op med rumfartøjet Mars Pathfinder.

Det var første gang, der var dansk udstyr med på en rummission til Mars. Det var fem særlige magneter, der skulle undersøge de magnetiske egenskaber ved støvet på Mars. Disse kan blandt andet sige noget om mineralsammensætningen af støvet i planetens atmosfære. Støvet på Mars er nemlig jernholdigt og derfor magnetisk. Og jo mere jernholdigt støvet var, jo mere ville magneterne fange. Ideen var nu at sammenligne magneternes fangst med nogle farveprøver. For jo mere farve, jo mere støv og jo større indhold af jern måtte der være i støvet. Problemet var bare, at det ikke kun var magnetisk støv, der blev ”fanget” af magneterne. Og derfor kunne støvet på magneterne ikke fortælle en klar historie om hvor jernholdigt de forskellige typer af støv er. På den senere mission Phoenix forbedrede man metoden. Rundt om farveprøverne blev der nu sat magneter, som kunne fange støvet og holde prøverne rene.  

Formålet med Mars Pathfinder missionen var også at teste landingssystemer med blandt andet airbags.

NOZOMI

Nozomi blev opsendt at den japanske rumfartsorganisation, JAXA, og det var Japans første mission til Mars. Formålet var at undersøge den øverste del af Mars’ atmosfære for at se, hvordan atmosfæren påvirkes af solvinden. Den blev opsendt den 4. Juli 1998. Den fik problemer på sin rejse mod Mars, men den fløj tæt forbi planeten i december 2003 – fire år efter planen. Missionen blev stoppet 9. december 2003, fordi det ikke lykkedes at få Nozomi til at gå I kredsløb om Mars. Til gengæld flyver Nozomi nu rundt om Solen i en bane tæt på Mars.

Landingsfartøjet Viking 1. (Illustration: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona).
Mars Global Surveyor. (Illustration: NASA).
Roveren Sojourner. (Illustration: NASA/JPL).
Kredsløbsfartøjet Nozomi. (Illustration: JAXA).

Mars Climate Orbitor

Mars Climate Orbitor blev opsendt af NASA d. 11. december 1998. Missionen mislykkedes da man mistede kontakten med rumfartøjet d. 23. september 1999. Mars Climate Orbiter skulle blandt andet have undersøgt Mars’ atmosfære og klima.

Mars Polar Lander

Mars Polar Lander blev opsendt af NASA d. 3. januar 1999. Missionen mislykkedes, da landeren skulle ned på Mars’ overflade d. 3. december 1999. Man mistede simpelthen kontakten med fartøjet, da det gik ind i Mars’ atmosfære. Landeren skulle blandt andet have gravet efter is tæt på Mars’ sydpol.

Mars Odyssey

Mars Odyssey blev opsendt af NASA d. 7. april 2001, og den nåede Mars d. 24. oktober 2001. Missionen går ud på at bruge spektrometere og kameraer for at undersøge, om der har været og/eller er flydende vand og vulkansk aktivitet på Mars. I 2002 blev det offentliggjort, at Mars Odyssey havde opdaget store mængder hydrogen (brint). Det tyder på, at der er store depoter af vand inden for de øverste 3 meter af Mars’ overflade omkring sydpolen.

Mars Express

Mars Express blev opsendt d. 2. juni 2003 af Den europæiske rumfartsorganisation, ESA. Missionen bestod både af et kredsløbsfartøj, Mars Express Orbiter og et landingsfartøj, Beagle 2. Mars Express Orbiter gik i kredsløb om Mars den 26. december 2003 og Beagle 2 bevægede sig ind i Mars’ atmosfære samme dag. Men Beagle 2 kom aldrig til at virke. Den styrtede ned, fordi den ikke landede blødt på overfladen. Det var sandsynligvis fordi, dens solpaneler ikke havde foldet sig ud, og derfor blokkerede de for landerens kommunikationsantenne. Beagle 2 er det første ESA rumfartøj, der er landet på Mars.

Illustration af Mars Climate Orbitor, som den kunne have set ud, hvis det var lykkedes at sende den i kredsløb om Mars. Men missionen mislykkedes. (Illustration: NASA/JPL-Caltech).
Illustration af Mars Polar Lander, som den kunne have set ud, hvis det var lykkedes den at lande på Mars. Missionen blev aldrig fuldført. Man mistede kontakten med fartøjet, da det gik ind i Mars’ atmosfære. (Illustration: NASA).
Illustration af Mars Odyssey mens den flyver over en af Mars’ poler. (Illustration: NASA/JPL).
Kredsløbsfartøjet Mars Express. (Illustration: ESA/ATG medialab).

OPPORTUNITY OG SPIRIT

Spirit og Opportuniti var to ens landere i NASAs mission MER, Mars Exploration Rover. Spirit blev opsendt den 10. juni 2003, og landede på Mars 3. januar 2004. Opportunity blev opsendt 7. juli 2003 og landede på Mars 24. januar 2004.

Formålet med Opportunity og Spirit var at undersøge kemiske og geologiske forhold på Mars. De kunne bl.a. fræse (skrabe) i sten og både samle og analysere støv. De kunne også tage nærbilleder af sten og jord samt af himmelen for at undersøge temperaturen i Mars’ atmosfære. På denne mission havde danske forskere et helt nyt sæt af magneter med. De var forbedret fra den tidligere Mars Pathfinder mission. Ved hjælp af disse magneter fandt man ud af, at støvet på Mars er magnetisk, fordi det indeholder det magnetiske mineral magnetit. Der var også udviklet nogle særlige ”støvsuger-magneter”. De havde en kraftig ringmagnet, som fangede det magnetiske støv, så det kun var ikke-magnetisk støv, der landede inden for ringen. Disse ringmagneter viste, at kun meget lidt af det luftbårne støv ikke er magnetisk. Det vil sige, at det meste af Mars’ støv er magnetisk.

Missionen med Spirit og Opportunity var planlagt til at vare 90 marsdøgn, men den varede overraskende meget længere. Spirit kørte fast 1. maj 2009 og holdt op med at virke den 22. marts 2010. Opportunity stoppede med at kommunikere i august 2018 og d. 13. februar 2019 afsluttede NASA missionen. Det var først efter 5352 marsdøgn, som svarer til cirka 5.000 døgn på Jorden. (Et døgn på Mars er 1 jorddøgn og 39 minutter).

MARS RECONNAISSANCE ORBITER

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) blev opsendt af NASA den 12. august 2005, og den gik i kredsløb om Mars den 10. marts 2006. Mars Reconnaissance Orbiter har mange instrumenter med. Det er blandt andet et særligt kamera, der kan analysere Mars’ landskab, og et kamera, der kan opdage flydende vand, is og mineraler både ovenpå og under overfladen.

Kameraerne har en meget høj opløsning, og de kan se detaljer på overfladen af Mars, der har en størrelse på bare 25-30 cm. Hvis man havde den type kamera med på almindeligt fly her på Jorden, så kunne man fra en højde på 10 km se en dansk femkrone som en enkelt prik i billedet – svarende til 1 pixel. I maj 2019 havde Mars Reconnaissance Orbiter tilbagelagt 60.000 kredsløb om Mars.

PHOENIX MARS LANDER

Phoenix Mars Lander blev opsendt af NASA den 4. august 2007, og den landede på Mars d. 25. maj 2008. Formålet med missionen var at undersøge vandets historie på Mars. Den landede tæt på Mars’ nordpol, hvor den gravede i et område med meget is tæt på planetens overflade. Phoenix Mars Lander havde små ovne med, så den kunne opvarme prøver fra overfladen og analysere de stoffer, der fordampede fra prøverne. Landeren fungerede i tre måneder på Mars. Herefter mistede NASA kontakten med den. Phoenix havde dansk udstyr med, som skulle undersøge støvet på Mars’ overflade ved hjælp af forskellige magnetinstrumenter, samt vindforholdene i planetens tynde atmosfære ved hjælp af en lille vindmåler. Magneterne fangede støv, der viste, at støvet sandsynligvis er dannet ved, at klipper på overfladen af Mars er faldet sammen. Støvet viste ikke spor af, at der har været vand, da det blev dannet.

CURIOSITY

Curiosity blev opsendt af NASA 26. november 2011 og landede d. 6. august 2012 i et krater der hedder Gale krateret. Formålet med Curiosity var at undersøge jordprøver og klippestykker. Og Curiosity har fundet glatte, afrundede småsten, der tyder på, at de er blevet slebet runde i vandet i en flod over en afstand på mindst nogle kilometer. Curiosity var i øvrigt den første Mars-robot, som medbragte et bor. Den har boret ind i Gale kraterets sider, og her viste det sig at der var tørret ler, der indeholdt lermineraler. Disse lermineraler dannes, når der er flydende vand. Det er altså et tegn på, at der har været flydende vand på Mars. Curiosity’s analyser viser også, at vandet sandsynligvis har haft en neutral pH-værdi. I Gale krateret har Curiosity ydermere fundet sulfater, og det er stoffer, som er næring for bakterier her på Jorden. Meget tyder derfor på, at området i Gale krateret har været egnet til primitive livsformer. Den 14. oktober 2019 var Curiosity stadig aktiv.
Illustration af Opportunity på Mars. (Illustration: NASA).
Illustration af Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). (Illustration: NASA/JPL-Caltech.
Illustration af Phoenix Mars Lander på Mars. (Illustration: NASA/JPL/UA/Lockheed Martin).
Illustration af Curiosity på Mars. (Illustration: NASA/JPL-Caltech/MSSS).

MARS ORBITER MISSION, MANGALYAAN

Mars Orbiter Mission hedder også Mangalyaan. Den blev opsendt den 5. november 2013 af den indiske rumfartsorganisation ISRO. Det blev bragt i kredsløb d. 24. september 2014, hvor det har undersøgt Mars’ atmosfære.

MAVEN

MAVEN er et kredsløbsfartøj, som blev opsendt den 18. november 2013 af NASA. MAVEN står for Mars Atmosphere and Volatile Evolution. Rumfartøjet gik i kredsløb om Mars 22. september 2014. Dens mission er at studere den øverste del af Mars’ atmosfære.

EXOMARS TRACE GAS ORBITER

ExoMars Trace Gas Orbiter gik i kredsløb om Mars den 19. oktober 2016. Den er opsendt af ESA og den russiske rumfartsorganisation, Roskosmos. Dens formål er at undersøge gasser som blandt andet metan (CH4) i Mars’ atmosfære. En meget stor del af den metan, der er i Jordens atmosfære, stammer fra levende organismer. Derfor kan tilstedeværelsen af metan give os en bedre indsigt i, om der er – eller har været – biologisk eller geologisk aktivitet på planeten.

INSIGHT

InSight blev opsendt af NASA d. 5. maj 2018 og landede på Mars d. 26. november 2018. Den skal blandt andet undersøge, hvad sker der i undergrunden på Mars. Den har seismisk udstyr med, og den skal indsamle data om rystelser i planetens undergrund. Den borer også ned i overfladen og sætter termosensorer ned – det har den dog lidt problemer med.

Illustration af Mars Orbiter Mission. (Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International).
Illustration af rumfartøjet MAVEN som er opsendt af NASA. (Illustration: NASA/Goddard Space Flight Center).
Illustration af kredsløbsfartøjet ExoMars Trace Gas Orbiter, som er opsendt af den europæiske rumfartsorganisation ESA og den russiske rumfartsorganisation Roskosmos. Tegningen viser, hvordan det kunne se ud på vej hen over Mars’s overflade. (Illustration: ESA–D. Ducros).
640x640
Illustration af landeren InSight, som er opsendt af NASA. (Illustration: NASA/JPL-Caltech).