Robothær indtager Mars

Uden yderligere opbremsning vil turen ende i en katastrofe. Men roveren er hængt op i et landingsfartøj, der er udstyret med otte raketmotorer. De sørger for at bremse, så den videre tur nedad foregår med en moderat hastighed på 2,7 kilometer i timen.

Men rejsen er ikke forbi endnu, for ender landingsfartøjet oven på roveren, overlever den ikke.

Omkring 21 meter over overfladen forvandler fartøjet sig derfor til en kran, som firer roveren det sidste stykke ned. Mars 2020 rammer det røde støv stille og roligt, kablerne kappes, og landingsfartøjet flyver væk fra roveren ved hjælp af sine raket­motorer.

Der er kun gået syv minutter, siden rumkapslen ramte Mars’ atmosfære, og nu kan missionen begynde for alvor.

Sådan ser scenariet forhåbentlig ud midt i februar 2021, når NASA’s femte marsrover når frem til sit mål.

Mars 2020 er baseret på forgængeren Curiosity, der har kørt rundt på planeten siden 2012, men den er udstyret med nye og mere følsomme instrumenter. Samtidig vil det nye navigationssystem gøre det muligt at landsætte den tonstunge Mars 2020-rover langt mere præcist og dermed tættere på det mål, som forskerne allerhelst vil undersøge nærmere.

Den store, amerikanske Mars 2020 er kun én af tre marsrovere, der opsendes i midten af 2020. De to andre er ExoMars-roveren fra Den Europæiske Rumorganisation, ESA, og en mindre, kinesisk rover.

Men vi behøver faktisk ikke at vente så længe på at høre nyt fra den røde planet. I november 2018 begynder NASA’s nye rover InSight at snuse rundt på Mars for at opstøve ny viden om planetens indre. Fartøjet medbringer blandt andet en mekanisk muldvarp, som skal hamre sig adskillige meter ned i Mars for at tage temperaturen på planeten, mens et uhyre følsomt seismometer måler rystelser fra geologisk aktivitet og meteornedslag.

Rover borer to meter ned i Mars

Mars er i øjeblikket genstand for en enorm videnskabelig interesse, og det er der to grunde til. For det første har vores nabo­planet måske huset liv, og for det andet er Mars som bekendt det oplagte mål, hvis vi vil sende mennesker ud i rummet.

I dag er Mars iskold og tør, men for mere end tre milliarder år siden var der masser af flydende vand på overfladen i form af søer, floder og sandsynligvis et stort ocean.

Flydende vand er en betingelse for liv, som vi kender det. Det store spørgsmål er, om det kun var på Jorden, kemiske forbindelser slog sig sammen på den særlige måde, der forvandlede dem til levende organismer, eller om levende organismer også er opstået på andre kloder i Solsystemet.

Hovedformålet med de nye rovere, der er ved at blive bygget, er da også at finde ud af, om der har været liv på Mars. Målinger fra tidligere rovere og satellitter har vist, at Mars engang har været både varmere og vådere, og nu skal det undersøges, om levende organismer opstod dengang. Hvis det er tilfældet, kan liv stadig eksistere på planeten.

I modsætning til de gamle rovere medbringer den nye generation avanceret udstyr, der er særligt udviklet til at identificere netop de molekyler, der må stamme fra liv. Desuden vil forskerne nu få analyseret boreprøver fra op til to meters dybde i stedet for blot at skrabe i overfladen.

Apparat omdanner tynd luft til ilt

Den fortsatte udforskning af Mars skal også bane vejen for bemandede missioner og på lang sigt en base på planeten. Her er spørgsmålet, hvor på Mars mennesker bedst kan bosætte sig, og hvordan ressourcerne kan udnyttes.

Det er en stor fordel, hvis astronauter har nem adgang til vand i form af is, og hvis det kan lade sig gøre at spalte marsluftens kuldioxid og udvinde ilten. Mars’ atmosfære består af 96 procent kul­dioxid og kun 0,13 procent ilt, så det er langt fra de 21 procent ilt, som Jordens atmosfære rummer.

NASA’s Mars 2020-rover medbringer derfor et instrument, MOXIE, som skal afsløre, om Mars’ tynde luft kan forvandles til ilt, som mennesker kan ind­ånde. Apparatet skal udføre samme rolle, som planterne klarer her på Jorden, blot ved hjælp af elektrolyse i stedet for fotosyntese.

Forskerne håber, at apparatet kan producere 10 gram ilt i timen. Det er ikke nok til at forsyne et menneske med ilt, men der er også kun tale om en lille prototype. En bemandet mission vil kræve en iltmaskine, der er 100 gange større end MOXIE, som er på størrelse med et almindeligt bilbatteri.

Is af vand er der rigeligt af på Mars. Begge poler er dækket af tykke iskapper. Mars har årstider ligesom Jorden, og om vinteren dækkes polerne af et metertykt lag frossen kuldioxid, men især ved nordpolen er der fri adgang til vandis hele sommerhalvåret.

Lidt længere mod ækvator findes is af vand lige under overfladen. Det afslørede landeren Phoenix i 2008. Den landede ved 68 grader nordlig bredde – svarende til det nordligste af Skandinavien, hvis det var på Jorden – og landerens robotarm skulle ikke skrabe ret meget i mars-støvet, før isen åbenbarede sig.

I januar 2018 viste billeder fra mars-satellitten Mars Reconnaissance Orbiter, at der også findes tykke isaflejringer længere mod ækvator. På breddegrader svarende til, hvor Danmark ligger på Jorden, og lignende breddegrader på den sydlige halvkugle, fik forskerne øje på lag af is, da de studerede billeder af stejle skråninger. Nogle af isaflejringerne er mere end 100 meter tykke.

Radarer skanner undergrunden

Nu mener NASA-forskerne, at der findes vand i form af is under støvet på en tredjedel af Mars, og mange steder gemmer isen sig blot en meter eller to nede. Vandet kan ikke bare bruges til at drikke, det er også nemt at splitte i ilt og brint, der kan bruges som raketbrændstof.

De tre marsrovere, der skal på opdagelse fra 2021, medbringer hver sin jordradar, som vil give detaljer om undergrundens lag ned til en dybde af ti meter og kan vise, om et tykt lag is gemmer sig under støvet. Isen er ikke blot interessant i forhold til fremtidig beboelse, men også fordi den giver et indblik i Mars’ geologiske historie og bl.a. kan vise, hvor vandet er forsvundet hen.

Satellitbilleder viser tydelige linjer i landskabet, og de fleste forskere mener, at de markerer, hvor vandet engang nåede til – altså fortidens kystlinjer. På baggrund af disse data nåede forskere fra University of California i Berkeley i USA i marts 2018 frem til, at Mars blandt andet havde et stort ocean kaldet Arabia for fire milliarder år siden.

Havet indeholdt mere end 41 millioner kubikkilometer vand og var således ti gange større end Middelhavet. Vandet holdt sig ikke til oceaner, men flød gennem store floder, som skar kløfter gennem landskabet.

Flere steder – blandt andet i Galekrateret – opstod der også søer. Her kører Curiosity rundt på den gamle søbund og finder det ene bevis efter det andet for, at krateret rummede en stor ferskvandssø, hvor der var gode betingelser for liv.

Prøver undersøges på stedet

Huser Mars liv i dag, skal det sandsynligvis findes under overfladen. Mars er udsat for ret kraftig kosmisk stråling, som hurtigt vil dræbe eventuelle organismer på overfladen. På samme måde vil fossile rester af mikroorganismer også for længst være gået i opløsning i det barske miljø.

Den europæiske ExoMars-rover medbringer derfor et bor, der kan trænge to meter ned i undergrunden, hvor chancerne for at finde spor efter liv er større, og hente boreprøver.

Prøverne vil være tre centimeter lange og en centimeter i diameter, og hver boreprøve føres op til et lille laboratorium i roveren. Her bliver den først fotograferet, så knust og derefter sendt videre til forskellige instrumenter, som kan fortælle forskerne alt om prøvens kemiske sammensætning – blandt andet om den rummer organiske molekyler fra levende væsener. Prøven bliver både beskudt med laser og varmet i en lille ovn, før målinger fra spektrometre identificerer alle kemiske forbindelser.

Den 310 kg tunge, sekshjulede rover kommer til Mars sammen med en russisk landingsplatform, der bliver udstyret med sine egne instrumenter. De skal måle vejret, sammensætningen af atmosfæren og
magnetfeltet på Mars. Ved ankomsten til Mars befinder den soldrevne rover sig oven på platformen og kører herfra ud på sin mindst syv måneder lange mission.

Ingeniørerne vil utvivlsomt bide negle under landingen i marts 2021, for hverken Europa eller Rusland har trods adskillige forsøg nogensinde foretaget en succesfuld landing på Mars. Og selv generalprøven til ExoMars i oktober 2016 gik helt galt.

Her skulle den lille sonde Schiaparelli lande ved hjælp af faldskærme og bremseraketter, men en fejl i landingssystemet betød, at bremse­raketterne kun blev affyret i tre sekunder frem for i 30 sekunder. Sonden faldt frit fra en højde af 3,7 km og ramte Mars med 540 km/t.

Trods uheldet lykkedes det at få satellitten Trace Gas Orbiter (TGO) i kredsløb om Mars. Fra en højde af 400 km forsøger dens instrumenter nu at tegne et detaljeret billede af indholdet af Mars’ atmosfære. Interessen samler sig især om gasser som metan, som kan skyldes liv på Mars.

Den mislykkede landing forsinkede rover­opsendelsen med to år og understregede, hvor svært det er at lande på den røde planet. Hidtil har kun NASA haft vellykkede landinger både med og uden robotkøretøjer. De fire rovere Sojourner, Spirit, Opportunity og Curiosity kom alle godt frem til Mars, og tilsammen har de tilbagelagt 75 km og foretaget et væld af videnskabelige eksperimenter deroppe.

Rover efterlader boreprøver

Den tre meter lange Mars 2020-rover ligner Curiosity, der landede i 2012. Men med en vægt på 1050 kg bliver Mars 2020 en smule tungere end Curiosity på 899 kg.

Vægtforøgelsen skyldes blandt andet nogle mere solide hjul. Efter seks års kørsel er Curiositys hjul slidte og har endda enkelte huller. Selvom hjulene formentlig kan holde et par år endnu, har NASA valgt at udstyre Mars 2020 med mere robuste hjul af tykkere aluminium.

Nogle af instrumenterne på den nye rover er opgraderede versioner af lignende instrumenter på Curiosity, mens andre er helt nye. Roverne har ikke solpaneler, men er i stedet drevet af radioaktive batterier, hvor varmen fra henfaldet af plutonium forvandles til elektricitet. Sådan et batteri kan nemt holde i et årti.

Curiosity blev sendt til Mars for at undersøge, om ørkenplaneten nogensinde har haft et gæstfrit miljø, hvor mikrober kunne overleve. Det kræver ikke bare vand, men også livsnødvendige grundstoffer som ilt, kulstof, brint, kvælstof, fosfor og svovl.

Allerede efter et års tid stod det klart, at alle de nødvendige betingelser for liv har været til stede i det område, hvor Curiosity kører rundt, så nu skal Mars 2020-roveren på en mere målrettet mission for at finde spor efter fortidens liv – præcis som ESA’s ExoMars-rover skal et andet sted på Mars.

Med hjælp fra instrumenterne for enden af den lange robotarm skal roveren gå helt tæt på klipperne. Et røntgeninstrument, der kan undersøge detaljer så små som saltkorn, skal afsløre klippernes sammensætning og struktur. Et andet instrument skal analysere endnu mindre strukturer med et kamera, et spektrometer og en ultraviolet laser for at finde kulstofholdige molekyler, der kan stamme fra mikroorganismer.

Da en rover ikke må være alt for tung, kan den ikke medbringe uanede mængder af laboratorieudstyr. Mars 2020-roveren skal derfor efterlade små gaver til eftertiden.

Roveren er udstyret med en boremaskine og medbringer 43 små titaniumrør, der hver kan indeholde en 15 gram tung boreprøve med en længde på fem centimeter og en diameter på en centimeter. I løbet af missionen skal roveren indsamle mindst 20 boreprøver, som placeres i rørene. De bliver forseglet og derefter lagt et passende, nemt tilgængeligt sted på Mars.

Planen er, at boreprøverne skal opsamles af en fremtidig rover, som sørger for, at de kommer tilbage til Jorden med et endnu ukendt fartøj. Her kan boreprøverne blive udsat for en langt mere intensiv analyse, end det er muligt på Mars.

En mission, der bringer marsprøver tilbage til Jorden, kan blive til virkelighed i slutningen af 2020’erne.

I første omgang kan vi dog glæde os til resultaterne fra InSight-landeren, der i løbet af næsten to år går helt tæt på Mars’ indre. Målingerne skal blandt andet afsløre den indre temperatur og måle rystelser i undergrunden og dermed endelig afgøre, om vores naboplanet stadig er geologisk aktiv.