NASAs Perseverance-rover er i ferd med å begynne å lete etter liv på Mars

En kunstners gjengivelse av Perseverance-roveren som lander på Mars. NASA / JPL

NASA-tjenestemenn har et uttrykk for hvordan det er å lande en rover på Mars: syv minutter med terror. En million ting kan gå galt når romfartøyet går inn i Mars-atmosfæren og prøver å komme seg trygt til overflaten. Dramaet blir desto mer stressende av det 11-minutters forsinkelsen i kommunikasjonen mellom planetene. Den 18. februar, når Perseverance-roveren stiger ned mot Mars-overflaten, vil ikke oppdragskontrollen ha noen anelse om den lyktes eller mislyktes før i ettertid.

Det er ingen garantier i denne bransjen, sa Jennifer Trosper, nestleder prosjektleder for Mars Perseverance-oppdraget, til journalister tirsdag. Men jeg har det bra. Hun er en gammel hånd på denne nervepirrende opplevelsen, etter å ha gått gjennom den med Perseverances forgjengere Curiosity, Spirit og Opportunity.

Skulle det lykkes, vil Perseverance utforske Jezero-krateret, en tidligere Mars-innsjø som kan være hjemsted for fossile rester av eldgammelt liv. Men den må stikke landingen først.

Landingen

De tekniske termene for de syv minutter med terror er innstigning, nedstigning og landing, eller EDL. Det starter når romfartøyet går inn i Mars øvre atmosfære i rundt 20 000 kilometer i timen (12 500 miles per time) og møter raskt økende temperaturer. Utholdenhet er beskyttet av et varmeskjold og skall, samt en serie med 28 sensorer som overvåker varme gasser og vind. Temperaturene topper med 1300 °C (2400 °F).

Omtrent fire minutter inn i EDL – omtrent 11 kilometer (sju miles) over overflaten og fortsatt suser mot bakken i omtrent 1500 km/t (940 mph) – setter roveren ut en 21 meter lang fallskjerm. Romfartøyet vil kvitte seg med varmeskjoldet sitt snart. Under er en rekke andre radarinstrumenter og kameraer som skal brukes til å sette romfartøyet ned på et trygt sted. Programvare kalt Terrain-Relative Navigation behandler bilder tatt av kameraene og sammenligner dem med et topografisk kart om bord for å finne ut hvor romfartøyet er og hvilke potensielle trygge steder det bør ta turen til.

På litt mindre enn seks minutter inn i EDL og rundt to kilometer i luften, skiller det ytre skallet og fallskjermen seg fra roveren, og Perseverance setter kursen direkte mot bakken. Nedstigningstrinnet (festet på toppen av roveren) bruker thrusterne for å finne et trygt sted innenfor 10 til 100 meter fra det nåværende fallstedet, og bremser ned til rundt 2,7 km/t (1,7 mph). Nylonsnorer på nedstigningstrinnet senker roveren til bakken fra 20 meter (66 fot) i luften. Når roveren berører bakken, blir ledningene kuttet og nedstigningsstadiet flyr bort for å krasje i bakken på trygg avstand. Utholdenhet er nå i sitt nye hjem.

Utsikt over Jezero-krateret. Til venstre er et spektralkart over mineralforekomster formet av vannaktivitet i fortiden. Til høyre er et farekart laget for å illustrere høyt ulendt terreng som Perservance vil forsøke å unngå ved landing.

NASA

Vitenskapen

Spirit and Opportunity hjalp oss med å forstå historien til vannet på Mars og Curiosity bedre funnet bevis på c komplekse organiske stoffer —karbonrike molekyler som er råingrediensene for livet. Til sammen fortalte disse bevisene oss at Mars kan ha vært beboelig i fortiden. Utholdenhet kommer til å ta det neste store skrittet: leter etter tegn på gammelt utenomjordisk liv .

Hvorfor Jezero-krateret? Det er en tidligere innsjøbunn som er 3,8 milliarder år gammel. En elv pleide å føre vann inn i den, og det er ved elvedeltaet hvor sedimenter kunne ha avsatt bevarte organiske forbindelser og mineraler knyttet til biologisk liv.

Tjuetre kameraer på Perseverance vil studere Mars for bevis på liv. De viktigste av disse er Mastcam-Z-kameraet, som kan ta stereoskopiske og panoramabilder og har en usedvanlig høy zoom-evne for å fremheve mål (som jordmønstre og gamle sedimentformasjoner) som fortjener nærmere studier; SuperCam, som kan undersøke kjemisk og mineralsammensetning i fjellet og har en mikrofon som skal brukes til å lytte til marsværet; og PIXL- og SHERLOC-spektrometrene, som vil se etter komplekse molekyler som indikerer biologi. SHERLOCs Watson-kamera vil også gjøre noe mikroskopisk bildebehandling ned til en oppløsning på 100 mikron (neppe større enn bredden på et menneskehår).

Relatert historie

Dette er det første bildet tatt av NASAs Perseverance Mars-rover. Nå starter jakten på livet.

Etter å ha overlevd nedstigningen, sendte roveren tilbake dette bildet fra Mars-overflaten.

Briony Horgan, en planetarisk forsker ved Purdue University som er en del av Mastcam-Z-teamet, sier at forskere er mest interessert i å finne organisk materiale som enten er sterkt konsentrert eller bare kan være et resultat av biologisk aktivitet. slik som stromatolitter (fossiliserte rester skapt av lag med bakterier). Hvis vi finner spesielle mønstre, kan det kvalifisere som en biosignatur som er bevis på liv, sier hun. Selv om det ikke er konsentrert, hvis vi ser det i riktig sammenheng, kan det være et veldig kraftig tegn på en ekte biosignatur.

Etter at Perseverance lander, vil ingeniører bruke flere uker på å teste og kalibrere alle instrumenter og funksjoner før den vitenskapelige undersøkelsen starter for alvor. Når det er over, vil Perseverance bruke et par måneder til på å kjøre ut til de første letestedene ved Jezero-krateret. Vi kunne finne bevis på liv på Mars så snart denne sommeren – hvis det noen gang var der.

Ny verden, ny teknologi

Som alle nye NASA-oppdrag, er Perseverance også en plattform for å demonstrere noe av den mest avanserte teknologien i solsystemet.

Den ene er MOXIE, en liten enhet som forsøker å gjøre den karbondioksidtunge Marsatmosfæren om til brukbart oksygen gjennom elektrolyse (ved å bruke en elektrisk strøm for å skille elementer). Dette har blitt gjort før på jorden, men det er viktig å bevise at det fungerer på Mars hvis vi håper mennesker kan bo der en dag. Oksygenproduksjon kunne ikke bare gi en Mars-koloni pustende luft; den kan også brukes til å generere flytende oksygen for rakettdrivstoff. MOXIE skal ha omtrent 10 muligheter til å lage oksygen i løpet av Perseverances to første år, under forskjellige årstider og tider på døgnet. Den vil gå i omtrent en time hver gang, og produsere 6 til 10 gram oksygen per økt.

Det er også Ingenuity, et helikopter på 1,8 kilo som kan ta den første drevne kontrollerte flyvningen som noen gang er gjort på en annen planet. Utplassering av Ingenuity (som er stuet under roveren) vil ta omtrent 10 dager. Den første flyvningen vil være omtrent tre meter opp i luften, hvor den vil sveve i omtrent 20 sekunder. Hvis den lykkes med å fly i Mars sin ultratynne atmosfære (1 % så tett som jordens), vil Ingenuity ha mange flere sjanser til å fly andre steder. To kameraer på helikopteret vil hjelpe oss å se nøyaktig hva det ser. I seg selv vil ingenuity være avgjørende for å utforske Mars, men suksessen kan bane vei for ingeniører til å tenke på nye måter å utforske andre planeter på når en rover eller lander ikke vil være nok.

Ingen av disse demonstrasjonene vil være markeringsøyeblikket for Perseverance. Høydepunktet i oppdraget, som kan ta 10 år å realisere, vil være returen av jordprøver fra mars til jorden. Utholdenhet vil bore ned i bakken og samle inn mer enn 40 prøver, hvorav de fleste vil bli returnert til jorden som en del av et felles NASA-ESA-oppdrag. NASA-tjenestemenn foreslår at dette oppdraget kan komme i enten 2026 eller 2028, noe som betyr at det tidligste de kan returneres til jorden er 2031.

Å samle inn slike prøver er ingen liten prestasjon. Robotikkselskapet Maxar bygde prøvehåndteringsenheten (SHA) som kontrollerer boremekanismen som samler kjerner av marsjord fra bakken. Selskapet måtte bygge noe som fungerte autonomt, med maskinvare og elektronikk som tålte temperatursvingninger fra -73 °C (100 °F) om natten til mer enn 20 °C (70 °F) om dagen. Og viktigst av alt, den måtte bygge noe som kunne kjempe med støvet fra mars.

Når du snakker om en bevegelig mekanisme som må bruke kraft og gå akkurat dit du trenger den, kan du ikke ha en bitte liten støvpartikkel som stopper hele showet, sier Lucy Condakchian, daglig leder for robotikk hos Maxar . SHA, som ligger under selve roveren, blir utsatt for massevis av støv som sparkes opp av roverens hjul eller ved boring. Ulike innovasjoner bør hjelpe den med å motstå dette problemet, inkludert nye smøremidler og et metallisk trekkspilldesign for opp-og-ned-bevegelsen.

Før noen av disse tingene viser seg å fungere, må imidlertid roveren komme seg til Mars i ett stykke.

Det blir aldri gammelt, sier Condakchian. Jeg er like nervøs som jeg har vært på de forrige oppdragene. Men det er en god nervøsitet - en spenning å gjøre dette igjen.

gjemme seg