NASAs Perseverance-rover er ved at begynde at søge efter liv på Mars

En kunstners gengivelse af Perseverance-roveren, der lander på Mars. NASA / JPL

NASA-embedsmænd har et udtryk for, hvordan det er at lande en rover på Mars: syv minutters terror. En million ting kan gå galt, når rumfartøjet kommer ind i Mars atmosfære og forsøger at komme sikkert til overfladen. Dramaet bliver endnu mere stressende af de 11 minutters forsinkelse i kommunikationen mellem planeterne. Den 18. februar, når Perseverance-roveren stiger ned mod Mars-overfladen, vil missionskontrol ikke have nogen anelse om, hvorvidt den lykkedes eller mislykkedes, før efter kendsgerningen.

Der er ingen garantier i denne branche, fortalte Jennifer Trosper, viceprojektleder for Mars Perseverance-missionen, til journalister tirsdag. Men jeg har det godt. Hun er en gammel hånd til denne nervepirrende oplevelse, efter at have gennemgået den med Perseverances forgængere Curiosity, Spirit og Opportunity.

Skulle det lykkes, vil Perseverance udforske Jezero-krateret, en tidligere Mars-søseng, der kan være hjemsted for fossile rester af oldtidens liv. Men den skal stikke landingen først.

Landingen

De tekniske termer for de syv minutter af terror er indsejling, nedstigning og landing eller EDL. Det starter, når rumfartøjet kommer ind i Mars øvre atmosfære med omkring 20.000 kilometer i timen (12.500 miles i timen) og står over for hurtigt stigende temperaturer. Vedholdenhed er beskyttet af et varmeskjold og skal samt en suite af 28 sensorer, der overvåger varme gasser og vind. Temperaturerne topper med 1.300 °C (2.400 °F).

Cirka fire minutter inde i EDL - omkring 11 kilometer (syv miles) over overfladen og stadig svævende til jorden med omkring 1.500 km/t (940 mph) - udsender roveren en 21 meter lang faldskærm. Rumfartøjet vil slippe af med sit varmeskjold snart. Nedenunder er en række andre radarinstrumenter og kameraer, der vil blive brugt til at sætte rumfartøjet ned på et sikkert sted. Software kaldet Terrain-Relative Navigation behandler billeder taget af kameraerne og sammenligner dem med et indbygget topografisk kort for at finde ud af, hvor rumfartøjet er, og hvilke potentielle sikre steder det skal lede efter.

På lidt mindre end seks minutter inde i EDL og omkring to kilometer i luften adskilles den ydre skal og faldskærmen fra roveren, og Perseverance går direkte mod jorden. Nedstigningstrinnet (monteret på toppen af ​​roveren) bruger sine thrustere til at finde et sikkert sted inden for 10 til 100 meter fra dens nuværende faldplacering og sænker farten til omkring 2,7 km/t (1,7 mph). Nylonsnore på nedstigningstrinnet sænker roveren til jorden fra 20 meter (66 fod) i luften. Når roveren rører jorden, bliver snorene overskåret, og nedstigningsstadiet flyver væk for at styrte ned i jorden fra sikker afstand. Vedholdenhed er nu i sit nye hjem.

Udsigt over Jezero-krateret. Til venstre er et spektralkort over mineralforekomster formet af vandaktivitet i fortiden. Til højre er et farekort skabt til at illustrere højt ujævnt terræn, som Perservance vil søge at undgå ved landing.

NASA

Videnskaben

Spirit and Opportunity hjalp os med bedre at forstå historien om vand på Mars og Curiosity fundet bevis for c komplekse organiske stoffer -kulstofrige molekyler, der er råingredienserne for livet. Tilsammen fortalte disse beviser os, at Mars kan have været beboelig i fortiden. Vedholdenhed vil tage det næste store skridt: leder efter tegn på gammelt udenjordisk liv .

Hvorfor Jezero-krateret? Det er en tidligere søbund, der er 3,8 milliarder år gammel. En flod førte vand ind i den, og det er ved floddeltaet, hvor sedimenter kunne have aflejret bevarede organiske forbindelser og mineraler forbundet med biologisk liv.

Treogtyve kameraer på Perseverance vil studere Mars for bevis på liv. De vigtigste af disse er Mastcam-Z-kameraet, som kan tage stereoskopiske og panoramiske billeder og har en ekstraordinær høj zoom-evne til at fremhæve mål (såsom jordmønstre og gamle sedimentformationer), der fortjener nærmere undersøgelse; SuperCam, som kan undersøge kemisk og mineralsk sammensætning i klippen og har en mikrofon, der skal bruges til at lytte til marsvejret; og PIXL- og SHERLOC-spektrometrene, som vil lede efter komplekse molekyler, der indikerer biologi. SHERLOCs Watson-kamera vil også lave nogle mikroskopiske billeder ned til en opløsning på 100 mikron (næppe større end bredden af ​​et menneskehår).

Relateret historie

Dette er det første billede taget af NASAs Perseverance Mars-rover. Nu begynder jagten på livet.

Efter at have overlevet nedstigningen sendte roveren dette billede tilbage fra Mars-overfladen.

Briony Horgan, en planetarisk videnskabsmand ved Purdue University, som er en del af Mastcam-Z-teamet, siger, at forskere er mest interesserede i at finde organisk stof, der enten er stærkt koncentreret eller kun kan være et resultat af biologisk aktivitet. såsom stromatolitter (fossiliserede rester skabt af lag af bakterier). Hvis vi finder bestemte mønstre, kan det kvalificere sig som en biosignatur, der er bevis på liv, siger hun. Selvom det ikke er koncentreret, hvis vi ser det i den rigtige sammenhæng, kan det være et virkelig stærkt tegn på en ægte biosignatur.

Efter at Perseverance lander, vil ingeniører bruge flere uger på at teste og kalibrere alle instrumenter og funktioner, før den videnskabelige undersøgelse begynder for alvor. Når det er overstået, vil Perseverance bruge et par måneder mere på at køre ud til de første udforskningssteder ved Jezero-krateret. Vi kunne finde beviser for liv på Mars så snart denne sommer - hvis det nogensinde var der.

Ny verden, ny teknologi

Som enhver ny NASA-mission er Perseverance også en platform til at demonstrere noget af den mest avancerede teknologi i solsystemet.

Den ene er MOXIE, en lille enhed, der søger at omdanne den kuldioxidtunge Marsatmosfære til brugbar ilt gennem elektrolyse (ved hjælp af en elektrisk strøm til at adskille elementer). Dette er blevet gjort før på Jorden, men det er vigtigt at bevise, at det virker på Mars, hvis vi håber, at mennesker kan leve der en dag. Iltproduktion kunne ikke kun give en Mars-koloni åndbar luft; det kunne også bruges til at generere flydende ilt til raketbrændstof. MOXIE skulle have omkring 10 muligheder for at lave ilt i løbet af Perseverances første to år, på forskellige årstider og tidspunkter på dagen. Den vil køre i omkring en time hver gang og producere 6 til 10 gram ilt pr. session.

Der er også Ingenuity, en 1,8 kilograms helikopter, der kunne tage den første motordrevne kontrollerede flyvning nogensinde lavet på en anden planet. Implementering af Ingenuity (som er gemt under roveren) vil tage omkring 10 dage. Dens første flyvning vil være omkring tre meter op i luften, hvor den vil svæve i omkring 20 sekunder. Hvis den med succes flyver i Mars' ultratynde atmosfære (1 % så tæt som Jordens), vil Opfindsomheden have mange flere chancer for at flyve andre steder hen. To kameraer på helikopteren vil hjælpe os med at se præcis, hvad den ser. I sig selv vil Ingenuity ikke være afgørende for at udforske Mars, men dens succes kan bane vejen for ingeniører til at tænke på nye måder at udforske andre planeter på, når en rover eller lander ikke vil være tilstrækkelig.

Ingen af ​​disse demonstrationer vil være markeringsøjeblikket for Perseverance. Højdepunktet i missionen, som kan tage 10 år at realisere, vil være tilbagevenden af ​​jordprøver fra Mars til Jorden. Vedholdenhed vil bore i jorden og indsamle mere end 40 prøver, hvoraf de fleste vil blive returneret til Jorden som en del af en fælles NASA-ESA-mission. NASA embedsmænd foreslår, at denne mission kan komme i enten 2026 eller 2028, hvilket betyder, at den tidligste, de kan returneres til Jorden, er 2031.

Indsamling af sådanne prøver er ingen lille bedrift. Robotikfirmaet Maxar byggede prøvehåndteringssamlingen (SHA), der styrer boremekanismen, der opsamler kerner af Marsjord fra jorden. Virksomheden skulle bygge noget, der fungerede selvstændigt, med hardware og elektronik, der kunne modstå temperatursvingninger fra -73 °C (100 °F) om natten til mere end 20 °C (70 °F) om dagen. Og vigtigst af alt, det skulle bygge noget, der kunne kæmpe med marsstøvet.

Når du taler om en bevægelig mekanisme, der skal anvende kraft og gå præcis, hvor du har brug for den, kan du ikke have en lille bitte støvpartikel, der stopper hele showet, siger Lucy Condakchian, general manager for robotteknologi hos Maxar . SHA, placeret under selve roveren, udsættes for et ton støv, der sparkes op af roverens hjul eller ved boring. Forskellige innovationer skulle hjælpe den med at modstå dette problem, herunder nye smøremidler og et metallisk harmonikadesign for dens op-og-ned-bevægelse.

Før nogen af ​​disse ting viser sig at virke, skal roveren dog nå Mars i ét stykke.

Det bliver aldrig gammelt, siger Condakchian. Jeg er lige så nervøs, som jeg har været på de tidligere missioner. Men det er en god nervøsitet - en spænding at gøre dette igen.

skjule