Årtiers forsøg viser, hvor svært det er at lande på Mars – sådan planlægger vi at få succes i 2021

Europa har forsøgt at lande på Mars siden 2003, men ingen af ​​forsøgene er gået helt efter planen. Et par måneder siden, ExoMars Schiaparelli-landingsdemonstranten styrtede ned på planetens overflade, at miste kontakten med sit moderskib. Imidlertid, missionen var delvist vellykket, leverer information, der vil gøre det muligt for Europa og Rusland at lande sin ExoMars-rover på den røde planet i 2021.

Nu er europæiske forskningsministre endelig blevet enige om at give missionen de udestående 400 mio. EUR, som den skal bruge for at fortsætte. Meget er på spil, da roveren er klar til unikt at bore under den barske Mars-overflade for at søge efter tegn på fortid, eller endda til stede, liv. Med den bedste menneskelige indsats, vi skal lære, prøv igen og giv ikke op. Som leder af det internationale Panoramic Camera-team på roveren, som blandt andet vil give overfladegeologisk og atmosfærisk kontekst for missionen, Jeg er en af ​​mange forskere, der arbejder meget hårdt for at få det til at fungere. PanCam er et af ni state-of-the-art instrumenter, som vil hjælpe os med at analysere underjordiske prøver.

Grunden til at det er så svært at lande på Mars er, at det atmosfæriske tryk er lavt, mindre end 1 % af Jordens overfladetryk. Det betyder, at enhver sonde vil falde meget hurtigt til overfladen, og skal bremses. Hvad mere er, landingen skal foretages autonomt, da lysets rejsetid fra Jorden er tre til 22 minutter. Denne forsinkede transmission betyder, at vi ikke kan styre den hurtige proces fra Jorden. NASA og Rusland har tidligere haft deres egne problemer med landinger, før de spektakulære succeser med de amerikanske missioner Viking, Stifinder, Ånd, Lejlighed, Føniks og nysgerrighed.

Erfaringer

Europas første forsøg på at lande på Mars var med Beagle 2 juledag 2003. Indtil for nylig var det sidste, vi havde set af landeren den 19. december, 2003 - afbildet kort efter adskillelse fra Mars Express-moderskibet. Mars Express selv var en stor succes, går i kredsløb den 25. december samme år og har fungeret lige siden. Det har revolutioneret vores viden om Mars med stereobilleder, mineralkortlægning, undersøgelser af plasmaudslip fra planetens atmosfære og den første påvisning af metan.

For nylig, Beagle 2-landeren blev afbilledet af NASA's Mars Reconnaissance Orbiter på overfladen - fristende tæt på succes, med kun et af de fire solpaneler, der står uudnyttet. Desværre, kommunikationsantennen var under det vitale panel, forhindrer kommunikation med Mars Express og Jorden. Beagle 2 har sandsynligvis opereret i mindst en dag eller to, og kan have taget sit første panorama med vores stereokamerasystem og dets pop-up spejl.

Derefter, den 19. oktober i år, Schiaparelli forsøgte at lande. Ved at bruge erfaringer fra Beagle, detaljerede data blev transmitteret under nedstigningen, efter adskillelse fra ExoMars Trace Gas Orbiter moderskib. De tidlige dele var vellykkede – vi ved, at de varmebeskyttende fliser gjorde deres arbejde, da de trængte ind i den tynde Mars-atmosfære, og at faldskærmen satte ind som planlagt.

Men derefter, uventet roterende bevægelse blev opdaget af ukendte årsager, faldskærmen blev skudt tidligt ud, og retroraketterne blev affyret kortvarigt. På trods af højdemåler og hastighedsmålinger, den indbyggede styrecomputer blev forvirret (mættet) over en anden lang periode og troede, at Schiaparelli allerede var nået til overfladen. Desværre, fartøjet var stadig 3,7 km højt, retroraketterne slukkede tidligt, og Schiaparelli faldt til overfladen - ramte med over 300 km/t. Flere erfaringer, på den hårde måde. Da controllerne nu ved præcis, hvad der gik galt, de bruger de overførte data til at bestemme hvorfor og finde ud af, hvordan man undgår, at det sker igen.

I mellemtiden Trace Gas Orbiter kom med succes ind i Mars-kredsløbet. I sidste uge sendte den sine første forbløffende lovende billeder og data fra sit første tætte Mars-møde. Dens endelige bane vil være en 400 km cirkulær bane, der skal opnås i marts 2018. Dette vil involvere en vanskelig, brændstoffri bremseproces kaldet "aerobraking" (som involverer at trække rumfartøjet gennem toppen af ​​atmosfæren for at bruge friktionen fra gasmolekylerne til at bremse det).

Rumfartøjets mission er at finde ud af mere om de overraskende sporgasser, inklusive metan. Metan bør ikke være til stede i Mars atmosfære, da det bliver brudt op af sollys på ti til hundreder af år, så der må være en kilde til det der nu. De mulige muligheder er begge spændende – det kan enten være geotermisk aktivitet eller mikrobielle livsformer.

På jagt efter livet

Selve roveren er juvelen i kronen på ExoMars-programmet, planlagt til lancering i 2020 og ankommer i 2021. Der er ligheder og forskelle med tidligere landingssystemer, som igen vil bruge erfaringer fra tidligere missioner.

Roveren har en unik boremaskine, som vil indsamle prøver fra op til to meter under den barske Mars-overflade. Dette er 40 gange dybere end noget andet planlagt – Curiosity-roveren kan kun bore fem centimeter. Dette er nedenfor, hvor ultraviolet lys og anden stråling fra vores sol og galakse - som er skadelig for livet - kan nå. Det er den mest sandsynlige af enhver planlagt mission endelig at besvare spørgsmålet om, hvorvidt der var eller endda er, livet på Mars.

De mulige landingssteder er blevet indsnævret af tekniske begrænsninger, men fra en række muligheder er der nu tre tilbage – Oxia Planum, Mawrth Valles og Aram Dorsum. Ved de to første af disse, data fra kredsløb viser tegn på vandrige lerarter (fyllosilikater), og den sidste omfatter en gammel kanal og sedimentære aflejringer - tegn på tidligere vanderosion. Mulighederne vil blive indsnævret yderligere i løbet af de næste par måneder.

Missionen er en af ​​de mest spændende i søgen efter liv hinsides Jorden. Sammen med Jupiters måne Europa og Saturns satellit Enceladus, Mars er et af de bedste steder at se. I øvrigt, hardwareudviklingen er god, med industrien og den akademiske verden, der skubber teknologiens grænser, forfølge det internationale teamwork, der er nødvendigt for at opbygge og drive missionen, og lære at arbejde i superrene rum for at undgå at forurene Mars med jordiske sporer.

Vi lærer af fortiden og planlægger for fremtiden. Udforskning af rummet er svært, især på Mars, og vi må aldrig give op. ExoMars rovermissionen vil spille en central rolle internationalt i Mars-udforskningen, og ved at bruge erfaringerne fra fortiden er vi klar til at finde svaret på et af menneskehedens vigtigste spørgsmål – er vi alene i universet? Vores rover finder måske lige svaret.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.