Mars får en ny robotmeteorolog

Mars er ved at få en ny strøm af vejrmeldinger, når NASA's Perseverance rover lander den 18. februar, 2021. Mens det gennemsøger Jezero-krateret efter tegn på gammelt mikrobielt liv, Perseverance vil indsamle de første planetariske prøver for at vende tilbage til Jorden ved en fremtidig mission. Men roveren vil også levere vigtige atmosfæriske data, der vil hjælpe med at gøre fremtidige astronauter til den røde planet i stand til at overleve i en verden uden ilt, der kan åndes, frostgrader, planet brede støvstorme, og intens stråling fra solen.

Instrumentet bag vejrdataene kaldes MEDA – en forkortelse for Mars Environmental Dynamics Analyzer. En del af dets mål er at samle det grundlæggende:temperatur, vindhastighed og retning, tryk, og relativ luftfugtighed. Modeller af temperaturen på Perseverances landingssted varierer fra et gennemsnit på minus 126 grader Fahrenheit (minus 88 grader Celsius) om natten til omkring minus 9 grader Fahrenheit (minus 23 grader Celsius) om eftermiddagen.

Sammen med vejrinstrumenter ombord på NASAs Curiosity rover og InSight lander, de tre rumfartøjer vil skabe "det første meteorologiske netværk på en anden planet, " sagde Jose Antonio Rodriguez-Manfredi, MEDA hovedefterforsker hos Centro de Astrobiología (CAB) ved Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial i Madrid, Spanien.

Men en vigtig forskel mellem MEDA og dets forgængere er, at det også vil måle mængden, form, og størrelsen af ​​støvpartikler i Mars atmosfære. Støv er en stor overvejelse for enhver overflademission på Mars. Det kommer over alt, inklusive rumfartøjer og eventuelle solpaneler, de måtte have. Det driver også kemiske processer både på overfladen og i atmosfæren, og det påvirker temperatur og vejr. Perseverance-teamet ønsker at lære mere om disse interaktioner; at gøre det vil også hjælpe holdet med at planlægge operationer for Ingenuity Mars-helikopteren.

"Forståelse af marsstøv er meget vigtigt for denne mission, " sagde Rodriguez-Manfredi. "De fine støvkorn løfter sig fra overfladen og dækker hele planeten. Vi ved ikke, hvordan marsvinde og temperaturændringer er i stand til at forårsage disse globale støvstorme, men dette vil være vigtig information til fremtidige missioner."

Selvom disse storme ikke blæser med den kraft, du ser i film (Mars' atmosfære er for tynd til det), de kan skabe et tykt tæppe af støv. En global støvstorm i sommeren 2018 afsluttede missionen for NASAs mest erfarne rover, den solcelledrevne mulighed, efter næsten 15 års drift.

Selv på rolige dage, støv på Mars er gennemtrængende – og invasivt.

MEDA vil være i stand til at måle detaljerne i den daglige støvcyklus:"Vi ved, at atmosfæren i det væsentlige rører støvet op ved middagstid. Så om natten, når temperaturerne falder, atmosfæren stabiliseres, og der er mindre støv, " sagde Manuel de la Torre Juarez, MEDA's stedfortrædende hovedefterforsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. "Vi vil gerne vide mere, for efterhånden som vores missioner til Mars bliver større, støvhensyn kunne også blive mere relevante."

Apollo-astronauter fandt, at månestøv var en generel gene, komme ind i hjelmringene, holde sig til rumdragter, og påvirker rumdragternes kølesystemer. Apollo-missionerne på månen varede kun få dage. Menneskelige missioner til Mars vil sandsynligvis være meget længere, så nye data om daglige støvcyklusser vil gavne missionsplanlæggere såvel som rumfartøjer og rumdragtdesignere.

Koldt og overskyet med megen stråling

Luftbåren støv medvirker endda til mængden af ​​solstråling, der bombarderer Mars-overfladen. På jorden, vores atmosfære, sammen med vores planets magnetfelt, beskytter os mod stråling. Men der er ikke noget globalt magnetfelt på Mars, og dens atmosfære er kun 1 % af densiteten af ​​Jordens. Så måling af støv og stråling går hånd i hånd, især til design af rumdragter.

"Stråling er nok den mest ekstreme tilstand for astronauterne, " sagde Rodriguez-Manfredi. "De dragter, der beskytter astronauterne mod denne stråling, vil være afgørende."

Til det formål, MEDA's SkyCam vil fotografere og lave videoer af himlen og skyerne, mens de overvåger himlens lysstyrke i en række forskellige bølgelængder for at hjælpe os med bedre at forstå strålingsmiljøet på Mars.

"Vi vil have vores eget kamera til at overvåge disse skyer og opaciteten - og mængden af ​​støv eller andre aerosoler i atmosfæren, der kan ændre intensiteten af ​​solstrålingen, " sagde Rodriguez-Manfredi. "Vi vil være i stand til at se, hvordan mængden af ​​støv i atmosfæren ændrer sig på timebasis."

Informationen vil også gavne Perseverances søgen efter tidligere liv. Som på jorden, hvis der nogensinde har eksisteret liv på Mars, det var sandsynligvis baseret på organiske molekyler. Solstråling kan ændre spor af det tidligere liv i klipper, og data fra MEDA vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå disse ændringer.

At rense luften

MEDA's data vil hjælpe et andet instrument om perseverance:Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE). MOXIE vil demonstrere en teknologi, som fremtidige opdagelsesrejsende kan bruge til at producere ilt, der kan bruges til raketdrivstof og til vejrtrækning. For at enheder som MOXIE skal lykkes, missionsplanlæggere har brug for mere information om, hvad de er oppe imod. "Får de en ren atmosfære?" sagde de la Torre Juarez. "Får de en støvet atmosfære? Vil dette støv i det væsentlige ende med at fylde luftfiltrene op eller ej? De kan identificere tidspunkter på dagen, hvor det er bedre at køre MOXIE, versus tidspunkter, hvor det er bedre ikke at køre det."

For at tage sine mål, MEDA vågner hver time, dag og nat, om udholdenhed er strejfende eller lur. Det vil skabe en næsten konstant strøm af information for at hjælpe med at udfylde hullerne i vores viden om Mars-atmosfæren.

Mere om missionen

Et vigtigt videnskabeligt mål for Perseverances mission på Mars er astrobiologi, herunder søgen efter tegn på gammelt mikrobielt liv. Roveren vil karakterisere planetens geologi og tidligere klima, bane vejen for menneskelig udforskning af den røde planet, og vær den første mission til at indsamle og cache Martian rock og regolith (brudt sten og støv).

Efterfølgende missioner, i øjeblikket under overvejelse af NASA i samarbejde med European Space Agency, ville sende rumfartøjer til Mars for at indsamle disse cachede prøver fra overfladen og returnere dem til Jorden til dybdegående analyse.

Mars 2020-missionen er en del af et større program, der inkluderer missioner til månen som en måde at forberede sig på menneskelig udforskning af den røde planet. Anklaget for at returnere astronauter til månen i 2024, NASA vil etablere en vedvarende menneskelig tilstedeværelse på og omkring månen i 2028 gennem NASAs Artemis-måneudforskningsplaner.