eRomfart 2021-006, Norsk Astronautisk Forening, 19.02.2021
Artikkelen er en nyhetsnotis opprinnelig sendt på epost til medlemmer av Norsk Astronautisk Forening. Dersom du ikke er medlem, men ønsker å motta disse epostene og nyte godt av våre øvrige tilbud, kan du melde deg inn via vårt elektroniske innmeldingsskjema.
Perseverance med vellykket Mars-landing
Av Øyvind Guldbrandsen
NASAs Mars-rover Perseverance landet som planlagt i Jezero-krateret på Mars torsdag kveld, 18. februar 2021. Romfartøyet sendte radiosignaler fortløpende gjennom mesteparten av den syv minutter lange, nervepirrende ferden ned gjennom Mars-atmosfæren, både direkte til Jorden og via banefartøyet Mars Reconnaissance Orbiter. Bekreftelse på at landingen hadde funnet sted ble mottatt av bakkekontrollen ved JPL kl. 21:55 norsk tid. Landingen hadde da i virkeligheten funnet sted drøyt 11 minutter tidligere, som var tiden radiosignalene brukte fra Mars til Jorden.
Bare noen minutter senere ble de to første bildene som bekreftet at roveren stod trygt på Mars mottatt. I løpet av natten skal etter planen flere bilder og data sendes til Jorden, først via NASAs banefartøy 2001 Mars Odyssey, senere via ESAs ExoMars Trace Gas Orbiter.
Kombinasjon av de to første bildene fra Perseverance etter Mars-landingen, tatt gjennom fish-eyelinser på for- og baksiden av roveren. Bildene er noe tåkete, siden de er tatt før støvfiltrene ble fjernet, og før støvet helt hadde lagt seg etter landingen. Bildedataene er også en del komprimert, siden man hadde lite overføringskapasitet tilgjengelig. Kameraene skal i fremtiden bidra til å navigere roveren automatisk rundt på Mars. Langt flere og bedre bilder skal med tiden sendes til Jorden. (NASA/JPL)
Noe av det første som skal gjøres nå er en grundig sjekk av alle systemene om bord i Perseverance. I løpet av de nærmeste 3-4 solene (Mars-døgnene, som hver er ca. 40 minutter lenger enn et Jord-døgn) skal også direktivantennen for direktekommunikasjon med Jorden svinges ut og masten med de vitenskapelige kameraene svinges opp. Med masten utfoldet har roveren en høyde på 2.2 meter. I løpet av de nærmeste solene er det også planen å strekke ut den 2 meter lange instrumentarmen og å foreta en 5 meters testkjøring tur/retur landingsstedet.
Perseverances forhåndsbestemte landingsellipse i Jezero-krateret, med det faktiske landingspunktet avmerket. Bildet er tatt av banesonden Mars Reconnaissance Orbiter på et tidligere tidspunkt. Perseverances avanserte, terrenggjenkjennende landingssystem gjorde at man kunne bestemme landingspunktet nesten umiddelbart etter landingen. Tidligere har dette tatt flere dager eller mer. Deltaet med avsetningene hvor man håper å finne spor etter liv på venstre side av bildet, og fyller nær halve ellipsen. Munningen, med en liten del av kanten av Jezero-krateret, helt til venstre. (NASA/JPL)
Deretter skal Perseverance bruke et par uker på å finne et egnet testområde for det lille helikopteret, døpt Ingenuity, som er montert på undersiden av roveren. Helikopteret, som har en masse på bare 1,8 kg, skal etter planen testflys minst fire ganger over de påfølgende fire ukene. Helikopteret kan naturlig nok ikke fjernstyres som man gjør med droner på Jorden, men vil bli forhåndsprogrammert med kommandoer som forteller hva det skal gjøre. Nordmannen Håvard Fjær Grip, som har jobbet ved JPL i California siden 2013, leder dette arbeidet. Ingenuity er det første helikopteret som skal fly på en annen klode enn Jorden. Å utvikle et helikopter som kan fly på Mars har vært spesielt utfordrende fordi Mars' atmosfære har en tetthet mindre enn 1% av Jordens.
Nærmere innzooming på landingsstedet. (NASA/JPL)
Norge er også solid involvert i Mars 2020 gjennom georadaren RIMFAX, som er utviklet og bygget ved Forsvarets Forskningsinstitutt under ledelse av Svein-Erik Hamram. RIMFAX skal kunne se inntil 10 meter ned i grunnen under Perseverance.
Perseverance er NASAs niende romfartøy som foretar en vellykket landing på Mars, og den femte roveren. Med en lengde på tre meter (uten armen) og masse på 1025 kg er det også det største og tyngste roveren som er sendt til en annen klode. Det er også det mest komplekse romfartøyet som er sendt til en annen planet. Alle NASAs Mars-rovere har vært seks-hjuinger.
Perseverance er bare en del av hele romfartøyet Mars 2020, og den eneste som nå ikke ligger smadret på overflaten. Noe som vel og merke var planen. De andre hoveddelene var nedstigningstrinnet, aerodekselet og cruise-trinnet. Cruise-trinnet, hvor blant annet solpaneler, kommunikasjonsantenner og rakettmotorer og drivstofftanker til banejusteringer befant seg, var tilkoblet aerodekselet under hele den 203 døgn lange overfarten fra Jorden til Mars og ble frakoblet aerodekselet ti minutter før romfartøyet entret Mars-atmosfæren med en hastighet av rundt 19 500 km/t.
Samme utsnitt av landingsstedet som forrige bilde, fargekodet etter hvor risikabelt det var å lande der. Blått er tryggest, rødt er mest risikabelt. Som man ser har Perseverance smøget seg ned til en «parkeringsplass» midt i et ellers ganske risikabelt område.
Fra oppskytingen fra Cape Canaveral 30. juli 2020 og helt gjennom første del av veien gjennom Mars-atmosfæren var roveren omsluttet av det todelte aerodeksel, med varmeskjold foran og et ryggskall bak, hvor fallskjermsystemet befant seg. Varmeskjoldet, som stod for den første og største delen av oppbremsingen, ble frakoblet 20 sekunder etter at fallskjermsystemet var utløst, rundt fire minutter etter at romfartøyet hadde entret Mars-atmosfæren. To minutter senere ble roveren, som var tilkoblet nedstigningstrinnet, frakoblet ryggskallet, mens dette fortsatt hang i den 21.5 m brede fallskjermen. Siste del av oppbremsingen foregikk ved at de åtte nedoverrettede rakettmotorene på nedstigningstrinnet ble avfyrt.
I en høyde av 20 m, da hastigheten var nede i bare 2,7 km/t, ble den spektakulære skycrane-manøveren initiert, ved at roveren ble heist ned fra nedstigningstrinnet via tre 7.6 m lange nylonkabler. Disse ble kuttet rett etter at roveren registrerte at den stod på overflaten. Nedstigningstrinnet fløy umiddelbart etterpå av gårde og krasjlandet i trygg av stand fra Perseverance.
Ved å plassere roveren på undersiden av nedstigningstrinnet, og heise den ned derfra og sette det direkte ned på overflaten, slipper man blant annet å utstyre nedstigningstrinnet med landingsben og nedkjøringsramper til roveren.
Overfarten til Mars og landingsoperasjonen foregikk i det store og hele altså ganske likt som med Perseverances søsterkjøretøy Curiosity, som landet på Mars i 2012 og som fortsatt er i aktivitet der. Men Perseverance hadde evne til å med større nøyaktighet justere kursen gjennom atmosfæren, og valgte også selv når fallskjermen skulle utløses. Siden tettheten i Mars-atmosfæren stadig svinger, er det umulig å forutsi eksakt hvordan den aerodynamiske oppbremsingen vil foregå. Etter at varmeskjoldet var frakoblet kunne Perseverance også selv se hvor den befant seg basert på kart lagt inn i dataminnet, og velge et trygt landingsområde.
Illustrasjon av Perseverance i arbeid på Mars-overflaten. (NASA/JPL)
Alle disse forbedringene gjorde at forskerne kunne velge et mer interessant, men også mer risikabelt landingsområde for Perseverance enn for noen tidligere Mars-landingsfartøy. Etter en lang og grundig utvelgelsesprosess ble Jezero-krateret valgt fordi man mener dette er et at områdene på Mars hvor det er størst sannsynlighet for å finne spor av liv på planeten, dersom dette tidligere har eksistert. Tidlig i Mars' historie var krateret en innsjø. Perseverance landet rett ved det forlengst forstenede deltaet hvor vann rant inn i krateret. I løpet av Perseverances oppdrag på Mars skal roveren kjøre opp på dette deltaet og inn i munningen som første inn i krateret. Nettopp leting etter spor av tidligere liv på Mars er det viktigste formålet med Mars 2020-prosjektet.
Om alt går etter planen skal Mars-helikopteret Ingenuity ut og fly nærmere våren. (NASA/JPL)
Selv om Perseverance har avanserte instrumenter som kan forta grundige undersøkelser på stedet, er det grenser for hva man kan få pakket inn i og utført med et robotkjøretøy. De mest interessante prøvene vil derfor bli lagt igjen på overflaten i små, super-rene beholdere som man har til hensikt å plukke opp med et senere kjøretøy. Dette skal bringe dem til et returfartøy som så skal frakte prøvene opp til Mars-bane for videre transport med et annet romfartøy tilbake til Jorden. Perseverance er det første romfartøyet på en annen planet enn Jorden som skal plukke eller bore opp prøver man har til hensikt å bringe tilbake til Jorden. Dette prøvereturprosjektet ønsker NASA å gjennomføre i samarbeid med ESA og kanskje flere. Returfartøyet er verken bygget eller engang vedtatt bygget, og om det skjer vil retur til Jorden tidligst kunne skje i 2031.
