5. maj skal der opsendes en rumsonde fra Vandenberg-basen i Californien med kurs mod Mars, og det bliver en rent geologisk ekspedition.
Sonden, som hedder InSight, skal nemlig hverken kortlægge Mars eller følge de enorme støvstorme, som fra tid til anden dækker hele planeten.
InSight skal i stedet se nedad, og om alt går vel skaffe oplysninger om opbygningen af Mars hele vejen fra overfladen og ind til centret 3.400 kilometer under den røde ørken. Det utrolige er, at den kun har udstyr til at bore et fem meter dybt hul.
En travl robot
Hvis de opgaver, InSight skal løse, skulle udføres her på Jorden, ville der være kommet en stor lastbil med flere geologer. Først havde man læsset et godt indpakket seismometer af, anbragt det på Jorden, omhyggeligt pakket det ud og prøvet, om det nu virkede.
Dernæst var der rejst et lille boretårn, og så havde geologerne nøje fulgt, om boret nu også begyndte at bore som det skulle –parate til at gribe ind, hvis det ikke var tilfældet.
Men alt det skal InSight klare selv ved hjælp af robotarme, der skal flytte instrumenterne fra selve rumsonden og ned på den røde marsoverflade. Det vil tage uger, og det er ret begrænset, hvor meget man her fra Jorden kan gøre for at løse eventuelle problemer.
\ Læs mere
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I snart 40 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De står bag bogen ‘Det levende Univers‘ og skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
En rumsonde med stamtavle
InSight er en af de få rumsonder, der har en stamtavle. Den er nemlig teknisk set en efterkommer af Phoenix-sonden, der landede på Mars for ti år siden, i maj 2008, for at udforske et område nær nordpolen. Phoenix klarede sig godt, og derfor har InSight arvet dens konstruktion.
Som der efterhånden er tradition for, så er InSight ikke et rigtigt navn, men et akronym, som skal beskrive sondens mange opgaver. Det har ofte ført til nogle ret fortænkte akronymer, og her er InSight ingen undtagelse. InSight står for ‘Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport’ der tilsammen beskriver de tre hovedopgaver:
- Undersøge det indre af Mars ved at måle på seismiske bølger.
- Foretage en præcis måling af, hvorledes Mars roterer.
- Måle varmestrømmen fra det indre af Mars.
Tilsammen skulle disse målinger give os en helt ny viden om, hvordan Mars er opbygget, lige fra den inderste kerne og ud til overfladen. Men målingerne er hverken lette at foretage eller fortolke.
NASA har selv forsøgt at drage en sammenligning med en lægeundersøgelse: De Seismiske målinger svarer til at tage pulsen, rotationen svarer til at måle reflekserne, og varmstrømmen svarer til at tage temperaturen.
De videnskabelige opgaver er kun en af de to store fortællinger om InSight. Den anden er historien om selve rejsen, lige fra starten og indtil rumsonden 26. november skal lande på Elysium Planitia-sletten lidt nord for ækvator på Mars.
Vi begynder med de videnskabelige undersøgelser.
Findes der marsskælv?
Her på Jorden har vi meget ofte jordskælv, der skyldes, at de tektoniske plader gnider mod hinanden. Det kan naturligvis skabe store ødelæggelser, men den måde, de seismiske bølger udbreder sig på, er en af de vigtigste kilder til vor viden om Jordens indre opbygning.
Desværre er der ikke pladetektonik på Mars, og det begrænser i høj grad antallet og størrelsen af marsskælv og gør dermed livet vanskeligere for geologerne. Men alligevel giver seismiske målinger på Mars mening.
Således er marsatmosfæren så tynd, at meteornedslag må være ret hyppige, og der er da også et dusin store vulkaner, som måske ikke alle er helt døde og også kan skabe rystelser i overfladen. Langt de fleste skælv vil være meget svage, men håbet er at finde bare et par stykker med en styrke på 6 på Richterskalaen.
Det skal ske med et franskbygget seismometer, som ved hjælp af en robotarm meget omhyggeligt skal anbringes på overfladen – noget, der vil tage flere uger. Desuden har England, Schweitz, Tyskland og også NASA bidraget til konstruktionen.
Da der kun er ét seismometer på Mars, kan man ikke følge de seismiske bølgers vej gennem det indre, som man kan på Jorden, og som gør det muligt at fastlægge, hvor skælvet er opstået – dybt nede eller tæt på overfladen.
InSight er henvist til de såkaldte overfladebølger, der, som navnet antyder, forplanter sig langs selve overfladen. Her er det en hjælp, at Mars ikke har store have, der kan dæmpe netop denne slags bølger.
Med lidt held skulle det være muligt at måle overfladebølger, som har været flere gange rundt om planeten ad forskellige veje – og det skulle kunne give i hvert fald nogle oplysninger om, hvor skælvet har fundet sted.
\ Læs mere
Rotation afslører indre – æg viser vej
Det lyder mærkeligt, men den måde, Mars roterer på, kan faktisk fortælle en del om, hvordan forholdene er helt inde ved centret af planeten.
Både Jorden og Mars er en smule fladtrykte, og de kan beskrives som kugler med en udbuling ved ækvator. Det betyder, at Solen med sin tyngdekraft har mulighed for at påvirke rotationsaksens retning. Den samme mulighed har Månen for os her på Jorden.
Men hvordan en planet reagerer på at få ændret rotationsaksens retning afhænger i høj grad af, om den er fast hele vejen ind til centret, eller om den inderst har en flydende kerne.
Man kan udføre et forsøg på køkkenbordet, der kan illustrere fænomenet. Prøv at tage to æg, et hårdkogt og et råt æg, og bring dem til at rotere – i en bakke, så æggene ikke ender på køkkengulvet.
Selv om man påvirker de to æg på samme måde, så vil det rå æg rotere langsommere end det hårdkogte æg. En simpel forklaring er, at når vi bringer det rå æg til at rotere ved at puffe til skallen, så vil æggehviden nærmest skallen få det stærkeste puf og derfor rotere hurtigt, mens blommen stadig vil rotere langsomt, da den jo ikke er direkte forbundet med skallen.
Efterhånden vil gnidningen sikre, at alle dele af ægget roterer lige hurtigt, men det bliver med en hastighed som ligger mellem den langsomme blomme og den hurtige æggehvide – og det betyder, at det rå æg kommer til at rotere langsommere end det hårdkogte æg.
En meget præcis måling af rotationen af Mars kan altså fortælle os, om Mars har en flydende kerne eller er fast hele vejen ind til centret. Målingen foretages ved hjælp af de radiosignaler, InSight udsender, for de gør det netop muligt at bestemme positionen af InSight med en nøjagtighed på under ti centimeter.
InSight står jo fast på overfladen og følger dermed rotationen af Mars.
Hvor varm er Mars?
De enorme vulkaner på Mars viser, at Mars engang har haft en aktiv geologi. I dag virker Mars geologisk set ret død, og derfor er geologerne interesserede i, om der i det indre af Mars stadig produceres nok energi til at opretholde en aktiv geologi.
Det er netop, hvad InSight skal undersøge ved at måle den varme, som strømmer ud fra planeten. Noget af varmen kommer fra henfald af radioaktive materialer, og desuden er den varme, som en planet er født med.
Det tal, man ønsker, er varmestrømmen målt i mW/m2 og så sammenligne med Jordens værdi på 91,6 mW/m2. Man forventer et tal meget mindre, især fordi Mars er mindre end Jorden. Et præcist tal for varmestrømmen vil give oplysninger om, hvorvidt der stadig er varme nok til at opretholde en begrænset geologisk aktivitet – måske i form af vulkanisme.
InSight skal bore et fem meter dybt hul, og det skal ske ved hjælp af et instrument kaldet en muldvarp. Muldvarpen har en hammer af metallet Wolfram, og den skal med mellem 5.000 og 20.000 hammerslag bore hullet i løbet af en måned.
Muldvarpen er naturligvis forbundet til rumsonden med et kabel, som er udstyret med mange små termometre med en afstand på bare 10 cm. De mange temperaturmålinger vil give en præcis værdi for varmestrømmen.
Instrumentet er bygget i Tyskland i samarbejde med polske forskere.
\ Læs mere
Rejsen begynder
En rejse til Mars er stadig noget, der tager lang tid at forberede. Således er der bestemte tidsrum, hvor det er muligt at opsende en raket mod Mars, og så må man jo bare håbe, at der ikke er kø ved startrampen. Men det var netop, hvad InSight oplevede.
InSight skal opsendes i perioden mellem 5. maj til 8. juni, hvor den indbyrdes stilling af Jorden og Mars er gunstig. Men her er der travlt på Cape Canaveral, hvor man blandt andet skal klargøre den store Atlas 5-raket til den første prøveopsendelse af ‘Starliner’ – et af de to bemandede rumskibe, som i de kommende år skal færge astronauter op til rumstationen.
Der var til gengæld ledigt på Vandenberg i Californien, men her er så et andet problem. Man opsender normalt altid mod øst, for at drage fordel af Jordens rotation. Men det kan man jo ikke gøre fra Vandenberg, da det ville betyde, at Atlas-raketten ville flyve hen over USA, hvor beboerne nok vil betakke sig for at få den i hovedet i tilfælde af uheld.
Så InSight bliver sendt ned langs Sydamerikas vestkyst med kurs mod Sydpolen, og først når den har været næsten en hel tur rundt om Jorden og nu kommer flyvende ind nordfra på vej hen over Alaska, tændes raketmotoren for sidste gang og sender Insight mod Mars.
Det er en lidt dyr måde at flyve til Mars på, fordi raketten ikke udnytter Jordens rotation. I forhold til en opsendelse mod øst mister man en hjælp fra Jorden på over 700 kilometer i timen. Men Atlas 5 er stor og stærk, og Insight ret lille med en vægt på kun 694 kilo, så det er ikke noget problem.
I den bedste internationale stil kan russerne glæde sig over, at de har bygget den raketmotor, som får Atlas-raketten til at løfte sig fra rampen. Russerne kan bare det der med raketmotorer.
Som en rejselysten flåde
Når InSight frigøres fra rakettens sidste trin, så sker der noget meget usædvanligt. For InSight får to ledsagere, kaldet MarsCO. Det står for Mars Cube One, og det er satellitter, der er baseret på den meget populære Cubesat-teknik, der også udnyttes af Danmark, når vi opsender små satellitter.
Hver MarsCO vejer kun 13,5 kilo, og de skal følge i hælene på InSight hele vejen til Mars. Det, man her vil undersøge, er, om selv ganske små satellitter kan sende data over de mange millioner kilometer, der skiller Jorden fra Mars.
Det store håb er, at når InSight begynder sin meget farefulde færd ned gennem Marsatmosfæren, så vil mindst en af de to små satellitter være så tæt på, at de kan videresende data fra InSight til Jorden.
De to små satellitter skal ikke i bane om Mars. De flyver bare forbi planeten og ender så i en bane om Solen, men det er en teknik, man forventer vil blive brugt ved senere rumsonder for bedre at kunne følge deres flyvning.
Den vanskelige landing
Der er ingen tvivl om, at det mest spændende øjeblik indtræffer, når InSight skal lande på Mars 26. november. Vi ved fra tidligere rumsonder, at landingen er både vanskelig og farlig, og at der er meget, der kan gå galt.
InSight ankommer til Mars med en fart på 22.700 kilometer i timen, og selve landingsfasen varer kun seks minutter.
Den begynder, når rumsonden møder atmosfæren i en højde på 130 kilometer, og herefter går det hurtigt. Et varmeskjold tager sig af den første nedbremsning, men det har man måttet gøre ekstra tykt.
InSight skal nemlig lande om efteråret på den nordlige halvkugle, hvor erfaringen har været, at der kan optræde ret så voldsomme støvstorme – og hvis et varmeskjold med en fart på omkring 20.000 km i timen møder en støvstorm, så bliver det sandblæst. Derfor skal det være ekstra tykt.
Men det er ikke den eneste udfordring, for landingsstedet ligger forholdsvis højt, og det giver jo lidt mindre atmosfære til at tage farten af før selve landingen.
De sidste par minutter er de farligste. I en højde på 12 km udfoldes den store faldskærm, og det sker mens farten endnu er 1.500 kilometer i timen. Det er en meget høj fart for en faldskærm, så linerne til den er gjort ekstra stærke.
Få sekunder senere, i en højde på 10,3 kilometer, afkastes varmeskjoldet, og lidt senere udfoldes de tre landingsben, og et radaranlæg overtager nu styringen. Det beregner, hvornår de bremseraketter skal tændes, som skal bringe InSight velbeholdent helt ned til overfladen.
Om alt går vel, finder landingen sted tidligt på eftermiddagen lokal tid, og hvis vejret ellers er klart, lyder vejrmeldingen på en temperatur på -8 grader, når sonden lander. Men når Solen går ned, så synker temperaturen hurtigt, og den kan i nattens løb komme ned nær de -100 grader.
Derefter bliver det bare koldere, for landingen finder sted midtvejs mellem efterårsjævndøgn og vintersolhverv.
Landingsraketterne vil i øvrigt hvirvle så meget støv op, at man venter omkring 20 minutter med at folde de store solpaneler ud, for at undgå, at de skal blive dækket af støv. Hvis der kommer en stor støvstorm, kan det blive et problem, hvis solcellerne dækkes af et lag støv.
Udforskningen af Mars kan nu begynde, selv om der vil gå flere uger før alle instrumenter er klar, seismometeret anbragt på overfladen, og muldvarpen er begyndt at bore.
