Nedtælling: Dansk elektronik skal få vejrstation ned på Mars

Efter en syv måneder lang rejse er det nu blevet alvor for Mars-landeren Schiaparelli, der er en del af den europæiske og russiske mission ExoMars. Søndag blev den frigivet fra satellitten Trace Gas Orbiter, der nu går i kredsløb om Mars, og siden har landingsmodulet nærmet sig Mars' atmosfære.

Onsdag klokken 16.48.11 dansk tid vil Schiaparelli lande på Mars, hvis alt går efter planen. Men meget kan gå galt under landingen, som fungerer som en slags generalprøve for landingen af en Mars-rover, der sendes mod den røde planet i 2020.

LÆS MERE: ExoMars: Er der liv på Mars?

»Det er rigtig vanskeligt at komme til Mars. For at sikre, at det går godt, har man valgt at øve sig lidt, og det er først og fremmest derfor, man har valgt at sende et landingsmodul ned nu,« fortæller Kim Plauborg, der er chef for afdelingen for rumelektronik i det danske firma Terma.

»Det er for at blive klogere på den teknologi, der skal til for at lande sikkert på overfladen af Mars.«

Landingsmodulet er udstyret med en strømforsyning – eller helt præcist en Remote Terminal and Power Unit (RTPU) – fra Terma, der også har leveret lignende strømforsyninger til ESA-missionerne Rosetta, Mars Express og BepiColombo.

Denne gang er enheden noget mere avanceret, for den rummer sensorer, der løbende registrerer tryk, temperatur og landingsfartøjets orientering på vejen ned.

En vejrstation lander på Mars

Schiaparelli er også forsynet med en instrumentpakke kaldet DREAMS (Dust Characterisation, Risk Assessment, and Environment Analyser on the Martian Surface), og den skal fortælle forskerne om vejret på Mars. Data fra instrumenterne sendes tilbage til Jorden via de satellitter, der kredser om Mars.

DREAMS er en vejrstation, der rummer sensorer til måling af vindretning og -hastighed, luftfugtighed, lufttryk, temperatur, atmosfærens gennemsigtighed og de elektriske felter i atmosfæren.

I juni var forskere fra det internationale hold bag vejrstationen på besøg på Aarhus Universitet, for universitetet har nemlig et testkammer, hvor forholdene på Mars kan simuleres. Det fortæller seniorforsker Jonathan Merrison fra universitets Institut for Fysik og Astronomi:

»De kom med en kopi af alle instrumenterne og al elektronikken, og så satte de den op inde i vores kammer. Så prøvede vi at genskabe de forhold, der er på Mars.«

Instrumenterne er testet i Aarhus

»Vi fyldte kammeret med en Mars-lignende atmosfære af CO2 og kølede den ned til minus 60 grader – den normale overfladetemperatur på Mars. Så udsatte vi kopien for en vindstrøm og pustede støv, der ligner Mars-støv, ind i kammeret. Så kunne de forskellige sensorer testes og forskerne kunne se, hvordan de virkede,« fortsætter Jonathan Merrison.

LÆS OGSÅ: Danske forskere skal lave ilt på Mars

Forskerne kom også med en 1:4-model af hele Schiaparelli, fremstillet ved hjælp af en 3D-printer. Så kunne de nemlig også måle vindens strømninger over hele landingsmodulet.

»Hvis landingsmodulet kommer godt ned på overfladen, vil forskerne kigge på alle de kalibreringsdata, de har fået hos os. Så kan de bedre fortolke de data, de får fra Mars.«

Hård opbremsning forude

Instrumenterne får strøm fra et batteri, som kun kan holde et sted mellem to og otte Mars-døgn. Et døgn på Mars varer 24 timer og 40 minutter, så det er 2,7 procent længere end et døgn på Jorden.

Den korte levetid betyder, at det videnskabelig udbytte af Schiaparelli er begrænset, men meningen med landingsmodulet er da også primært at få viden om, hvordan man bedst lander på Mars.

Det er noget af en tur, landingsmodulet er ude på. Der vil kun gå seks minutter, fra Schiaparelli rammer den tynde atmosfære med en hastighed på 21.000 km/t, til den når overfladen.

I atmosfæren bliver fartøjet først bremset af luftmodstanden. Et varmeskjold sørger for, at det kan klare mosten, mens hastigheden kommer ned på 1.700 km/t i en højde af 11 km.

Så foldes en stor faldskærm ud, så farten sænkes yderligere til 240 km/t. Når Schiaparelli er godt en kilometer over overfladen, frigøres faldskærmen, og så skal små raketmotorer sørge for at bremse landingsmodulet det sidste stykke.

Frit fald de sidste meter

Det er enheden fra Terma, der skal sørge for, at varmeskjoldet frigøres og faldskærmen udfoldes på det helt rette tidspunkt. Raketmotorerne skal også styres af elektronikken, så hvis den ikke virker, bliver sonden sandsynligvis smadret til ukendelighed i mødet med Mars.

Når Schiaparelli er to meter over overfladen, slukkes raketmotorerne, og opgaven er slut for den danske strømforsyning, siger Kim Plauborg:

»Det er blevet sådan, at vores boks sidder på undersiden af landingsfartøjet. Når man lander på Mars, er der en risiko for, at der kan være en sten, som kan give buler. Hvis boksen var tændt, ville der kunne opstå en kortslutning, der kunne udvikle sig dramatisk. Så vi slukker den, før landingsfartøjet falder de sidste par meter ned mod overfladen.«

Schiaparelli vil være i frit fald de sidste par meter og vil ramme overfladen med en hastighed på omkring 10 kilometer i timen. En særlig bikubestruktur af noget tyndt metal, der er designet til at krølle sig sammen og afbøde faldet, vil beskytte vejrstationen i sammenstødet med Mars.

Støvstorm kan være på vej

Hos den europæiske rumfartsorganisation ESA har forskerne ikke bare planlagt, hvordan Schiaparelli skal lande, men også hvor og hvornår det skal ske. Men måske får de sig en overraskelse, for det er sæson for støvstorme på Mars.

Støvstormene kan både være lokale og regionale, og de kan også omslutte hele Mars, som det sidst skete i 2007. Schiaparelli og dens faldskærm skulle nok kunne holde til at falde ned midt i en støvstorm, men så bliver det sværere at forudsige, hvor den ender henne, fortæller Jonathan Merrison:

»Landingen ville blive lidt farligere. En global støvstorm ville ændre på tykkelsen af atmosfæren, og så ville beregningerne af nedbremsningen ikke passe. Det kan betyde en hårdere landing og at de ikke lander, hvor de havde forestillet sig.«

Det er dog ikke ensbetydende med, at forskerne frygter en støvstorm, nærmere tværtimod:

»Det kunne være virkelig spændende, hvis den landede i stormvejr. Så ville instrumenterne måle høje vindhastigheder, masser af støv i atmosfæren og måske også større elektrisk aktivitet. Det ville være mere interessant, end hvis det bare var en almindelig dag på Mars.«

Så mens vi krydser fingre for en vellykket landing, skal vi måske også håbe på, at den bliver lidt mere dramatisk og stormfuld end ventet.