»Syv minutters rædsel« venter: Sådan lander vi på Mars torsdag aften

Torsdag aften kulminerer et halvt års rumrejse og mange års forberedelser, når missionen Mars 2020 vil forsøge at lande på overfladen af Mars.

Verden over vil forskere og rumentusiaster sidde klinet til skærmen, mens rumfartøjet gennemgår den kritiske og mest farefulde del af sin rejse.

Klokken 21.55 dansk tid får vi (forhåbentlig) besked her på Jorden om, hvorvidt landingen er lykkedes eller ej.

»Vi kommer til at sidde på kanten af stolen og vride hænder. Det er rigtig vanskeligt at lande på Mars. Hidtil har kun cirka 40 procent af alle missioner til Mars været succesfulde. Så ved de resterende 60 procent er noget gået galt,« fortæller professor John Leif Jørgensen, som står i spidsen for DTU’s bidrag til missionen.

Følg med live

Her på Videnskab.dk dækker vi naturligvis landingen tæt, så gør endelig dine popcorn klar.

Vi bringer live-transmissionen fra NASA, og samtidig vil du i vores livechat have mulighed for at stille spørgsmål til to rumeksperter: Den danske astronaut Andreas Mogensen og rumforsker Kjartan Kinch, som selv deltager i missionen.

»For os, som har lagt mange års arbejde i at forberede missionen, bliver det en virkelig nervepirrende aften,« siger Kjartan Kinch, som er lektor og marsforsker ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Forskerne fik testet nerverne ved opsendelsen af missionen for otte måneder siden. Men da NASA har stor erfaring med opsendelser af raketter, var der knap så meget at være nervøs for dengang.

»At lande på Mars er noget helt andet. Det har vi ikke nær så meget erfaring med, og det er meget vanskeligt,« forklarer Andreas Mogensen, der har en ph.d. i rumfartsteknologi.

»Det bliver ligesom at følge med i en gyser,« supplerer John Leif Jørgensen fra Danmarks Tekniske Universitet.

Stor dansk deltagelse

Landingen på Mars bliver noget særligt af flere årsager. Set fra et dansk perspektiv har usædvanligt mange danske forskere bidraget til missionen med både hjernekraft og levering af vigtigt udstyr, som skal bruges i udforskningen af den røde planet. Du kan få et overblik over de danske bidrag til Mars 2020 i denne artikel.

Alt det danskudviklede udstyr til missionen sidder i øjeblikket fastspændt til et robot-køretøj kaldet Perseverance. Perseverance-bilen er kernen i hele missionen, og den består af en lang række instrumenter, kameraer og andet udstyr, som – hvis alt gå vel – kommer til at køre rundt og undersøge Mars i de næste mange år.

Et af hovedformålene med missionen er, at Perseverances instrumenter skal lede efter spor, som kan hjælpe med at afsløre, om der engang har været liv på planeten eller ej. Læs, hvordan man jagter fortidigt liv på Mars, blandt andet med et danskbygget udstyr, i denne artikel.

Som noget helt nyt medbringer missionen også en lille helikopter, kaldet Ingenuity, som skal undersøge Marslandskabet fra oven.

I øjeblikket er Perseverance-køretøjet og Ingenuity-helikopteren pakket ned i et helt tredje rumfartøj, som har sørget for at fragte det dyrebare udstyr til Mars.

Vi kan ikke redde landing fra Jorden

Når landingen igangsættes på torsdag, har udstyret tilbagelagt næsten 500 millioner kilometer, siden missionen blev sendt afsted fra Cape Canaveral i USA 30. juli 2020.

»Vi har fløjet gennem rummet i 204 dage, og i al den tid har vi med jævne mellemrum kommunikeret med instrumenterne og tjekket, at de har det godt. Men på torsdag under landingen er der ikke rigtig noget, vi kan gøre – andet end bare at håbe på, at alt går godt,« siger John Leif Jørgensen.

Problemet er, at det tager cirka 11 minutter for et signal fra Mars at nå frem til Jorden. Dermed kan man ikke reagere på faresignaler eller styre landingen fra kontrolrummet på Jorden. Alle er med andre ord nødt til at stole på, at robothjernerne ombord på fartøjet – altså algoritmerne, som styrer landingen – klarer opgaven på egen hånd.

»Selve landingen tager 7 minutter, men hvis der opstår et faresignal, som vi bør reagere på, tager det 11 minutter, før vi hører om det på Jorden. Og så er det selvfølgelig for sent,« siger John Leif Jørgensen og fortsætter:

»Under den sidste del af landingen, opstår det, som NASA kalder ’Syv minutters rædsel’. I de syv minutter kan vi ikke gøre en dyt, andet end at vente på at høre om landingen er vel overstået, eller om noget er gået galt, og vi måske er styrtet ned.«

\ Læs mere

Se her, astro-fans: Nyt nyhedsbrev om rummet lanceres af Videnskab.dk

Hvor farlig er landingen?

’De syv minutters rædsel’ er ikke en term, som er opstået for sjov. Hvis man tæller samtlige missioner til Mars – inklusiv de tidlige missioner i 60’erne og 70’erne – har Mars-missioner ifølge NASA haft en succesrate på 40 procent.

Det betyder imidlertid ikke, at der er 60 procents risiko for, at landingen på Mars på torsdag går galt, beroliger Kjartan Kinch.

»Tallet er rigtigt nok, men det indeholder en række russiske missioner i 70’erne, hvor det gik galt. Siden 90’erne har tallene set noget bedre ud, og hvis man kun fokuserer på NASA’s missioner til Mars, ser tallene endnu bedre ud. Perseverance bruger i meget vid udstrækning den samme teknik til at lande, som Curiosoity brugte, da den landede med succes,« siger Kjartan Kinch med henvisning til Nasa’s robotkøretøj Curiosity, som har kørt rundt på Mars siden 2012.

»Det giver selvfølgelig en vis tryghed, at teknologien bag landingen er testet én gang før. Men derfor er der stadig en ikke ubetydelig risiko for, at noget kan gå galt, og landingen er det farligste punkt ved missionen,« understreger han.

Andreas Mogensen er optimistisk, fordi NASA tidligere har formået at lande Mars-missioner som Curiosity, Spirit, Opportunity, Mars Inside og Mars Phoenix.

»Jeg tror, at det lykkes, men der er selvfølgelig altid en risiko,« siger astronauten.

1. skridt: Fartøj smides væk

Landingens første vigtige punkt begynder, cirka 10 minutter før missionen rammer Mars’ atmosfære. Her vil det såkaldte ’cruise stage’ – altså transportfartøjet, som har fragtet Perseverance til Mars – blive smidt væk.

Herefter er der en beskyttende kapsel tilbage. Kapslen indeholder et landingsmodul (descent stage) og selve marskøretøjet Perseverance. Lige før kapslen flyver ned i Mars’ atmosfære, vil nogle raketmotorer tænde og hjælpe kapslen med at orientere sig selv.

»Det er første step, hvor landingen kan gå galt, hvis raketmotorerne pludselig ikke vil tænde eller laver andre julelege,« siger John Leif Jørgensen.

2. skridt: Gennem en brandvarm atmosfære

Når kapslen ryger ind i atmosfæren, vil den automatisk blive bremset, men samtidig vil det medføre en voldsom varme.

Ifølge NASA opstår det varmeste tidspunkt, cirka 80 sekunder efter at fartøjet har ramt atmosfæren. Her vil temperaturen på ydersiden af varmeskjoldet nå op på omkring 1.300 graders varme. Inde i det beskyttende skjold vil Marskøretøjet imidlertid kun være omkring stuetemperatur, oplyser NASA.

»Mens kapslen flyver ned gennem atmosfæren, skal den hele tiden justeres, så den har den bredest mulige profil mod vinden. Der kan opstå lufthuller i atmosfæren; ligesom du kan opleve lufthuller, når du flyver med et fly gennem Jordens atmosfære, og de kan potentielt slå kapslen ud af kurs,« forklarer John Leif Jørgensen.

Hvis lufthuller slår kapslen ud af kurs, vil små raketmotorer på bagsiden af kapslen justere kursen og vinklen.

\ Læs mere

Her er de bedste og værste Mars-landinger gennem tiden

3. skridt: Faldskærm udløses

Varmeskjoldet sørger for, at fartøjet bliver bremset ned til en hastighed på omkring 1.600 kilometer i timen.

På dette tidspunkt vil det ifølge NASA være sikkert at udløse fartøjets faldskærm. Faldskærmen vil blive udløst, cirka 240 sekunder efter at fartøjet har ramt atmosfæren, i en højde på omkring 11 kilometer over Mars.

For at finde ud af hvornår det er bedst at udløse faldskærmen, bruger missionen en ny teknologi, kaldet Range Trigger.Teknologien »kan beregne afstanden til målet for landingen og åbne faldskærmen på det ideelle tidspunkt i forhold til at ramme dette mål,« oplyser NASA.

»Selve faldskærmen kan ikke styres, men den skal bruges til at bringe hastigheden på fartøjet tilstrækkeligt ned til, at vi kan smide varmeskjoldet,« fortæller John Leif Jørgensen.

Faldskærmen er 21,5 meter i diameter eller som Jørgensen formulerer det, er det »en fantastisk stor og dejlig faldskærm«.

»Men ligesom vi kender det fra faldskærmsudspring på Jorden, kan det selvfølgelig også gå galt, så den ikke folder sig ud,« tilføjer han.

4. skridt: Varmeskjoldet smides

20 sekunder efter at faldskærmen er blevet udløst, vil varmeskjoldet blive adskilt fra landingsfartøjet og smidt væk. Køretøjet Perseverance bliver nu for første gang udsat for Mars’ atmosfære, og instrumenter og kameraer kan nu begynde at fokusere på Marsoverfladen, som hastigt nærmer sig nedenunder.

En radar vil udsende signaler, som bliver reflekteret på Mars’ overflade, og som dermed kan give besked om, hvilken højde fartøjet befinder sig i.

En anden teknologi – kaldet Terrain-Relative Navigation – vil samtidig bruge et særligt kamera til at identificere særlige træk på overfladen af Mars. Disse træk vil blive sammenlignet med kort, som er lagret i hukommelsen ombord, så fartøjet kan vide mere præcist, hvor det er på vej hen.

»Missionens medlemmer har på forhånd kortlagt de mest sikre landingszoner. Hvis Perseverance kan se, at den er på vej mod et mere farefuldt terræn, vil den vælge det sikreste sted, som er muligt at nå, og gøre sig klar til det næste dramatiske skridt,« oplyser NASA.

5. skridt: ’Jetpack’ bremser før landing

Marsatmosfæren er tyndere end Jordens atmosfære, og faldskærmen er kun i stand til at bremse fartøjet til en fart på omkring 320 kilometer i timen. For at komme helt ned i fart skal Perseverance nu skære sig fri fra faldskærmen og bremse det sidste stykke vej ved hjælp af raketmotorer.

Lige ovenover Perseverance-køretøjet – inde i rygskjoldet – sidder landingsmodulet (descent stage), hvorpå raketmotorerne er placeret.

»Tænk på det som en slags jetpack med otte motorer, som peger ned mod overfladen. Når den er omkring 2.100 meter over overfladen, vil køretøjet adskille sig fra rygskjoldet, og motorerne i ’descent stage’ vil starte op,« oplyser NASA.

Efter adskillelsen risikerer Perseverance at blive ramt af både rygskoldet og faldskærmen, som vil styrte nedad bag den. Landingsfartøjet (descent stage) kan imidlertid hurtigt flytte sig til den ene eller anden side for at undgå at blive ramt.

6. skridt: Rover fires ned i kabler

Sidste manøvre nærmer sig, når landingsmodulet (descent stage) er nået ned på en hastighed på omkring 2,7 kilometer i timen. Her begynder den såkaldte ’skycrane’-manøvre: Cirka 12 sekunder før landingen og 20 meter over overfladen vil landingsmodulet sænke Perseverance-køretøjet ned mod overfladen med et sæt kabler. Kablerne er 6,4 meter lange.

»Den bliver firet ned i tre små wirer. Når Perseverance står på overfladen af Mars, bliver wirerne klippet over,« fortæller John Leif Jørgensen.

Herefter vil landingsmodulet selv flyve væk og lave en ukontrolleret landing – altså en nedstyrtning på Mars – i sikker afstand af marskøretøjet.

7. skridt: ‘Touchdown confirmed’ – eller total tavshed

Når Perseverance – forhåbentlig – er landet sikkert, går der som sagt 11 minutter, før vi modtager beskeden her på Jorden.

»Hvis du hører ordene ’Touchdown confirmed’ fra NASA, ved du, at vi er landet sikkert, og så kan du godt knappe en flaske champagne op. Men hvis du ikke hører det, så er der noget galt. Og så vil der gå mange timer, før du hører mere,« siger John Leif Jørgensen og tilføjer:

»Så hvis der bare opstår total tavshed, og folk måske farer forvirret rundt i kontrolrummet, så ved du, at noget er gået galt. Det vil tage tid at finde ud af, hvad der er sket, og NASA vil sikkert ikke sige noget som helst – måske vil der være radiotavshed i flere dage.«

Efter landingen – helikopteren udløses

Helikopteren, Ingenuity, vil først blive udløst, efter at Perseverance-køretøjet (forhåbentlig) er landet sikkert på Mars.

»Den sidder i maven på roveren i øjeblikket, og den vil blive sat af på Mars’ overflade. Og så skal roveren køre et godt stykke væk. Luften på Mars er så tynd, at helikopterens rotorblade er nødt til at være supersoniske for at kunne løfte den. Men det betyder, at den er dødsensfarlig for roveren at komme i nærheden af,« forklarer John Leif Jørgensen.

Det er første gang, en helikopter som Ingenuity skal flyve på Mars. Fordi marskøretøjet først skal være et godt stykke væk, vil det tage et stykke tid, før vi får svar på, om den nye helikopterteknologi er en succes.

»NASA regner ikke med, at helikopteren overlever mere end 100 dage, så i de første 100 dage vil arbejdet med helikopteren blive prioriteret. Først derefter kan vi for alvor være sikre på at komme i gang med vores målinger og videnskabelige arbejde på roveren. Men det afhænger alt sammen af, hvor vi lander,« forklarer John Leif Jørgensen.

Mars 2020 er en såkaldt sample-return-mission. Det betyder, at Perseverance skal indsamle prøver, som vil blive pakket ned og gemt til en fremtidig mission. Den fremtidige mission – som endnu ikke er helt fastlagt – skal hente prøverne ned til Jorden til videre analyse. Og måske vil de en dag give os svar på, om livet også engang har eksisteret på vores naboplanet.

\ Læs mere

Succes-landing på Mars: Se eller gense de ‘syv minutters rædsel’ her

\ Læs mere

Danskere har fået tegninger og hemmelig besked med til Mars

\ Læs mere

Mars 2020 begynder nu: Dansk udstyr skal jagte liv på vores naboplanet