NASAs Mars 2020-rover er nå i den tredje av fire utviklingsfaser. Med andre ord er endelig konstruksjon godkjent, og bygging kan begynne.
Fjerde fase omfatter montering, prøving og oppskytning. Ferden mot Mars skal starte sommeren 2020, med landing i februar 2021.
Helt nye instrumenter
Kjøretøyet minner utvendig en god del om NASAs vellykkede Curiosity, som etter landing i Gale-krateret 6. august 2012 fremdeles er i virksomhet på den «røde» planeten.
På fireårsdagen for landingen hadde Curiosity tilbakelagt en strekning på 13,6 kilometer, overført mer enn 128 000 bilder og avfyrt i overkant av 362 000 laserpulser.
Selv om den utvendige likheten er der, blir instrumentlasten på Mars 2020 helt ny. Den er satt sammen for blant annet å finne spor av mikrobiologisk liv.
De syv instrumentene ble valgt fra 58 innkomne forslag, annonsert av NASA 31. juli 2014. De omfatter en norsk georadar – en flott anerkjennelse til norsk radarkompetanse.
Rimfax
Rimfax (Radar Imager for Mars´ Subsurface Experiment) er utviklet ved Forsvarets forskningsinstitutt under ledelse av forskningsleder Svein-Erik Hamran.
Den skal skaffe informasjon med en oppløsning på centimeternivå av den geologiske strukturen i Mars-overflaten til en dybde av 10 meter eller mer – avhengig av ismengden – og vil kunne brukes selv når roveren er i bevegelse.
Til TU forteller Hamran at utvikling og bygging går bra, men at en endringsmelding fra NASAs ansvarlige senter, JPL, bød på en utfordring fordi dimensjonene på radarens antenne måtte reduseres noe på et tidspunkt da roverens endelige konstruksjon var godkjent.
En teknisk modell av georadaren har vært prøvd i simulerte Mars-forhold på Svalbard, og den ferdige utgaven skal leveres til JPL i juli 2018.
Prøver til Jorden
Et annet instrument skal samle og preparere prøver av stener og jordsmonn.
En drill på kjøretøyets robotarm inngår i utstyret som skal samle prøvemateriale og anbringe det i små, spesielle oppsamlingsrør.
Omkring 30 av disse rørene vil bli plassert ved utvalgte steder på overflaten for å bli plukket opp av en mulig senere rover med returtrinn.
Ved bedre utstyrte laboratorier på Jorden vil man dermed kunne skaffe mer informasjon om spor av tidligere liv og om eventuell helserisiko for en fremtidig bemannet utforskning av Mars.
To instrumenter på robotarmen skal på egen hånd lete etter spor av mikrobiologisk liv og bestemme hvor prøver skal tas ved å foreta kjemiske, mineralogiske, tekniske og organiske analyser av steinmateriale.
På kjøretøyets mast skal et kamera sørge for høyoppløsningsbilder og et spektrometer for undersøkelser av steiner og jordsmonn over avstand, slik at forskerne kan bestemme hvilke steder det er nødvendig å kjøre innom.
En gruppe sensorer på masten og kjøretøyet for øvrig vil overvåke været og støvforholdene på Mars.
Et av Mars 2020-instrumentene skal dessuten være et forsøk på å demonstrere teknologi for utvinning av oksygen fra Mars-atmosfæren, som er svært tynn og inneholder 96 prosent karbondioksid.
I en slags reversert brenselcelle-prosess skal MOXIE (Mars OXygen In situ resource utilization Experiment) en gang i fremtiden kunne benyttes av mennesker på planetens overflate og som oksidasjonskomponent i rakettdrivstoff for returreisen til Jorden.
Landingen
Mars 2020 vil bruke det samme Sky Crane-landingssystemet som Curiosity.
Etter møtet med atmosfæren i en høyde av 125 kilometer og en hastighet på omkring 5,8 kilometer i sekundet vil den første og største oppbremsingen skje med et butt bremse-/varmeskjold til en supersonisk fallskjerm tar over.
Kjøretøyet er festet til en plattform som har fire doble rakettmotorer med skyvekraftregulering og som sørger for at det hele blir stående stille i en høyde av 7,5 meter over overflaten.
Herfra vil Sky Crane-systemet ved bruk av tre nylonliner senke roveren med de seks hjulene det siste stykket.
Metoden er komplisert, men har vist at den virker. Dessuten ville rakettmotorer, hvis de ble brukt helt ned til landing, blåse opp støv med risiko for å skade delikat instrumentlast.
Nytt denne gang er to forbedringer som gjør det mulig å lande sikrere i et vanskelig terreng.
Den ene er et system som vil sette ut fallskjermen når tidspunktet er gunstig, ikke ved en forutbestemt hastighet. Dette reduserer størrelsen på landingsellipsen til nesten halvparten.
Kan styre unna
Det andre er såkalt terreng-koordinert navigasjon, der bilder tatt i landingsfasen av et nedoverrettet kamera blir automatisk sammenholdt med et overflatekart der utrygge områder er markert.
Dermed kan rakettplattformen på egen hånd avgjøre om den har kurs mot et uønsket parti og i tilfelle styre unna. Slik vil det være mulig å velge også potensielle landingsområder som tidligere er blitt droppet på grunn av ett eller flere utrygge arealer.
Og igjen vil man kunne lande roveren nærmere de mest interessante stedene slik at kjørestrekningen etter landing blir kortest mulig.
Det er foreløpig ikke gjort et endelig valg av et landingsområde for Mars 2020, men åtte steder er under teknisk og vitenskapelig evaluering.
Spesielle kameraer i sonden skal for tekniske formål ta bilder av forskjellige operasjoner under landingen, blant annet fallskjermåpningen. Dessuten er en mikrofon med, slik at det for første gang kan bli mulig å høre lyder fra Mars-overflaten.
Kostnadene for hele prosjektet er anslått til 2,1 milliarder dollar.
