Robotarmé intar Mars

Utan ytterligare inbromsning skulle resan få ett katastrofalt slut. Rovern är dock upphängd i en landningsfarkost utrustad med åtta raketmotorer som bromsar och ser till att den fortsatta landningen sker i endast 2,7 kilometer i timmen.

Faran är emellertid inte över än för om landningsfarkosten hamnar ovanpå rovern riskerar den att gå sönder.

Cirka 21 meter ovanför ytan förvandlas därför landningsfarkosten till en kran som firar ner rovern den sista biten. Mars 2020 sätts försiktigt ner i det röda dammet, kablarna kopplas loss och landningsfarkosten använder sina raketmotorer för att flyga bort från rovern.

Det har bara gått sju minuter sedan rymdkapseln flög in i Mars atmosfär. Nu kan expeditionen börja på allvar.

Så ser scenariot förhoppningsvis ut i mitten av februari 2021, då Nasas femte Marsrover når sitt mål.

Mars 2020 är baserad på föregångaren Curiosity, som har kört runt på planeten sedan år 2012, men den här Marsrovern har känsligare instrument. Dessutom ska det nya navigationssystemet göra det möjligt att landa den drygt ett ton tunga Mars 2020 med betydligt större precision och därmed närmare det mål som forskarna helst vill titta närmare på.

Den stora amerikanska rovern Mars 2020 är bara ett av tre fordon som skickas till Mars i mitten av år 2020. De två andra är ExoMars från det europeiska rymdorganet ESA och ett mindre kinesiskt fordon.

Men vi behöver inte vänta så länge på nyheter från den röda planeten. I november 2018 börjar Nasas nya rover InSight sniffa runt på Mars för att söka upp ny kunskap om planetens inre. Farkosten har bland annat med sig en mekanisk mullvad som ska slå sig flera meter ner i Mars yta för att ta temperaturen på planeten, medan en känslig seismometer mäter skakningar från meteoritnedslag och geologisk aktivitet.

Rover borrar två meter ner i Mars

Mars är för närvarande föremål för ett stort vetenskapligt intresse. Det finns det två anledningar till. För det första har det eventuellt funnits liv på vår grannplanet och för det andra är Mars det uppenbara målet om vi vill sända ut människor i rymden.

Nuförtiden är Mars iskall och torr, men för drygt tre miljarder år sedan fanns det stora mängder flytande vatten på planetens yta i form av sjöar och floder – och troligen även ett stort hav.

Flytande vatten är en förutsättning för liv såsom vi känner det. Frågan är om det bara var på jorden som
kemiska föreningar kombinerades på det särskilda sätt som förvandlade dem till levande organismer eller om levande organismer även har uppstått på andra planeter i solsystemet.

Huvudsyftet med de nya robotfordonen som håller på att byggas är att ta reda på om det har funnits liv på Mars. Mätningar från tidigare fordon och satelliter har visat att Mars en gång var både varmare och fuktigare, och nu vill man undersöka om levande organismer uppstod på den tiden. Om så är fallet kan det fortfarande finnas liv på planeten.

Till skillnad från de gamla robotfordonen har den nya generationen med sig avancerad utrustning som utvecklats för att identifiera just de molekyler som påvisar liv. Dessutom ska forskarna analysera borrprover från upp till två meters djup i stället för att bara skrapa på ytan

Apparat gör syre av tunn luft

Mars fortsatta utforskning ska även bana väg för bemannade expeditioner, och på lång sikt en bas på planeten. Då är frågan var på Mars det är bäst för människor att bosätta sig och hur resurserna kan användas.

Det är en stor fördel om astronauterna har enkel tillgång till vattenis och om de kan utvinna syre ur Marsluftens koldioxid. Mars atmosfär består till 96 procent av koldioxid och innehåller endast 0,13 procent syre, långt ifrån de 21 procent som jordens atmosfär innehåller.

Därför har Nasas rover Mars 2020 med sig ett instrument, Moxie, som ska visa om Mars tunna luft kan
förvandlas till syre som människor kan andas. Apparaten ska fylla samma funktion som växterna gör på jorden, fast genom elektrolys i stället för fotosyntes.

Forskarna hoppas att apparaten kan producera tio gram syre i timmen. Det räcker inte för att förse en människa med syre, men det rör sig också bara om en liten prototyp. För en bemannad expedition kommer det att krävas en hundra gånger större syremaskin än Moxie, som är stor som ett bilbatteri.

På Mars finns det gott om is av vatten. Båda polerna är nämligen täckta av tjocka istäcken. Liksom jorden har Mars årstider. På vintern täcks polerna av ett metertjockt lager av fryst koldioxid, men framför allt vid nord­polen är det fri tillgång på vattenis hela sommarhalvåret.

Närmare ekvatorn finns vattenis strax under ytan, vilket landningsfarkosten Phoenix visade år 2008. Den landade vid 68 grader nordlig bredd, motsvarande norra Skandinavien om det hade varit på jorden, och robotarmen behövde inte skrapa särskilt mycket i Marsdammet förrän isen uppenbarade sig.

I januari 2018 visade bilder från Mars­satelliten Mars Reconnaissance Orbiter att det finns tjocka avlagringar av is även närmare ekvatorn. På breddgrader motsvarande södra Sverige på jorden – och på liknande breddgrader på södra halvklotet – upptäckte forskarna islager när de studerade bilder av branta sluttningar. Vissa av isavlagringarna är över hundra meter tjocka.

Marken skannas med radar

Nu tror Nasaforskarna att det finns vattenis under dammet på en tredjedel av Mars, och på många håll ligger isen bara en till två meter ner i marken. Vattnet kan inte bara användas som dricksvatten. Det är också lätt att klyva i syre och väte, som kan bli raketbränsle.

De tre Marsrovrar som ska ut på upptäcktsfärd från år 2021 är utrustade med markradar, som ger detaljerad information om marken ner till tio meters djup och som kan visa om ett tjockt lager is döljer sig
under dammet. Isen är inte bara intressant för framtida bosättare, utan även för att den ger en inblick i Mars geologiska historia och exempelvis kan påvisa vattnets rörelser.

Satellitbilder visar tydliga linjer i landskapet. De flesta forskare tror att de markerar hur långt vattnet en gång nådde, det vill säga äldre tiders kustlinjer. Mot bakgrund av dessa data kom forskare vid University of California i Berkeley i USA i mars 2018 fram till att Mars för fyra miljarder år sedan bland annat hade ett stort hav vid namn Arabia.

Havet innehöll över 41 miljoner kubikkilometer vatten, tio gånger mer än Medelhavet. Vattnet fanns inte bara i form av hav utan flöt även som floder som skar upp raviner i landskapet.

På flera håll, bland annat i Galekratern, bildades även sjöar. Där kör Curiosity runt på den gamla sjöns botten och hittar det ena beviset efter det andra för att kratern en gång var en stor sjö som erbjöd goda förutsättningar för liv.

Prover undersöks på plats

Om det finns något liv på Mars i dag lär det finnas under ytan. Mars utsätts för relativt kraftig kosmisk strålning som snabbt skulle döda eventuella organismer på ytan. Även fossila rester av mikroorganismer skulle sedan länge ha lösts upp i den ogästvänliga miljön

Därför har den europeiska rovern ExoMars en borr som kan tränga två meter ner i marken och hämta borrprover där chansen att hitta spår efter liv är större.

Provena kommer att vara tre centimeter långa och en centimeter i diameter, och varje borrprov förs upp till ett litet laboratorium i rovern. Där fotograferas det för att sedan krossas och skickas vidare till olika instrument som ger forskarna information om provets kemiska sammansättning, bland annat om det innehåller organiska molekyler från levande varelser. Provet beskjuts både med laser och värms i en liten ugn innan mätningar från spektrometrar identifierar alla kemiska föreningar.

Den 310 kilo tunga sexhjuliga rovern kommer till Mars tillsammans med en rysk landningsplattform som utrustats med egna instrument. De ska analysera vädret, atmosfärens sammansättning och magnetfältet. Vid ankomsten till Mars befinner sig den soldrivna rovern på plattformen och kör därifrån ut på sin åtminstone sju månader långa expedition.

Ingenjörerna kommer tveklöst att bita på naglarna under landningen i mars 2021, för trots åtskilliga försök har varken Europa eller Ryssland någonsin lyckats med en Marslandning. Till och med generalrepetitionen till ExoMars i oktober 2016 gick snett.

Då skulle den lilla sonden Schiaparelli landa med hjälp av fallskärmar och bromsraketer. Ett fel i landningssystemet gjorde dock att bromsraketerna avfyrades i bara tre sekunder i stället för i en halv minut. Sonden föll fritt från 3,7 kilometers höjd och träffade Mars yta i 540 kilometer i timmen.

Trots olyckan lyckades man placera satelliten Trace Gas Orbiter (TGO) i omloppsbana runt Mars. Från 400 kilometers höjd försöker dess instrument nu ge en detaljerad bild av innehållet i Mars atmosfär. Intresset kretsar främst kring gaser som metan, som kan påvisa liv på Mars.

Den misslyckade landningen, som försenade uppsändningen av rovern med två år, visar hur svårt det är att landa på den röda planeten. Än så länge är det bara Nasa som har lyckats med landningar både med och utan robot­fordon. De fyra robotfordonen Sojourner, Spirit, Opportunity och Curiosity kom alla till Mars
i ett stycke. Tillsammans har de tillryggalagt 75 kilometer och gjort en rad olika vetenskapliga experiment på planeten.

Rover efterlämnar borrprover

Den tre meter långa rovern Mars 2020 liknar Curiosity, som landade år 2012, men med sina 1 050 kilo är Mars 2020 aningen tyngre än Curiosity, som väger 899 kilo.

Viktökningen beror bland annat på att hjulen har gjorts mer solida. Efter sex års körning har nämligen Curiositys hjul slitits ut. Det har till och med blivit ett antal hål i dem. Även om hjulen troligtvis kommer att hålla ytterligare ett par år har Nasa valt att utrusta Mars 2020 med robustare hjul av betydligt tjockare aluminium.

Vissa av instrumenten på den nya rovern är uppgraderade versioner av liknande instrument på Curiosity, medan andra är helt nya. Robotfordonen har exempelvis inte utrustats med solpaneler utan drivs i stället av radioaktiva batterier, i vilka värmen från sönderfallet av plutonium förvandlas till el. Ett sådant batteri kan enkelt hålla i ett årtionde.

Curiosity sändes till Mars för att undersöka om ökenplaneten någonsin har haft en miljö i vilken mikrober kunnat överleva. För det krävs inte bara vatten utan även livsnödvändiga grundämnen som syre, kol, väte, kväve, fosfor och svavel.

Redan efter ett år stod det klart att alla de nödvändiga förutsättningarna för liv har funnits i det område där Curiosity kör runt, så nu ska Mars 2020 ge sig ut på en mer målinriktad expedition för att försöka hitta spår efter forn­tida liv, precis som ESA:s rover ExoMars ska göra någon annanstans på Mars.

Med hjälp av instrumenten längst ut på den långa robotarmen ska rovern ta sig tätt intill klipporna. Ett röntgeninstrument som kan undersöka detaljer små som saltkorn ska påvisa bergets sammansättning och struktur. Ett annat instrument ska analysera ännu mindre strukturer med en kamera, en spektrometer och en ultraviolett laser för att hitta kolhaltiga molekyler som kan komma från mikroorganismer.

Eftersom ett robotfordon inte får vara alltför tungt kan det inte föra med sig hur stora mängder laboratorieutrustning som helst. Därför ska Mars 2020 efterlämna små presenter till framtiden på planeten.

Rovern är utrustad med en borrmaskin och har även med sig 43 små titanrör som vart och ett kan innehålla ett borrprov på 15 gram med en längd på fem centimeter och en diameter på en centimeter. Under sin expedition ska rovern samla in minst 20 borrprover som placeras i dessa rör. De ska förseglas och där­efter placeras på en lämplig plats på Mars.

Tanken är att borrproverna i framtiden ska samlas upp av ett annat robotfordon, som kan se till att de förs tillbaka till jorden med en hittills okänd farkost. Då kan borrproverna bli föremål för en betydligt mer ingående analys än vad som är möjligt på Mars.

En expedition som för med sig Marsprover tillbaka till jorden kan bli verklighet i slutet av 2020-talet.

Till att börja med kan vi emellertid glädja oss åt resultaten från landningsfarkosten Insight , som under närmare två år ska ta sig ritkigt nära Mars inre. Insights mätningar ska bland annat påvisa Mars inre temperatur och registrera skakningar i marken och på så sätt avgöra om vår grannplanet fortfarande är geologiskt aktiv.