Förklarat: Vad gör NASA:s Perseverance-rover svår att landa på Mars?

Vanligtvis tar en resa till Mars, som ligger cirka 300 miljoner miles bort, cirka sju-åtta månader. Perseverance lanserades den 30 juli 2020 under fönstret när Mars och jorden var närmast varandra.

Perseverance rover använder sin borr för att samla ett stenprov på Mars i denna odaterade konstnärliga konceptuella illustrationshandout. (NASA/JPL-Caltech/Handout via Reuters)

På torsdag förväntas NASA:s Perseverance-rover landa vid Jezero-kratern på den röda planeten, varefter den kommer att återuppta arbetet med att leta efter tecken på tidigare liv.

Landningen är den kortaste men en av de mest betydelsefulla och också svåra faserna av uppdraget. NASA säger att eftersom det är svårt har bara 40 procent av de uppdrag som någonsin skickats till Mars av rymdorganisationer över hela världen varit framgångsrika eftersom hundratals saker måste gå rätt för den nagelbitande droppen.

För att ge lite sammanhang till svårigheten att starta uppdrag som detta, finns exemplet med forskningsmatematikern Katherine Johnson. I 2016 års film Dolda figurer , Taraji P. Henson spelade Johnson som arbetade med att räkna ut exakta beräkningar som bestämde banan för kapseln som skulle skjuta upp John Glenn i rymden 1962.

Andra uppdrag till Mars

Ett annat Marsuppdrag, Förenade Arabemiratens Al Amal (Hope) – arabvärldens första sådana uppdrag – gick in i Mars omloppsbana förra veckan . Detta är dock ett orbitalt uppdrag och involverar inte landning på planetens yta. Förutom Förenade Arabemiraten lanserade Kina också ett Mars-uppdrag under juli-augusti-fönstret.

I ljuset av sådana ambitiösa rymduppdrag har vissa astrobiologer uttryckt oro över möjlig 'interplanetär kontaminering'. Detta innebär att transportera jordbaserade mikrober till andra himlakroppar och föra utomjordiska mikrober tillbaka till jorden. Kommittén för rymdforskning (COSPAR) fastställer en 'planetär skyddspolicy' som syftar till att begränsa antalet mikrober som skickas till andra planeter, samt att se till att främmande liv inte orsakar förödelse på jorden.

david hamn höjd vikt

Hur når en rymdfarkost Mars?

Vanligtvis tar en resa till Mars, som ligger cirka 300 miljoner miles bort, cirka sju-åtta månader. Perseverance lanserades den 30 juli 2020 under fönstret när Mars och jorden var närmast varandra. Detta fönster är viktigt eftersom de två planeterna kretsar runt solen med olika hastigheter och vartannat år befinner sig planeterna i en position där de är närmast varandra. Rymdorganisationer ser till att skjuta upp sina rymdskepp under detta fönster eftersom det närmare avståndet innebär att de använder mindre raketbränsle.

Enligt en analys gjord av Purdue University , kostnaden för fast raketdrivmedel uppskattas till 5 USD per kg. Den personbilstora Perseverance-rovern använder dock ett kärnkraftsdrivet system. På nästan 30 år kommer den att bli den första rover som använder inhemskt producerat plutonium skapat av nationella laboratorier i USA. Rovern kommer att drivas av en generator som kommer att omvandla värme som genereras av det naturliga sönderfallet av plutonium-238 till elektricitet, vilket kommer att hålla rovern och dess verktyg igång när den landar på Mars.

Vad kostar Perseverance-uppdraget?

NASA beräknas spendera 2,7 miljarder dollar på uppdraget, vilket inkluderar utveckling av rymdfarkoster, uppskjutningsoperationer och kostnaderna för att upprätthålla verksamheten när den landar på Mars.

Enligt Planetariska samhället , att använda plutonium-238 som bränsle har drivit upp kostnaden för uppdraget eftersom kärnämne är kopplat till förhöjda miljö- och säkerhetsbestämmelser. Den totala kostnaden för uppdraget motsvarar den summa pengar Google tjänar på sex dagar, eller den summa pengar amerikaner spenderar på sina husdjur var tionde dag eller motsvarande 33 timmars drift av det amerikanska försvarsdepartementet, säger samhället.

GÅ MED NU :Express Explained Telegram Channel

Varför är det svårt att landa på Mars?

Entry, descent and landing (EDL), är vad den mest intensiva fasen av Mars 2020-uppdraget kallas. För att Perseverance-rovern ska lyckas landa på Mars måste ett antal saker gå rätt till. EDL-fasen börjar när rovern når toppen av marsatmosfären med en hastighet av 20 000 km i timmen. Utmaningen här för rovern är att minska hastigheten från ungefär 20 000 km i timmen till noll och samtidigt landa på en smal yta på kratern.

EDL-fasen, säger NASA, kommer att sluta om sju minuter när rovern kommer att stå stilla på planetens yta. Efter detta måste bromsarna ansättas på ett mycket försiktigt, kreativt och utmanande sätt.

Tio minuter innan den går in i atmosfären kommer rovern att avskaffa sin kryssningssteg, som består av solpaneler, radioapparater och bränsletankar som används under flygningen. Endast det skyddande aeroskalet, som består av rover och nedstigningsstadiet, kommer att göra resan till planetens yta. Nu som rymdskepp kommer in på Mars yta , kommer den att bromsas av luftmotstånd, vilket är när friktionen i en planets atmosfär arbetar mot ytan på en rymdfarkost, och därigenom saktar ner den och sänker dess omloppshöjd.

Medan draget saktar ner rymdfarkosten, värmer den också upp den och maximal uppvärmning inträffar cirka 80 sekunder efter att rovern kommer in i atmosfären. Men detta påverkar inte rovern, som är inne i aeroshell vid rumstemperatur.

Medan det går ner genom atmosfären kommer rymdfarkosten att behöva skjuta av små propeller för att hålla kursen, eftersom den kan knuffas ur kurs på grund av små luftfickor med varierande täthet. Därefter kommer värmeskölden att sakta ner rymdfarkosten till cirka 1 600 km i timmen, vid vilken tidpunkt (cirka 240 sekunder efter inträde) kommer överljudsfallskärmen att sättas ut.

Tjugo sekunder efter att fallskärmen har utplacerats separeras värmeskölden och rovern exponeras för planetens atmosfär för första gången. Vid det här laget arbetar fallskärmen för att bromsa fordonet ytterligare. Men eftersom Mars atmosfär är tunn, färdas fordonet fortfarande mot ytan med en hastighet av 320 km i timmen. Därför, för en säker landning, måste rovern överge fallskärmen och göra resten av resan med raketer, en del av nedstigningssteget, vars motorer kommer att tändas när rovern befinner sig cirka 2 100 meter över ytan.

Roverns slutliga nedstigningshastighet är cirka 2,7 km i timmen, vilket är långsammare än vad en genomsnittlig människa kan tillryggalägga till fots på en timme – cirka 5 km. I detta skede, med cirka 12 sekunder kvar för landning på ytan på cirka 66 fot över ytan, sänks rovern på en uppsättning kablar. När rovern känner att dess hjul har rört vid marken skär den av kablarna, som sedan gör sin oberoende okontrollerade landning på ytan, någonstans bort från rovern.

räkna ny höjd

En United Launch Alliance Atlas V-raket som bär NASA:s Mars 2020 Perseverance Rover-fordon lyfter från Cape Canaveral Air Force Station i Cape Canaveral, Florida, USA 30 juli 2020. (NASA/Joel Kowsky/Handout via Reuters)

Vad kommer Perseverance-rovern att göra på Mars?

Uthållighet kommer att tillbringa ett Mars-år (två år på jorden) på planeten under vilket den kommer att utforska landningsområdet. Jezero-kratern där den kommer att landa var en gång platsen för ett gammalt floddelta (forskare vet detta på grund av bevis som samlats in under tidigare landnings- och orbitala uppdrag som pekar på våta förhållanden på planeten för miljarder år sedan).

Om Mars en gång hyste en varmare atmosfär som gjorde det möjligt för vatten att flöda i sitt gamla förflutna (3,5-3,8 miljarder år sedan), och om det fanns mikrobiellt liv på den, är det möjligt att det finns i speciella regioner även idag.

Rovern har med sig sju instrument, som inkluderar ett avancerat kamerasystem med möjlighet att zooma, en SuperCam, som är ett instrument som ska ge bild- och kemisk sammansättningsanalys samt en spektrometer. Ett av de mest intressanta instrumenten ombord på rovern heter dock MOXIE, som kommer att producera syre från Mars atmosfärisk koldioxid. Om det här instrumentet är framgångsrikt kan framtida astronauter (för närvarande har ingen människa hållit foten på Mars) använda det för att bränna raketbränsle för att återvända till jorden.

Rovern kommer också att bära Ingenuity, den första helikoptern som flyger på Mars. Detta kommer att hjälpa till att samla in prover från ytan från platser dit rover inte kan nå. Överlag är rovern designad för att studera tecken på forntida liv, samla in prover som kan skickas tillbaka till jorden under framtida uppdrag och testa ny teknik som kan gynna framtida robot- och mänskliga uppdrag till planeten.

Dela Med Dina Vänner: