DTU udvikler teknologi til Mars-mission

Findes der liv på Mars, har der været flydende vand, og hvordan er solsystemet opstået? Store spørgsmål, som fascinerer de to ph.d.-studerende fra DTU Space, David Arge Klevang Pedersen og Andreas Härstedt Jørgensen.

Derfor sagde de ja med det samme, da deres vejleder, John Leif Jørgensen, professor og afdelingsleder for Måling og Instrumentering på DTU Space, spurgte, om de ville samarbejde med NASA om at udvikle et instrument til en robot, der bliver sendt til Mars i 2020.

Målet er at udforske den røde planet for at finde ud af, om der har været liv. Desuden vil NASA samle viden og demonstrere teknologier, der kan bruges til fremtidige Mars-ekspeditioner med mennesker.

Udstyr skal tåle stråling

”Missionen er spændende, fordi den handler om at finde svar på nogle helt fundamentale spørgsmål. Men det er også fascinerende at arbejde med udstyr, der skal ud i rummet. Det stiller store krav, fordi udstyret både skal tåle store temperatursving og stråling fra solen og vores kosmiske omgivelser. På Mars kan temperaturen variere fra minus 128 til plus 40 grader,” siger David Arge Klevang Pedersen.

I 2015 tilbragte han seks måneder på NASA’s forskningscenter på Caltech i Californien for at teste udstyret på sten, der minder om dem på Mars. I december afleverede han sammen med Andreas Härstedt Jørgensen sin ph.d.-afhandling. Makkerparret har allerede præsenteret de indledende resultater og regner med, at de skal præsentere den endelige afhandling for NASA i løbet af 2016.

Instrumentet, som de studerende er med til at udvikle sammen med NASA, er et blandt syv, der er udvalgt til at blive monteret på robotkøretøjet Mars 2020 Rover. Instrumentet hedder PIXL og sidder på armen af robotten. PIXL består af et fokuseret X-ray-fluorescerende instrument, der er designet til at identificere grundstofsammensætningen af sten i en meget høj opløsning. Instrumentet er udstyret med et kamera, der sammen med struktureret lys navigerer instrumentet med meget høj præcision mellem de klippeformationer, der skal undersøges på Mars.

Ph.d.-studerende David Arge Klevang Pedersen (tv.) og Andreas Härstedt Jørgensen (th.) inspicerer det specialdesignede kamerahoved, som PIXL skal udstyres med. Foto: Mikal Schlosser.

Leder efter aflejringer

Teknikken fungerer ved, at PIXL skyder tynde røntgenstråler mod stenene, som fluorescerer afhængigt af stenens grundstofsammensætning. Kameraet tager herefter et digitalt billede, der bliver sendt til NASA, hvor biologer og geologer undersøger kompositionen af stenene for at finde spor af aflejringer fra levende biologiske mikroceller. De mest lovende prøver bliver indsamlet og opbevaret på Mars for at blive bragt tilbage til jorden ved en senere mission.

”Vores opgave går ud på at levere kameraet og udvikle den del af instrumentet, der navigerer robotten mod stenen. Opgaven betyder, at vi bl.a. skal finde ud af, hvor langt der er mellem sten og instrument, og give besked, hvis dele af stenen stikker ud og er til fare for instrumentet,” fortæller Andreas Härstedt Jørgensen.

Skal virke hver gang

Kameraet på PIXL er en videreudvikling af DTU Spaces stjernekamera, der består af et digitalkamera, som fotograferer stjernehimmelen, og en computer, der matcher digitalbillederne til et stjernekort lagret i computeren.

Stjernekameraet bliver brugt som kompas på rumfartøjer, så forskerne kender fartøjets orientering i rummet. Med over 50 internationale missioner har stjernekameraet vist, at det kan klare skiftende rumvejr og hård stråling, fortæller David Arge Klevang Pedersen:

”Hvor andre forskere begynder fra bunden med at udvikle nyt udstyr, bygger vi videre på kernen i stjernekameraet. Det er en stor fordel. Specielt når man udvikler rumfartsudstyr, hvor det ikke er muligt at stramme en skrue eller udføre små justeringer. Udfordringen på Mars er, at teknikken skal virke hver eneste gang. Ellers medfører det store konsekvenser for hele missionen.”