DTU-kamera afgørende for næste Mars-mission

DTU-kamera afgørende for næste Mars-mission

Når Nasa sender en ny rover til Mars i 2020, bliver det med kamera- og navigations­udstyr fra DTU Space.

DTU Space spiller en stor rolle i Mars 2020-missionen, som er Nasas næste store skud i bøssen i jagten på viden om den røde planet.

Når den næste rover indtager planeten, bliver det nemlig med vigtigt kamera- og navigationsudstyr, designet og produceret af DTU Space – instituttet, som i forvejen er kendt og anerkendt i rumkredse for sine robuste stjernekameraer.

Sammen med de øvrige godt 30 ansatte på afdelingen for Måling og Instrumentering er to postdocs i gang med den krævende opgave at designe instrumentet.

»Vi er vant til at se på stjerner og planeter, men nu kommer der helt nye udfordringer til. Det er jo fedt og spændende at få lov at sætte en finger på en mission til Mars. Det bliver ikke meget sjovere,« understreger ph.d. David Arge Klevang Pedersen, som for godt to år siden fik at vide af professor John Leif Jørgensen, at Nasa havde ringet med en særlig opgave.

Artiklen fortsætter under grafikken

De danske forskeres opgave er todelt: Dels skal de producere et kamera, som roveren kan bruge til at navigere på Mars, når den skal nærstudere den kemiske sammensætning i jorden. Dertil skal de frembringe den navigationssoftware, som gør, at roveren kan regne ud, hvor instrumentet er i alle typer vind og vejr.

En udfordring kan nemlig blive, at leddene i roverens arm vil udvide sig og trække sig sammen, i takt med at temperaturen på Mars svinger. Og eftersom den kan svinge med næsten 100 grader, kan det få betydning for præcisionen.

»De fire-fem led i armen vil give sig i hver sin retning, så de ikke kan garantere en nøjagtig absolut position, og der skal vi så navigere den hen mod en bestemt sten,« siger David Arge Klevang Pedersen.

Han uddyber, at kameraet kan bruge og genkende de små huller, roveren borer i forbindelse med undersøgelserne, som trackingpunkter. På den måde kan roveren ’se’, om instrumentet står samme sted eller har flyttet sig – og har styr på sin arm.

Navigation efter landskabet

»Vi har folk her, som er dygtige til at navigere efter landskaber, så vi håber også engang at kunne hjælpe med at tracke landskabet under selve landingen,« fortæller David Arge Klevang Pedersen.

Instrumentet, som skal foretage disse manøvrer, går under navnet PIXL, hvilket står for Planetary Instrument for X-Ray Lithochemistry, og det skal monteres for enden af roverens robotarm, så det kan føres helt ned i en afstand af 30 mm fra overfladen og tage billeder.

Når DTU Space er blevet sat på opgaven, skyldes det, at instituttet har indgående kendskab til navigation i rummet, da det i årevis har konstrueret stjernekameraer, som har sørget for, at flere rumfartøjer fra ESA og Nasa har holdt kursen ved hjælp af billeder af stjernehimlen. Kameraet på PIXL bliver en videreudvikling af disse.

PIXL består af et fokuseret røntgenfluorescerende instrument, som i høj opløsning kan granske den kemiske komposition af Mars-overfladen og bedømme teksturen. På den måde håber forskerne, at tegn på tidligere liv vil vise sig.

Det foregår ved, at instrumentet fokuserer en meget tynd røntgenstråle mod overfladen, hvor grundstofferne vil fluorescere og afgive individuelle signaturer, som forskerne kan aflæse.

Disse målinger sammenholdes med teksturen af overfladen på en meget fin skala for endelig at afgøre, om der er tale om såkaldte biosignaturer. Teksturen måles med et kamera, som fungerer som en slags mikroskop, og det er her, DTU Space kommer ind i billedet.

Har bevist sin styrke

Fordelen ved at kunne modificere det allerede velkendte design fra stjernekameraerne er, at de allerede har bevist, at de kan klare sig i rumvejret og de høje belastninger ved affyring.

Til gengæld skal der en ny linse til, som kommer til at ligne en smal makrolinse, som vi kender dem fra almindelige kameraer. Den skal dog specialdesignes, så den kan opfylde flere formål. Dels skal kameraet som sagt kunne nærstudere teksturen i overfladen, men derudover skal det sammen med to lasere, der udgør et system af struktureret lys, måle afstande til terrænet og sikre navigeringen.

»Laseren fokuserer et struktureret lys, der viser sig som små prikker, som kameraet kan samle op på linje med at aflæse stjerner. Så kan roveren navigere sikkert mod den specifikke sten uden at ramme den. Lykkes det, vil roveren kunne arbejde meget autonomt uden hele tiden at skulle have kommandoer fra Jorden. Det tager typisk et døgn at positionere et kamera på en rover, så det giver en langt bedre turnaround-tid, hvis den kan gøre det selv,« understreger David Arge Klevang Pedersen.

Det betyder, at der skal skrives ny navigationssoftware, og det arbejde er lige nu i designfasen hos David Arge Klevang Pedersen og makkeren Andreas Härstedt Jørgensen.

Desuden ligger det nye arbejde ikke kun i det teknologiske, men også i det psykologiske, hvilket de to forskere ser som en af de største udfordringer.

»Nasa vil meget gerne have kontrol med tingene, så det er en udfordring for dem at vænne sig til, at roveren kan arbejde autonomt uden kontroller fra Jorden i længere tid ad gangen. Den del, kan vi mærke, skal indkøres langsomt,« siger David Arge Klevang Pedersen.

DTU-forskerne har et par år endnu at løbe på, for udstyret skal samles og afleveres i løbet af 2018 forud for opsendelsen i 2020.

Kommentarer (0)