Niels Bohr-forskere skal kalibrere rover-billeder på Mars i 2020

Skal vi have mennesker på Mars i 2030’erne, skal de også have adgang til ilt. Ikke mindst, hvis de skal gøre sig forhåbninger om at komme hjem igen, for returraketten vil få brug for masser af ilt til at oxidere brændstoffet.

Derfor er en gruppe forskere med det amerikanske universitet MIT i spidsen i gang med at udvikle første udgave af et apparat, som katalytisk kan adskille den tynde CO2-rige atmo­sfære i CO og O2.

Moxie står for Mars Oxygen In-­Situ Resource Utilization Experiment og består af en faststofelektrolyseenhed med meget tynde flader af katalytisk aktive materialer, som måske kan være følsomme over for komponenter i det mineralholdige støv fra overfladen af planeten.

Målet er, at apparatet skal kunne producere op til 20 gram ilt i timen, hvilket ville svare til ca. 20 liter ved atmosfæretryk på Jorden, fortæller lektor for Astrofysik og Planetforskning ved Niels Bohr Institutet Morten Bo Madsen.

»Det bliver måske lidt mindre, men ikke desto mindre er ideen, at når der skal mennesker til Mars, vil der forinden være anbragt et lille kernekraftværk og en opgraderet version af Moxie, som i 25 måneder producerer ilt til ophold og hjemrejse,« siger han.

Læs også: DTU-kamera afgørende for næste Mars-mission

Men for at fungere upåklageligt er det nødvendigt at kende planetens trusler, herunder støv, og den slags har NBI-forskerne mange års erfaringer med fra tidligere missio­ner såsom Pathfinder-missionen i 1997 og landingen af roverne Spirit og Opportunity fra 2004.

Dengang fik gruppen mulighed for at undersøge støvet ved hjælp af permanente magneter, og den viden kan genbruges på Mars 2020.

»Vi skal finde ud af, hvordan vi konstruerer filtre, så man undgår gener fra Mars-støvet. Om det så skal foregå mekanisk, magnetisk eller elektrostatisk, skal vi finde ud af – måske bliver det alle tre i kombination. Vi kender støvets krystallinske komponenter, men vi ved endnu ikke helt, hvad de øvrige komponenter i støvet betyder for mennesker og udstyr,« siger han og understreger, at svovl er et kendt problem.

Svovl er som gift

»Svovl er en komponent i støvet, og det kan virke som gift på elektrolysematerialerne, så vi skal finde nogle ideer til et effektivt filter. Det er usikkert, om filteret kommer med ud at flyve i 2020, men vi skal finde ud af, hvad vi skal tage højde for i næste generation og ellers udnytte de øvrige instrumenter om bord til støvanalyserne,« siger Morten Bo Madsen.

Moxie er således prototypen på det endelige anlæg, som nok skal være ca. 100 gange større, når det skal arbejde for at få astronauter hjem igen. Derudover er det meningen, at gruppen skal bidrage med sin viden om støv i forbindelse med videreudvikling af det Mastcam-kamera, som Curiosity-roveren har med til bl.a. at tage landskabsbillederne.

Det nye kamera, som hedder Mast­cam-Z, fordi det kan zoome, skal have en så høj opløsning, at det med sine øjne kan skelne objekter på ned til 1 mm tæt på fra objekter på 3-4 cm, der er op til 100 meter væk.

Seminar: Sådan tiltrækker du it-talenter til industrien

Kameraet får brug for et radiometrisk kalibreringstarget – en lille plade med pigmenterede felter i gråtoner og forskellige farver. De bliver brugt til at fastslå, hvilke mineraler der er i jorden ved at sammenligne med farverne på pladen, hvoraf nogle er baseret på velkendte mineralprøver.

Dette target er nødvendigt, eftersom lyset på Mars ikke er hvidt som på Jorden på grund af koncentrationen af rødt støv i luften, så derfor skal sammenligningsgrundlaget også være tilpasset Mars. Og så skal udvalgte områder i disse targets holdes så fri for støv som muligt, hvilket vil ske ved hjælp af magneter.

»Kalibreringstargets er en kritisk komponent, og Nasa var meget tilfredse med de tre, vi leverede til Phoenix-missionen i 2007, så vi bidrager gerne igen,« siger Morten Bo Madsen og fortæller videre, at der er også er kommet en forespørgsel på vigtige dele til et kalibreringstarget til missionens SuperCam, som skal lave grundstofanalyser ved hjælp af meget energirigt laserlys.

Det kniber med pengene

Foreløbig er komponenterne på tegnestadiet, og planen er – hvis der er penge til det – snarest muligt at begynde at udføre vindtunnel­eksperimenter og simulationer.

Det med pengene er begyndt at haste, for Nasa låser deres designs i løbet af foråret, og endnu er det ikke lykkedes at finansiere den danske deltagelse gennem ansøgninger.

Nasa kan nemlig ikke betale for de danske forskeres ekspertise, når de ikke er ansat på et amerikansk universitet, så Morten Bo Madsen krydser fingre for interesse og gavmildhed hos danske fonde. Og det er ikke kun for at få sit navn på missionens rulletekster, fortæller han. Det handler om udvikling, uddannelse og danske forskeres mulighed for at være med helt fremme i den videre udforskning af Mars.

»Når vi er med, får vi direkte adgang til alle de data, der bliver returneret til Jorden og skal ikke vente seks måneder på offentliggørelsen som resten af verden. Det betyder, at vi kan erhverve en masse ny ekspertise,« siger han.