– Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Hvem, Hvad, hvor > > Jens Martin Knudsen > Udvikling af instrumen...

14. oktober 2014

Del 5 - Udvikling af instrumenterne

Efter først at være inviteret med på NASA-mission og derefter dømt ude af flere omgange, bliver det endelig afgjort, at den danske Mars-gruppe skal have instrumenter med til Mars. Og så begyndte det store arbejde med at udvikle instrumenterne ...

Da det gik op for forskerne i den danske Mars-gruppe, at der måske alligevel ville blive mulighed for at levere instrumenter til en fremtidig Mars-mission, begyndte gruppen at overveje, hvordan man skulle forholde sig til selve instrumentbygningen ...

Udvikling udført af "amatører"

Skulle man – ligesom det havde været tilfældet for de første magnet-eksperimenter under NASA's Viking-mission – overlade fremstillingen af instrumenterne til en kommerciel virksomhed?

Eller skulle man søge rådgivning hos – og eventuelt alliere sig med – lokale eksperter i Danmark (Niels Bohr Institutets mekaniske værksted, elektronik-værksted og Dansk Rumforskningsinstituts erfarne eksperter) for at inddrage deres ekspertise - men ellers fremstille instrumenterne lokalt?

Uanset hvilken løsning man valgte, ville der skulle udarbejdes detaljerede ideer og krav til magnet-instrumenterne, og alt var i princippet åbent og skulle opfindes og udføres helt fra bunden.

Jens Martin Knudsen sammen med en amerikansk NASA-astronaut.

Udfordringen var, at ingen i Mars-gruppen havde nogen praktisk erfaring med rum-missioner. Her var desuden ikke 'kun' tale om en mission, hvor noget skulle sendes i kredsløb om Jorden, men om levering af såkaldt 'space qualified flight hardware' til en 'deep space mission' med alle de krav, der følger med i sådan en situation.

Detaljerede krav fra NASA

Der skulle forhandles med NASA om de detaljerede krav til instrumenternes egenskaber, både hvad angik de videnskabeligt relevante parametre som for eksempel de ønskede magnet-felter på overfladen af metalpladerne, men også om for eksempel detaljerne i, hvordan pladerne skulle monteres på landeren.

De formelle dokumenter, som beskriver dette sidste kaldes 'interface control documents' og de definerer meget præcist, hvordan de færdige instrumenter skulle monteres på landeren: Bolthul-geometri, orientering i forhold til kameraet, størrelse og øvrige specifikationer på monteringsbolte eller nitter.

En anden ting, som var nyt for gruppen, var, at materialer ikke kunne vælges frit, men for eksempel hvad angår limninger er det kun visse specielle limtyper, som kan anvendes til rum-missioner, fordi der stilles store krav til lav udgasning i vacuum, temperaturstabilitet og også for eksempel limfugernes tykkelse.

I tæt samarbejde mellem forskerne i Mars-gruppen og finmekanikerne på Niels Bohr Institutets centralværksted blev der udviklet et sæt permanente magneter, et såkaldt 'magnet array'.

Men efterhånden som gruppen udførte simuleringseksperimenter med støv af forskellige Mars-analoge materialer - og efterhånden som samarbejdet med NASA og Peter Smith tog form - viste der sig nye muligheder for tillægsinstrumenter ...

Tre forskellige magneteksperimenter

I slutningen af 1995 - omkring et år inden Mars Pathfinder skulle opsendes - var tre forskellige magnet-eksperimenter under udvikling på Niels Bohr Institutet.

1. Den lille magnet fra kameraets "tip-plate", som blev observeret via en speciel lup i kameraet.

2. En af de to rampe-magneter til undersøgelse af grundstofsammensætningen af de mest magnetiske støvpartikler.

3: Det af de to  'magnet arrays', som sad nærmest kameraet.

4. Det nederste af de to 'magnet arrays' på landerens bundramme. Indfangne støv-partikler danner et ringmønster på metalpladerne over de indbyggede magneter.

Disse billeder blev optaget på Mars i 1997.

Dels den førnævnte 'magnet array' (figur nummer tre og fire), der består af fem forskellige magnetkonfigurationer skjult i en neutralt udseende metalplade, dels et lille instrument, 'tip-plate magneten' (figur nummer et), til montering tæt på kamera-hovedet til undersøgelse af eventuel kædedannelse for de tiltrukne partikler.

Endelig var udviklingen også i gang af et sæt af rampe-magneter (figur to) til montering yderst på de ramper, som skulle bringe den lille rover, Sojourner, sikkert ned på Mars-overfladen.

Meningen var, at rampe-magneten skulle tiltrække en tynd film af de mest magnetiske støvkorn fra luften, og man ville så bruge grundstofanalysatoren monteret på Sojourner til sent i missionen at lave en grundstof-analyse af støvet på denne magnet.

Formålet var at undersøge, hvorvidt grundstoffet titanium fulgtes med grundstoffet jern i den magnetiske fase i støvet. Hvis det var tilfældet, ville man med stor sandsynlighed kunne afvise, at vand havde spillet en stor rolle under dannelsen af støvet. Som Jens Martin Knudsen formulerede det lidt skarpt: "If titanium follows iron in the magnetic phase in the dust, you can forget about water on Mars".

Alle disse instrumenter blev bygget på Niels Bohr Institutet og monteret på Pathfinder-landeren, og i december 1996 blev de sendt med til Mars.

Kameraet skulle kalibreres

Mars-gruppen skulle, med Peter Smith fra Lunar and Planetary Science Laboratory ved University of Arizona i spidsen, desuden  bidrage til det omfattende arbejde med at kalibrere kameraet ('Imager for Mars Pathfinder' eller IMP).

Ikke alene gav denne aktivitet gruppemedlemmerne en meget fin kontakt med de amerikanske kolleger, men arbejdet gav desuden et indgående kendskab til kameraets egenskaber og til det udviklede styringsprogrammel.

Derudover kom deltagelsen i det arbejde til at betyde, at den danske Mars-gruppe blev udvidet med yderligere tre fysikere, nemlig Stubbe Faurschou Hviid, Haraldur Páll Gunnlaugsson (kaldt Palle) og Walter Goetz.

Billedet viser udsigten mod vest fra Pathfinders landingssted. Nederst kan man se solcellerne og de airbags, der blev brugt ved landingen. Foto: NASA.

Stubbe Faurschou Hviid og Haraldur Páll Gunnlaugsson rejste begge til Tucson, hvor de opholdt sig i flere måneder og deltog i både kalibreringen af kameraet og udviklingen af styre-software.

På grund af NASA's meget stramme budget for missionen var der brug for, at de tilknyttede videnskabsfolk involverede sig i alle praktiske aktiviteter i forbindelse med pasningen af missionen på overfladen af Mars.

Det gjaldt ikke mindst i planlægningen af optagelsen af billeddata og generering af de koder, som hver morgen skulle sendes til Mars for at fortælle missionens kamera, hvad det skulle foretage sig i løbet af dagen.

På den måde blev det muligt for den danske Mars-gruppe at deltage i dele af missionen, som de overhovedet ikke havde troet ville være tilgængelige for dem ...

Med tårer i øjnene

Mars Pathfinder blev sendt op i 1996, og efter en rejse på syv måneder landede den på Mars fjerde juli 1997. Jens Martin Knudsen oplevede øjeblikket med tårer i øjnene fra første parket hos NASA.

"11 minutter efter landingen lød et enkelt bip i kontrolcenteret. Besked fra sonden om, at alt var, som det skulle være," fortæller han til Politiken.

Da det stod klart, at alt fungerede, og at landingen havde været en succes, ringede han hjem til sin forældre i Haurum. "Da vi har snakket cirka 45 sekunder, så sagde min far den sidste sætning, jeg hørte ham sige i live. Det var: Lad os holde op. Det er for dyrt" fortæller Jens Martin Knudsen.

 

<< Forrige Næste >>