Marsprøve-tilbagebringelse (NASA–ESA) – Bringer Mars til Jorden

Hvorfor returnere Marsprøver i stedet for at analysere in-situ?

Mars har længe fascineret videnskabsfolk og science fiction-forfattere, lige siden primitive teleskoper fik os til at tro på tilstedeværelsen af kunstige kanaler på planetens overflade.

Takket være Elon Musks SpaceX, som radikalt har sænket omkostningerne ved at nå Jordens kredsløb, ser det ud til, at vi måske er et par år, eller mere sandsynligt mindst et årti, væk fra at se den første bemandede mission til Mars.

Når vi ankommer til Mars, vil de første menneskelige opdagelsesrejsende stå over for et meget anderledes sæt af opgaver end astronauterne, der først landede på Månen. Langt fra nogle-dages ekspeditioner med minimale forsyninger, vil enhver Mars-mission vare i årtier, med mindst flere måneder på overfladen. Som følge heraf skal en bemandet Mars-mission være en slags proto-koloni, der kræver en vis udnyttelse af de lokale ressourcer for at holde astronauterne i live.

Kilde: Explore Deep Space

Så er det afgørende, at vi ved mere om planetens overflade og geologi, hvad de marsianske mineraler virkelig er, i stedet for de gæt og estimater, vi har kunnet lave indtil nu.

Til det er lokal analyse af værktøjer monteret på sonder og robotter generelt utilstrækkelig, da de skal være ekstremt energieffektive og lette, hvilket udelukker mange af de mest nyttige analysemetoder.

I stedet vil det at bringe en marsisk klippeprøve tilbage til Jorden give forskerne mulighed for at bruge de mest avancerede og følsomme detektionsmetoder for bedre at forstå den røde planets historie.

Dette er grunden til oprettelsen af Mars Sample Return, under ledelse af både NASA og ESA (European Space Agency).

Ideen er at tage prøver af marsisk støv og klipper og sende dem tilbage til Jorden. På grund af de ekstreme afstande er dette langt fra en nem opgave, og projektet har haft en ujævn start, med problematisk udvikling og omkostningsoverskridelser, med endda trussel om aflysning.

Vores orbiter er allerede på plads for at levere datavidereservice for overflademissioner.

Det næste logiske skridt er at bringe prøver tilbage til Jorden, for at give adgang til Mars for forskere globalt, og for bedre at forberede fremtidig menneskelig udforskning af den røde planet. 

Men da andre konkurrerende programmer ser på at opnå første gang, at menneskeheden bringer mineraler tilbage fra en anden verden, især fra det kinesiske rumprogram, er det sandsynligt, at det amerikansk-europæiske program vil fortsætte i en eller anden form.

Perseverances lager: Hvad er i rørene (2025 opdatering)

Lanceret i 2020 og landet i 2021, Perseverance-missionen er den seneste og mest ambitiøse sonde sendt til Mars endnu, med roveren så tung som en stor bil.

Perseverance blev også kombineret med Ingenuity Mars Helicopter, den første nogensinde helikopter, der formåede at flyve i den meget tynde marsiske atmosfære (2 % af Jordens). Ingenuity gennemførte 72 flyvninger, over 11 miles (18 kilometer).

Disse sonder supplerer den 3,7 ton ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), som ankom til Mars i 2016 og som fra kredsløb skabte et globalt kort over vandfordeling i form af vandis eller vand-hydratiserede mineraler i den lave undergrund på Mars.

Perseverance landede i Jezero-krateret, et 28-mile (45 kilometer) bredt nedslagskrater, som forskere mener engang var oversvømmet med vand og var hjemsted for en gammel floddelta. Så ikke kun indeholdt det sandsynligvis vand i fortiden, men det kunne også indeholde bevis på gammelt liv.

Kombineret med det meget flade landskab og en placering lige nord for Mars’ ækvator, ville de potentielle vandaflejringer, der stadig er dybt under overfladen, også gøre Jezero-krateret til et potentielt sted for en bemandet Mars-landing.

Perseverance kørte rundt i krateret 18,5 miles (30 kilometer) over 3 og et halvt år.

Måske endnu vigtigere, Perseverance indsamlede også 25 prøver af klippe og regolit (små klipper og støv fra overfladen), samt en luftprøve under sin udforskning af Jezero-krateret.

Disse prøver blev indsamlet ved hjælp af et lille bore, der skabte et langt rør af klipper, forseglet i en metalbeholder.

Yderligere 5 “vidne-rør” vil blive indsamlet, samt bevis på systemets renhed gennem hele prøveprocessen.

Kilde: NASA

De indsamlede prøver er en blanding af sedimentære klipper (aflejret af vand) og magmatiske klipper (solid magma).

Hvordan Mars Sample Return fungerer: Lander → MAV → ERO → Jorden

Indtil nu har alle Mars-missioner været en envejsrejse, med vores raketter knap nok til at sende til Mars og lande på overfladen med de multi-ton rovere for hver mission.

I den henseende var Perseverance ikke anderledes, med roveren selv dømt til at blive på Mars’ overflade.

For at indsamle de høstede prøver, skal en anden mission lanceres for at lande på overfladen med et dedikeret system, der vil gå tilbage i rummet efter at have samlet prøverne.

Dette ville kræve en “fetch rover”, som vil indsamle prøverne, som Perseverance har efterladt på Mars’ overflade, ved hjælp af en robotarm til at samle dem op og læsse dem ind i en raket, der kan gå tilbage i rummet, Mars Ascent Vehicle.

En orbiter vil være der for at modtage prøverne i Mars’ kredsløb og transportere dem tilbage til Jorden.

Prøven vil derefter blive modtaget i Jordens kredsløb af en tredje mission, som vil få den til sikkert og intakt at lande på Jorden til analyse.

Kilde: ESA

NASAs erklærede mål er at bringe disse prøver til Jorden i 2030’erne. Før prøverne kan åbnes på Jorden, vil de blive overført til et BioSafety Level-4 (Planetary Protection Facility), som nu planlægges af NASA og den Europæiske Rumfond. Alle indkapslingssystemer skal forhindre frigivelse af mulige marsianske organiske stoffer eller mikrober – et væsentligt skridt for at sikre planetarisk beskyttelse og offentlig sikkerhed.

MSR-udfordringer: Omkostninger, tidsplan og arkitekturdebatter

I 2023 og 2024 blev det tydeligt, at den oprindelige plan og budget for Mars Sample Return-missionen var i problemer, da den ville blive massiv forsinket (måske op til 2040’erne) og over budget.

Med omkostninger, der stiger fra de allerede massive $6B til mindst $11B, har dette sat programmet i spotlight på en negativ måde.

Så mens prøverne er blevet skabt effektivt af Perseverance, kan deres indsamling og bringe dem tilbage til Jorden lide under den komplekse missiondesign.

Sample Retrieval Lander (SRL): Sky-Crane vs. Kommerciel levering

SRL har gennemgået mange forskellige koncepter.

Lander-designet har udviklet sig dramatisk over de sidste to år, på et tidspunkt som en meget stor lander med en prøve-hentningsrover, derefter to landere, og nu en mellemstor lander uden hentningsrover og to helikoptere.

Kilde: The Planetary Society

I januar 2025 annoncerede NASA, at de overvejer 2 mulige designs for landingsfasen:

• Den første mulighed vil udnytte tidligere fløjede indgangs-, nedstignings- og landingssystemdesigns, nemlig sky crane method, demonstreret med Curiosity- og Perseverance-missionerne.
• Den anden mulighed vil “kapitalisere på brug af nye kommercielle kapaciteter til at levere lander-payloaden til Mars’ overflade”.

Kilde: NASA

I begge tilfælde vil platformens solpaneler blive erstattet med et radioisotope power system der kan levere strøm og varme gennem støvstorm-sæsonen på Mars, hvilket tillader reduceret kompleksitet.

Generelt ser det ud til, at der er en heftig debat inden for NASA om, hvorvidt de skal forfølge en “business-as-usual”, holde fast i mindre ambitiøse og dyrere gennemprøvede metoder, eller tage risiciene ved at miste Mars-prøverne fra Perseverance til et uprøvet og billigere nyere design produceret af private virksomheder.

Mars Ascent Vehicle (MAV): Design, risici og beredskab

Designene af Mars Ascent Vehicle (MAV) og Earth Return Orbiter (ERO) er også i tvivl.

MAV blev designet som en to-trins raket og ville blive opbevaret inden for SRL.

Kilde: NASA

Kilde: NASA

Dette gør raketten vanskelig at bygge, da den skal overleve intakt 15 G deceleration under landingen på Mars, og derefter autonomt udløse en lancering uden direkte kontrol fra Jorden, på grund af transmissionstidens forsinkelse.

Så uden et team på jorden til for-lancering reparationer og justeringer, hæver dette barrieren for pålidelighed.

Der er en opfattelse af, at NASA’s Mars Sample Return (MSR) mission bliver forsinket af ubeslutsomhed, men den reelle forsinkelse har været flere årtier med at søge en arvepropulsionsløsning i stedet for et teknologisk fremskridt for at udvikle og teste et Mars Ascent Vehicle (MAV) til at lancere prøverne til Mars’ kredsløb.

John Whitehead at SpaceNews

MAV er sandsynligvis den mest vanskelige del af missionen, og den der er mindst avanceret i sin udviklingsfase. Potentielt kunne en tungere lander løse problemet ved at tillade et større og lettere at bygge MAV-design.

Earth Return Orbiter (ERO): Hybrid fremdrift og indfangning

Indtil videre er ERO ESA’s ansvar; den ville blive det største rumfartøj, der nogensinde kredser om Mars, med et vingefang på 38 meter (125 fod).

Denne store størrelse skyldes dens massive solpanel, da den vil bruge den mest kraftfulde elektriske fremdrift, der nogensinde er brugt til en interplanetarisk mission, mens den også bruger kemisk fremdrift til at indtræde i Mars’ kredsløb.

Kilde: ESA

Det ville tage ERO omkring to år at nå sin operationelle kredsløb omkring Mars, et år at udføre sin Mars-mission, og yderligere to år at forlade Mars og vende tilbage til Jorden.

ERO er sandsynligvis mindre problematisk end MAV, da den stort set er en stor version af testede designs, som ESA er fortrolig med. Dog har omkostningskontrol været et problem i fortiden for den Europæiske Rumorganisation.

FY2026 Budgetforslag: Hvad er på spil for MSR

I april 2024 annoncerede NASA, at de ville begynde at “Søge innovative designs” for Return Mars Samples-missionen.

“Bundlinjen er, at et budget på $11 milliarder er for dyrt, og en returneringsdato i 2040 er for langt væk.

Vi skal tænke uden for boksen for at finde en vej frem, der både er overkommelig og returnerer prøver inden for en rimelig tidsramme.” 

NASA Administrator Bill Nelson

Et ekstra pres er 2026 US Federal budget, looking to cut a lot of spending at NASA, including the return of Martian samples.

Dette kommer i samme beslutningspakke, der også planlægger for SLS (Space Launch System) raketten og Orion-kapslerne, tidligere kerne til Artemis Missions, som skal udfases efter Artemis III, og erstatningen af ISS med en kommerciel rumstation.

i overensstemmelse med administrationens prioritet om at vende tilbage til Månen før Kina og sætte en amerikaner på Mars, vil budgettet fremme prioriterede videnskabs- og forskningsmissioner og projekter, afslutte økonomisk uholdbare programmer, including Mars Sample Return. 

Det kan også bemærkes, at den samme præsidentielle meddelelse kritiserede NASA for sin grønne eller progressive dagsorden, hvilket fører til bekymringer om, at Mars Sample Return er collateral skade af en overvejende politisk kamp.

“Dette budget afslutter klima-fokuseret “green aviation” udgifter.

Dette budget vil også sikre fortsat eliminering af enhver finansiering mod misaligned DEIA initiatives, i stedet for at tildele de penge til missioner, der kan fremme NASA’s core mission.”

Mest sandsynligt er truslen mod Mars Sample Return primært en strategi fra Det Hvide Hus for at tvinge NASA til at overveje nye muligheder for projektet, i stedet for passivt at acceptere en milliardbudgetoverskridelse, på et tidspunkt hvor videnskabsprojektfinansiering bliver skåret ned.

Private virksomheder kommer for at tilbyde deres egne alternativer, med mange der påstår at kunne håndtere opgaverne for en brøkdel af NASA’s forecasts.

Global konkurrence: Kinas Tianwen-3 og JAXAs MMX

Swipe to scroll →

Kinesisk mission

En god grund til at tvivle på en permanent aflysning af Mars Sample Return-missionen, i stedet for en radikal redesign fra bunden, er at andre rumagenturer presser på for deres eget mission med lignende mål.

I betragtning af USA’s intention om at forblive den førende rummagt, ville det være politisk uacceptabelt, at Kina slår NASA til opgaven, noget en returnering i 2040’erne kunne gøre muligt.

Kina har annonceret planer for en Mars prøve-tilbagebringelsesmission kaldet Tianwen-3, som vil blive lanceret i slutningen af 2028, med målet om at returnere “no less than 500 grams of Martian samples to Earth by around 2031”.

Selvom dette er en meget mindre prøve, vil den kortere tidslinje stadig give Kina mulighed for at hævde sejr for den første Mars-prøve nogensinde bragt tilbage til Jorden.

Tianwen-3 vil ikke bruge en rover, men en drone til at indsamle prøver fra steder inden for flere hundrede meter fra landingsstedet.

Hele missionens plan er meget kompleks, involverer 13 faser og bruger in-situ og fjernmålingsteknologier.

Tianwen-3 vil være den første internationale mission, der udfører 2‑meter‑dyb boring for prøveindsamling på Mars.

Hou Zengqian  – Chief scientist of the Tianwen-3 mission

Japansk mission

Den japanske rumfartsagentur (JAXA) annoncerede en plan kaldet Martian Moons Exploration (MMX) for at hente prøver fra Mars’ måner, Phobos eller Deimos.

Selvom det ikke er en direkte Mars-mission, kan dette have stor interesse, da disse små asteroider, der kredser om Mars, ofte er blevet betragtet som mulige permanente rumstationer omkring den røde planet.

Dette bør også være meget enklere, da landing på en asteroide kan kaldes simpel, da sonderne og prøverne ikke behøver at håndtere landing og derefter undslippe Mars’ gravitationsfelt.

Kilde: ManyWorlds

Investering i marsianske innovatører

1. Lockheed Martin

Lockheed Martin (LMT ) er en af verdens største luft- og forsvarsvirksomheder.

Så det er ikke kun et rumfirma, men også bag ikoniske fly som Black Hawk helicopters eller F-16, samt avanceret udstyr som F-35, flying radar planes eller logistiske fly som C-5 Galaxy & C-130J Super Hercules.

Kilde: Lockheed Martin

Det er også producenten af nogle af USAs mest vigtige missilsystemer, som JASSM, Javelin, ATACMS, og HIMARS, i ekstrem høj efterspørgsel efter udtømning af lagre på grund af konflikten i Ukraine.

Det er også en vigtig leverandør af anti-missilforsvarssystemer som den maritime AEGIS og THAAD (Terminal High Altitude Area Defense) mod ballistiske missiler.

Kilde: Lockheed Martin

Våben er dog ikke alt, hvad virksomheden gør. Ekspertise inden for militær avionik og missiler konverterer godt til ekspertise i raketter og rumfartøjer.

Vedrørende Mars Sample Return-missionen har Lockheed omfattende erfaring, da de har bygget 11 af NASAs 22 Mars-rumfartøjer gennem årene og støttet dem alle. De foreslog en billigere, strømlinet mission, der ville bruge en mindre lander, et mindre Mars Ascent Vehicle og et mindre Earth entry system.

The targeted price tag would be “only” $3B. Landeret ville bygge på baggrund af InSight lander, som med succes landede på Mars i 2018.

Lockheed er også hovedentreprenør for design, udvikling, test og produktion af Orion-rumfartøjet, som er den mindst kontroversielle eller risikable del af hele Artemis-programmet.

Virksomheden er aktiv i andre rumprogrammer, som GOES-R vejr‑satellitter, indsamling af asteroidprøver via OSIRIS‑REx, Jupiter‑sonden JUNO, og en bærbar strålings‑skjoldvest, AstroRad.

Samlet set, fra nøglesystemer til lige så vigtige rumfartøjer og programmer, er Lockheed Martin i spidsen for amerikansk innovation og dyb rumforskning.

Virksomheden bør drage fordel af senere iterationer af Artemis-programmet, såvel som mange andre dyb‑rum‑ og Mars‑fokuserede missioner på lang sigt.

(Du kan læse mere om virksomheden i vores dedikerede investeringsrapport “Lockheed Martin (LMT) Spotlight: A Leader In Defense and Aerospace”).

2. Northrop Grumman

Northrop Grumman (NOC ) er et forsvars‑luft‑og‑rumfartsfirma mest berømt for at have skabt den ikoniske the iconic B-2 stealth strategic bomber, hver en pris på næsten en milliard dollars. Dette mere end 20‑år‑gamle design is going to be replaced by the B-21, which is still in development.

Virksomheden er også i spidsen for rumteknologi og har blandt andet arbejdet på the state-of-the-art James Webb Space Telescope.

Kilde: Northrop

Virksomheden får størstedelen af sine indtægter fra rum‑ og aeronautiksystemer, med en anden stor sektion, missionssystemdivisionen, der dækker et bredt udvalg af sensorer, cyberforsvarsoftware, sikker kommunikation, og C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance).

Den er også en førende producent af ammunition, fra lille kaliber til styrede projektiler og stor kaliber.

Kilde: Northrop

Virksomheden ser frem til sin position som leverandør af avancerede våben, med udvikling og implementering af autonomous weapons systems like the X-47B, helicopter drone Fire Scout, surveillance drones Global Hawk and MQ-4C Triton, or future autonomous strike drones.

Den er i spidsen for udviklingen af direct energy weapons (lasers), electronic warfare, anti-drone systems, og intercontinental ballistic missiles.

Northrop Grumman leverer USA nogle af dets mest avancerede kapaciteter, fra rum til integreret kommando og stealth tunge bombere.

Den kan blive påvirket af aflysning af SLS, men er stadig en leder inden for rumteknologier som hypersoniske køretøjer, missiladvarsel og sporing, satellitkommunikation, og propulsion systems.

3. Rocket Lab

Rocket Lab er en af de mest seriøse konkurrenter til SpaceX i markedet for genanvendelige raketter.

Virksomheden har oprindeligt fokuseret på små raketter, med Electron launch system (320 kg payload), som gradvist bliver til en delvist genanvendelig raket. Hidtil har Electron udsendt 224 satellitter i 70 opsendelser.

Senere ser Rocket Lab på at skabe en mellemstor genanvendelig raket, Neutron, sammenlignelig med Falcon 9 (8 000 kg til LEO i fuldt genanvendelig tilstand, 1 500 kg til Mars eller Venus).

Kilde: Rocket Lab

Neutron vil blive drevet af en metan‑brændende raketmotor (som Starship), hvilket ser ud til at være tendensen for næste generation af raketter.

Den vil bruge the newly opened Launch Complex 3, samt a custom-built landing pad at sea constructed by Bollinger Shipyards, den største privat ejede nye konstruktion og reparationsskibsbygger i USA.

Kilde: Rocket Lab

Rocket Lab foreslog at bruge Neutron til a $2B Mars Sample Return mission. Dette er ikke første gang Rocket Lab har hjulpet NASA:

• NASA’s kommende ESCAPADE(Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) mission to study how the solar winds interact with Mars’ magnetic field and atmosphere will be built by Rocket Lab.
• Den leverer cubesat-rymdfartøjet for NASA’s CAPSTONE (Cislunar Autonomous Position System Technology Operations and Navigation Experiment) mission to test the stability of the orbit around the moon that the agency’s proposed Lunar Gateway space

Virksomheden er også bemærkelsesværdig for sin fuldt vertikalt integrerede satellitproduktionsproces, som gør det muligt at optimere omkostninger og designhastighed.

Dette har resulteret i flere kontrakter med NASA & US‑regeringen, herunder a $515M military satellite contract. Og a civilian $143m contract for Globalstar.

Rocket Lab er også en stor producent af solar panels for satellites after its 2022 acquisitions of SolAero Technologies, med 1000+ satellitter drevet af disse paneler, og 4 MW solceller fremstillet i alt.

Kilde: Rocket Lab

For nu er deres opsendelsessystem afhængig af eksterne leverandører, men a series of strategic acquisitions ændrer det, og replikerer for opsendelsessystemer den vertikale integrationsstrategi, der allerede er opnået i satellitdesign og -produktion.

Virksomheden ser også på muligheden for en telekommunikations‑LEO‑konstellation for at generere tilbagevendende indtægter. Den bidrager også til forskning for in-space manufacturing with Varda Space Industries og orbital debris inspection.

Mens SpaceX havde Elon Musks forretningsmæssige talent (og penge) til at udvikle sin teknologi fra bunden, har Rocket Lab brugt en blanding af F&U og opkøb til vertikalt at integrere den nødvendige teknologi.

Den har vist sig meget succesfuld i satellitproduktion, og de ser nu på at replikere denne strategi for genanvendelige raketter. I betragtning af den eksisterende cash flow fra satellitproduktion & Electron‑succeser, er Rocket Lab en god kandidat til at indhente SpaceX’s forspring.

(Du kan læse mere om virksomheden in our dedicated investment report on Rocket Lab.)