Foto

Siden 1960 har man forsøgt at udforske Mars. I Mars 2020-missionen spiller forskere fra DTU spiller en nøglerolle. Foto: NASA/JPL-Caltech

robotkamera

Er der æg på Mars?

Forskere på DTU spiller en nøglerolle i missionen til Mars, men på en god dag modtager de kun 6 megabyte data fra vores naboplanet. Ud fra det materiale skal de på kort tid vurdere, hvilke ordrer der via scripts og makroer skal sendes tilbage til Mars. En kompleks og udfordrende opgave, der har krævet mange overvejelser i arbejdet med software, fortæller professor John Leif Jørgensen. Og så er der alle påskeæggene.

Kort tid efter offentliggørelsen af de første billeder fra Mars-landingen begyndte teorier om en skjult besked at sprede sig på internettet. Faldskærmens sektionsopdelte, rød-hvide design fik det til at krible i fingrene hos kodeknækkere, og på bare seks timer var de hemmelige budskaber afsløret.

Den skjulte, binære kode i faldskærmens tre inderste cirkler dannede et citat fra USA’s tidligere præsident Franklin D. Roosevelt.

TEMA:

Denne artikel er en del af et tema om Mars 2020-missionen, hvor DTU og open source spiller en fremtrædende rolle:
Er der æg på Mars?
Mars: En sejr for open source

”Dare mighty things”, stod der. I faldskærmens yderste kant stod der ”34°11'58'N 118°10'31'W”, som er koordinaterne for NASA’s Jet Propultion Laboratorium i Californien (JPL).

JPL har udviklet robotten Perseverance, der nu kører rundt på overfladen af Mars med et kamera fra DTU Space og leder efter spor af nuværende eller tidligere livsformer. I spidsen for udviklingen af det avancerede kamera står professor ved DTU Space John Leif Jørgensen.
– Det her projekt er hjertebarn for mange, og der er en stor faglig stolthed i det. Mange har arbejdet i rigtig mange år på det og vil gerne sætte deres signatur på projektet – i bogstaveligste forstand. Det forstår jeg godt, siger han.

For mig handler det mere om de dybere forhold for menneskeheden
- John Leif Jørgensen

Den tidligere Mars-rover, Curiosity, havde små huller i hjulene, så det efterlod et aftryk, når den kørte. ”JPL”, skrev den i gruset på Mars. NASA ville ikke have synlige symboler, så i stedet satte JPL huller i hjulet, som skrev bogstaverne med morsekode.

På Perseverance har NASA frabedt sig alle symboler. Derfor måtte JPL være mere opfindsomme. Faldskærmen slog sig ud, Perseverance landede sikkert, koden blev knækket, og nu er John Leif Jørgensen klar til endnu en mission ude i rummet. Er der, eller har der været, liv på Mars? Det skal hans kamera PIXL finde ud af.

Flytter menneskeheden fremad

Gennem tiden har John Leif Jørgensen lavet udstyr til mere end 100 rumfartøjer. Nogle kredser om Mars, andre om Jupiter. I 2018 blev GRACE-FO sendt i kredsløb om Jorden for at måle vandets cyklus. Det giver indsigt i tykkelsen af havisen og vandstanden i havene.

Ganske vist er det en bedrift i sig selv at sende satellitter i kredsløb og lande på planeter 500 millioner kilometer væk, men med John Leif Jørgensens erfaring er det – næsten – blevet hverdag. Dér, hvor han selv fascineres, er i den forskning, der kun er mulig efter en rejse ud i rummet.
– Det handler om et bedre liv. Rumfart er dyrt, og der er uden tvivl konkurrence og prestige involveret, men for mig handler det mere om de dybere forhold for menneskeheden. Vi udvikler udstyr, der skal være med til at give resultater, som vi ikke ville få her på Jorden, selv hvis vi forskede i 10.000 år. For mig er det forskningen, der er det spændende, siger John Leif Jørgensen, som har kontor lige over for kontrolrummet på DTU.

Herfra sender forskerholdet scripts og makroer afsted til roveren på Mars. Der er 30 minutters forsinkelse, fra en ordre er sendt afsted, til man på Jorden kan se et resultat. Derfor er der ingen navigation i realtid.
– Vi giver den helt basale kommandoer, der får den til at køre et bestemt sted hen, finde den rette belysning og tage et billede af noget helt konkret. Vi har et meget lille vindue til det, og når vi først har sendt scriptet, så er det for sent at gøre mere. Først dagen efter ser vi resultatet, forklarer John Leif Jørgensen.

Kompliceret kode

John Leif Jørgensen sammenligner softwaren med den, der er i selvkørende biler. Roverens software er bare meget mere kompleks. En bil skal have relativt simple kommandoer til at bevæge sig i tre frihedsgrader; frem-tilbage, højre-venstre og hurtigere-langsommere. PIXL på roveren har derimod hele ni frihedsgrader.
– Det, vi har lavet på PIXL, svarer i virkeligheden til at programmere en autopilot, der kan flyve et jetfly rundt inde mellem bygningerne i en storby. Er der en sten på overfladen, der stikker blot en centimeter op, kan det være en forhindring for roveren. Når vi sender besked om, at den skal køre et sted hen, så skal den selv kunne navigere udenom alle bump på vejen. Det er os, der er nået længst i verden med den slags autopilot, siger John Leif Jørgensen.

Meget af koden er udviklet af DTU selv. Udover autopiloten er operativsystemet til PIXL også udviklet af John Leif Jørgensen og hans team. Den komplicerede software har taget 2-3 år at udvikle og teste, før den var helt klar til at blive sendt afsted.
– Det lyder måske som lang tid, men til et projekt som dette, så er det faktisk ret kort tid. Vi bruger meget tid på verifikation og nul-fejls metoder. Derfor har vi også måttet kigge på open source-løsninger, der har kunnet hjælpe projektet på vej, siger John Leif Jørgensen.

Men det er ikke kun et spørgsmål om mangel på tid, der får NASA og deres samarbejdspartnere til at kigge på open source. I mange tilfælde kan det være det mest sikre valg. Det gælder eksempelvis softwaren til at komprimere billeder, inden de sendes fra Mars.
– Når vi kun modtager op mod 6 megabyte om dagen, så gælder det om at udnytte båndbredden bedst. Derfor komprimerer vi billederne med et open source-værktøj, der reducerer størrelsen, uden at vi mister noget data. Det er en optimal lossless komprimering af den billedtype, vi får fra Mars, som vi ikke selv ville kunne udvikle og teste med den tid, vi har til rådighed. Hvorfor skulle vi også gøre det, når der er software tilgængeligt, som er gennemtestet af tusindvis andre før os, siger John Leif Jørgensen.

Stråling ændrer koden

Kommunikationen mellem kontrolrummet på Jorden og Perseverance foregår via fire satellitter i kredsløb om Mars. De taler sammen med tre 72 meter høje antenner på Jorden på skift – afhængig af Jordens position. Antennerne, der står i Spanien, USA og Australien, kan opnå en hastighed på 6,8 gigabit i døgnet, og de deles med over 20 andre deep space-missioner.

Lige nu har missionen på Mars første prioritet. Når man starter en mission, dedikeres alle kanaler til missionen, fordi der blandt andet skal sendes software op til udstyret, forklarer DTU-professoren.
– I den første uge brugte vi meget tid på at sende data til udstyret. Strålingen ude fra rummet kan ændre i den binære kode, så 0 bliver til 1, og 1 bliver til 0. Det udgør en risiko for, at der sker vanvittige ting under landingen, som jo er et meget kritisk tidspunkt. Derfor er det kun det mest nødvendige software, der er med fra starten, siger John Leif Jørgensen.

Mange har arbejdet i rigtig mange år på projektet og vil gerne sætte deres signatur på det – i bogstaveligste forstand
- John Leif Jørgensen, professor ved DTU

Med over 200 forskellige, enkeltstående enheder, der hver kræver sin egen software, tager det en rum tid, før missionen for alvor kan starte. Alle enheder og deres software skal testes og kalibreres for at sikre, at intet er gået galt under kommunikationen med udstyret på roveren.

Koden ude i rummet er ganske enkelt mere tilbøjelig til at foretage et bitflip, ligesom en computer på Jorden kan gøre det. Det sker bare ikke så tit, fordi Jordens atmosfære beskytter med, hvad der svarer til 10 meter vand. I rummet er beskyttelsen kun et par millimeter aluminium.

Af samme årsag har man eksempelvis valgt at bruge en processor fra den neonfarvede iMac fra 1990, som ifølge John Leif Jørgensen har en bygningskonstruktion, der gør den mere robust over for stråling.

Ét spørgsmål til oraklet

Roveren kører kun om dagen, da en sten kan få hjulet til at splintre i Mars’ 120 nattefrostgrader. Softwaren er beskyttet mod stråling, det samme er hardwaren. Alle valg bunder i et mantra om, at man optimerer sandsynligheden for, at man får så præcise svar som muligt.
– Forestil dig, at du har ét spørgsmål til rådighed hos et orakel, der ikke må lyve, og du gerne vil vide, hvor gammel du bliver. Oraklet må kun svare ja eller nej. Spørger du, om du bliver 140 år, vil svaret med sikkerhed være nej, og så er du ikke blevet klogere på, hvor gammel du bliver. Spørger du derimod, om du bliver ældre end gennemsnitsalderen, så er du meget tættere på et brugbart svar. Det er de tanker, vi har siddet med, hver gang vi har skullet træffe et valg, siger John Leif Jørgensen.

 

Det gælder også, når PIXL skal finde ud af, om der er eller har været liv på Mars. Roveren er landet det sted på Mars, hvor der har været vand i længst tid. PIXL leder ikke efter liv, men efter rester af enzymer, der er et af grundlagene for alt liv.
– Der findes ikke liv på Jorden uden enzymer. Finder du en forstening, der er mange millioner år gammel, og alt andet genetisk materiale er væk, så vil enzymerne stadig være der, siger John Leif Jørgensen.

Kameraet bruger hyperspectral belysning og vil med røntgenstrålingsfluorescens kunne bestemme indholdet af 26 grundstoffer. Det er meget kompliceret teknologi, der også bruges i DTU’s stjernekameraer. Noget af teknologien i kameraerne kan dog sagtens gå hen og blive allemandseje en dag.
– Det vil det blive, det er der ingen tvivl om. Jeg forestiller mig, at vores teknologi til billedstabilisering meget hurtigt vil finde vej til andre produkter. Selvkørende biler vil også hurtigt få implementeret teknologien, fordi den nuværende laser-ranger-teknologi er meget dyr, siger John Leif Jørgensen.

Gå selv på opdagelse

Det er ikke sjældent, at opfindelser i NASA-regi finder vej til den almindelige forbruger her på Jorden. Det infrarøde øretermometer, ridsefrie brilleglas, TEMPUR-skum og solceller er i dag at finde i mange hjem. NASA udgav i 2014 et katalog over 1.400 stykker software, som de har gjort tilgængelig for alle.
– Det, der er avanceret i dag, er standard i morgen, siger John Leif Jørgensen.

Den avancerede teknologi sender allerede massevis af billeder ned til Jorden, som kan ses på NASA’s hjemmeside. Billeder af den nu knækkede kode på faldskærmen, billeder af landskabet, og ikke mindst billeder af flere sjove budskaber.

På overfladen af Perseverance kan man se dens fire søskende afbilledet i stil med de populære postkasseklistermærker, hvor far, mor og børn er tegnet som tegneseriefigurer. Hele familien samlet i endnu et easter egg.

På overfladen af Perseverance kan man se dens fire søskende afbilledet i stil med de populære postkasseklistermærker, hvor far, mor og børn er tegnet som tegneseriefigurer. Hele familien samlet i endnu et easter egg.

Dem er der flere af – også på PIXL, indrømmer John Leif Jørgensen. Han vil bare ikke fortælle, hvad det er.
– Det må dem, der har lyst til det, jo gå på opdagelse i, siger John Leif Jørgensen.

Kapløbet om Mars

Siden 1960 har Sovjetunionen, USA, Europa, Rusland, Japan, Indien, Kina og De Forenede Arabiske Emirater forsøgt at udforske Mars. Men halvdelen af de flere end 50 missioner kan betegnes som succesfulde. Her er et par nedslag:

1960
Fra 1960 og to år frem forsøger Sovejtunionen fem gange at sende sonder i kredsløb om Mars uden held. Først i tiende forsøg lykkes det med sonden Mars 2 i 1972.

1965
I 1964 opsender USA Mariner 4 for at tage billeder af Mars' overflade. den 15. juli 1965 flyver Mariner 4 som det første rumfortøj forbi Mars og sender billeder hjem til Jorden. 

1971
Mars 3 er Sovjetunionens første vellykkede landning på Mars. Mars 3-roveren sender ét bilede til jorden, hvorefter kontakten mistes. Fartøjet er i kredsløb om Mars 20 gange.

1996
Rusland bliver en del af kapløbet med Mars 96-ekspeditionen. Men Mars 96 kommer aldrig ud af det lave jorkredsomløb i 2.000 kilometers højde. Rusland har endnu ikke succesfuldt udforsket Mars.

1997
NASA's Pathfinder-ekspedition sætter den første funktionelle rover på Mars. Sojourner er på størrelse med en mikrobølgeovn. På tre måneder kører den 100 meter og sender 5.500 billeder hjem.

2003
Europa opsender Mars Express med den britiske rover Beagle 2, der skal lede efter liv under overfladen. Mars Express er stadig i kredsløb, men Beagle 2 sender aldrig livstegn og bliver først fundet i 2015.

2021
Perseverance lander på Mars den 18. februar og skal lede efter nuværende eller tidligere liv. Kina er også på vej. Efter planen lander Tianwen-1 i maj på Mars, hvor den skal lede efter vand. 


Læs også...

Blot 13-årige Willis Gibson med gamernavnet Blue Scuti blev den første til at nå ”Kill screen” i Tetris. Det var han dog kun ene om i få dage. Kort…

To år inde i den russiske invasion kæmper it-professionelle stadig med at få en hverdag til at hænge sammen mellem strømafbrydelser og bomberegn. De…

Coding Pirates fylder 10 år den 28. februar. Græsrodsorganisationen har afdelinger i hele landet, hvor børn og unge leger og lærer sig til…

Liliia Sitailo er ukrainer og arbejder i den danske spilbranche i København. Hun tror, at Ukraine nok skal klare sig, men at det vil tage lang tid.…

UGE 7: OpenAI stempler ind i kampen om at generere videoer fra tekst – nu på 60 sekunder – danske it-investeringer for 100.000.000.000 kroner,…

25-årige Sarah oplevede enkelte tilfælde af hyggesexisme, som en af blot en håndfuld kvinder på datamatikeruddannelsen. Det krævede ben i næsen, og…

Potentialer i stedet for problematisering. Sådan lyder tilgangen fra Marie Bjerre til rollen som digitaliseringsminister efter to ufrivillige uger på…

Politiet i England går længere end de fleste andre vestlige lande, når det handler om brugen af kameraovervågning og live ansigtsgenkendelse.

Tre ud af fire it-specialister er i løbet af det seneste år blevet kontaktet mindst en gang af en headhunter eller en virksomhed med et jobtilbud,…

Det kan være en stor mundfuld at stå midt i en masseafskedigelse på ens arbejdsplads, og det kan medføre en masse usikkerhed for den enkelte…