Den 20. oktober planlegger det japanske romfartsorganet JAXA å skyte opp MMX-sonden sin til Mars. Oppdraget er å hente en steinprøve fra Marsmånen Phobos og returnere den til jorden. Om bord er det en miniatyrisert laser utviklet ved Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering (IOF) i Jena, Tyskland. Teknologien, som opprinnelig ble utviklet for det europeiske ExoMars-oppdraget, hvis oppskytning måtte avlyses i 2022, vil nå bli brukt i det japanske oppdraget til Marsmånen. Oppdraget, «Martian Moons eXploration», eller MMX forkortet, er for tiden et av de mest ambisiøse prosjektene innen romutforskning. JAXA har til hensikt å sende en sonde til Marsmånen Phobos, lande den der og deretter returnere en prøve til jorden. Oppdraget er planlagt å skytes opp 20. oktober 2026, om bord på en H3-rakett fra Tanegashima Space Center i Japan. Omtrent ett år senere skal de studere Marsmånen Phobos på nært hold, og en rover er planlagt å lande der i 2029.
Den dag i dag er opprinnelsen til de to Mars-månene Phobos og Deimos fortsatt et mysterium. Ble de dannet i et massivt nedslag på Mars? Eller var de opprinnelig asteroider fanget opp av planetens tyngdekraft? MMX tar sikte på å svare på slike spørsmål, og for å gjøre det vil den ikke bare studere Phobos fra bane, men også samle inn minst ti gram materiale fra overflaten. Sonden er planlagt å returnere til jorden og slippe den innsamlede prøven over Australia i 2031. Dette ville være verdens første retur av prøver fra Mars-regionen. Det japansk-ledede oppdraget involverer også internasjonale partnere, inkludert det amerikanske romfartsorganet NASA, Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA), det franske romfartsorganet CNES, det tyske luftfartssenteret (DLR) og det spanske nasjonale instituttet for luftfart og romfart (INTA).
Oppdraget er ikke begrenset til bare å samle inn prøver. Det har også som mål å analysere steinene på stedet. For å gjøre dette blir jorden på Marsmånen belyst med en liten, men kraftig laser. Den karakteristiske strålingen som sendes ut av steinen måles deretter med et spesielt Raman-spektrometer. Dette lar forskere på jorden utforske sammensetningen av månejorden millioner av kilometer unna. Laseren til dette spektrometeret ble bygget av et team fra Fraunhofer IOF i Jena. Den genererer grønt lys med en bølgelengde på 532 nanometer og mer enn 100 milliwatt – omtrent 100 ganger kraftigere enn en laserpeker – og veier bare omtrent 50 gram.
Utfordringen med å utvikle og bygge en slik minilaser ligger ikke bare i å gjøre den eksepsjonelt lett. De optiske komponentene må tåle de intense vibrasjonene fra rakettoppskytninger, samt stråling og ekstreme temperatursvingninger. Systemet ble designet for temperaturer mellom -130 og +24 grader Celsius. En nøkkelteknologi utviklet av Fraunhofer IOF gjør dette mulig, som Fraunhofer-forsker Marta Gilaberte Basset forklarer: «I stedet for å lime de følsomme optiske komponentene sammen på vanlig måte, fikset vi elementer av laserresonatoren og den sekundære optikken ved hjelp av en laserbasert loddeteknikk», sier hun. Hun spilte en nøkkelrolle i utviklingen av justerings- og integrasjonskonseptet for laseren, først i Spania og senere ved Fraunhofer IOF. «Vi kan ikke justere optikken for et Mars-oppdrag etter oppskytning. Loddet holder komponentene sin posisjon veldig presist i årevis.» Videre unngår loddeteknikken potensielle problemer i instrumentet som kan oppstå ved utgassing av lim i vakuum.
At teknologien faktisk ville bli skutt opp til Mars var lenge langt fra sikkert. Lasersystemet ble opprinnelig utviklet for «ExoMars»-oppdraget, som en gang var planlagt som et europeisk-russisk partnerskap. Etter det russiske angrepet på Ukraina suspenderte ESA samarbeidet med det russiske romfartsorganet Roscosmos i 2022. Den planlagte oppskytningen fant aldri sted. Teknologien som ble utviklet ved Fraunhofer IOF fant imidlertid en ny anvendelse. Gjennom det spanske romfartsinstituttet INTA, som allerede hadde vært involvert i utviklingen av måleteknologien for ExoMars-roveren og nå har skapt muligheten for å bruke en identisk laserenhet på MMX-oppdraget, ble ekspertisen fra Jena innlemmet i instrumentet for det japanske MMX-oppdraget. Dette gir en teknologi som allerede var kvalifisert for bruk på Mars en ny sjanse i rommet. Erik Beckert, leder for avdelingen for optomekatroniske komponenter og systemer ved Fraunhofer IOF, oppsummerer: «For oss er det selvsagt noe spesielt at en teknologi som har vært utviklet med mange års arbeid nå faktisk flyr til Mars. Samtidig viser MMX hvor viktig langsiktig internasjonalt samarbeid er for romprosjekter.»
Etter MMX-oppdraget er ExoMars-oppdraget også tilbake på agendaen, men uten deltakelse fra russiske partnere. Oppskytningen er for tiden planlagt til 2028. Laserteknologi fra Fraunhofer IOF vil igjen være en del av dette oppdraget.
