Uppdragschefer för Mars Exploration Rover-programmet meddelade denna vecka att Spirit-rovern troligen aldrig kommer att resa igen på Mars. Men det betyder inte att hennes liv är över. Men med rovern praktiskt taget orörlig och fast i en sandfälla befinner hon sig för närvarande i en mycket sårbar och potentiellt 'dödlig' situation när vintern närmar sig på Mars södra halvklot. Att peka roverns solpaneler mot solen är avgörande om rovern ska överleva, och roverteamet har bara en handfull enheter för att göra det. Och vintrarna är långa och hårda på Mars. 'Temperaturerna kommer att bli kallare än något Spirit har upplevt tidigare', säger John Callas, projektledare för MER-uppdraget. 'Det här är en mycket svårare och farligare situation för Spirit, och vi är på väg in i en regim där fordonet kommer att bli kallare än det någonsin har gjort.'
Vad står Spirit inför, och vilka är hennes odds?
'Spirit kommer att uppleva sjunkande effektnivåer, och vi kommer sannolikt att se energinivåer som kommer att sjunka under 160 wattimmar', säger Callas, vilket är den effektnivå som rovern behöver för att upprätthålla så att den kan kommunicera dagligen med jorden. 'Om vi inte kan upprätthålla den nivån, kommer det att utlösa ett lågeffektfel där rovern stängs av eller övervintrar, och vidtar nödvändiga åtgärder för att bevara så mycket kraft som möjligt. Allt är avstängt utom masterklockan, och alla fotoner som träffar solpaneler laddar batterierna.'
I detta lågeffektsfel väcker en timer rovern då och då för att kontrollera batterinivåerna, och om det finns tillräckligt med ström kommer Spirit att vakna tillräckligt för att se hur laddade batterierna är och försöka kommunicera med jorden. 'Spirit kommer att vara som en isbjörn i viloläge, möjligen i flera månader, kanske i storleksordningen 6 månader som rovern kommer att vara i detta tillstånd,' sa Callas. 'Det kommer inte att vara som Phoenix-landaren där den stängs av nästan helt. Rovern kommer fortfarande att vara elektriskt aktiv, men inte med tillräckligt med kraft för att vara vaken varje dag.'
Callas förutspådde att det kommer att vara under perioden mars-april här på jorden när de får slut på förmågan att kommunicera med rover eftersom det inte kommer att finnas tillräckligt med kraft.
Normalt förblir rovern tillräckligt varm genom att bara vara 'på' och köra, som att köra din bil på vintern för att värma upp den. Men eftersom rover kommer att sova djupt, kommer temperaturen på rover att sjunka.
Callas och hans team är oroliga för att temperaturen på rovern kommer att bli väldigt kalla. Baserat på tidigare vintrar förväntar de sig cirka -40 till -50 C temperaturer på Mars under vinterns djup. Elektroniken på rovern klarar -40 grader C vid drift och -50 c när rovern är tomgång. Men dessa standarder är för en helt ny out-of-the-box rover, sa Callas, inte en 6 år gammal rover med elektronik har gått igenom många olika temperaturcykler.
Ironiskt nog skulle fumarolerna eller ångventilerna som troligen skapade det mycket vetenskapligt rika 'Troja'-området där Spirit sitter ha gjort det till en 'hot spot' på Mars. Men självklart är fumarolerna inte längre aktiva.
Roverarna har tre 1-watts Radioisotope Heater Units (RHU) som är små termiska värmeenheter som används för att hålla motorer och batterier varma på roveren, så Spirits viktiga insida blir inte lika kall som utsidan.
Men ström från solpanelerna är väldigt viktig för att hålla datorn och annan elektronik aktiv och just nu är placeringen av solpanelerna inte alls optimal.
'Vårt primära uppdrag är att få solpaneler riktade mot solen och förbättra hennes chanser', säger roverföraren Ashley Stroupe. 'Helst bör solpanelerna riktas mot solen för att maximera energin som roveren får. Om vi kan få tillräckligt med kraft för att hålla rovern varm, kommer det att förkorta den tid som Spirit kan behöva vara i lågeffekttillstånd.'
I kommande körningar kommer teamet att försöka få upp roverns vänstra bakhjul genom att köra bakåt och förbättra dess nordliga lutning. Spirit sitter i en liten krater med kanten bakom sig, så när den rör sig bakåt klättrar den långsamt upp på kanten och lutar roveren. 'På den sista körningen såg vi 1-2 graders förbättring i tilt,' sa Stroupe på tisdagen. 'Så vi kommer att göra så mycket förbättringar vi kan genom att fortsätta köra bakåt. Vi kan också försöka att rotera rovern på plats, så att rullen inte pekar lika mycket mot söder som nu.'
Spirit-roverns solpaneler var täckta med damm tills en vindpust blåste bort den. Kredit: NASA.
Varje grad av lutning mot norr får 5 wattimmars förbättring. En fördel är att solpanelerna för närvarande är ganska fria från dammansamling.
När rovern försöker vakna varje dag, kommer det att vara vid middagstid lokal tid på Mars, då elektroniken kommer att ha värmts upp på grund av solljus.
Men det finns en möjlighet att teamet kanske inte hör från rovern på flera månader.
'Vi måste vara beredda att gå igenom en period som denna,' sa Callas. 'Vi kanske inte hör från rover, och det kommer att vara frustrerande och utmanande för laget, men vi måste vara disciplinerade om detta, och förhoppningsvis när strömmen återupptas kan vi återuppta kommunikationen under våren.'
En titt på de nästan begravda hjulen på Spirit Rover på Mars. Kredit: NASA/JPL
Och, i värsta fall, var är en mycket lång tidsperiod då de inte hör från rovern, hur länge kommer teamet att försöka kommunicera med Spirit?
'Det är ett mycket komplext problem', sa Callas till Universe Today på tisdagens presskonferens. 'Rovern kommer faktiskt att uppleva två nivåer av felskydd. Rovern vidtar åtgärder baserat på hörsel från jorden, och om vi går för länge utan att prata med rovern, utlöser den en uppförlusttimer. Vi har bara cirka 6 veckors kommunikationstabeller på rovern, så det kommer troligen att ha tagit slut. Alla dessa saker gör för en komplex återhämtningsinsats för rover. Det är svårt att säga hur länge vi skulle försöka, eftersom vi skulle behöva prova många saker innan vi tar slut på listan över saker vi kan göra.”
Callas ville inte ge några odds om Spirit kommer att klara vintern. 'Spirits bästa chans att överleva är när vi kan hålla kontakt med henne', sa han. 'Så länge vi kan upprätthålla kommunikationen med rover kan vi hålla utkik efter problem och ge henne råd om hur hon bäst kan omfördela sina begränsade resurser.'
MER PI Steve Squyres sa att inte ha en roving rover är ett 'gripande ögonblick' för laget. 'Vi byggde rovers för att köra runt, så vi har flyttat vårt fokus till en annan klass av aktiviteter. Det är en förändring som vi måste anpassa oss till. Men det här är ett mycket bättre sätt än att ha ett abrupt slut på uppdraget, vilket skulle utesluta att göra den typ av vetenskap vi ser fram emot.' ( Läs mer om vetenskapen Spirit kan göra i vår tidigare artikel)
'Vi har hopp om att Spirit kommer att överleva denna kalla mörka vinter som Spirit har framför sig,' sa Squyres.