Astronauten Mark Watney er stranda på Mars etter ei ulykke, og det er fire år til neste Mars-ekspedisjon kan komme han til hjelp.

Dette er scenarioet i filmen The Martian, som er basert på boka med same namn. Forfattaren Andy Weir har oppnådd det utrulege, å få debutboka si filmatisert av sjølvaste Ridley Scott, og med Matt Damon i hovudrolla. Norske Aksel Hennie har også ei sentral rolle.

For å overleve i den kinkige situasjonen på Mars utfører roman- og filmfiguren Watney ei rekke ekstremforsøk i biologi, kjemi og som ingen har gjort før han.

Vi har sjekka med norske ekspertar kor sannsynleg det er at Watneys ville stunt på Mars ville la seg gjennomføre:

• Les også: Filmpolitiet om The Martian: «Underholder fra start til slutt»
• Les også: Slik forklarer astrofysikerne storfilmen Interstellar

Oksygenator – finst det?

I dette framtidsscenarioet, som ikkje synest å vere langt veldig langt fram i tida, er eit instrument kalla oksygenator standardutstyr på Marsferder.

Oksygenatoren trekker CO2 frå Mars-atmosfæren og utvinner oksygen frå dette. Mars-atmosfæren består av heile 95 prosent CO2, så det er meir enn nok å ta av.

– Eit slikt instrument finst allereie, og skal vere med på NASAs neste romferd, Mars 2020 fortel astrogeolog Hans Amundsen. Amundsen har tidlegare testa ut utstyr for NASAs Curiosity-ferd i 2012, og er også med på eit team for Mars 2020.

– Oksygenatoren er tenkt til bruk for bemanna ferder, og Mars 2020 er første gong vi sender utstyr til Mars til dette føremålet.

– Mykje av aktiviteten som skjer no, går over til å førebu seg for bemanna ferder, fortel han.

Kan poteter vekse på Mars?

For å skaffe seg kaloriar nok til å overleve i fire år må astronauten dyrke mat, og han vel seg då poteter. Desse plantar han i Mars-«jord», med eigen avføring som gjødning.

– Potet er ikkje så dumt, seier Ann Iren Kittang Jost. Ho er biolog og forskingssjef ved Senter for tverrfagleg forsking i rommet, NTNU.

– Potet er ein næringsrik plante, og den er ein av matplantane som både NASA og ESA har med i scenarioa sine når dei skal til Mars, fortel ho.

Ho ser det heller ikkje som usannsynleg at ein kunne fått til å dyrke poteter i Mars-jord, trass i at den skil seg svært mykje frå jordsmonnet på vår eigen planet. Det er gjort lovande forsøk med å dyrke både tomat og gulrot i marsliknande «jord».

Marsjorda har nemleg ganske mange næringsstoff som kan brukast av plantar, blant anna mineral som magnesium, natrium og kalium.

Det Marsjorda manglar er organiske stoff, samt aktive stoff som nitritt og nitrat som plantar treng.

Eit usikkerheitsmoment ved Marsjorda er også at ho inneheld store mengder perklorat, noko som kan bli tatt opp av planter. Stoffet er potensielt sprengfarlig, samtidig som det også kan hindre skjoldbrukskjertelens normale jobb dersom det kjem inn i kroppen. Det eksisterer dermed ein fare for at potetavlingen ikkje vil vere spesielt sunn.

Gjødsle med eigen bæsj?

Tanken om å gjødsle jorda ved å resirkulere matrestar, avføring og urin inngår i tankegangen også til den europeiske romfartsorganisasjonen, ESA. Men då ser ein for seg eit meir kontrollert system der ein tilfører enkeltbakteriar slik at ein får omdanna til nitrat.

Om astronauten ville klare å tilføre nok gjødsel til jord ved hjelp av eigen avføring, er Kittang meir usikker på.

Eit anna usikkerheitsmoment er tyngdekrafta på Mars. Naboplaneten vår har berre ein tredel av tyngdekrafta til jorda, og det vil også kunne verke inn på plantevekst.

I planteforsøk på romstasjonen har forskarane sett at når ein tar bort gravitasjon heilt, fører det til endringar i indre strukturar i planten. Sjølve plantecellene endrar seg. Derfor kan det vere at potetplanter på Mars blir annleis enn potetplanter dyrka på jorda.

– Ingen kan i dag svare på om potetdyrking på Mars ville fungert, seier Kittang.

Nettopp derfor skulle ho veldig gjerne sett Mark Watney sitt eksperiment i verkelegheita.

Det nest beste forskarane kan gjere er å teste det ved forhold som minner om Mars:

– Det er derfor vi har romstasjonen i dag, for at vi kan gjere denne typen forsøk. I sentrifuger kan vi lage Mars-gravitasjon og forske på akkurat det.

Kommunikasjon med jorda

Kommunikasjonsutstyret på Mars-basen er øydelagt, derfor må Mark Watney finne ein alternativ måte å få kontakt med Jorda på. Løysinga blir å oppspore den gamle NASA-sonden Pathfinder med det vesle køyretøyet Sojourner og vekke dei til live igjen.

– Det tviler eg på vil la seg gjere, seier romfartsekspert Erik Tandberg.

Ideen er for øvrig ikkje heilt ny, men vart også brukt i Mars-filmen Red Planet frå 2000, kan Tandberg fortelje.

– Utstyret på Pathfinder og Sojourner har vore dødt i mange år, utan oppladbart batteri. På kalde vinternetter med temperaturar ned mot minus 80 grader kan viktige delar ha blitt øydelagte.

– Eg er svært skeptisk til at radioutstyret ville verke. Det ville vore utruleg, seier Tandberg.

Frå rakettdrivstoff til vatn?

For å skaffe seg nok vatn til potetavlinga, treng astronauten vatn. Det er det lite av på Mars. Derfor lar forfattaren Watney lage vatn frå grunnen av frå rakettdrivstoffet hydrazin, NH2-NH2.

Astronauten fører det flytande rakettdrivstoffet ned i ei opa skål med einiridium-katalysator, og spalter dermed stoffet til hydrogengass og nitrogengass. Hydrogengassen som han lagar fangar han ifølge boka opp i ein diger pose.

– Ja, sjølve reaksjonen går fint. Iridium er ein god katalysator til den reaksjonen, seier kjemiprofessor Unni Olsbye ved Universitetet i Oslo.

Men sjølv om kjemien er på plass, trur Olsbye det er lite sannsynleg at Watney ville vore i live etter dette.

– Det høyrest ut som ein fin måte å ta livet av seg på, kommenterer ho.

Hydrazin er svært giftig, og reaksjonen er ekstremt eksoterm, noko som betyr at det blir utvikla svært mykje varme i omdanninga frå hydrazin.

– I løpet av nokre millisekund kan temperaturen i katalysatoren stige frå romtemperatur til fleire hundre grader, fortel Olsbye.

I tillegg vil det bli ein veldig ekspansjon i det flytande hydrazin reagerer og går over til hydrogen- og nitrogengass. Etter ei kjapp hovudrekning kjem Olsbye fram til ei utviding i volum på 4000 gongar det opphavlege volumet.

–Det vil gi om lag same effekt som når ein heller vatn i ei varm steikepanne. Varm gass vil sprute ut i rommet. Det verker derfor usannsynleg at han kan samle hydrogenet i ein pose. Viss han vil gjere det, må reaksjonen skje i ein lukka beholder, seier ho.

– Det vil bli kjempevarmt, han risikerer å brenne opp sjølv.

I boka lagar astronauten deretter ein gnist slik at han får hydrogengassen til å reagere med oksygenet i lufta, og får danna vatn. Ein velkjent reaksjon som mange kjenner som knallgass, på grunn av det karakteristiske smellet.

Olsbye trur nok at det er unødvendig av Watney å tenne på blandingen etterpå, då det er stor sjanse for at hydrogen og oksygen vil antenne av seg sjølv over den varme katalysatoren når hydrogenkonsentrasjonen blir høg nok.

Sjølv ville ho likevel valt ei anna, mindre risikabel metode for å lage vatn som ikkje involverte brennbare gassblandingar og flamme:

– Viss du har karbondioksid og hydrogengass kan du utførevanngasskiftreaksjonen, der du får danna karbonoksid, CO, og vatn ved hjelp av kopar eller jern som katalysator. Denne reaksjonen gir ikkje utvikling av varme.

– Ikkje lett å køyre her

Forfattar Andy Weir har plassert basen for Mars-ekspedisjonen i eit område kalla Acidalia Planitia. Han skildrar landskapet her som ganske flatt og einsformig.

Forskarar ved University of Arizona har no zooma inn på dette området med HiRISE-kameraet om bord i NASAs Mars Reconnoaissance Orbiter. Dei fann noko som ikkje var i nærheita av det Weir har skildra. Forfattaren tar det likevel med godt humør:

– Det var ganske kult at dei gadd å ta ein titt, seier Weir på Facebook-sida si.

– Dette er eit spennande landskap med masse kul geologi, seier astrogeologen Amundsen om biletet frå HiRISE.

– Men det vil ikkje vere lett å køyre rundt i dette landskapet, seier han.

Biletet viser at området har krater som er restar av Mars sin tidlege geologiske historie. I tillegg er det masse eksponert grunnfjell, svære kampesteinar og veldig pussige vulkanar, kanskje leirvulkanar.

Amundsen ser for seg at underlaget i dette området vil by på store utfordringar for hjula til Watneys Mars-rover.

Til samanlikning har aluminiumhjula på Mars-roveren Curiosity, som vart sendt opp i 2012, fått så masse juling av skarpe steinar i underlaget at dei i dag er i ferd med å bli heilt øydelagte.

– Burde hatt drone

– Det er sikkert flatt nokre strekk, og det går an å navigere rundt kampesteinar. Men det er ein ting det ikkje går an å komme seg rundt, seier Amundsen.

Det er Acidalia Planitia sine lumske sprekkar.

Vi snakkar her om sprekkar på opptil fleire kilometers lengde, som er altfor vide til at ein kan krysse dei. Forskarane veit ikkje nøyaktig korleis dei har blitt danna, men ei mogleg forklaring på nokre av sprekkane kan vere at ein våt bakke har tørka inn og krympa.

– Det er vanskeleg å vite kvar du skal navigere rundt desse sprekkane, seier Amundsen.

Å navigere på Mars berre ved landskapet, som Watney gjer ein del, det synest Amundsen er veldig godt gjort.

Han ville utstyrt astronauten med ein drone.

Roveren på Mars 2020-ekspedisjonen skal sannsynlegvis ha med seg ein drone som skal henge under rover-buken og kan stige til vers for å hjelpe roveren til å navigere.

– Du står ikkje på ei høgde til ei kvar tid, det er ikkje lett å ha oversikt over kva som er bortanfor neste blåne når du står på bakken. Men ein drone gjer susen, seier han.