Varför är det så svårt att gå till Mars?

När NASA förbereder sig för att lansera sin enorma nya nyfikenhetsrörelse mot Mars på lördag (26 november), erbjuder de nuvarande travailsna av en robotic rysk sond som strands runt jorden en obehaglig sanning: Att komma till Röda Planet är hård.

Rysslands Phobos-Grunt-sond, som lanserades den 8 november på ett uppdrag riktat mot Marsmånen Phobos, förblir fast i jordens omlopp, och chanserna att rädda hantverket verkar smala. Om Phobos-Grunt inte kan sparas kommer det att vara det 19: e raka ryska Mars-uppdraget som misslyckades med att uppnå sina uppdragsmål i sin helhet.

Men Ryssland är inte ensam i sina röda planets svårigheter; Andra rymdorganisationer, inklusive Japan, Förenta staterna och Europa, har känt Mars-misslyckandet under de senaste tio åren eller så.

Forskare och ingenjörer som arbetar med nyfikenhetens $ 2,5 miljarder uppdrag, som är officiellt känt som Mars Science Laboratory (MSL), erkänner att framgång inte garanteras. Men de säger att de har förberett så bra de kan, och de är övertygade om att det kommer att gå bra.

"Vi förväntar oss enorma resultat," berättade MSL-chefen Pete Theisinger, av NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i Pasadena, Kalifornien.

50 års Mars-uppdrag

MSL, som syftar till att undersöka om Mars någonsin skulle kunna stödja livet, kommer att vara den 40: e rymdfarkosten att spränga mot den röda planeten. Omkring 60 procent av MSL: s föregångare misslyckades med att uppnå sina huvudsakliga uppdragsmål.

Det första Mars-uppdraget var Sovjetunionens Marsnik 1, som lanserades i oktober 1960. Det blev inte så långt och misslyckades till och med att nå jorden omlopp. Det mönstret fortsatte i de tidiga dagarna, med lanseringsproblem som plågade många försök att nå den röda planeten. [Mars: rymdfarkostkyrkogården]

Förenta staterna bröt slutligen igenom med Mariner 4, som gjorde det första framgångsrika Mars flyby 1965 och skickade 21 bilder hem till jorden.

Genom åren har NASA rackat upp fler och fler Red Planet-framgångar, inklusive en nyhetskörning med rubvers som Spirit and Opportunity, landare som Phoenix och orbitrar som Mars Odyssey och Mars Reconnaissance Orbiter.

Men byrået förlorade också två separata Mars-orbitrar och en landare på 1990-talet. Ryssland och Japan drabbades av Mars-misslyckanden kring samma tid, liksom den europeiska rymdorganisationen, som förlorade sin Beagle-landare 2003 (även om ESA: s Mars Express rymdfarkoster framgångsrikt kom in i Mars-omloppet under det uppdraget).

Kort sagt, att komma till Mars är hård. Detta faktum kan bara återspegla rymdfarkostens svårighet i allmänhet, snarare än att föreslå existensen av någon form av Mars-förbannelse, säger experter.

"Jag är inte säker på att Mars är svårare i genomsnitt än andra platser", säger JPL: s Richard Cook, MSL: s biträdande projektledare och en veteran av flera tidigare NASA Mars-kampanjer. "Vi har varit där mycket, eller relativt mycket, så vi har kanske tillräckligt med statistik för att prata om det."

Landning Nyfikenhet på Mars

För att få rymdskepp till ytan på en annan planet måste bokstavligen tusentals separata delar fungera perfekt och perfekt i följd. En enda skruv-up skulle kunna göra uppdraget - speciellt om den skruvningen kommer under en avgörande uppdragsfas som inträde, nedstigning och landning.

"Med EDL får du det ena skottet, och när det är där är det helt på egen hand," berättade Cook på ProfoundSpace.org. "Det måste fungera första gången."

MSLs landning kommer troligen att inspirera mer nervös handvridning än vanligt bland uppdragsteamet. Nyfikenhetens rover är storleken på en Mini Cooper och väger ett ton, för stort för att landa vadderade krockkuddar som Spirit and Opportunity gjorde.

Istället sänks Nyfikenhet på kablar till Mars-ytan med en svävande, raketdriven skyskran - en metod som aldrig har prövas tidigare. [Video: Nyfikenhetens ovanliga landning]

Men skyskranen fungerade bra i fullständiga datorsimuleringar, sade tjänstemän och MSL-teamet tror att det kommer att göra sitt jobb bra.

"Vi har gjort en enorm mängd inträde, nedstigning och landning recensioner och test," Theisinger sagt. "Vi är övertygade om att vi har gjort vår due diligence."

Rädsla för överraskningar

Medan due diligence krävs, garanterar det inte nödvändigtvis framgång. Det är omöjligt att förutse eller planera för alla möjliga problem som kan uppstå under nyfikenhetens uppdrag, och det är det som gör Theisinger mest nervösa.

"Jag tror att saken på toppen av min bekymringslista är vad jag inte vet", sa han. "Dessa saker är väldigt komplicerade djur, och du testar käften ut ur dem. Men du kan inte testa alla deras interaktioner, du kan inte testa dem för längden på uppdraget."

Så några överraskningar är bundna att dyka upp, tillade Theisinger. Till exempel, forskare och ingenjörer var tvungna att fixa tre oförutsedda problem medan Spirit och Opportunity gick mot Mars 2003, berättade Theisinger på ProfoundSpace.org tidigare i år.

Sådana framgångshistorier kan böja MSL-laget om någonting går fel efter uppdraget spränger på lördag. Och det kan ge ett visst hopp om att ryska ingenjörer fortfarande kämpar för att skicka fattiga Phobos-Grunt på väg.