Den 5 november 2013 sköts en raket upp mot Mars. Det var Indiens första interplanetära uppdrag, Mangalyaan, och en fantastisk satsning. Endast 40 procent av de uppdrag som skickats till Mars av stora rymdorganisationer – NASA, Rysslands, Japans eller Kinas – hade någonsin varit framgångsrika. Ingen rymdorganisation hade lyckats på sitt första försök. Dessutom hade Indiens rymdorganisation ISRO mycket små medel: medan NASA:s Marssond Maven kostade 651 miljoner dollar var budgeten för detta uppdrag 74 miljoner dollar. Som jämförelse kan nämnas att budgeten för filmen ”The Martian” var 108 miljoner dollar. Och ISRO skickade iväg sin raket endast 18 månader sedan arbetet med den påbörjades. Några månader och flera miljoner kilometer senare förberedde sig omloppsfarkosten för att träda in i Mars gravitation. Detta var ett kritiskt ögonblick. Om orbiterna gick in i Mars gravitation i fel vinkel, med så mycket som en grad fel, skulle de antingen krascha på Mars yta eller flyga rakt förbi den, vilse i rymdens tomhet.
Signera upp dig för att få Backchannels veckobrev.
Tillbaka på jorden väntade dess team av vetenskapsmän och ingenjörer på en signal från omloppsfarkosten. Uppdragsutvecklare Ritu Karidhal hade jobbat 48 timmar i sträck, påhejad av förväntan. Som barn hade Minal Rohit tittat på rymduppdrag på TV. Nu väntade Minal på nyheter om rymdfarkosten som hon och hennes kollega Moumita Dutta hade hjälpt till att konstruera.
När signalen äntligen kom bröt kontrollrummet ut i jubel. Om man arbetar i ett sådant rum, säger Nandini Harinath, biträdande operativ chef, ”behöver man inte längre se en thrillerfilm för att känna spänningen i livet. Man känner det i sitt dagliga arbete.”
Detta var inte uppdragets enda framgång. En bild av forskarna som firade i uppdragets kontrollrum blev viral. Flickor i Indien och andra länder fick nya hjältar: den typ som bär sarees och knyter blommor i håret och skickar raketer i rymden.
Raketen kommer att åka iväg. Den kommer inte att vänta på någon.
När Moumita Dutta gick i nian studerade hon ljus och fann det fascinerande. Den besattheten ledde till att hon började studera teknik. Hon befann sig i den östliga staden Kolkata i Indien 2006 när hon läste i tidningen att Indien förberedde sitt första månuppdrag. Det var en chans att ta igen en nationell möjlighet som Indien hade missat ett halvt sekel tidigare. ISRO hade inrättats i slutet av 60-talet, mitt under månkapplöpningen. Men som rymdorganisation i ett nyligen självständigt land med ytterst begränsade resurser deltog byrån aldrig i den. Indiens uppdrag till månen 2008 var ett långvarigt projekt, lika historiskt som banbrytande. ”Jag tyckte att de människor som arbetade med det var så lyckligt lottade.” Moumita lämnade erbjudandet om en doktorsexamen utomlands och flyttade halvvägs över landet för att ansluta sig till ISRO:s uppdrag till månen.
När ISRO tillkännagav Marsuppdraget 2012 var det primära målet att bygga upp en kapacitet för att ta sig in i Mars gravitation och, när man väl är där, genomföra vetenskapliga experiment. Uppdraget skulle, särskilt med tanke på landets begränsade resurser, behöva slutföras på rekordtid. Raketen skulle skjutas upp när avståndet mellan jorden och Mars var som kortast, i mitten av 2013: endast 18 månader för att planera, bygga och testa allt ombord. Rymdfarkosten måste gå in i en elliptisk omloppsbana runt Mars bakom planeten och bryta all kommunikation med jorden i det mest avgörande skedet av uppdraget. Det skulle kräva att man utvecklade en fullständig autonom kapacitet för att hålla den fungerande. Omloppsfarkosten kunde bära fem sensorer för att utföra vetenskapliga experiment. En invändning: de måste väga mindre än 15 kilo tillsammans.
Moumita kände till sensorer. Nu fick hon i uppdrag att bygga och testa ett vetenskapligt instrument för att upptäcka metan på Mars.
ISRO
Det visar sig att sensorn som Moumita arbetade med inte kunde ha varit mer läglig. År 2014 upptäckte NASA:s Marsrover Curiosity en ökning av metan i sin omedelbara omgivning. Eftersom förekomsten av metan skulle kunna tyda på att det en gång funnits antingen liv eller vatten på Mars var det en spännande upptäckt. Men för att dra meningsfulla slutsatser krävs ett vetenskapligt instrument som kan upptäcka även de minsta mängderna metan på hela Mars yta, och göra det under alla årstider, i månader och år. Att söka igenom de insamlade uppgifterna skulle vara ”som att söka efter Gud”, som Moumita uttrycker det, ”naturligtvis är Gud, i det här fallet, vårt vetenskapliga mål.”
Den krävande känsligheten i detta sökande formade utformningen av ISRO:s metansensor för Mars. Moumita hade arbetat med 12-14 nyttolaster före det här uppdraget, men det här var en helt annan sak. ”Vi byggde något som aldrig hade byggts tidigare, så varje dag var en ny utmaning”, säger hon.
Moumita och hennes kollegor kom fram till att deras bästa chans att registrera dessa fina mätningar låg i valet av ett optiskt filter som aldrig tidigare hade flugits i interplanetära uppdrag: etalon. Det var oprövat, men tillräckligt känsligt för att detektera de minsta mängderna metan och det skulle minska sensorns vikt till under 3 kg eller 6,5 lb. Moumita utformade, utvecklade och utförde tester av etalon. Det var så viktigt att spika detta experiment att ISRO:s ordförande och direktörer var närvarande vid testerna.
Under ögonen på sina chefer inledde en nervös Moumita provkörningen. ”Jag satte in etalon i testuppställningen, så angelägen om att se om den skulle ge mig den prestanda som vi sökte”, säger hon. Sedan satte hon in en liten metancell mellan etalonet och de parallella ljusstrålarna i uppställningen. Signalen från etalonet sjönk. ”När jag såg detta tänkte jag ”whoa!”. Jag blev känslosam. Det vi hade byggt kunde faktiskt upptäcka metan. Vi visste att det här skulle fungera!”
Sensorn skulle flyga till Mars, och den skulle ha Moumitas touch. Allt som återstod var månader av 18-timmarsdagar för att se till att uppdraget skulle avgå enligt de absurt optimistiska tidsramarna. För Moumita var tidspressen en icke-fråga.
”Det är långa arbetsdagar”, säger hon. ”Men när jag tänker på att den sensor jag arbetar med kommer att gynna mina landsmän känns det värt det.”
ISRO
”När fiktion blir till verklighet vet du inte.”
Indien är ett land av motsägelser. Det finns det Indien som växer sin ekonomi, sedan finns det Indien med extrema inkomstskillnader. Det ena Indien visar sina flickor att de kan växa upp till raketforskare, det andra Indien garanterar henne inte att rätten till utbildning och säkerhet är en självklarhet. Medan det ena Indien följer den kortaste banan till Mars, förblir det andra Indien otillgängligt på väg.
Minal Rohit växte upp på 80-talet i den lilla staden Rajkot i Indien och såg på tv hur en satellit sköts upp. Det var så spännande att hon tänkte: ”kaam karna hai toh aisa karna hai.”
Om du måste arbeta, gör ett sådant arbete.
För uppdragsinriktade flickor och kvinnor kan kulturen i Indien ibland vara klaustrofobisk och en karriär kan tyckas vara en akt av uppror. Minals föräldrar lät aldrig den kulturen genomsyra deras hem. När det föreslogs att hon inte skulle vidareutbilda sig – ”Hur skulle hon då få en lämplig partner att gifta sig med?” – var hennes far inte med på det. ”Min pappa var orubblig”, säger hon. Han sa: ”Hon får hitta en partner själv om hon inte får någon, men min dotter kommer att studera”. Trots detta var ingenjörsyrket ett ovanligt karriärval i Rajkot på den tiden, särskilt för kvinnor, och Minal bestämde sig för att medicin skulle vara mer lämpligt. Minals föräldrar flyttade henne från en skola i Gujarati till en skola med engelsk undervisning. När hon inte klarade medicinska inträdesprov uppmuntrade de henne att försöka sig på ingenjörsyrket i stället.
Självklart var det vad hon en gång i tiden hade drömt om som barn.
ISRO
Minal började sin karriär på ISRO med att ge tillgång till sjukvård och utbildning på den indiska landsbygden med hjälp av byråns kommunikationssatelliter, där sådana tjänster är livsavgörande för tusentals människor. Hon hade turen att få stöd av sina föräldrar och sin make. Men hennes drivkraft var inte stillad. ”Livet är bekvämt, så jag måste hitta sätt att bryta min komfortzon gång på gång i mitt arbete”, säger hon. Annars ”vet man inte när fiktion blir verklighet”.
Mars-uppdraget var så långt utanför en bekvämlighetszon som ett uppdrag kan vara.
Den omöjliga tidslinjen tvingade fram innovation. Ett vanligt uppdrag är som ett stafettlopp. Undergrupperna, som Moumitas optikgrupp, bygger sina enheter och överlämnar dem till systemintegrationsteamet. Den gruppen ser till att alla delsystem – optik, elektronik, mekanik – fungerar harmoniskt tillsammans och uppfyller prestandakriterierna. Därefter överlämnas systemet för att integreras i en modell av omloppsfarkosten, kvalificeringsmodellen, som genomgår hårda tester. Den orbiter som slutligen flyger är en kopia av denna modell.
”Tänk på det som den äldre sonen och den yngre sonen”, säger Minal. ”Den yngre sonen får all uppmärksamhet medan den äldre sonen måste genomgå alla svårigheter. Så om den äldre sonen klarar rigorösa tester betyder det att den yngre definitivt kommer att klara sig också. I allmänhet är det först när kvalificeringsmodellen är klar som man tänker på flygmodellen.”
Men så var inte fallet med Marsuppdraget, som inte hade lyxen av tid att genomföra ett stafettlopp. Detta var mer av en jonglering. ”Kvalificeringsmodellen och flygmodellen byggdes parallellt”, säger Minal.
Hennes roll var att hjälpa till att integrera metansensorns komponenter till ett finjusterat vetenskapligt instrument. Normalt skulle allt hennes arbete ha gjorts i kvalificeringsmodellen, med en felmarginal som kunde ha korrigerats i den slutliga flygmodellen. Men eftersom allt överlappades för att hålla tidsfristen fanns den marginalen inte.
”I rymden är inget misstag acceptabelt”, säger hon. ”Vi kallar det för noll fel.” Så när alla instrument kom in för testning av både kvalificerings- och flygmodeller i det sista skedet, minns Minal, ”var trycket stort. Inga misstag var acceptabla, inte ens i en enda trådanslutning. Jag skulle vilja säga att till och med det tålamod jag inte har med min egen son testades under det här uppdraget.”
Minal utarbetade minutiöst planerna och förfarandena för att integrera metansensorns delsystem. Vanligtvis när delsystemen anländer till Minals skrivbord för att integreras har de testats och certifierats fullt ut av delsystemingenjörer. Under det här uppdraget, berättar Minal, ”testades de fortfarande av delsystemteamen. Så vi var tvungna att lita på dem muntligen, utan dokument eller certifikat, bara genom att ingenjören sa: ’Okej, jag har testat det på mitt sätt, nu kan ni ta det’. Det var allt!” Hon tillägger och skrattar: ”Jag bad till Gud att när jag tryckte på påknappen skulle den slå på och inte spränga något!”
Det skedde inga sprängningar. Omloppsfarkosten kunde förberedas för det som gällde: sprängningen ut i rymden.
”Jag tittade på mörkret och undrade vad som fanns bortom det.”
Det genomsnittliga avståndet mellan jorden och Mars är 225 miljoner kilometer. Det innebär att det tar 12 minuter för en signal från Marsorbitern att nå fram till markkontrollen. Tolv plågsamma minuter innan du eventuellt vet att något är fel, och ytterligare tolv ändlösa minuter innan ditt kommando för att rätta till det når orbitern. Om din omloppsbana är på gränsen till en katastrof kommer de 24 minuterna troligen att vara ödesdigra.
Det är därför som en Marsomloppsbana kräver en förmåga att fungera helt autonomt. Med varje rymduppdrag bygger ISRO:s forskarlag upp sin förmåga. Vid uppdraget till månen 2007 byggde de upp sin förmåga att lämna jordens gravitation. Marsuppdraget skulle behöva lägga till ett autonomt mjukvarusystem som är tillräckligt avancerat för att kunna diagnostisera och självkorrigera alla problem som rymden kan ge upphov till.
Missionens konstruktör Ritu Karidhal har lett utformningen och utvecklingen av detta system. ”Det är som den mänskliga hjärnan. Den tar emot signaler från sensorer som dina ögon, öron och nervändar. Om det finns ett problem någonstans i kroppen reagerar hjärnan omedelbart. Det var detta som vi var tvungna att bygga för omloppsfarkosten på tio månader från grunden. Vi var tvungna att ta varje element – sensorer, aktivatorer, motorer – och förstå hur det kan bete sig eller inte bete sig.”
När Ritu först började intressera sig för rymden insåg hon inte riktigt att det skulle bli så tekniskt. Men å andra sidan var hon bara tre år gammal. ”Jag brukade fråga varför månen blev större och mindre. Jag tittade på mörkret och undrade vad som fanns bakom det”, minns Ritu. ”Jag trodde att rymdvetenskap bara handlade om astronomi och att titta på stjärnor. I verkligheten är det ett mycket tekniskt arbete.”
För 19 år sedan lämnade Ritu sin hemstad Lucknow i Indien och flyttade över hela landet för att bli forskare. ”Det var inte ett lätt beslut att fatta, men mina föräldrar stödde mig alltid”, säger hon.
På uppskjutningsdagen i november 2013 mötte dessa drömmar verkligheten när Ritu stirrade på skärmarna i kontrollrummet för uppdraget. Hennes autonoma system var avsett för det ultimata testet.
I rummet fanns också Nandini Harinath, biträdande operativ chef för uppdraget.
Det fanns inte ett särskilt ögonblick som utlöste Nandiis intresse för vetenskap. ”Min mamma var matematiklärare, min pappa är en stor älskare av fysik. Jag tror att för mig har vetenskapen bara alltid funnits där”, säger Nandini. Matematik var ett så vanligt samtalsämne hemma att Nandini räknar med att hon hade bekantat sig med det innan hon ens lärde sig att tala. Hon minns att hon tillsammans med sin far studerade stjärnbilderna tills hon kunde känna igen de olika stjärnorna på Bangalores natthimmel. ”Jag trodde förstås inte att jag någonsin skulle komma med i ISRO, men för 21 år sedan hände det helt enkelt.”
För Mangalyaan räknade Nandini ut den bana som skulle ta den till Mars.
Under starten säger Nandini: ”Jag har alltid fjärilar i magen”. När orbiterna väl hade skjutits upp var teamet tvunget att utföra kritiska operationer för att få den att lämna jordens gravitation för att ta sig till Mars. Som Nandini beskriver dem var de ”en engångsföreteelse”. Man gör det rätt, eller så gör man det inte.” Omloppsfarkosten följde en förutbestämd slungeliknande bana, kretsade runt jorden sex till sju gånger och startade motorerna vid varje varv, tills den slutligen fick tillräcklig hastighet för att lämna jordens influenssfär i exakt rätt vinkel mot den röda planeten. Uppdragets första fas var över.
Nio månader senare skulle omloppsfarkosten vara redo att gå in i en ny värld: Under tiden arbetade Nandini vid uppdragskontrollen för att se till att Mars-sonden följde den bana som hon hjälpt till att beräkna och utforma. Om kapseln avvek från den planerade banan hade hennes team möjlighet att styra den tillbaka. Medan Nandini testades på Marsuppdraget höll hennes dotter på att avlägga sina sista gymnasieexamina. Nandini återvände från kontrollrummet vid midnatt och vaknade klockan fyra på morgonen för att studera tillsammans med sin dotter.
Men den 24 september 2014 skulle det inte finnas någon möjlighet till justeringar: det var dags för Mangalyaan att flyga själv, med hjälp av det system som Ritu hjälpte till att utforma. Klockan 7 på morgonen samma morgon skickade omloppsfarkosten en signal som bekräftade att sekvensatorn på det autonoma systemet ombord hade börjat skjuta. Den var redo att gå in i Mars gravitation. Omloppsfarkosten orienterade sig själv med hjälp av aktivatorer och hjul tills den hade en infällningsvinkel med en felmarginal på en grad.
Tjugoen minuter senare, som planerat, började motorn att tändas. Fyra minuter efter det slutade signalen. Omloppsfarkosten hade gått bakom Mars. Om den gick in i Mars gravitation i rätt vinkel skulle den sända en signal tillbaka till jorden. Om den inte gjorde det skulle Mangalyaan aldrig mer höras av.
”Varje minut”, minns Ritu, ”höll vi reda på data för att försöka räkna ut om det uppstod en anomali”. Men det fanns naturligtvis inget sätt att ändra själva uppdraget. Under de följande 26 minuterna väntade Ritu och Nandinis team i uppdragskontrollrummets fullständiga tystnad.
Sedan, klockan 8 på morgonen, anlände en signal till jorden. Och världen såg firandet, inte bara av indisk vetenskap, utan också av de fantastiska kvinnorna i dess centrum.
”I hela världen finns hälften av alla hjärnor hos kvinnor.”
Astrofysikern Vera Rubin, som upptäckte mörk materia, skrev som bekant att hon hade tre grundläggande antaganden om kvinnor inom vetenskapen:
”Det finns inget problem inom vetenskapen som kan lösas av en man som inte kan lösas av en kvinna. I hela världen finns hälften av alla hjärnor hos kvinnor. Vi behöver alla tillstånd för att bedriva vetenskap, men av skäl som är djupt rotade i historien ges detta tillstånd oftare till män än till kvinnor.”
Nandini håller tyvärr med om att detta fortfarande är fallet för de flesta kvinnor i hennes land. ”Kanske är det vår kultur”, säger hon. ”Den sätter så mycket press på kvinnan att även om hon är ambitiös och har talang för att nå långt kan hon inte göra det om hon inte har fullt stöd hemma.”
Men kvinnorna på ISRO kan ha en inverkan på detta. Dessa hjältar har fått sina möjligheter tack vare tillåtelse och stöd, tyst eller på annat sätt, från sina föräldrar. Rollerna i den indiska rymdorganisationen tyder på att andra följer efter. I dag säger Moumita: ”Antalet kvinnor inom rymdforskningen vid ISRO har skjutit i höjden under de senaste åren. Det visar att det finns ett större stöd för att kvinnor ska kunna delta i sådana arbeten.”
Nästan en fjärdedel av ISRO:s tekniska personal i dag är faktiskt kvinnor. Det finns en lång väg kvar att gå, men rymduppdrag är så knepiga att alla händer – alla hjärnor – måste vara på däck. Om man strävar efter stjärnorna kan man inte bygga ett glastak mellan jorden och rymden.
Det är det som driver omloppsflygplanerna ut i rymden och forskarna in i rampljuset. Och sedan kan cykeln fortsätta – ett stafettlopp vars tid har kommit – när flickor ser sareerna i uppdragskontrollen och inser att de också kan göra detta.
”Om du har en sann önskan kommer du att nå dit, antingen på det ena eller det andra sättet”, säger Minal Rohit, vars sensor fortsätter att mäta metan på Mars. ”Jag säger alltid att du ska ha kortsiktiga mål så att du kan hitta motivationen att uppfylla dem. Sedan ska du ha ett mål på bottennivå någonstans i din hjärna, ett tydligt uttalande om vad du vill ha i livet. One big dream, many small dreams.”
”Helping the common man is my big dream,” she says, ”Mars was a small dream. Now I think: what next?”
The sky is not the limit.