Forskare i Leicester har gått ett steg närmare att förstå exakt vad som hände med den ödesdigra Mars Lander Beagle 2, tack vare en innovativ forskningsteknik.

Sonden upptäcktes på den röda planeten i november 2014 men osäkerhet omgav vad som hade orsakat dess misslyckande med att kommunicera med jorden.

Nu, ett samarbete mellan De Montfort University och University of Leicester, har använt 3D-modelleringsteknik för att för första gången avslöja att Beagle 2 distribuerade minst tre, och möjligen alla fyra, av solpanelerna det skulle efter att ha berört planetens yta.

Fyndet kommer att skriva om vetenskaplig kunskap om den drabbade Lander - man trodde tidigare att kanske bara (så få som) två av de fyra solpanelerna hade utplacerats.

Beagle 2 var en del av ESA:s Mars Express-uppdrag som lanserades i juni 2003. Mars Express kretsar fortfarande runt Mars och returnerar vetenskapliga data om planeten. Beagle 2 kastades framgångsrikt ut från ESA:s rymdfarkost Mars Express den 19 december 2003 men misslyckades med att skicka en signal på juldagen - dess planerade landningsdag på Mars. Det antogs förlorat tills över ett decennium senare när mysteriet om vad som hände med uppdraget löstes genom bilder tagna av NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).

Trots dess upptäckt, på grund av landarens lilla storlek och upplösningen på HiRISE -kameran på MRO, den exakta konfigurationen av landaren på Mars var inte klar – trots insamling av 8 bilder av landaren och användning av avancerad bildbehandlingsteknik.

Nu har forskarna från De Montfort University och University of Leicester arbetat tillsammans för att komma fram till ett nytt sätt att upptäcka landarens konfiguration.

Professor Mark Sims, tidigare Mission Manager för Beagle 2 och professor i astrobiologi och rymdinstrumentering vid University of Leicester kom på konceptet "reflektionsanalys" - av matchande simulerade och verkliga bilder av Beagle 2.

Tekniken bygger på att simulera möjliga konfigurationer av landaren på ytan och jämföra solens ljus som reflekteras av den simulerade landaren med de obearbetade bilderna som finns tillgängliga från HiRISE-kameran i ett antal olika solvinklar.

Professor Sims vände sig till ett team vid De Montfort University för att förverkliga sitt koncept. Kommersiellt tillgänglig programvara som används för 3D-modellering, animering, visuella effekter och simuleringsdesign anpassades för att möjliggöra denna analys.

Nick Higgett ledare för De Montfort University Simulation -teamet sa:"Detta har varit ett spännande samarbete med University of Leicesters rymdforskningscenter. De Montfort -teamet ansvarade för allt 3D -simuleringsarbete för att testa konceptet för reflektionsanalys. För att gör det här, vår visualiseringsspecialist Teodora Kuzmanova var tvungen att skapa en fysiskt korrekt 3D-modell av Beagle 2 Mars Lander med ytor som exakt skulle reflektera virtuellt solljus. Solens vinkel måste simuleras tillsammans med positionen för en virtuell kamera som kunde ta bilder motsvarande NASA:s spaningsorbiter. Slutligen måste dessa bilder pixeleras för att matcha upplösningen för Orbiterns bilder.

"Den visuella jämförelsen mellan de verkliga och simulerade bilderna kunde sedan börja identifiera vilken landningskonfiguration (1, 2, 3 eller 4 utplacerade solpaneler) passade bäst. Detta var ursprungligen ett bevis på principprojekt. Dock, vi är glada att kunna säga att vi har gått långt bortom den ursprungliga planen för att nå denna spännande slutsats att Beagle 2 inte kraschade utan landade och förmodligen distribuerade de flesta av dess paneler. Förhoppningsvis hjälper dessa resultat till att lösa ett långvarigt mysterium och kommer att gynna alla framtida uppdrag till Mars."

Professor Mark Sims tillade:"Även om konceptet med "reflektionsanalysen" var mitt visste jag inte att det skulle fungera. Tack vare insatserna från teamet vid De Montfort University visade de att det här konceptet kunde fungera och vi har samlat in mer information om Beagle 2:s misslyckande att kommunicera och vi är ett steg närmare att veta vad som hände. I verkligheten kan vi naturligtvis aldrig veta exakt vad som orsakade dess misslyckande att kommunicera efter vad som har bekräftats som en lyckad landning, vilket var en fantastisk prestation av Beagle 2 -laget. Arbetet visar frustrerande att Beagle 2 kom så nära att fungera som tänkt på Mars.

"Detta unika universitetssamarbete mellan rymdforskare och digitala designers gjorde att detta reflektionsanalyskoncept kunde omsättas i praktiken och testas och i slutändan producera dessa spännande resultat."

Nick Higgett, ledare för MA Digital Design -gruppen vid DMU, tillsammans med 3D-specialisterna Teodora Kuzmanova och Dr Eric Tatham, använde 3D-programvara för att modellera scenen i tre dimensioner, justering av solens position och vilovinkeln och orienteringen för Beagle 2, vecklar ut de fyra solpanelerna i olika vinklar och tar in belysningsförhållandena på planeten tills de hittade den bästa visuella matchningen med vad NASA:s originalbilder visade. Dessa simuleringar justerades sedan för att reproducera upplösningen och synvinkeln för NASAs rymdfarkost.

Mark Sims, Professor i astrobiologi och rymdinstrumentering vid University of Leicester (UL), tidigare Beagle 2 Mission Manager som härledde konceptet och Dr Jim Clemmet, tidigare chefsingenjör i Beagle 2, rådgav DMU-teamet om de tekniska detaljerna för landaren och Mars. Professor Sims och kollegor vid UL jämförde bilderna (simulerade och verkliga) på en detaljerad nivå och härledde de nära matchningarna.

Detta arbete bekräftade att antennöverföringen förmodligen skulle ha hindrats av att en av panelerna inte fälldes ut korrekt, bekräftar den tidigare antagna teorin.

Herr Higgett sa att det var så nära en definitiv förklaring som skulle vara möjligt utan att landa på själva planeten.

Den bästa matchande konfigurationen med fyra paneler är i en annan lutningsvinkel – vad gäller vinkeln på panelerna i förhållande till locket på Beagle 2 – från konfigurationen med 3 paneler. Denna analys bekräftar också att den främre värmeskölden Beagle 2 har upptäckts på Mars och dess konfiguration och orientering är nu också känd. Detta arbete bidrar med ytterligare information till analysen av varför Beagle 2 misslyckades med att sända från Mars yta och kompletterar andra tekniker som superupplösningsavbildning som utfördes av professor Jan-Peter Muller och hans team vid University College London tillkännagav i april 2016.

Forskarna, som planerar att publicera sina resultat, lägg till:"Den nuvarande analysen tror vi är helt överensstämmande med detta andra arbete som kombinerar data från alla olika solvinklar.

"Detta arbete (ytterligare) bekräftar att posten, Descent and Landing (EDL)-sekvensen för Beagle 2 fungerade som förväntat och landaren lyckades landa på Mars på juldagen 2003.

"Dock, av en ännu obekräftad och oupptäckt anledning misslyckades den att kommunicera efter landning, även om ofullständig implementering av okänd anledning fortsätter att vara den troliga primära orsaken, särskilt i fallet med utplacering av tre paneler där RF-antennen inte skulle kunna sända genom den fjärde icke utplacerade panelen."

Forskarna tillägger att "reflektionsanalys" -tekniken som används för denna forskning kan hitta tillämpningar inom andra områden där en belysningskälla finns och målet har en begränsad uppsättning konfigurationer och är mycket reflekterande till sin natur. "Ytterligare analys av Beagle 2-bilderna med hjälp av tekniken, föremål för ytterligare finansiering och helst andra bilder i olika solvinklar, kan ytterligare definiera konfigurationen av den första brittiska ESA-landaren för att landa på Mars, " konstaterar de.