Om du kunde stå på Mars yta, vad skulle du höra? Medan åtta uppdrag har gett fantastiska vyer från ytan av den röda planeten, ingen har returnerat något ljud.

Det är på väg att ändras. NASA:s Perseverance rover, som är dagar borta från att spränga iväg på ett uppdrag för att söka efter tecken på tidigare liv och samla in prover för framtida återkomst till jorden, kommer inte ha en, men två mikrofoner ombord. Man kommer att lyssna när rovern störtar genom Mars atmosfär för att landa, och en annan kommer att spela in ljud när rovern gör sitt vetenskapliga arbete i Jezero Crater – ett gammalt floddelta där livet kan ha blomstrat.

Om allt går bra, Perseverances mikrofoner kommer att uppfylla önskemålen från Planetary Societys medgrundare Carl Sagan, som skrev ett brev till NASA 1996 och uppmanade rymdorganisationen att skicka en mikrofon till Mars.

"Även om bara några minuter av marsljud spelas in från detta första experiment, allmänhetens intresse kommer att vara stort och möjligheten till vetenskaplig utforskning verklig, " skrev Sagan.

Minst tre Mars-uppdrag före Perseverance har haft mikrofoner som en del av sin design. Den första, som flög till Mars 1999 ombord på NASA:s Mars Polar Lander, sponsrades av The Planetary Society, och blev det första crowdfunded vetenskapsinstrumentet att flyga till en annan planet. Polar Lander kraschade på ytan, men fler försök skulle följa. Dock, än så länge, ingen har lyckats.

"Ljud från Mars har varit något som allmänheten länge har funnit fascinerande och, som ett resultat, som The Planetary Society har anammat och eftersträvat, sa Bruce Betts, chefsforskare för The Planetary Society. "Det går tillbaka till våra tidiga idéer om att utöka rymdvetenskapen till allmänheten, så detta koncept att engagera våra sinnen med en annan värld på ett helt nytt sätt är något som The Planetary Society har trott på. Och nu hoppas vi att det faktiskt kommer att förverkligas."

Perseverances mikrofoner

Av Perseverances två mikrofoner, en är en del av posten, Descent and Landing (EDL) system som ansvarar för att säkert föra rover genom Mars atmosfär till ytan. Ljudet från den mikrofonen kommer att paras ihop med fullfärgsvideo tagna av EDL-kameror. Detta kommer att tillåta tittarna att uppleva hur en landning på Mars ser ut och låter som för allra första gången.

Den andra mikrofonen ingår i roverns SuperCam vetenskapsinstrument, en nästa generations version av Curiosity-roverns laserzappande ChemCam. Liksom sin föregångare, SuperCam använder en infraröd laserstråle för att värma och förånga stenar och Mars-jorden. En speciell kamera kan sedan bestämma den kemiska sammansättningen av de förångade materialen, och upptäcka närvaron av alla organiska föreningar – en mängd olika kolbaserade föreningar som utgör proteinerna för livet som vi känner det.

När SuperCam spränger en sten, det resulterande poppande ljudet kommer att ge forskarna ledtrådar om stenens sammansättning. Men den kommer också att kunna spela in ljud från rover som gör sitt jobb, sa Greg Delory, VD och medgrundare av rymdvaruföretaget Heliospace. Delory är rådgivare för SuperCams mikrofonteam, och hjälpte till att designa The Planetary Societys ursprungliga Mars-mikrofon.

"När man hör hur masten svänger, hjulen snurrar, eller att höra hur andra instrument låter kan också vara ett viktigt tekniskt diagnostiskt verktyg, " han sa.

Den kanske mest efterlängtade funktionen hos mikrofonen är att den också kommer att spela in ljuden från Mars själv. Kommer vi att höra Marsvindens ylande? Producerar marsstormar åska som på jorden?

Den första Mars-mikrofonen

Idén till en Mars-mikrofon kom från planetforskaren Janet Luhmann från University of California, Berkeley i mitten av 1990-talet.

"Jag hade varit involverad i Mars-vetenskap och Mars-uppdragsplanering i några år, och jag blev nyfiken på varför ingen hade betraktat ljud som en del av det uppfattningsspektrum som vi försöker uppnå med robotar, " Hon sa.

Luhmann och några andra forskare vid UC Berkeleys Space Science Lab började fundera runt med idén, använda hyllan delar som hörapparatmikrofoner, och testade konceptet i Mars-liknande förhållanden vid Mars Wind Tunnel vid NASA:s Ames Research Center. Resultaten var lovande, och Berkeley-forskarna började tänka att NASA kanske var villiga att flyga mikrofonen till Mars som ett instrument att åka med.

Luhmann kontaktade The Planetary Society om att sponsra Mars-mikrofonen. Samhällets medgrundare Bruce Murray, Carl Sagan, och Lou Friedman var fascinerade, erkänner värdet av ett sådant instrument av allmänt intresse. Men när de presenterade konceptet för den vetenskapliga rådgivande kommittén för NASA:s Mars Polar Lander-uppdrag, som skulle lanseras i början av 1999, idén om en mikrofon avfärdades direkt. Det fanns inget vetenskapligt värde, sa utskottet.

"Det påminde mycket om de allra första dagarna av planetariska uppdrag, " påminde Friedman. "Kameror ingick inte i de första Pioneer och Mariner-rymdfarkosterna eftersom dåtidens vetenskapliga visdom var att bildbehandling bara var ett jippo; det var inte bra vetenskap. Det är svårt att föreställa sig det nu, men den rådgivande kommittén på den tiden trodde att det bara var ett jippo att höra ljud på Mars, för."

Ungefär vid samma tid, NASA-administratören Dan Goldin startade ett initiativ kallat "Mars Together" som främjade idén om ryskt och amerikanskt vetenskapligt samarbete om framtida Mars-uppdrag, parallellt med ländernas nya partnerskap om den internationella rymdstationen. Som ett resultat, ett ryskt LIDAR-instrument för att studera damm i Mars atmosfär hade valts ut för att flyga på Mars Polar Lander.

Genom att använda kopplingar som skapats under tidigare ansträngningar från Planetary Society för att föra samman sovjetiska och amerikanska vetenskapsmän under det kalla kriget, Friedman och Luhmann frågade huvudutredaren för den ryska LIDAR, Viacheslav Linkin, om han var intresserad av att lägga till den lilla Mars-mikrofonen till sitt instrument. Linkin sa ja.

Förstärkt av ett stort allmänt intresse för att höra ljud från Mars, The Planetary Society samlade in $100, 000 för att bygga Mars-mikrofonen. Delory, en av Luhmanns andra Berkeley-forskare vid den tiden, gick med i projektet och ledde den tekniska ansträngningen att få mikrofonenheten integrerad på LIDAR utan att kräva några justeringar av strömmen, volym, och vikttilldelningar som NASA hade gett det ryska instrumentet.

"Den ursprungliga Mars-mikrofonen vi byggde var en smart liten låda, ca 5 centimeter på varje sida, väger 50 gram, " sa Delory. "Mikrofonen byggdes för extrema miljöer, och vi testade det tillräckligt för att veta hur robust det var."

Han och hans team satte enheten igenom alla tänkbara tester, använda vakuum och termiska kammare och skakbord för att se till att den skulle överleva lanseringen, kryssning, landning, och verkar i Mars hårda miljö, samt fungerade i alla lägen de hade kopplats in i. Mikrofonen fungerade felfritt genom integration och testning med LIDAR, och när de kopplade den till landern, det fungerade perfekt.

Att möta NASA:s databegränsningar för mikrofonen skulle visa sig vara en utmaning, med teamet som arbetade exceptionellt hårt med att förfina elektroniken som bearbetade och hanterade ljudinspelningarna.

"När du är en utbildning och offentlig uppsökande tillägg, du tilldelas inte en stor del av databudgeten, ", sa Delory. "Vi ville inte heller skicka tillbaka data utan ljud eller ointressanta ljud, så vi använde ett taligenkänningschip som skulle ta in ljuden från mikrofonen och reducera data till något riktigt hanterbart."

Lösningen innebar flera knep:mikrofonen kunde spela in i en timme och sedan bara skicka tillbaka de högsta ljuden. Det kan också ta slumpmässiga ljudprover under specifika tidsperioder för att undvika att behöva skicka tillbaka varje sekund av data.

Besvikelser och höga förhoppningar

Mars Polar Lander sprängdes av från Cape Canaveral, Florida den 3 januari 1999. Rymdfarkosten tog sig hela vägen till Mars, och började sin nedstigning till ytan den 3 december. Plötsligt, rymdfarkosten verkade försvinna spårlöst. Styrenheter tappade signalen från rymdfarkosten och trots upprepade försök att återupprätta kommunikationen, MPL hördes aldrig från igen. Efter en grundlig utredning, ingenjörer drog slutsatsen att det mest troliga scenariot var att MPL:s död inträffade när landaren trodde att stöten från utplaceringen av landningsbenen var landningsögonblick, så den stängde av motorerna för tidigt. Den kraschade troligen i hög hastighet in i Mars yta.

"Det var en stor nedgång, "Mindes Luhman. "Eftersom Mars-mikrofonen hade gjort ett stort plask med allmänheten och pressen, vi hade ett konferensrum öppet i vårt labb för att vara värd för landningsevenemanget och fira. Men när det blev känt att landningen hade misslyckats, det var några människor som fastnade för en reaktion men mestadels var det en utvandring. Det var ett ganska tråkigt slut på vårt projekt, och vi trodde att det var små utsikter för en ombokning."

Men intresset för Mars-mikrofonprojektet fortsatte. Omedelbart efter förlusten av Polar Lander, en andra möjlighet att flyga mikrofonexperimentet gavs av den franska rymdorganisationen CNES på dess Netlander-uppdrag, planerad att lanseras 2007. Netlander bestod av fyra små identiska landare över hela planeten som skulle studera Mars atmosfär, yta, och interiör. Dock, uppdraget avbröts 2004 på grund av finansieringssvårigheter.

NASA kom äntligen på idén om en Mars-mikrofon för sin Phoenix-lander, som landade nära Mars nordpol 2008. Phoenixs mikrofon var en del av dess nedstigningssystem och använde en design som liknade originalmikrofonen på Polar Lander. Planetariska sällskapet skulle ha tillhandahållit allmänhetens uppsökande. Men strax före lanseringen, ingenjörer upptäckte ett potentiellt elektronikproblem i mikrofonen som kan påverka andra system, och mikrofonen avaktiverades.

"Det fanns ett alternativ att möjligen slå på mikrofonen efter att Phoenix hade uppnått sina primära uppdragsmål att bedöma den lokala beboeligheten och forska om vattnets historia på Mars, ", sa Betts. "Men det fanns högre prioriteringar på andra håll, och de var fortfarande oroliga för eventuella elektriska problem, så den slogs aldrig på innan Phoenix dukade under för de kyliga förhållandena på Mars norra halvklot i november 2008."

The Planetary Society försökte utan framgång få mikrofoner på NASAs Spirit, Möjlighet, Nyfikenhet, och InSight-uppdrag, samt Europeiska rymdorganisationens olyckliga Schiaparelli-landare som kraschade 2016. Det betyder att det är upp till Perseverance att leverera drömmen om att höra ljud från Mars.

"Jag har samma förhoppningar om det här uppdraget som med Mars Polar Lander!" sa Friedman. "Inget har förändrats för mig i det avseendet, för när vi ser den första bilden, eller första data från något uppdrag, det är alltid spännande. Att vänta på det första ljudet från Mars kommer att bli lika spännande."

Mikrofonerna ombord på Perseverance liknar designen på The Planetary Societys ursprungliga Mars-mikrofon som lanserades 1999. Det har varit en lång väg till denna punkt, och Delory kan inte vänta på att äntligen höra hur Mars låter.

"Vi har kunnat se Mars från rovers synvinkel under en lång tid nu, " sa han. "Att kunna lägga till en annan mening till vår förståelse av Mars kommer att bli otroligt."