Az InSight
Az InSight misszió áttekintése
Az InSight leszálló egység felépítése
A SEIS rezgésérzékelő egység
Az InSight
Háttérismeret: a kőzetbolygók kialakulása
Egy kőzetbolygó kialakulása általában az akkréció (akkréció=felhalmozódási folyamat) révén megy végbe. Ez azt jelenti, hogy a porrészecskék és apró kőzetdarabok fokozatosan összeragadnak és a test egyre nagyobbá válva végül eléri egy bolygó méretét. Ahogy nő, úgy melegszik a belseje, megolvad és gömbölyű alakot vesz fel. Anyaga ezután lehűl és megszilárdul, ezáltal kifejlődik az az égitest, amit ma úgy nevezünk, hogy Föld-típusú bolygó. Belseje övekre válik szét: mag, köpeny és kívül a kéreg, amint az az előző oldalon a "Föld és a Mars összehasonlítása" szakaszban levő ábrán látható.
Az összes Föld-típusú bolygó hasonló szerkezetű, anyaguk nagy része nagyjából ugyanaz, mint a meteoritek anyaga, amiből kialakultak, de ez semmiképpen sem jelenti azt, hogy egyformák is lennének. Mindegyik Föld-típusú bolygó jelenlegi szerkezetét és formáját a differenciálódás nevű folyamat néven nyerte el. A különböző elemek és ásványok kikristályosodnak és eltérő mértékben süllyednek le a megolvadt bolygómasszába.
Az InSight misszió áttekintése
Az InSight elsődleges célja az, hogy a bolygó kialakulása során történő differenciálódás folyamatának rejtélyét megoldja; megértsük az akkréció menetét és a Föld-típusú bolygók végleges kialakulását (azaz a mag, köpeny, és a kéreg létrejöttéhez vezető folyamatokat).
A misszió másodlagos célja az, hogy alaposan tanulmányozza a „marsrengéseket” és a meteorit-becsapódásokat. Ezek mind értékes ismereteket adhatnak a Földön zajló folyamatokról is.
Az InSight e célkitűzések megvalósításához hatféle vizsgálatot végez el. A küldetés feladatai:
2. határozza meg a Mars kérgének vastagságát és szerkezetét
3. határozza meg a Mars köpenyének az összetételét és a struktúráját
4. határozza meg a Mars belsejének hőmérsékletét
5. mérje meg a Mars szeizmikus aktivitását, határozza meg a marsrengések magnitúdóját (magnitúdó=nagyságrend) és földrajzi eloszlásukat
6. határozza meg a Mars felszínére becsapódó meteoritek számát
A küldetés néhány technikai adata:
a leszálló egység tömege: 350 kg.
az eredeti kilövési ablak: 2016. március. 4. és 30. között volt
az eredeti landolási időpont: 2016. szeptember. 28.volt
A kilövést 2016-ban műszaki hiba miatt törölték. Hibás volt a hajó vákuum védelme, ami érintette a SEIS (ld. alább) hosszú periódusú érzékelőjét is. A következő rendelkezésre álló kilövési ablak 2018. tavaszán volt, és május 5-én sikeresen el is indult a misszió. A landolás várható időpontja 2018. november 26.
A leszállási ellipszist, amelynek nagytengelye 130 km, kistengelye 27 km, egy viszonylag sík, nagy kráterek nélkül terepen jelölték ki, ahol a felszíni kőzet elég puha ahhoz, hogy a robotkar képes legyen a hőszondát a talajba beásni. Annak érdekében, hogy az ejtőernyők működjenek, a leszállóhelynek egy viszonylag alacsonyan fekvő területen, és hogy a napelemek elegendő energiát kapjanak, az egyenlítő közelében kell lennie.
Az InSight tervezett leszállási helye. A kinagyított rész a leszállási ellipszist mutatja.
A leszállás a tervek szerint, probléma mentesen megtörtént. A szonda 2018. november 26-án az Elysium Planitia régió sík, északi tartományában, az ábra kinagyított részen látható leszállási ellipszisben ért talajt, az építők és irányítók nagy örömére. (Az ellipszis középpontja az északi szélesség 4° és keleti hosszúság 136°-án van. A térképen a korábbi Mars-expedíciók leszállási helyei is láthatók.)
Örömmámor az irányítóközpontban
Az InSight első képe a Marsról.
A november 30-án küldött kép
A szonda kalibrációs folyamata mintegy két hónapot vesz igénybe, ami után várhatóan megkezdi a tudományos adatok szolgáltatását.
Az InSight leszálló egység felépítése
Az InSight egy hagyományos, ejtőernyős-alapú, helyben maradó leszállóegység, ami a NASA Phoenix Lander által kipróbált és bevált technológiája. A leszállóegységet napelem látja el energiával. Európai partnerek tervezték a hasznos terheket: Franciaországban a hosszú periódusidejű szeizmométert, az Egyesült Királyságban pedig egy egyszerűbb és robusztusabb rövid periódusú szeizmikus érzékelőt. Németországban egy hőmérsékletmérő egységet építettek, ami akár 5 m-re a föld alá tud majd fúrni és megméri a bolygó belsejéből másodpercenként kiáramló hő mennyiségét. A fedélzeti elektronikát és a nagy felbontású helyzeti információt adó egységet Svájcban fejlesztették ki.
A szonda főbb egységei
IDA – Instrument Deployment Camera
SEIS – Seismic Experiment for Interior Structure
WTS – Wind and Thermal Shield
HP3 – Heat Flow and Physical Properties Package
RISE - (Rotation and Interior Structure Experiment
energiaellátás (napelemtáblák)
A leszálló egység a Mars felszínén - ahogy azt a művész elképzelte
(http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA19811)
|
A fenti rajz mutatja a szonda 2 méter hosszú robotkarját (IDC – Instrument Deployment Arm), amin a szonda egyik kamerája (IDA – Instrument Deployment Camera) is helyet kapott. Ez a kar telepíti a felszínre a 29,5 kg tömegű, naponta 38 megabit információt szolgáltató szélessávú szeizmikus érzékelőt (SEIS – Seismic Experiment for Interior Structure), melyet a kéreg lehetséges tektonikus aktivitásán túl a meteoritbecsapódások, a légköri viharok okozta talajrezgések detektálására és a Mars Phobos holdja által keltett árapály hatások felderítésére terveztek. A műszert egy fedél védi a szélsőséges hőmérsékletingadozásoktól és a széltől (WTS – Wind and Thermal Shield), mely nagymértékben csökkenti a háttérzajt, és növeli a talajrezgések detektálási érzékenységét.
A RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) nagy pontossággal követi nyomon, hogy a Nap körüli keringés során hogyan ingadozik a Mars tengelye. A megfigyelésekből a magról kapunk részletes ismeretet, mekkora a mérete, szilárd, vagy folyékony, és a vason kívül még milyen elemeket tartalmazhat. A szonda az UHF sávban (UHF=Ultra High Frequency - 300-1000 MHz, radar frekvenciasáv, a deciméteres hullámhossztartomány) dolgozó két darab kürtantenna segítségével a vele együtt érkező, de Mars körüli pályán maradó utazótáska méretű két MarCO (Mars Cube One) és a még működő MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) műholdon keresztül tatja a Földdel a kapcsolatot. A szonda energiaellátását a napelemtáblák szolgáltatják. A hőáram mérésére szolgáló műszert (HP3 – Heat Flow and Physical Properties Package) szintén a robotkar helyezi a talajra (jobb oldali ábra). |
 |
A SEIS rezgésérzékelő egység
A Marsrengések program szempontjából ez a legfontosabb műszer. A SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) egy hosszú periódusú rezgéseket érzékelő egység, amit a párizsi Földtani Fizikai Intézetben (IPGP) terveztek. Érzékenysége és a frekvencia-átvitele a legjobbak közé tartozik. Az eszközben három, egymástól független, vákuum kamrákba helyezett érzékelő található, ami lehetővé teszi a talajmozgás három irányban történő mérését (fel- le, és a vízszintes síkban két, egymásra merőleges irányban). E szenzor korai változata már repült 1996-ban a sajnos sikertelen orosz Mars-küldetés során.
A szeizmométer egység