NASAs InSight Lander tager mod Mars

Med sin raket gennem tyk tåge fra Vandenberg Air Force Base i Californien, agter NASAs seneste mission at undersøge dybt ind i Mars og dechiffrere, hvordan den dannede sig.

Næsten skjult af tæt tåge løfter en Atlas V-raket ud inden daggry den 5. maj 2018 og hæver InSight-rumfartøjet på sin bane mod Mars.
NASA

NASA lavede historie tidligt i morges, da dets InSight-rumfartøj blev det første interplanetære rumfartøj, der nogensinde blev lanceret fra Vandenberg Air Force Base på Californiens kyst.

Men til trods for intens forventning, så næsten ingen Atlas V-raketten til tiden løftning klokken 04:05 PDT. Da nedtællingen nåede T = 0, havde tåge rullet ud fra Stillehavskysten i tykke bølger, der fuldstændigt tømte den fyrige afgang fra synet. Selv kameraer, der var placeret lige ved siden af ​​lanceringspladen, afslørede næppe den ruvende United Launch Alliance-raket, da den steg op i natten. Lad os kalde dette en billede-ufuldkommen lancering.

Uberørt af de kølige, fugtige forhold steg boosteren og dens nyttelast dog sydpå over Stillehavet. Køretøjets Centaur anden fase fyrede først for at drive InSight ind i en midlertidig polær bane og derefter igen for at skubbe den forbi flugthastighed og ind i interplanetisk rum. Mindre end 85 minutter efter at have forladt Jorden, hastighed rumfartøjet mod Mars.

Lanceringen fra Californien, i stedet for fra de mere kendte omgivelser i Cape Canaveral, blev mulig, efter at missionsteamet valgte at bruge et potent Atlas-Centaur-lanceringskøretøj, som leverede mere end nok drivkraft til at opveje hastighedsforøgelsen (på grund af Jordens rotation) at raketter skyder mod øst fra Florida-gevinsten.

Teknikere ved Lockheed Martin Space fastgjorde en beskyttende rygskal til NASAs InSight-rumfartøj, der er foldet ind i dens stuvede konfiguration.
NASA / JPL / Lockheed Martin

Hvis alt fortsætter med at gå godt, ankommer InSight til Mars 6½ måneder fra nu, den 26. november, efter et interplanetært krydstogt på næsten 500 millioner km (300 millioner miles). I stedet for at skyde raketter til at glide ind i kredsløb, vil rumfartøjet gøre en direkte nedstigning til planetens overflade. Langs turen med InSight er der to teknologidemonstrationsmikrosatellitter, kaldet Mars Cube A og B, der sprang fri kort efter Centaurs nedlukning og vil flyve forbi planeten sent på året.

Rumfartøjets navn er et "backronym", der står for Interior Exploration ved hjælp af Seismic Investigations, Geodesy og Heat Transport. Premierentreprenør Lockheed Martin Space modellerede rumfartøjet efter designet af NASAs Phoenix lander (som faldt nær den Martiske nordpol i 2008) med opgraderinger arvet fra MAVEN-orbiter.

InSight når overfladen cirka 6 minutter efter indtræden i den Martiske atmosfære ved hjælp af, som Phoenix gjorde, en kombination af aerodynamisk træk, faldskærme og radar-udløste thrustere. Sammenlignet med Phoenix er InSight imidlertid mere massiv (358 kg eller 789 pund), ankommer med højere hastighed (6, 3 km pr. Sekund eller 14.100 mph) og har et landingssted med højere højde (så der er mindre atmosfære til at bremse dens hastighed) .

InSights fokuserede nyttelast

Dette er en mission, der har været tre årtier i skabelsen. Planetforskere har længt efter en chance for at undersøge det dybe indre af Mars - en planet, der er midtvejs i masse mellem Månen og Jorden. Dets overfladegeologi, der er undersøgt af en række orbiters og landere til dato, fortæller kun en del af den Martiske historie.

"Vi ved virkelig ikke noget, hvis vi ikke ved noget om interiøret, " forklarer hovedundersøger Bruce Banerdt (Jet Propulsion Laboratory).

For at forstå omstændighederne i dannelsen af ​​den røde planet - dens bulkkomposition og størrelsen på den eventuelle kerne, mantel og skorpe - kræves den form for dedikeret geofysisk undersøgelse, som Banerdt først udtænkte i slutningen af ​​1980'erne - og som InSight snart vil gennemføre. "Mars er forfalden til en check-up", spurgte en af ​​JPLs specialister i public-Affairs, og InSight vil være "at kontrollere planetens puls, reflekser og temperatur."

InSight er den første mission dedikeret til at undersøge det dybe indre af Mars. Resultaterne vil fremme forståelsen af, hvordan alle stenede planeter, inklusive Jorden, dannede og udvikledes.
NASA / JPL

Her er en oversigt over landerens trio med nøgleinstrumenter:

Seismisk eksperiment til interiørstruktur (SEIS): Geofysikere forventer, at Marsquakes forekommer temmelig ofte, og SEIS-instrumentet vil registrere de med udsøgt følsomhed. Den kan registrere jordforskyvninger så små som 2, 5 × 10-11 m - mindre end diameteren af ​​et brintatom. Disse vibrationer kan opstå i skorpen på to hovedmåder, forklarer efterforsker Mark Panning (JPL): fra tidevandskræfter, der udøves af satellitten Phobos eller fra kompressionsspænding, når planeten fortsætter med at køle og krympe i volumen.

Det tager typisk tre vidt adskilte seismometre at kortlægge placeringen, dybden og styrken af ​​et jordskælv. Men SEIS kompenserer for at være et "one-station-netværk" ved at måle de forskellige ankomsttider for et jordskælvs primære og sekundære bølger, når de rejser gennem og omkring planeten (og måske når de skyller rundt på planeten en anden gang). Ved at registrere nok af disse dybt siddende forstyrrelser - sammen med dem, der udløses af meteoritpåvirkninger - bør teamet bestemme størrelsen, sammensætningen og tilstanden (væske vs. fast) af den Martiske kerne.

Frankrikes nationale rumfartsbureau, Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), førte konsortiet af forskere i USA, Storbritannien, Frankrig, Schweiz og Tyskland, der leverede SEIS. Når InSights robotarm placerer SEIS på jorden, vil den derefter dække instrumentet med en beskyttende kuppel for at isolere den mod ekstreme vind- og dag-nat-temperaturer.

Varme flow og fysiske egenskaber sonde (HPPP eller HP 3 ): Dette instrument vil køre en spydformet "muldvarp" op til 5 m (17 fod) dybt i den Martiske jord og trække langs et kabel besat med en række temperatursensorer. Dets mål er at beregne den hastighed, hvormed varme slipper ud fra planetens dybe indre.

"Det er vigtigt at kende den indvendige struktur, " forklarer HP 3- undersøgelsesleder Tilman Spohn (det tyske rumfartscenter), "men planeter er motorer, der bruger deres indre varme til at udføre geologi på overfladen." Dette eksperiment, siger han, vil "bestemme den hastighed, hvormed motoren kører."

Cirka 40 cm (16 tommer) lang og 2, 7 cm (1 tomme) på tværs, vil muldvarpen grave ned 1 mm ad gangen ved gentagne gange at hånde og frigive en fjederbelastet hammer. Det skulle nå sin planlagte dybde i løbet af en måned efter at have foretaget 5.000 og 20.000 hamerslag (afhængigt af jordens komprimering og om der er tale om små klipper.) Det tyske luftfartscenter (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, eller DLR) leverede HP 3- pakken.

Rotation og interiørstruktureksperiment (RISE), skønt en del af videnskabens "nyttelast" ikke involverer et instrument i sig selv. I stedet vil to transpondere på InSights hoveddæk modtage en ren, umoduleret tone fra Jorden ved X-båndets radiofrekvens (8, 4 gigahertz) og videresende den samme frekvens tilbage til Jorden. I det væsentlige fungerer transponderne som spejle.

Men frekvensen modtaget her på jorden vil være anderledes end hvad der blev sendt, fordi der vil være et Doppler-skift oprettet, når Mars roterer. At spore planetens rotation meget præcist er det RISE handler om. Ved at analysere RISE-signal kan missionforskere bestemme rumfartøjets placering inden for 10 cm (4 inches) og over tid bestemme orienteringen af ​​den Martiske polare akse. "For mig er det så tæt som du kan komme til magi og alligevel være videnskab, " siger Banerdt.

Holdet håber at bruge RISE-dataene til at spore den 165.000 år lange præcession af planetens spinakse og endda til at detektere meget mindre wobbles med kortere perioder, kaldet nutationer, der kan hjælpe med at bestemme størrelsen af ​​den Martiske kerne, og om det delvis er smeltet.

Landingsdag: 26. november 2018

Mission planlæggere valgte de fleste tidligere landingssteder på Mars baseret på deres spændende geologiske kompleksitet - men ikke så med InSight. Målet er at finde et sted der ligger i nærheden af ​​ækvator (for at sikre stærkt sollys for solcellepanelerne) og dækket med en løs jord så fri for klipper som muligt (især nyttigt til HP 3 og SEIS indsats).

Den valgte placering, centreret ved 4, 5 ° N, 135, 9 ° E i det vestlige Elysium Planitia, passer regningen pænt. InSight har et par kameraer, men med sandsynlighed vil de resulterende panoramaer vise et fladt, helt kedeligt landskab. Og det ville være helt fint med missionsteamet. De vil fortælle dig, at i dette tilfælde er den røde planets geologiske skønhed kun hud dybt, og at det, de håber at finde dybt inde, vil fortælle os den nære verden af ​​ægte karakter.