В понедельник, 26 ноября, семейство марсианских космических роботов пополнилось после того, как миссия НАСА InSight совершила драматический вход в атмосферу красной планеты и совершила идеальную посадку на плоской равнине недалеко от экватора.
После почти семимесячного путешествия по межпланетному пространству и преодоления более 300 миллионов миль (483 миллионов километров) в защитной аэрокосмической оболочке роботизированная миссия стоимостью 850 миллионов долларов вошла в тонкие верхние слои атмосферы, словно летящая пуля. Он был защищен своим теплозащитным экраном, который взлетел до температуры почти 3 000 градусов по Фаренгейту (1 649 градусов по Цельсию) - нагретый сильным трением между атмосферными газами и вторгающимся космическим кораблем.
Уютно расположившись в защитной оболочке, посадочный модуль приготовился к следующему этапу спуска на Марс: раскрытию сверхскоростного парашюта, который замедлил робота до того, как взрывные болты сбросили израсходованный теплозащитный экран. Затем посадочный модуль быстро отделился от своей аэродинамической оболочки и упал - в свободном падении в течение нескольких секунд - до того, как его тормозные ракеты выстрелили, а бортовой радар навел посадочный модуль на землю со скоростью пешехода всего 5 миль в час (8 километров в час). час).
Ровно в 11:52:59 по тихоокеанскому стандартному времени (14:52:59 по восточному поясному времени) три ноги InSight вонзились в пыльную поверхность Elysium Planitia - его нового «вечного дома» недалеко от экватора Марса и к северу от Марсоход НАСА Curiosity, который в настоящее время исследует кратер Гейла.
«Мы вошли в марсианскую атмосферу на скорости 12 300 миль в час, и вся последовательность действий до приземления на поверхность заняла всего шесть с половиной минут», - сказал Том Хоффман, руководитель проекта InSight в Jet. Лаборатория двигателей во время пресс-конференции после приземления.«За этот короткий промежуток времени InSight должен был автономно выполнить десятки операций и сделать их безупречно, и судя по всему, именно это и сделал наш космический корабль».
Хотя посадочный модуль совершил стремительный вход в атмосферу сам по себе, ему немного помогли два небольших кубсата, которые летели в тандеме с миссией на этапе полета.
Для связи с Землей марсианские наземные миссии используют орбитальные спутники (такие как орбитальный аппарат НАСА Mars Odyssey) для передачи данных через межпланетное пространство. Но во время посадки InSight ни один орбитальный аппарат не летал над головой, чтобы передать поток ценных данных о входе, спуске и посадке миссии (EDL). Предвидя эту проблему, пара кубсатов под названием Mars Cube One (или MarCO-A и MarCO-B) была запущена с помощью InSight, чтобы наблюдать за посадочным модулем, когда он вошел в марсианскую атмосферу, чтобы передавать данные телеметрии EDL обратно на Землю в почти реальном масштабе. время.
Хотя кубсаты MarCO не были жизненно важны для выживания миссии, они предоставили НАСА бесценные наблюдения за EDL InSight, ограничив мучительное ожидание новостей об успешной посадке. Они также смогли сделать снимки во время своего пребывания в космосе, последний был сделан с расстояния почти 8 000 километров от Марса, когда InSight приближался к марсианской атмосфере.
«MarCO - это демонстрация технологии, и в качестве вторичной полезной нагрузки в миссии наша основная цель - не причинить вреда основной полезной нагрузке», - сказал Брайан Клемент, инженер MarCO в JPL. «Работа в качестве ретранслятора связи во время EDL является доказательством этой концепции». Теперь, когда эта концепция была доказана, Клемент добавил, что будущие роботизированные миссии могут вдохновиться на использование кубсатов таким образом.
Углубляясь в подполье
InSight - восьмая миссия, успешно приземлившаяся на Марсе, но она не так заинтересована в изучении поверхности или атмосферы планеты; Стационарный посадочный модуль предназначен для того, чтобы заглянуть глубоко под землю, чтобы понять, из чего состоит его внутренняя часть и как планета превратилась в холодное и сухое место, которым она является сегодня. Изучая эволюцию Марса, мы также можем кое-что узнать о том, как возникла Земля: наша планета живет тектонической активностью, которая постоянно стирает свидетельства прошлого нашей планеты, в то время как Марс не имеет тектоники и поэтому более готов отказаться от своего прошлого. секреты.
Ключом к миссии InSight являются три основных эксперимента. В ближайшие недели диспетчеры миссии отправят команды посадочному модулю, чтобы использовать его роботизированную руку для захвата двух инструментов с верхней палубы - сейсмического эксперимента для внутренней конструкции, или SEIS, эксперимента и пакета теплового потока и физических свойств, или HP3, эксперимента.. Оказавшись в руках, SEIS и HP3 будут опущены на поверхность прямо перед посадочным модулем.
Сейсмометр будет пытаться обнаружить очень слабые сейсмические волны, проходящие через недра планеты. Эти волны, вызванные «марсотрясениями» и ударами метеоритов, можно использовать для выявления композиционных изменений, когда они отскакивают внутри Марса. Никогда раньше мы не видели недра Марса, но теперь у нас есть миссия, которая сделает трехмерный «ультразвук» его внутренней части, раскрывая некоторые из самых глубоких секретов Марса, сказали ученые миссии.
Датчик теплового потока будет медленно бурить под землей на глубину до 16 футов (5 метров). Оказавшись ниже поверхности, зонд (метко прозванный «кротом») будет измерять, сколько тепла распространяется через кору от мантии планеты. Все планеты медленно выделяют тепло с момента своего образования, и количество тепла напрямую связано с тем, из чего состоит планета. Одна из загадок, окружающих внутреннюю часть Марса, связана с типом астероидов, которые срослись более 4 миллиардов лет назад и сформировали массу планеты, которую мы видим сегодня. По словам Сюзанны Смрекар, заместителя главного исследователя InSight, зонд HP3 заполнит важный пробел в нашем понимании эволюции Марса.
«У нас есть все эти модели тепловой эволюции планет, но у нас очень мало возможностей их проверить», - объяснила она.«Это очень важно для понимания того, что сейчас происходит на поверхности и внутри Марса».
Измеряя тепловой поток в этом одном месте, утверждал Смрекар, планетологи могут экстраполировать это число на остальную часть планеты, наконец, выявив, из каких примитивных строительных блоков состоит планета.
Наконец, с небольшой помощью бортового радио X-диапазона InSight ученые миссии также смогут измерить «колебание» Марса - измерение, которое дополняет научные исследования SEIS и HP3. Они планируют отправлять радиосигналы из наземной сети дальнего космоса (DSN), которая используется для связи с нашими роботизированными миссиями по всей Солнечной системе, а затем измерять доплеровский сдвиг возвращенного радиосигнала в течение двух- год основной миссии. Затем этот сигнал можно использовать для измерения скорости движения посадочного модуля относительно Земли, и, следовательно, он покажет, насколько сильно вся планета качается вокруг своей оси. Величина планетарного колебания связана с размером и составом марсианского ядра, еще одной частью марсианской головоломки, которую мы еще не знаем.
InSight может быть неподвижным посадочным модулем (в отличие от своего передвижного шестиколесного собрата Curiosity), но это не повлияет на масштабы научных исследований, которых надеется достичь миссия. В одном аккуратном исследовании, в котором можно было бы использовать уникальность посадочного модуля, сказал Брюс Банердт, главный исследователь InSight в JPL. Используя систему сейсмометров, датчиков ветра и давления, команда решила посмотреть, какой сигнал InSight может измерить, если марсианский пылевой дьявол пронесется через место посадки посадочного модуля.
«Мы действительно можем наблюдать падение давления, это похоже на мини-ураган, давление в центре пылевого вихря очень низкое по сравнению с давлением окружающей среды», - отметил Банердт.«Итак, по мере того, как он проходит, даже если он не проходит прямо над посадочным модулем, мы можем видеть сигнатуру давления, и это давление слегка притягивает землю, и сейсмометр может обнаружить мизерный наклон земли, когда дьявол проходит мимо.."
С этой информацией в руках Банердт уверен, что они смогут не только обнаружить эти пылевые вихри, когда они кружатся над InSight, они также смогут расшифровать их размер и направление движения, а также узнать о упругость почвы под сейсмометром.
Теперь, когда InSight приземлился на Марсе и даже вернул свои первые изображения равнины «автостоянки», ученые миссии с нетерпением ждут загадок Марса, которые, как они надеются, прояснит их миссия. И, кто знает, возможно, по пути мы узнаем кое-что о происхождении нашей собственной планеты.
Теперь это имеет смысл
Можете ли вы догадаться, что означает InSight? Внутренние исследования с использованием сейсморазведки, геодезии и теплопереноса. Да, для краткости остановимся на InSight.