Lądownik NASA InSight w końcu umieścił sondę termiczną na powierzchni Marsa. Pakiet przepływu ciepła i właściwości fizycznych (HP3) został wdrożony 12 lutego, około metra od SEIS, sejsmometru lądownika. Wkrótce zacznie wbijać się w marsjańską ziemię.
Jeśli zaczynasz przyzwyczajać się do takich wyczynów, pamiętaj o kilku rzeczach.
Lądownik znajduje się na Marsie, planecie oddalonej o ponad 50 milionów kilometrów, a podróż do niego zajmuje około 6 miesięcy. Tam lądownik musiał przejść niebezpieczny proces lądowania, aby dotrzeć na powierzchnię w stanie nienaruszonym. Miejsce lądowania zostało starannie wybrane, a żeby ten stacjonarny lądownik mógł wykonać swoje zadanie, musi on trzymać się lądowania.
Potem przychodzi trudna część.
„W ciągu kilku dni w końcu przełamiemy grunt za pomocą części naszego instrumentu, którą nazywamy kretem”.
Tilman Spohn, główny badacz HP3, niemieckie centrum kosmiczne.
Wgląd musiał dokładnie zbadać otoczenie i wybrać idealne miejsce do umieszczenia instrumentów. Po tygodniach badania wybrał dokładnie to miejsce na HP3. Potem pojawia się sonda ciepła, która sama w sobie jest wyczynem inżynierii.
„To urządzenie waży mniej niż parę butów, zużywa mniej energii niż router Wi-Fi i musi kopać co najmniej 3 metry na innej planecie” - powiedział Hudson. „Opracowanie wersji, która mogłaby wykonywać dziesiątki tysięcy uderzeń młota, wymagała tyle pracy, ale nie mogła się rozerwać; niektóre wczesne wersje zawiodły przed osiągnięciem 5 stóp, ale wersja, którą wysłaliśmy na Marsa, wielokrotnie udowodniła swoją solidność. ”
Głównym celem tego przedsięwzięcia jest poznanie wewnętrznej struktury Marsa. Pakiet sondy cieplnej i właściwości fizycznych będzie mierzył ilość ciepła wychodzącego z centrum Marsa. Aby to zrobić, musi wbić się w planetę.
„Nasza sonda została zaprojektowana do pomiaru ciepła pochodzącego z wnętrza Marsa”, powiedział zastępca głównego badacza InSight Sue Smrekar z NASA Jet Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii. „Właśnie dlatego chcemy uzyskać to pod ziemią. Zmiany temperatury na powierzchni, zarówno sezonowe, jak i cykl dzień-noc, mogą dodać „szum” do naszych danych ”.
HP3 musi zejść co najmniej 3 metry pod powierzchnię, aby wykonać swoją pracę, ale idealnie osiągnąłby znak 5 metrów, czyli maksymalną głębokość. Część sondy, która wykonuje penetrację, nazywa się kretem o długości 40 cm (16 cali). Kret będzie się zatrzymywał co 50 cm (19 cali) i mierzy przewodność cieplną gleby. Jednak przed pomiarem musi poczekać dwa dni, aż ostygnie, ponieważ młot spowoduje tarcie ogrzewające glebę. To ciepło wprowadziłoby szum do danych.
Po odczytaniu sonda cieplna jest podgrzewana i wykonuje się więcej odczytów w celu przetestowania przewodności cieplnej. Następnie cały proces się powtarza. Przy takim tempie dotarcie do głębokości 3 metrów może potrwać dwa tygodnie.
Jeśli sonda uderzy w skałę, zanim osiągnie 3 metry, zmienia się cały profil misji. Jeśli jest płytszy niż 3 metry, odfiltrowanie szumu z odczytów przewodności cieplnej zajmie rok, ponieważ sonda nie będzie wystarczająco izolowana od temperatur powierzchniowych. Dlatego tak starannie zadbano o wybranie miejsca dla sondy.
„Wybraliśmy idealne miejsce do lądowania, w którym prawie nie ma skał na powierzchni” - powiedział Troy Hudson z JPL, naukowiec i inżynier, który pomógł zaprojektować HP3. „To pozwala nam sądzić, że pod powierzchnią nie ma wielu dużych skał. Ale musimy poczekać i zobaczyć, co napotkamy pod ziemią ”.
Inni lądowniki kopali już wcześniej powierzchnię Marsa, ale HP3 InSighta prześcignie ich wszystkich. Lądownik Viking 1 NASA zgarnął 22 cm (8,6 cala) w dół. Lądownik Phoenix, kuzyn InSight, zgarnął 18 cm (7 cali) w dół.
„Nie możemy się doczekać, aby pobić kilka rekordów na Marsie” - powiedział HP3 Główny badacz Tilman Spohn z niemieckiego centrum kosmicznego (DLR), który dostarczył sondę cieplną dla misji InSight.
Ale wcześniejsze lądowniki miały inną misję: próbkowanie gleby. W pewnym sensie niesprawiedliwe jest porównywanie ich. Co więcej, nie powinno być zaskoczeniem, że nasza technologia się rozwinęła, odkąd te lądowniki miały swój dzień.
Zrozumienie ciepła Marsa jest kluczem do zrozumienia, w jaki sposób formuje się on i inne skaliste planety oraz jak kształtuje się geologia powierzchni. Mars zatrzymuje ciepło ze swojej formacji około 4 miliardów lat temu, a ciepło powstaje również w wyniku rozpadu promieniotwórczego w jego wnętrzu.
„Większość geologii planety jest wynikiem ciepła”, powiedział Smrekar. „Erupcje wulkanów w starożytnej przeszłości były napędzane przepływem tego ciepła, podnosząc i budując wysokie góry, z których słynie Mar.”
Sposób, w jaki ciepło przepływa przez marsjański płaszcz i skorupę, determinuje cechy powierzchni. Mars jest domem dla Olympus Mons, najwyższego wulkanu w Układzie Słonecznym. Na wysokości prawie 25 km (13,6 mil) jest prawie trzy razy wyższa niż Mt. Everest. Mars jest także domem dla Tharsus Montes, trzech wulkanów tarczowych o wysokości od 14 do 18 km. Podobnie jak wulkany na Ziemi, powstały, gdy magma została przepchnięta przez pęknięcia w skorupie.
„Chcemy wiedzieć, co spowodowało wczesny wulkanizm i zmianę klimatu na Marsie” - powiedział Spohn. „Ile ciepła zaczął Mars? Ile zostało do napędzenia wulkanizmu? ”
Naukowcy modelowali wnętrze Marsa zgodnie z najlepszymi dostępnymi danymi. Ale HP3 InSight i jego instrument SEIS odpowiedzą na wiele pytań i wyjaśnią nasze rozumienie czerwonej planety.
„Planety są jak silnik napędzany przez ciepło, które porusza ich częściami wewnętrznymi” - powiedział Smrekar. „Dzięki HP3 po raz pierwszy będziemy podnosić maskę silnika Marsa”.
Ale to coś więcej niż tylko Mars. Chodzi o zrozumienie, jak powstają wszystkie planety skaliste. Dotyczy to Marsa, Ziemi, księżyców skalistych i wszystkich innych planet skalistych w naszym Układzie Słonecznym i innych.
Źródła:
- Informacja prasowa: InSight NASA przygotowuje się do zmierzenia temperatury Marsa
- Informacja prasowa: InSight firmy NASA ma termometr na Marsa
- Sonda ciepła InSight
