في أعماق المريخ بواسطة ميزان حرارة

نشأت فكرة غمر أدوات علمية أعمق في المريخ في وقت سابق ، لكن هذه الأجهزة لا تزال غير محظوظة. فشل "المريخ 96" مع مخترق يمكن أن يغرق 5-6 أمتار في الطيران بعيدًا عن مدار الأرض. دخل المريخ Polar Lander مع مجسات صغيرة مماثلة قادرة على الغوص نصف متر ، ودخل الغلاف الجوي واختفى دون أن يترك أثرا. في 5 مايو ، ستذهب بعثة InSight الجديدة إلى كوكب المريخ ، أحد أهدافها غمر الشريط بأجهزة استشعار درجة الحرارة إلى عمق 5 أمتار.


رؤية على سطح المريخ ، رسم ناسا

جهاز

نظرة على InSight في مراحل مختلفة من الرحلة ، فيما يلي صور ورسومات من وكالة ناسا

من الناحية الهيكلية ، يعتمد InSight على مسبار فينكس الناجح ، الذي هبط بنجاح على كوكب المريخ في عام 2008. يتكون الجهاز من مرحلة طيران ومظروف هوائي مع حماية حرارية ومظلة ومسبار. الوزن الإجمالي - 727 كجم ، يزن المسبار نفسه 360 كجم. لتوفير الوزن والمال ، لم يتم استخدام إعادة استخدام الهياكل التي تعمل بالفعل على كوكب المريخ فحسب ، بل تم أيضًا استخدام حلول فنية بارعة - على سبيل المثال ، لا توجد محركات في مرحلة البقشيش ، وبالتالي ، يتم عمل ثقوب في الغلاف الجوي لعوادم المحركات المركبة على إطار المسبار. لا توجد خزانات غاز دفعة في نظام الدفع. عادة ما توفر ضغط وقود ثابت عند مدخل المحركات وثبات خصائصها. في InSight ، مع كل ثانية من تشغيل المحرك ، سينخفض ​​الضغط ، وسيعيد نظام التحكم سرد قوة المحرك المتدهورة.


مرحلة الهجرة

تحمل خطوة الرحلة التي يبلغ وزنها 80 كجم الألواح الشمسية والنجوم وأجهزة الاستشعار الشمسية ، وكذلك الهوائيات. وبالتالي ، لا يمكن للألواح الشمسية أن تدور في الأشهر الأولى من رحلة المركبة الفضائية ، في حين أنها ليست بعيدة عن الشمس ، ستأخذ InSight موقعًا بزاوية لها ، ثم إعادة توجيهها بحيث تصبح اللوحات متعامدة مع ضوء الشمس. من المثير للاهتمام ، على عكس Curiosity ، لن يتم تثبيت خطوة البقشيش بالدوران ؛ بدلاً من ذلك ، سيحافظ نظام التحكم على اتجاه ثلاثي المحاور ثابت. سيتم إعادة تعيين خطوة الرحلة قبل دخول الغلاف الجوي بوقت قصير.


قذيفة جوية

يتكون الغلاف الجوي من درع حراري يبلغ وزنه 62 كيلوغرامًا وجزءًا خلفيًا يزن 110 كجم. من الناحية الهيكلية ، هي نسخة من الغلاف الجوي لمسبار فينيكس ، والحلول الهندسية ، مثل نصف زاوية المخروط عند 70 درجة ، تعود إلى الفايكنج في السبعينيات من القرن العشرين. كحماية حرارية ، يتم استخدام مواد الاستئصال (التبخر) ، والتي تم استخدامها على جميع أجهزة المريخ الأمريكية باستثناء الفضول. يزداد سمك طبقة العزل الحراري قليلاً مقارنة بفينيكس ، لأنه كان من المتوقع أن تهبط InSight في عاصفة ترابية المريخ وأن الحماية الحرارية ستمزق أكثر بفعل الرمال. ومع ذلك ، أدى تأجيل الإطلاق من 2016 إلى 2018 بسبب عدم توفر أحد الأجهزة العلمية إلى حقيقة أن معدل الدخول في الغلاف الجوي (والحمل على الحماية الحرارية) سيكون أقل من الأول.


المظلة

تشبه المظلة عمومًا تلك الموجودة في طائر الفينيق وتختلف فقط في الرافعات المقواة من أجل تحمل الحمل الزائد بنسبة 15 ٪. يجب أن تفتح على ارتفاع 10.5 كيلومتر وسرعة 1.7 متر.


مطوي البصر تحت القشرة

من الناحية الهيكلية ، يعتمد InSight إلى حد كبير على Phoenix ، وهذا واضح للعيان - يحتوي على إطار سداسي مماثل ، وألواح شمسية مستديرة واحدة وثلاثة دعامات هبوط قابلة للطي. الاختلاف الأكبر هو الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة - تم عمل فينيكس على أساس جهاز مسح المريخ الذي تم إلغاؤه ، والذي كان من المفترض أن يبدأ في عام 2001 ، لذلك ظل الكمبيوتر عليه على تقنية التسعينات. وفقًا لمعلومات غير مؤكدة ، تم تثبيت جهاز RAD-750 حديث على InSight ، ويعمل بنجاح على Juno و MAVEN و GRAIL. لكن بطاريات الليثيوم أيون الموجودة في InSight هي نفسها تمامًا مثل بطاريات Phoenix ، على الرغم من التقدم المحرز في هذا المجال على مدى السنوات العشر الماضية.



تشبه عملية الهبوط في InSight عملية Phoenix (كما في الفيديو أعلاه). على ارتفاع 5.5 كم ، يجب تشغيل رادار الهبوط ، سوف ينفصل مسبار 1.1 كم من الجزء العلوي من الغلاف الجوي بمظلة ويبدأ في الهبوط على 12 محركًا يعمل في الوضع النبضي. بالقرب من السطح ، سيحتاج إلى الفرامل والجلوس بسرعة لا تزيد عن 2.4 م / ث. يجب أن تتحمل دعامات الهبوط منحدر 16 درجة وأحجار تصل إلى 40 سم في نفس الوقت.


أحد أجهزة ماركو

من المثير للاهتمام أن InSight لن تطير إلى كوكب المريخ وحده - اثنان من أول المكعبات الكواكب لماركو - "WALL-E" و "EVA" - سيصحبهما. ستكون مهمتهم عرضًا تكنولوجيًا لتشغيل الأشبال في الفضاء البعيد - سيتعين على كلا الجهازين نقل القياس عن بُعد InSight إلى الأرض أثناء الهبوط.

أجهزة علمية

على متن InSight ، تم تثبيت ثلاث أدوات علمية.



إن SEIS - تجربة الزلازل للبنية الداخلية هي مقياس الزلازل الأكثر حساسية المثبت على الإطلاق في مجسات الفضاء. تم إرسال أجهزة قياس الزلازل إلى المريخ من قبل ، ولكن ، على سبيل المثال ، في "الفايكنج" ، رفض أحدهم ، وتبين أن الثانية غير مفيدة عمليًا نظرًا لأنها وقفت على الجهاز نفسه وسجلت هبوب الرياح واهتزاز الجهاز بدلاً من البيانات المفيدة. لذلك ، في حالة InSight ، سيتم تفريغ مقياس الزلازل على السطح وتغطيته بغطاء خاص للحماية من التداخل بسبب الرياح وتغيرات درجة الحرارة.


كاب SEIS الاقسام

العناصر الحساسة الرئيسية لنظام SEIS هي نوعان من أجهزة الاستشعار الموجودة داخل المجال الفراغي - ثلاثة أجهزة قياس الزلازل عريضة النطاق مع البندول العكسي تكملها ثلاثة أجهزة استشعار تسجل أحداثًا قصيرة المدى. يتم استكمال أجهزة الاستشعار الرئيسية بالعديد من أجهزة الاستشعار الأخرى ومحطة الطقس المشابهة لـ Curiosity ، لحساب التداخل في الأرصاد الجوية والقضاء عليه. تم تطوير الجهاز معًا من قبل علماء ومهندسين من الولايات المتحدة الأمريكية وفرنسا وبريطانيا العظمى وسويسرا وأصبح الصداع الرئيسي للمهمة - بسبب انتهاك ضيقها ، تأخر البدء لمدة عامين. كان هناك تحدٍ منفصل هو حماية هذا الجهاز الحساس للغاية عند الإطلاق من اهتزاز مركبة الإطلاق.



HP ³ - مجرى التدفق الحراري والخصائص الفيزيائية هو في الأساس شريط بطول خمسة أمتار مع مقياس حرارة لكل 35 سم. من أجل القدرة على الغطس في المريخ ، يتم إنشاء "شامة" خاصة تعمل على مبدأ دفع الركائز - الحمل في الربيع ضرب الجزء السفلي من الهيكل ، وإغراقه أعمق. ستستغرق الدورة 200 مللي ثانية وستضطر إلى غمر الشامة بمقدار 0.1-1 ملم. كل 50 سم ستتوقف الشامة لمدة ثلاثة أيام لقياس الموصلية الحرارية في هذا العمق.


الخلد والشريط مع أجهزة الاستشعار عن قرب

بالإضافة إلى ذلك ، يتم تثبيت مقياس إشعاع على إطار المسبار ، والذي سيقيس درجة الحرارة على السطح. ستعطي البيانات التي تم الحصول عليها الجيولوجيين معلومات قيمة للغاية حول تاريخ المريخ ودورة حياة الكواكب الصخرية ككل. أيضًا ، يمكن أن يساعد ملف تعريف درجة الحرارة في معرفة كيف فقد المريخ مجاله المغناطيسي بالضبط.


عرض علوي لإطار InSight ، يتم تمييز الهوائيات بسهم

RISE - تجربة الدوران والهيكل الداخلي - تم تصميم هذه التجربة لتحديد معلمات دوران المريخ حول محوره بدقة بالغة. من الناحية الفنية ، يتم تنفيذ ذلك من خلال جهاز إرسال واستقبال وهوائيين يرسلان إشارة إلى الأرض. يتم توجيه الهوائيات إلى الجانبين ، لأنه عندما لا تكون الأرض مرتفعة فوق الأفق ، تكون القياسات أكثر دقة. إن معرفة كيفية دوران المريخ ، وما هي البركة والحركة التي يمر بها ، سيساعد على معرفة المزيد عن قلب الكوكب ، سواء كان في حالة سائلة أو صلبة.





من أجل إعادة ترتيب مقياس الزلازل RISE وميزان الحرارة HP ³ من الإطار إلى سطح المريخ ، كان هناك حاجة إلى ذراع مناور خاص ، وهو ما يشبه هيكل معالج مسبار المريخ الملغى. هناك أيضًا كاميرتان في InSight - واحدة على المعالج ، والأخرى على الإطار ، حيث يمكنها رؤية الأجهزة المثبتة على السطح.

ابدأ

وفقًا للخطة ، يجب أن تتم البداية في 5 مايو في الساعة 14:05 بتوقيت موسكو. يتم استخدام صاروخ أطلس V من الإصدار 401 الأخف لإطلاق المسبار. أولاً ، يجب أن تدخل المرحلة الثانية والمسبار في مدار منخفض ، وبعد الدوران ، سيتم تشغيل محرك المرحلة الثانية للمرة الثانية ، وسيكون InSight في طريقه إلى المريخ.


مخطط الانسحاب ، صورة ULA