En las profundidades de Marte con un termómetro.

La idea de sumergir los instrumentos científicos más profundamente en Marte surgió antes, pero estos dispositivos aún tienen mala suerte. El "Mars-96" con penetradores que podrían hundirse entre 5 y 6 metros, no pudo volar lejos de la órbita de la Tierra. Mars Polar Lander con mini-sondas similares capaces de bucear medio metro, entró en la atmósfera y desapareció sin dejar rastro. El 5 de mayo, una nueva misión InSight irá a Marte, uno de cuyos objetivos es sumergir la cinta con sensores de temperatura a una profundidad de 5 metros.


InSight en la superficie de Marte, dibujo de la NASA

Aparato

Vista de InSight en diferentes etapas del vuelo, en adelante fotos y dibujos de la NASA

Estructuralmente, InSight se basa en la exitosa sonda Phoenix, que aterrizó con éxito en Marte en 2008. El dispositivo consta de una etapa de vuelo, una envoltura aerodinámica con protección térmica, un paracaídas y la propia sonda. Peso bruto: 727 kg, de los cuales la sonda pesa 360 kg. Para ahorrar peso y dinero, no solo se utilizó la reutilización de las estructuras que ya funcionan en Marte, sino también soluciones técnicas ingeniosas, por ejemplo, no hay motores en la plataforma de inclinación, por lo tanto, se hacen agujeros en la carcasa aérea para escapes de motores montados en el marco de la sonda. No hay tanques de gas de refuerzo en el sistema de propulsión. Por lo general, proporcionan una presión de combustible constante en la entrada de los motores y la constancia de sus características. En InSight, con cada segundo de operación del motor, la presión caerá y el sistema de control contará el empuje deteriorado del motor.


Etapa migratoria

El escalón de vuelo de 80 kg lleva paneles solares, sensores solares y solares, así como antenas. Los paneles solares no pueden rotar, por lo tanto, en los primeros meses del vuelo de la nave espacial, mientras no está lejos del Sol, InSight tomará una posición en ángulo y luego se reorientará para que los paneles se vuelvan perpendiculares a la luz solar. Curiosamente, a diferencia de Curiosity, el paso de vuelco no se estabilizará girando; en cambio, el sistema de control mantendrá una orientación triaxial constante. El paso de vuelo se reiniciará poco antes de ingresar a la atmósfera.


Cáscara aérea

La carcasa aérea consta de un escudo térmico de sesenta y dos kilogramos y una parte trasera que pesa 110 kg. Estructuralmente, es una copia de la cubierta aérea de la sonda Phoenix, y las soluciones de ingeniería, como un medio ángulo de un cono a 70 °, se remontan a los vikingos de los años 70 del siglo XX. Como protección térmica, se usa material ablativo (evaporado), que se usó en todos los dispositivos marcianos estadounidenses, excepto Curiosity. El grosor de la capa de protección contra el calor aumenta ligeramente en comparación con Phoenix, porque se esperaba que InSight aterrizara en la tormenta de polvo marciana, y la protección contra el calor sería más arrancada por la arena. Sin embargo, el aplazamiento del lanzamiento de 2016 a 2018 debido a la falta de disponibilidad de uno de los dispositivos científicos llevó al hecho de que la tasa de entrada a la atmósfera (y la carga de protección térmica) será menor que las iniciales.


Paracaídas

El paracaídas es generalmente similar al del Fénix y difiere solo en eslingas reforzadas para soportar la carga aumentada en un 15%. Tendrá que abrir a una altitud de 10.5 km y una velocidad de 1.7M.


InSight doblado debajo de la carcasa

Estructuralmente, InSight se basa principalmente en Phoenix, y esto es claramente visible: tiene un marco hexagonal similar, los mismos paneles solares redondos y tres soportes de aterrizaje plegables. La mayor diferencia es la computadora de a bordo: Phoenix se hizo sobre la base del cancelado Mars Surveyor, que se suponía que debía comenzar en 2001, por lo que la computadora en él permaneció con la tecnología de los años 90. Según información no confirmada, se instala un RAD-750 moderno en InSight, que funciona con éxito en Juno, MAVEN, GRAIL. Pero las baterías de iones de litio en InSight son exactamente las mismas que en Phoenix, a pesar del progreso en esta área durante los últimos diez años.



El proceso de aterrizaje InSight es similar a Phoenix (está en el video de arriba). A una altitud de 5,5 km, debe encenderse un radar de aterrizaje, una sonda de 1,1 km se despegará de la parte superior de la cubierta aérea con un paracaídas y comenzará a descender en 12 motores que funcionan en modo pulsado. Cerca de la superficie, deberá frenar y sentarse a una velocidad no superior a 2,4 m / s. Los soportes de aterrizaje deben soportar una pendiente de 16 ° y piedras de hasta 40 cm al mismo tiempo.


Uno de los dispositivos de MarCO

Es interesante que InSight no volará solo a Marte, dos de los primeros cubesats interplanetarios de MarCO, "WALL-E" y "EVA", irán con él. Su tarea será una demostración tecnológica del funcionamiento de los cubados en el espacio profundo: ambos dispositivos deberán transmitir telemetría InSight a la Tierra durante el aterrizaje.

Instrumentos cientificos

A bordo de InSight, se instalan tres instrumentos científicos.



El SEIS - Experimento sísmico para estructura interior es el sismómetro más sensible jamás instalado en sondas espaciales. Se enviaron sismómetros a Marte antes, pero, por ejemplo, en los "Vikingos" uno se negó, y el segundo resultó ser prácticamente inútil debido al hecho de que se encontraba en el dispositivo y registraba las ráfagas de viento y la vibración del equipo en lugar de datos útiles. Por lo tanto, en el caso de InSight, el sismómetro se descargará a la superficie y se cubrirá con una tapa especial para protegerlo contra interferencias debido a los cambios de viento y temperatura.


Tapa SEIS seccional

Los principales elementos sensibles de SEIS son dos tipos de sensores ubicados dentro de la esfera de vacío: tres sismómetros de banda ancha con péndulos inversos se complementan con tres sensores que registran eventos de períodos cortos. Los sensores principales se complementan con muchos otros sensores y una estación meteorológica similar a Curiosity, para tener en cuenta y eliminar la interferencia meteorológica. El dispositivo fue desarrollado conjuntamente por científicos e ingenieros de EE. UU., Francia, Gran Bretaña y Suiza y se convirtió en el principal dolor de cabeza de la misión: debido a la violación de su estanqueidad, el inicio tuvo que retrasarse por dos años. Un desafío separado fue la protección de este dispositivo muy sensible en el lanzamiento de la vibración del vehículo de lanzamiento.



HP ³ - La sonda de propiedades físicas y de flujo de calor es esencialmente una cinta de cinco metros con un termómetro por cada 35 cm. Para poder sumergirse en Marte, se crea un "topo" especial que funciona según el principio de conducir pilas: la carga en el resorte golpeó el fondo de la estructura, hundiéndola más profundamente. El ciclo tomará 200 milisegundos y tendrá que sumergir el lunar en 0.1-1 mm. Cada 50 cm, el lunar se detendrá durante tres días para medir la conductividad térmica a esta profundidad.


Mole y cinta con primeros planos de sensores

Además, se instala un radiómetro en el marco de la sonda, que medirá la temperatura en la superficie. Los datos obtenidos brindarán a los geólogos información extremadamente valiosa sobre la historia de Marte y el ciclo de vida de los planetas rocosos en su conjunto. Además, el perfil de temperatura puede ayudar a descubrir exactamente cómo Marte perdió su campo magnético.


Vista superior del marco InSight, las antenas están marcadas con una flecha

RISE - Experimento de rotación y estructura interior : este experimento está diseñado para determinar con mucha precisión los parámetros de la rotación de Marte alrededor de su eje. Técnicamente, esto se implementa a través de un transpondedor y dos antenas que transmiten una señal a la Tierra. Las antenas se dirigen hacia los lados, porque cuando la Tierra no está muy por encima del horizonte, las mediciones son más precisas. Saber cómo rota Marte, qué precesión y nutación experimenta, ayudará a aprender más sobre el núcleo del planeta, ya sea en estado líquido o sólido.





Para reorganizar el sismómetro RISE y el termómetro HP ³ desde el marco hasta la superficie de Marte, se requirió un brazo manipulador especial, que es estructuralmente similar al manipulador de la sonda cancelada Mars Surveyor. También hay dos cámaras en InSight, una en el manipulador, la otra en el marco, donde puede ver los dispositivos instalados en la superficie.

Inicio

Según el plan, el inicio debería tener lugar el 5 de mayo a las 14:05 hora de Moscú. El cohete Atlas V de la versión más ligera 401 se utiliza para lanzar la sonda. Primero, la segunda etapa y la sonda deben entrar en órbita baja y, después de un giro, el motor de la segunda etapa se encenderá por segunda vez e InSight se dirigirá a Marte.


Esquema de Retiro, Imagen ULA