Dans les profondeurs de Mars avec un thermomètre

L'idée de plonger les instruments scientifiques plus profondément dans Mars est apparue plus tôt, mais ces appareils n'ont toujours pas de chance. "Mars-96" avec des pénétrateurs pouvant plonger de 5 à 6 mètres, n'a pas réussi à s'éloigner de l'orbite terrestre. Mars Polar Lander avec des mini-sondes similaires capables de plonger d'un demi-mètre, est entré dans l'atmosphère et a disparu sans laisser de trace. Le 5 mai, une nouvelle mission InSight se rendra sur Mars, dont l'un des objectifs est d'immerger la bande avec des capteurs de température à une profondeur de 5 mètres.


InSight sur la surface de Mars, dessin de la NASA

Appareil

Vue d'InSight à différentes étapes du vol, ci-après photos et dessins de la NASA

Structurellement, InSight est basé sur le succès de la sonde Phoenix, qui a atterri avec succès sur Mars en 2008. L'appareil se compose d'un étage de vol, d'une enveloppe aérodynamique avec protection thermique, d'un parachute et de la sonde elle-même. Poids brut - 727 kg, dont la sonde elle-même pèse 360 ​​kg. Pour économiser du poids et de l'argent, non seulement la réutilisation des structures qui fonctionnaient déjà sur Mars a été utilisée, mais aussi des solutions techniques ingénieuses - par exemple, il n'y a pas de moteurs sur la phase de basculement, par conséquent, des trous sont faits dans la coque aérienne pour les échappements des moteurs montés sur le châssis de la sonde. Il n'y a pas de réservoirs de gaz d'appoint dans le système de propulsion. Habituellement, ils fournissent une pression de carburant constante à l'entrée des moteurs et la constance de leurs caractéristiques. Sur InSight, à chaque seconde de fonctionnement du moteur, la pression chute et le système de commande retrace la détérioration de la poussée du moteur.


Stade migratoire

L'étape de vol de 80 kg transporte des panneaux solaires, des capteurs étoiles et solaires, ainsi que des antennes. Les panneaux solaires ne peuvent donc pas tourner dans les premiers mois du vol de l'engin spatial, alors qu'il n'est pas loin du Soleil, InSight se positionnera à un angle par rapport à lui, puis se réorientera de sorte que les panneaux deviennent perpendiculaires à la lumière du soleil. Fait intéressant, contrairement à Curiosity, l'étape de basculement ne sera pas stabilisée par tourbillonnement; au lieu de cela, le système de contrôle conservera une orientation triaxiale constante. L'étape de vol sera réinitialisée peu de temps avant d'entrer dans l'atmosphère.


Coque aérienne

L'enveloppe aérienne se compose d'un écran thermique de soixante-deux kilogrammes et d'une partie arrière pesant 110 kg. Structurellement, c'est une copie de la coque aérienne de la sonde Phoenix, et des solutions d'ingénierie, telles que le demi-angle du cône à 70 °, remontent aux Vikings des années 70 du 20e siècle. Comme protection thermique, un matériau ablatif (s'évaporant) est utilisé, qui a été utilisé sur tous les appareils martiens américains, sauf Curiosity. L'épaisseur de la couche d'isolation thermique est légèrement augmentée par rapport à Phoenix, car il était prévu qu'InSight atterrirait dans la tempête de poussière martienne et que la protection thermique serait plus arrachée par le sable. Cependant, le transfert du lancement de 2016 à 2018 en raison de l'indisponibilité de l'un des appareils scientifiques a conduit au fait que le taux d'entrée dans l'atmosphère (et la charge sur la protection thermique) sera inférieur à celui initial.


Parachute

Le parachute est généralement similaire à celui du Phoenix et ne diffère que par des élingues renforcées afin de résister à l'augmentation de la charge de 15%. Il devra s'ouvrir à une altitude de 10,5 km et une vitesse de 1,7M.


InSight plié sous la coque

Structurellement, InSight est largement basé sur Phoenix, et cela est clairement visible - il a un cadre hexagonal similaire, les mêmes panneaux solaires ronds et trois supports d'atterrissage pliables. La plus grande différence est l'ordinateur de bord - Phoenix a été créé sur la base du Mars Surveyor annulé, qui devait démarrer en 2001, de sorte que l'ordinateur à bord est resté sur la technologie des années 90. Selon des informations non confirmées, un RAD-750 moderne est installé sur InSight, fonctionnant avec succès sur Juno, MAVEN, GRAIL. Mais les batteries lithium-ion d'InSight sont exactement les mêmes que sur Phoenix, malgré les progrès dans ce domaine au cours des dix dernières années.



Le processus d'atterrissage InSight est similaire à Phoenix (c'est dans la vidéo ci-dessus). À une altitude de 5,5 km, un radar d'atterrissage devrait s'allumer, une sonde de 1,1 km se détacherait du haut de la coque aérienne avec un parachute et commencerait la descente sur 12 moteurs fonctionnant en mode pulsé. Près de la surface, il devra freiner et s'asseoir à une vitesse ne dépassant pas 2,4 m / s. Les supports d'atterrissage doivent supporter une pente de 16 ° et des pierres jusqu'à 40 cm en même temps.


L'un des appareils MarCO

Il est intéressant de noter qu'InSight ne volera pas seul vers Mars - avec lui iront les deux premiers dans l'histoire des cubesats interplanétaires MarCO - «WALL-E» et «EVA». Leur tâche sera une démonstration technologique du fonctionnement des cubsates dans l'espace lointain - les deux appareils devront relayer la télémétrie InSight à la Terre lors de l'atterrissage.

Instruments scientifiques

À bord d'InSight, trois instruments scientifiques sont installés.



Le SEIS - Expérience sismique pour la structure intérieure est le sismomètre le plus sensible jamais installé sur des sondes spatiales. Des sismomètres ont été envoyés sur Mars plus tôt, mais, par exemple, sur le «Vikings», l'un a refusé, et le second s'est avéré presque inutile en raison du fait qu'il se tenait sur l'appareil lui-même et enregistrait des rafales de vent et des vibrations de l'équipement au lieu de données utiles. Par conséquent, dans le cas d'InSight, le sismomètre sera déchargé à la surface et recouvert d'un capuchon spécial pour protéger contre les interférences dues au vent et aux changements de température.


Casquette sectionnelle SEIS

Les principaux éléments sensibles de SEIS sont deux types de capteurs situés à l'intérieur de la sphère de vide - trois sismomètres à large bande avec pendules inverses sont complétés par trois capteurs enregistrant des événements de courte période. Les capteurs principaux sont complétés par de nombreux autres capteurs et une station météorologique similaire à Curiosity, pour prendre en compte et éliminer les interférences météorologiques. Le dispositif a été développé conjointement par des scientifiques et des ingénieurs des États-Unis, de la France, de la Grande-Bretagne et de la Suisse et est devenu le principal casse-tête de la mission - en raison de la violation de son étanchéité, le démarrage a dû être retardé de deux ans. Un défi distinct était la protection de cet appareil très sensible au lancement contre les vibrations du lanceur.



HP ³ - Sonde de flux thermique et de propriétés physiques est essentiellement une bande de cinq mètres avec un thermomètre pour chaque 35 cm. Afin de pouvoir plonger sur Mars, une «taupe» spéciale est créée qui fonctionne sur le principe de la mise en place des pieux - la charge sur le ressort a frappé le bas de la structure, la plongeant plus profondément. Le cycle prendra 200 millisecondes et devra immerger la taupe de 0,1-1 mm. Tous les 50 cm, la taupe s'arrêtera pendant trois jours afin de mesurer la conductivité thermique à cette profondeur.


Taupe et bande avec gros plan de capteurs

De plus, un radiomètre est installé sur le cadre de la sonde, qui mesurera la température à la surface. Les données obtenues fourniront aux géologues des informations extrêmement précieuses sur l'histoire de Mars et le cycle de vie des planètes rocheuses dans leur ensemble. De plus, le profil de température peut aider à découvrir exactement comment Mars a perdu son champ magnétique.


Vue de dessus du cadre InSight, les antennes sont marquées d'une flèche

RISE - Rotation and Interior Structure Experiment - cette expérience est conçue pour déterminer très précisément les paramètres de la rotation de Mars autour de son axe. Techniquement, cela est mis en œuvre à travers un transpondeur et deux antennes qui transmettent un signal à la Terre. Les antennes sont dirigées vers les côtés, car lorsque la Terre n'est pas au-dessus de l'horizon, les mesures sont les plus précises. Savoir comment Mars tourne, quelle précession et quelle nutation il connaît, aidera à en savoir plus sur le noyau de la planète, qu'il soit à l'état liquide ou solide.





Afin de réorganiser le sismomètre RISE et le thermomètre HP ³ du châssis à la surface de Mars, un bras manipulateur spécial était nécessaire, qui est structurellement similaire au manipulateur de la sonde Mars Surveyor annulée. Il y a également deux caméras sur InSight - une sur le manipulateur, l'autre sur le cadre, où elle peut voir les appareils installés à la surface.

Commencer

Selon le plan, le départ devrait avoir lieu le 5 mai à 14 h 05, heure de Moscou. La fusée Atlas V de la version la plus légère 401 est utilisée pour lancer la sonde. Premièrement, le deuxième étage et la sonde devraient passer en orbite basse, et, après un virage, le moteur du deuxième étage s'allumera pour la deuxième fois, et InSight sera en route vers Mars.


Schéma de retrait, Image ULA