用温度计进入火星深处

将科学仪器浸入火星更深的想法是较早出现的,但是这些设备仍然不走运。 “火星96”号的可穿透5-6米的穿透器未能从地球轨道飞出。 火星极地着陆器带有类似的微型探针,能够潜水半米,进入大气层并消失得无影无踪。 5月5日,一个新的InSight任务将前往火星,其目标之一是将带有温度传感器的录像带浸入5米的深度。


美国国家航空航天局(NASA)在火星表面上绘制的InSight

仪器设备



InSight在飞行不同阶段的视图,以下为NASA的照片和图纸

从结构上讲,InSight基于成功的Phoenix探测器,该探测器于2008年成功登陆火星。 该设备包括一个飞行平台,一个带热保护功能的航空包壳,一个降落伞和探头本身。 毛重-727千克,其中探针本身重360千克。 为了节省重量和金钱,不仅重复使用了已经在火星上工作过的结构,还使用了巧妙的技术解决方案-例如,倾卸台上没有发动机,因此,在机壳上开了孔,用于安装在探头框架上的发动机排气。 推进系统中没有增压气罐。 通常,它们在发动机进口处提供恒定的燃油压力,并保持其特性恒定。 在InSight上,每秒钟发动机运转,压力都会下降,控制系统将重新记录不断恶化的发动机推力。


迁徙阶段

80公斤的飞行高度载有太阳能电池板,恒星和太阳能传感器以及天线。 太阳能电池板无法旋转,因此,在航天器飞行的最初几个月中,尽管它离太阳不远,但InSight会与太阳成一个角度,然后重新定向,使电池板垂直于日光。 有趣的是,与“好奇心”不同,倾斜步骤不会通过旋转而稳定;相反,控制系统将保持恒定的三轴方向。 进入大气层前不久,飞行步骤将被重置。


航空外壳

机壳由一个62公斤重的隔热罩和一个重110千克的后部组成。 从结构上讲,它是Phoenix探测器的航空壳体的复制品,工程解决方案(例如,圆锥体在70°处的半角)可以追溯到20世纪70年代的维京人。 作为热保护,使用烧蚀(蒸发)材料,除好奇号外,所有美国火星设备都使用了这种材料。 与Phoenix相比,隔热层的厚度略有增加,这是因为预计InSight将在火星沙尘暴中着陆,并且隔热层将更被沙子撕掉。 然而,由于其中一种科学设备的不可用,发射从2016年转移到2018年导致了这样一个事实,即进入大气的速率(以及热保护的负荷)将低于最初的速率。


降落伞

降落伞通常类似于Phoenix降落伞,仅在加固吊索上有所不同,以承受15%的增加载荷。 它必须在10.5公里的高度和1.7M的速度下打开。


InSight折叠在外壳下

从结构上讲,InSight主要基于Phoenix,并且清晰可见-它具有类似的六角形框架,相同的圆形太阳能电池板和三个折叠式着陆支架。 最大的不同是车载计算机-Phoenix是在被取消的“火星测量师”(Mars Surveyor)的基础上制造的,该产品本应于2001年启动,因此其上的计算机仍沿用90年代的技术。 根据未经确认的信息,InSight已安装了现代化的RAD-750,成功在Juno,MAVEN和GRAIL上运行。 尽管过去十年在InSight领域取得了进步,但InSight上的锂离子电池与Phoenix上的锂离子电池完全相同。



InSight的着陆过程类似于Phoenix(在上面的视频中)。 在5.5公里的高度上,应打开着陆雷达,并用降落伞将1.1公里的探测器从机壳顶部分离下来,并开始以脉冲模式运行的12台发动机下降。 靠近地面时,他将需要刹车并以不高于2.4 m / s的速度坐下。 着陆支架必须承受16°的坡度,并且必须同时承受长达40厘米的石头。


MarCO设备之一

有趣的是,InSight不会仅飞往火星-它将与MarCO的第一个星际立方体卫星中的两个“ WALL-E”和“ EVA”一起使用。 他们的任务将是对深空中小行星的运行进行技术演示-两种设备都必须在着陆期间将InSight遥测传递到地球。

科学仪器


在InSight板上,安装了三种科学仪器。



SEIS-内部结构地震实验是有史以来安装在太空探测器上最敏感的地震仪。 地震仪曾被送往火星,但例如在“维京海盗”号上,一个被拒绝了,而第二个实际上被认为是无用的,因为它位于设备本身上并记录了阵风和设备振动,而不是有用的数据。 因此,在InSight的情况下,地震仪将被卸到地面并盖上特殊的盖子,以防止因风和温度变化而产生干扰。


分段SEIS上限

SEIS的主要敏感元素是位于真空球内的两种类型的传感器-三个带有倒摆的宽带地震仪与三个记录短周期事件的传感器相辅相成。 主要传感器还辅以许多其他传感器和类似于好奇心的气象站,以解决和消除气象干扰。 该设备是由美国,法国,英国和瑞士的科学家和工程师共同开发的,成为该任务的主要难题-由于违反了其密封性,因此启动时间不得不推迟两年。 另一个挑战是如何保护这种非常敏感的设备在发射时不受运载火箭的振动的影响。



HP 3-热流和物理特性探头实际上是一个5米长的带,每35厘米带有一个温度计,为了能够插入火星,我们创建了一个特殊的“摩尔”,其根据打桩的原理工作-弹簧上的负载击中结构的底部,使其深入。 该周期将花费200毫秒,并且必须将痣浸入0.1-1 mm。 每隔50厘米,痣将停止三天,以测量此深度处的热导率。


鼠和胶带与传感器特写

另外,在探头框架上安装了辐射计,它将测量表面温度。 所获得的数据将为地质学家提供有关火星历史和整个岩石行星生命周期的极有价值的信息。 同样,温度曲线可以帮助找出火星如何精确地失去磁场。


InSight框架的俯视图,天线标有箭头

RISE-旋转和内部结构实验 -此实验旨在非常准确地确定火星绕其轴旋​​转的参数。 从技术上讲,这是通过一个应答器和两个将信号传输到地球的天线来实现的。 天线指向侧面,因为当地球不高于地平线时,测量是最准确的。 了解火星的旋转方式,经历的旋进和节律化,将有助于进一步了解行星的核心,无论其处于液态还是固态。





为了将RISE地震仪和HP 3温度计从机架重新布置到火星表面,需要使用特殊的机械臂,该机械臂的结构与取消的Mars Surveyor探针的机械臂相似。 InSight上还有两个摄像头-一个在机械手上,另一个在框架上,她可以在其中看到安装在表面上的设备。

开始


根据计划,开始时间应为5月5日莫斯科时间14:05。 最轻型的401型Atlas V火箭用于发射探测器,首先,第二级和探测器应进入低轨道,然后转弯后,第二级发动机将第二次打开,InSight将进入火星。


提款计划,ULA图片

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411891/


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