Šta se nalazi u srcu Marsa? Ima li tečno jezgro? Koliko mu je debela kora? Na sva ta pitanja, kao i na mnoga druga, odgovoriće 'InSIGHT', lansiran 5. maja 2018. u 13:05 po našem ka Marsu tokom dvosatnog lansirnog prozora. Sonda je poletela raketom 'Atlas V'(401) sa rampe SLC-3E vojne baze Vandenberg (Kalifornija) u misiji AV-078. 'InSIGHT'(Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) je prvi aparat konstruisan za analiziranje unutrašnjosti Marsa, mada nije prvi koji će proučavati unutrašnjost neke planete (to je bila sonda 'Juno', koja trenutno kruži oko Jupitera). Misija će koštati bezmalo milijardu dolara, tj. ~1000 miliona.
Neviđena skalamerija! Davno nešto slično nije uzletelo sa Zemlje i sletelo na Mars...
'InSIGHT'je ušao u trajektoriju bega sa Zemlje 1 sat i 33 minuta nakon lansiranja zahvaljujući dvokratnom uključivanju motora 'Centaur'stepena. Lansiranje ove sonde je bilo 42. lansiranje ove godine i prvo međuplanetno lansiranje ikad izvršeno iz baze Vandenbergkoja se nalazi na zapadnoj obali SAD. Uz Marsovu sondu, poletela su i dva satelita 'MarCO', prvi međuplanetni CubeSats. Ova dva 6U[1]satelita će pokušati da preusmeravaju telemetriju 'InSIGHT-a', iako neće ni ulaziti u orbitu Marsa. Ako sve prođe kako valja, 'InSIGHT'će 26. novembra postati osma Nasina sonda koja je uspešno sletela na Crvenu planetu preletevši razdaljinu od 485 miliona km. Primarna misija će trajati najmanje jednu Marsovu godinu, znači do kraja novembra 2020.
Sonda 'InSIGHT'. Svaki solarni panel ima prečnik jednak visini Divca.
Da bi otkrio šta se nalazi u utrobi Marsa, 'InSIGHT'je opremljen sa tri glavna instrumenta. Prvi i najvažniji je SEIS(Seismic Experiment for Interior Structure), napravljen u francuskoj kosmičkoj agenciji CNES. Oko SEIS-a se vrti čitava misija. To je neverovatno osetljiv seizmometar. Suštinski, seizmometar se sastoji od jednog klatna čije izmeštanje iz osnovnog položaja može da se meri sa preciznošću od ~2,5×10-9milimetara. To je samo polovina prečnika vodonikovog atoma (!) Ali da bi se obezbedila takva preciznost, SEIS mora da bude potpuno izolovan od bilo kakvih spoljnjih smetnji. Zato će biti postavljen u direktan kontakt sa površinom putem robotske ruke, a od vetra i iznenadnih promena temperature biće zaštićen metalnom kupolom WTS(Wind and Thermal Shield), povezanom dugačkim kablom za lender. Ali očigledno da to nije dovoljno. Zato je seizmometar instaliran u titanijumsku loptu u kojoj vlada vakuum (pritisak mora da bude ispod 0,01 milibar). Uz to, vakuumska sfera je smeštena u još jedan štit (RWEB).
Instrumenti 'InSIGHT-a'. Teški su ukupno 50 kg, što je 1/7težine lendera.
Glavni elementi SEISmometra.
U stvarnosti, instrument SEIS ima šest različitih senzora: tri elektronska seizmometra SP(Short Period), i tri ultraosetljiva senzora VBB(Very Broad Band), od kojih su ovi poslednji postavljeni normalno jedan na drugi da bi se postigla osetljivost u sve tri dimenzije. VBB će otkriti seizmičke talase frekvence između 0,005 i 1 Hz, dok će se SP koncentrisati na frekvence između 0,05 i 40 Hz. Da osigura da vakuumska sfera sa tri VBB seizmometra leži horizontalno na površini, instrument ima tri teleskopske noge zvane LVL. Zahvaljujući velikoj preciznosti SEIS-a, biće moguće proučavanje propagiranja seizmičkih talasa sa jedne lokacije na Marsovoj površini (idealno bi bilo da najmanje tri stanice na različitim lokacijama na planeti trianguliraju poreklo talasa). SEIS će meriti dolazak različitih tipova talasa (tipovi p, syr) da bi otkrio njihovo poreklo i utvrdio uslove u unutrašnjosti planete. Moći će da otkriva marsoterese i ostale pokrete u kori, kao i uticaj atmosfere i udare meteorita u blizinu zone sletanja (da bi otkrio nove kratere, MRO će prethodno da kartografiše okolinu mesta sletanja).
Elementi SEIS-a.
Samo par meseci pred lansiranje 2016. godine, otkriveno je da SEIS ne 'dihtuje' kako treba i da nije u stanju da postigne očekivani vakuum, te je čitava misija odložena do 2018. Kasnija istraživanja su potvrdila da je kvar uzrokovan nepravilnom specifikacijom u konstrukciji potrebnoj za vakuum u kontejneru. Konektori u kontejneru su bili konstruisani za temperature mnogo toplije od onih koje vladaju na Marsu (do -100°C). Ovaj incident – ili bolje reći zez – prisilio je CNES i proizvođače instrumenta da redizajniraju nekoliko delova pod kontrolom Nase. Posebno su modifikovani vakuumska sfera i VBB senzori. Zapravo, napravljeno je pet VBB jedinica, od kojih su tri bajbolje odabrane za misiju. SEIS nije prvi seizmometar na Marsu, ali oni koje su nosili 'Vikinzi'su ne nalazili na metar od zemlje i njihova osetljivost je bila mala.
Robotska ruka 'InSIGHT-a' vežba postavljanje instrumenta SEISna površinu.
Sledeći veliki instrument je HP3(Heat Flow and Physical Properties Package). Napravila ga je nemačka kosmička agencija (DLR) sa namerom da uđe između tri i pet metara u dubinu Marsovog tla – nikada nije postignuta tolika dubina ranije – i meri promene temperature u kori. Kako ime kaže, HP3će meriti temperaturu koju emituje Mars (sa preciznošću od 5 milivata po kvadratnom metru), što je ključni podatak za odabir modela unutrašnje planete. Kao i SEIS, i HP3 će biti postavljen na površinu uz pomoć robotske ruke uz poseban porez na kabl kojim su senzori povezani sa svojom elektronikom na samom lenderu. HP3ima i termičku sondu, ili 'krticu'(napravili su je Poljaci!), sa mikroperkašn sistemom koji će omogućavati samozakucavanje do dubine od pet metara. 'Krtica' će vući za sobom kabl sa temperaturnim senzorina na svakih 35 cm koji će meriti temperaturu sa preciznošću od 0,1 stepen. Sonda će biti zakucavana oko 27 sati sa ritmom od jednog udarca svake 4 sekunde. HP3takođe uključuje infracrveni radiometar smešten na površini sonde radi kalibracije instrumenta. (Isti takav je i instrument MARAna 'Hayabusi 2'.)
Sledeći instrument je RISE(Rotation and Interior Structure Experiment) koji su proizveli u JPL, koji i nije stvarno nezavistan instrument, jer koristi radio-signale komunikacionog sistema sonde da bi odredio položaj 'InSIGHT-a' sa preciznošću od 10 cm (!). To će omogućiti merenja promene nagiba Marsove ose rotacije i njenog perioda precesije (koji iznosi oko 165.000 godina), što zavisi od unutrašnje građe planete, a posebno veličine i gustine jezgra. Do sada, jedina merenja ovog tipa su sprovele sonde 'Viking'krajem 70-ih i 'Mars Pathfinder'1997.
Na palubi lendera će se naći i španska meteo-stanicaTWINS(Temperature and Winds for InSight), konstruisana u španskom Centro de Astrobiología(CSIC-INTA) proizvedena u kompaniji 'Crisa'. TWINS se bazira na 'Cutoisityjevoj'stanici REMSi sadrži senzore za merenje temperature, atmosferskog pritiska i vetra. TWINS nije bio deo originalnog dizajna lendera 'InSIGHT-a', ali je dodat kasnije nakon što se pokazao odlično kod REMS-a, i da bi pomogao kod filtriranja šuma od seizmičkih signala.
Na kraju, imamo magnetometar IFG(Insight FluxGate), prvi koji će proučiti slabo i haotično magnetno polje na Marsovoj površini. TWINS i IFG će omoćiti da se odvoje smetnje koje pravi okolina od signala seizmičkih talasa koje će detektovati seizmometar SEIS. Još jedan instrumenat je dodat posle odlaganja 2016. – to je LaRRI(Laser Retroreflector for InSight), talijanski laserski reflektor montiran na gornjoj palubi koji će kristiti budući lenderi radi preciznog sletanja a omogućiće i geodetska studiranja planete.
Laserski retroreflektor LaRRI.
Robotska ruka lendera ima jedini zadatak da spusti 2 instrumenta na tlo.
'InSIGHT'ima 2,4 metra dugu robotsku ruku IDA(Instrument Deployment Arm) koj će da postavi SEIS i HP3na površinu Marsa. U tome će joj pomoći dve male kolor kamere, jedine koje sonda poseduje (u originalu su trebale da budu crno-bele da bi bile jeftinije). IDSkamera se nalazi na samoj ruci i omogućiće detaljnu inspekciju tla na koje treba spustiti instrumete, te zato kamera ima vidno polje od 45 stepeni. Šitokougaona (124°) ICCkamera se nalazi ispod palube lendera i daće široku sliku zone razmeštaja instrumenata u odnosu na horizont. Obe kamere su trebale prvobitno da budu napravljene od rezervnih delova navigacionih kamera 'Curiosityja', koje su, opet, bile kopije navigacionih kamera rovera 'Spirit'i 'Opportunity'(IDC je bila Navcam a ICC Hazcam), ali su unapređene da mogu da prave slike u boji (RGB). Instrumenti bi trebali da budu raspoređeni po površini 48 dana po sletanju.
Probni snimak ICC kamere na poligonu.
'InSIGHT'ima istu konstrukciju kao sonda 'Phoenix', lansirana 2007. Sastoji se od krstarećeg stepena i termičkog štita unutar koga će se nalaziti aparat tokom višemesečnog putovanja. Ukupna masa pri lansiranju iznosila je 694 kg, od čega je 79 kg otpadalo na krstareći stepen (uz još 67 kg goriva za međuplanetne korekcije putanje), i još 189 kg na termo-štit. Težina lendera je 358 kg, od čega na instrumente otpada 50 kg. Lender ima dva kružna InGaP/InGaAs/Gesolarna panela malo veća od onih koje je koristio 'Phoenix'i mogu da generišu 600-700 W (1.800 W na Zemlji) kada je vedar dan, odn. 200-300 W kada ima prašine u vazduhu. Glavni izvođač radova je 'Lockheed Martin', kao i kod 'Phoenixa', 'Mars Odysseya', MRO-a i MAVEN-a.
Možda su onovremenske sovjetske sonde nekom na Zapadu bile 'ružne', ali 'Lockheed'se po meni približava krupnim koracima... Ni Marsovcima nije lako, šta im sve pada na glavu...
Za razliku od 'Curiosityja'koji je u krstarećoj fazi leta ka Marsu bio stabilizovan rotacijom, 'InSIGHT'će biti stabilizovan troosno. Zbog toga je krstareći stepen opremljen sa 4 hidrazinska trastera snage 4,5 njutna za kontrolu položaja, i još 4 od 22 njutna za manevre promene trajektorije (TCM). Uz to, stepen poseduje dva stelarna senzora, solarne senzore i malu inercionu jedinicu (MIMU). Lender ima dvanaest hidrazinskih trastera snage po 302 njutna.
Termički štitovi (heat-shield / backshield).
Ne znam da li neko zna kako izgleda glavonožac, tzv 'živi fosil' 'konjska potkovica' (lat. Limulus polyphemus) odozdo ... e isto ovako!
Postavljanje lendera u termički štit 2016. godine.
Termičko testiranje broda u Denveru (Kolorado).
Testiranje otvaranja solarnih panela.
Krstareći stepen 'InSIGHT-a'će izvesti šest manevara (TCM) da bi doterao trajektoriju tokom leta do Marsa (u zavisnosti od preciznosti trajektorije moguće je da se neki manevar preskoči, ali i da se doda). Posle 205 dana leta, 'InSIGHT'će 26. novembra 2018. stići do Marsa. Sedam minuta pre ulaska u atmosferu, krstareći stepen će se otkačiti. Ulazak u atmosferu će se dogoditi samo pet minuta pre sletanjana visini od 128 km i pri brzini od 5,9 km/s. Padobran će se otvoriti na visini od 12 km i pri brzini od 0,415 km/s, dok će se sonda otkačiti od padobrana na oko 1,1 km i kad buda na samo 43 sekunde od sletanja. Finalnu fazu sletanja izvešće 12 hipergoličnih retroootora na lenderu. 'InSIGHT'će sleteti u Elysium Planitiau 14:00 po lokalnom vremenu, a lokacija je odabrana kao jedna od najsigurnijih. Jeste da je ravna i 'dosadna' vulkanska ravnica, ali je perfektna za misiju tipa 'InSIGHT'.
Međuplanetna trajektorija 'InSIGHT-a'.
Snimak našeg dopisnika sa Marsa stigao crvotočinom pre nego što je lender u real-timeu sleteo na Mars.
Faze atmosferskog ulaska, sletanja i ateriranja.
Mesto sletanja 'InSIGHT-a'.
NASA je odobrila misiju 'InSIGHT'u avgustu 2012. kao 12. misiju klase 'Discovery'– klasa najnižih cena u Nasi – umesto druge dve misije koje su bile u konkurenciji, misija 'TiME'za proučavanje Titanovih mora, i 'CHoppera'za istraživanje komete Wirtanen. To znači da nije deo Nasinog programa MEP(Mars Exploration Program) kao 'Curiosity' ili rover 2020, ali je odabran zbog male cene i korisnog programa. Originalno, misija se zvala GEMS(Geophysical Monitoring Station), ali je ime promenjeno zbog sličnosti sa jednim rendgenskim satelitim koje je u međuvremenu otkazan.
Supersonični padobran 'InGIGHT-a'u najvećem vazdušnom tunelu u Arnoldovom vojnom centru u Kaliforniji.
Glavni naučnik misije je Bruce Banerdti on rukovodi međunarodnim timom stručnjaka iz Francuske, Španije, Kanade, Britanije, Austrije, Poljske, Nemačke i Švajcarske. Banerdt i njegova ekipa su napravili 'InSIGHT'kao jeftinu misiju zahvaljujući činjenici da je brod zapravo kopija sonde 'Phoenix'('Phoenix'je koristio kao platformu otkazanu misiju 'Mars Surveyor 2001'). Da bi dodatno smanjili troškove, u konstruisanju pojediinih instrumenata uključeno je nekoliko drugih zemalja, praksa koju NASA nije baš dobro primila, jer se misija zbog velike internacionalne pomoći ne doživljava kao potpuno američka, jer je većina instrumenata zapravo strana.
'InSIGHT'će nam omogućiti da konačno saznamo šta se nalazi unutar Marsa.
Misija košta \(813,8 miliona, uključujući \)163,4 milionaza lansiranje, što je mnogo više od jedne 'normalne' misije 'Discovery'tipa zbog odlaganja lansiranja od 2016. do 2018. i potrebe za redizajniranjem seizmometra (zbog toga je NASA otkazala lansiranje 2016.). Internacionalni partneri u projektu, naročito Francuzi, potrošili su preko $180 miliona za naučnu aparaturu misije.
Faze lansiranja 'InSIGHT-a'.
Raketa-nosač 'Atlas V' (401). Raketu je ranije proizvodio 'Lockheed Martin',ali su oni sa 'Boeingom'napravili drugu kompaniju 'United Launch Alliance' (ULA). Raketa je postala slavna po tome što već decenijama u prvvom stepenu koristi ruske motore RD-180. Tovarni prostor u vrhu rakete ima Ø4 m.
'InSIGHT'je prava međuplanetna misija lansirana iz Vandenberga, u Kaliforniji. Sve Nasine misije pokretane sa Kejp Kanaverala koristile su prednost dodatnog potiska koji im je davala rotacija Zemlje. 'InSIGHT'je trebalo da bude lansiran raketom 'Delta II'[2]sa Floride. Zbog znatno veće nosivosti nove rakete, u kombinaciji sa malom težinom 'InSIGTH-a' i dva mala satelita (712 kg), pojavila se mogućnost lansiranja sa zapadne obale da bi se izbegla mogućnost mešanja sa drugim misijama. Suprotno od opšteg mišljenje, nije problem ući u međuplanetni trajektoriju čak i sa skoro polarnih orbita (sasvim je drugi slučaj ući u geostacionarnu orbitu). Problem je da će raketa moći da ponese manje korisnog tereta u nisku orbitu, ali videli smo da to nije problem u ovoj konkretnoj misiji.
Mali komunikacioni sateliti 'MarCO'.
CubeSat 'MarCO'. Par će odleteti nezavisno do Marsa, nadgledaće fazu sletanja lendera ali neće ulaziti u orbitu Marsa. Veličine su kutije za Šakilove patike.
Posle dve godine odlaganja i par stotina miliona dolara dodatnih troškova, 'InSIGHT'je na putu ka Marsu. Za šest meseci ćemo biti svedoci njegovog sletanja i, nadamo se, konačno doći do razrešenja misterije koju krije Marsova unutrašnjost.
P.S.
Najnovija vest je da je 'Centaur' odradio svoje i da je sonda 'InSIGHT' uspešno ušla na trajektoriju leta ka Marsu!
'InSIGHT'je spreman, a i raketa-nosač! Još da se proveri pritisak u gumama, dospe benzin i očisti šoferšajbna i misija možeda krene!
'InSIGHT'na rampi u Kaliforniji.
Putanja na jutarnjem nebu Gaviota Beachau blizini vojne baze Vandenberg.
[1]Znači da su dimenzija 10×20×30 cm.
[2]Ova trostepena raketa je duplo jeftinija, 40% manja i 3-4 puta manje nosivosti od dvostepenog 'Atlasa V'.
\'InSight\' stigao u Vandenberg
Preuzmite svoju kartu za let ka Marsu
InSight novo ime za otkrića na Marsu
