Марс – вторая по изученности планета, уступающая только нашей, но мы практически ничего не знаем о его недрах. Все, с чем астрономы имеют дело – это модели и теории, но никаких конкретных данных.
Миссия НАСА по исследованию внутреннего строения с использованием сейсмических исследований, геодезии и теплопередачи (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport – InSight) имеет целью изменить такое положение дел. InSight совершит посадку в понедельник (26 ноября), около 3 часов вечера EST (2000 GMT), пережив “6 минут ужаса” при посадке, за которой вы можете следить в прямом эфире на сайте Space.com. Вскоре после посадки он начнет проводить изыскания под поверхностью Марса, чтобы раскрыть секреты Красной планеты.
Восемь планет нашей Солнечной системы сформировались около 4,5 миллиардов лет назад, . Все восемь планет были сформированы из массивного диска, состоявшего из камней, льда и обломков, вращающихся вокруг молодого Солнца. Перенесемся в настоящее, и теперь мы видим отчетливую разницу между внутренними и внешними планетами. Планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля и Марс) имеют плотную скалистую структуру, и только одна из них способна поддерживать жизнь. Планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) в основном газообразны и раздуты до огромных размеров. Вопрос, на который астрономы все еще не могут ответить, заключается в том, как планеты земного типа формировались и развивались?
Благодаря современным технологиям и настойчивости, астрономы попытались ответить на этот вопрос в период обширных исследований одного из наших ближайших соседей – Марса. Однако предыдущие миссии смогли лишь поскрести поверхность. Там, где посадочные аппараты, марсоходы и орбитальные аппараты до этого были в горячей погоне за водой на сухой песчаной поверхности или изучали крошечную атмосферу планеты, InSight углубляется в неизвестность. Приложив ухо к поверхности, астрономы получат более полное представление о ядре, мантии и коре Красной планеты.
“Целями миссии являются – впервые отобразить структуру и тепловое состояние глубоких недр Марса и использовать эту информацию для лучшего понимания процессов раннего образования планет земной группы, включая Землю”, – рассказал ресурсу All About Space научный руководитель миссии InSight Брюс Банердт из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Пасадене, штат Калифорния.
Первоначально, планировавшийся к запуску в марте 2016 года, InSight испытал серьёзные трудности, когда в декабре 2015 года была обнаружена утечка вакуума в одном из ключевых инструментов посадочного модуля. Но члены команды миссии устранили утечку, и InSight запустили к Красной планете при следующей доступной возможности в мае 2018 года. (Марс и Земля благоприятно сочетаются для межпланетных миссий каждые 26 месяцев.)
InSight поднялся на вершине ракеты Объединенного пускового альянса Atlas V с авиабазы Ванденберг в Калифорнии 5 мая, став первой межпланетной миссией, когда-либо запускавшейся с западного побережья Соединенных Штатов. InSight и два автономно летящих кубсата, известных как MarCO-A и MarCO-B, затем пережили 6,5-месячное путешествие к планете, более красной и сухой, чем Земля, и размером в половину нашей планеты.
И вот InSight может, наконец, присоединиться к своим предшественникам из НАСА и, если все пойдет по плану он должен будет добыть однозначно важные и революционные результаты. (У кубсатов, размером с портфель – MarCO-A и MarCO-B – другая судьба; основная миссия дуэта заключается в том, чтобы показать, что кубсаты могут исследовать межпланетное пространство. Пара аппаратов попытается передать на Землю данные, полученные от InSight во время посадки модуля, но выполнение этой задачи не является необходимым , так как орбитальные марсианские аппараты НАСА сделают это всё равно. MarCO-A и MarCO-B пронесутся мимо Марса в понедельник, и их миссия вскоре после этого закончится.)
Когда НАСА отправило свой первый успешный орбитальный аппарат Mariner 9 в 1971 году, он стал первым космическим аппаратом на орбите другой планеты, отправив обратно более 7300 изображений поверхности Марса и его двух спутников. С тех пор люди содержали впечатляющее количество спутников на орбите и зондов на поверхности, включая поздние и великие миссии, такие как орбитальный аппарат Mars Global Surveyor, миссии Viking 1 и 2 и марсоход Spirit.
Кроме того, на Марсе по-прежнему много функционирующих аппаратов, включая марсоходы Curiosity и Opportunity, а также орбитальный аппарат MRO и миссию MAVEN. Посадочный модуль Phoenix, который был запущен 4 августа, 2007 года и пролежал неподвижно на поверхности в течение 157 марсианских дней (также известны как солы; один сол примерно на 40 минут дольше, чем день на Земле), является миссией, на которой основана конструкция InSight.
“InSight будет использовать ту же конструкцию посадочного модуля, что и миссия Phoenix 2007 года, что дает нам проверенную систему без затрат на их разработку с нуля”, – объяснил Банердт. “Кроме того, мы будем использовать несколько орбитальных аппаратов на Марсе, чтобы передать обратно на Землю наши драгоценные данные. Трудно переоценить степень того, что знания из более ранних миссий помогают InSight.”
Спускаемый аппарат InSight будет стоять на высоте от 33 до 43 дюймов (от 83 до 108 сантиметров) над поверхностью Марса, и как только солнечные панели InSight будут развернуты, его общий размер составит 19,7 футов (6 метров). Это примерно две трети длины лондонского автобуса. В целом, весь посадочный модуль будет весить 794 фунта (360 килограммов), что составляет около 88 процентов массы посадочного модуля Phoenix. Находящиеся в модуле приборы должны функционировать в течение по крайней мере одного марсианского года, что примерно эквивалентно двум земным годам.
Прежде чем эти приборы начнут функционировать, спускаемый аппарат InSight должен пережить мучительную последовательность входа, спуска и посадки. В понедельник, примерно за 6 минут спускаемый аппарат должен снизить скорость от 14 100 миль в час (22 692 км / ч)в атмосфере Марса до полной остановки на поверхности. Поскольку атмосфера Марса в 100 раз разреженнее земной, замедлить космический корабль гораздо сложнее. Для того чтобы в этом преуспеть, теплозащитный экран постарается обеспечить максимальное трение о минимальную атмосферу, нагревшись до экстремальной температуры. Затем космический аппарат развернет свой парашют, сбросит тепловую защиту и выпустит стойки. После приведения спускаемого аппарата к приемлемой скорости спуска парашют сбрасывается и 12 тормозных двигателей в нижней части спускаемого аппарата включаются, что окончательно снизит его скорость и он совершит посадку на Нагорье Элизий.
Когда его спросили о том, почему Нагорье Элизий было выбрано в качестве места посадки миссии InSight, Мэтью Голомбек из JPL, отвечающий за выбор посадочной площадки InSight, сказал All About Space, “потому что оно отвечает всем инженерным ограничениям для посадки и выживания в течение марсианского года. Оно находится на низкой высоте, около экватора и ровное, плоское и относительно свободное от камней р районе эллипса посадки.”
Как только посадка будет завершена, и InSight достигнет своего назначения, его солнечные панели и приборы могут быть подготовлены. Надёжная работа солнечных панелей является наиболее важной частью всей миссии, так как посадочный модуль будет получать энергию от менее интенсивных лучей более далекого Солнца. На Земле Солнце светит примерно вдвое ярче, чем на Марсе, а это означает, что солнечные панели InSight должны быть в состоянии выжать как можно больше солнечной энергии из этих лучей. Как только его солнечные крылья расправлены, приборы могут быть развернуты, и тайны мантии и ядра Марса смогут быть раскрыты. МанипуляторIDA установит сейсмометрSEIS и датчик теплового потокаHP3 на поверхность. Наряду с радио-научным исследованием, экспериментом RISE ( эксперимент по прецизионному измерению колебаний Марса под воздействием Солнца. Путём измерения доплеровского смещения и изменений в длительности серии радиопередач между зондом InSight и Землёй планируется определить внутреннее строение Марса), это тактическое трио будет в авангарде внутренних исследований.
Каждый прибор был тщательно спланирован и создан для выполнения конкретной задачи. SEIS станет первым сейсмометром на Марсе за 40 лет и будет прислушиваться к толчкам, которые могут произойти от землетрясений, метеоритных ударов или даже, возможно, магмы, вспенивающейся глубоко под поверхностью Красной планеты. На самом деле, этот марсианский стетоскоп настолько чувствителен, что может улавливать вибрации меньшие, чем атом водорода.
“SEIS будет размещен на поверхности при помощи манипулятора и будет “слушать” небольшие (доли нанометра) колебания, вызванные сейсмическими волнами, которые прошли через планету от далеких землетрясений”, – сказал Банердт. “Анализ этих волн позволит нам создать трехмерную картину внутренней части планеты.”
Группа InSight также планирует сотрудничать с миссией MRO, которая будет следить за метеоритными ударами. Когда сейсмометр обнаруживает метеоритный удар, MRO и его камера с высоким разрешением будет искать свежий кратер.
Рядом с SEIS находится бур, который будет измерять температуру планеты. HP3 пройдет 16 футов (5 м) вглубь, в марсианскую кору. Это всего лишь 10 процентов от общей коры Марса, но это достаточно хорошая глубина, чтобы астрономы могли анализировать тепло, которое исходит из глубины планеты. Тепло, перемещающееся под поверхностью, показывает, насколько активна планета. На Земле мы хорошо знаем, что под её корой колеблется область магмы, которая приводит в движение тектонические плиты и нагревает нашу планету. Тепловой поток внутри Марса можно сравнить с земным и показать, что оба они образовались из одних и тех же веществ, а если нет, то почему нет.
“Мы, по сути, делаем то же самое, что любой мог бы сделать в кемпинге, но мы ставим нашу ставку на Марс”, – сказала Сюзанна Смрекар из JPL, заместитель научного руководителя InSight.
Данные, полученные глубоко под поверхностью исключают влияние Солнца и это позволяет нам измерять тепло, исходящее из глубины”, – добавила она. “InSight будет принимать сердцебиение и жизненно важные признаки Красной планеты в течение всего марсианского года, двух земных лет. У нас действительно будет возможность понять процессы, которые управляют формированием планет на ранней стадии.
(space.com)
