АМС «InSight»

Аппарат «InSight» (рисунок художника)

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, ранее назывался Geophysical Monitoring Station — GEMS) — миссия НАСА в рамках программы Discovery по доставке на Марс исследовательского посадочного аппарата с сейсмометром. Миссия InSight рассчитана на изучение внутреннего строения и состава Красной планеты. Расчётный срок работы аппарата — 720 дней. Зонд создан на базе уже проверенной платформы — на базе конструкции посадочного зонда «Феникс», который успешно работал в приполярных областях Марса. Стоимость миссии составляет около 480 млн долларов США (без учёта стоимости ракеты-носителя и затрат партнёров из Франции и Германии).

Разработка проекта поручена Лаборатории реактивного движения (JPL), которая занималась разработкой марсоходов СпиритОппортьюнити и Кьюриосити.

История

Статус проекта

Проект InSight являлся одним из трёх финалистов (другие — Titan Mare Explorer (изучение спутника Сатурна Титана спускаемым аппаратом в море) и Comet Hopper (изучение эволюции комет)), получивших финансирование в размере 3 млн $ в мае 2011 года на детальную проработку концепции.

21 августа 2012 года NASA объявило, что в качестве победителя выбран проект InSight. Решение выделить финансирование на миссию InSight было принято в августе 2012 года. Выбор в пользу Insight был обусловлен относительно низкими финансовыми затратами на эту миссию, а также возможностью организовать её в кратчайшие сроки.

Изначально рассматривались 22 возможных места посадки зонда, число которых к сентябрю 2013 года сократилось до четырёх наиболее безопасных с точки зрения посадки: это в основном ровная местность с небольшим количеством камней и незначительным уклоном. Все посадочные места находятся в северном полушарии Марса на равнине Элизий. Каждый район посадки — эллипс длиной в 130 километров с востока на запад и 27 километров — с севера на юг. Место посадки будет определено с помощью камер высокого разрешения зонда MRO.

19 декабря 2013 года НАСА сообщило о выбранной для запуска аппарата InSight ракете-носителе — им стал Atlas V конфигурации 401. Запуск обошелся в $160 млн .

17 ноября 2014 года компания Lockheed Martin сообщила о начале финальной сборки посадочного модуля.

22 декабря 2015 года на специальном брифинге NASA было объявлено, что запуск миссии, запланированный на март 2016 года, не состоится. Причиной этому стала выявленная неисправность ключевого инструмента посадочного аппарата — сейсмометра SEIS. Во время проводимых 21 декабря тестов, при температурных условиях сходных с рабочими на Марсе (-45°C), была выявлена утечка в вакуумной камере сейсмодатчиков. Производитель сейсмометра, Космический центр Тулузы, сообщил, что не успеет устранить неполадки и завершить тестирование инструмента для запуска миссии в марте. Окно запуска миссии к Марсу в 2016 году было довольно короткое (с 4 по 30 марта), а следующее окно возникнет только через 26 месяцев, в 2018 году.

В марте 2016 года было подтверждено, что аппарат всё-таки будет запущен в 2018 году. Стартовое окно для запуска откроется с 5 мая, прибытие к Марсу ожидается 26 ноября 2018 года.

Запуск и полёт

Первое изображение.

InSight запустили 5 мая 2018 года с базы Ванденберг в 04:05 по времени Тихоокеанского побережья (14:05 мск) при помощи ракеты-носителя Atlas V 401. Сначала станция была выведена на полярную орбиту вокруг Земли, а затем, после включения двигателей, вышла на траекторию полёта к Марсу. Вместе с основным аппаратом к Марсу запустили два кубсата MarCO-A и MarCO-B.

22 мая 2018 года аппарат InSight совершил первую из шести запланированных коррекций курса, включив на 40 секунд 4 из 8 своих двигателей.

К 6 августа 2018 года, когда InSight преодолел половину пути к Марсу, были успешно протестированы все бортовые инструменты зонда, в том числе сейсмометр SEIS instrument (Seismic Experiment for Interior Structure), инструмент для измерения исходящих из недр планеты потоков тепла Heat Flow and Physical Properties Package (HP3), инструмент Rotation and Interior Structure Experiment (RISE), использующий радиосвязь аппарата с Землёй для оценки величины возмущений оси вращения Марса.

26 ноября 2018 года в 22:53 мск InSight совершил успешную посадку на поверхность Марса на равнину Элизий и передал первое изображение.

Второе переданное изображение

Цели программы

В течение двух лет InSight будет изучать внутреннюю структуру Марса, регистрируя подземные толчки. Они могут возникать по разным причинам, в частности, в результате падения метеоритов, которые не сгорают в более разреженной марсианской атмосфере. Первые попытки таких исследований проводились с использованием сейсмографов на спускаемых аппаратах «Викинг-1» и «Викинг-2», запущенных к Марсу в 1975 году. Однако на «Викинге-1» этот прибор не заработал после посадки, а на «Викинге-2» не имел достаточной чувствительности, поскольку был установлен не на марсианской почве, а на спускаемом аппарате. InSight оснащён гораздо более совершенной аппаратурой, которая, как ожидается, будет регистрировать как падения метеоритов, так и глубинные процессы. Кроме того, на автоматической станции, которая будет оставаться в одной точке на протяжении всего цикла исследований, установлена аппаратура для замера температуры подпочвенных слоев, а также бур длиной шесть метров. На поверхности станции установлены средства радиосигнализации, которые позволят точно замерять параметры движения Марса по орбите.

Научными целями программы InSight являются:

  • Изучение геологической эволюции планет земной группы Солнечной системы, таких как Марс и Земля, путём изучения внутренней структуры и процессов протекающих в толще марсианского грунта:
    • Определение размера, состава и агрегатного состояния ядра планеты;
    • Определение толщины и структуры коры;
    • Определение состава и структуры мантии;
    • Определение температуры внутренностей Марса;
  • Изучение современного уровня тектонической активности и частоты падения метеоритов:
    • Изучение силы, частоты и географического распределения тектонической активности;
    • Исследование частоты падения метеоритов.

Технические характеристики

При создании посадочного модуля InSight использованы многие из инженерных решений, применённых при создании зонда Phoenix, совершившего посадку в 2007 году неподалеку от северного полюса Марса.

Энергоснабжение — солнечные панели.

Манипулятор.

Возможность перемещения не предусмотрена.

Глубина погружения пенетратора — 6 м.

Научные инструменты

Посадочный аппарат InSight будет оборудован тремя инструментами и двумя камерами:

  • Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS, «Сейсмический Эксперимент Внутренней Структуры») — сейсмометр для прецизионного измерения тектонической активности МарсаПредоставлен национальным центром космических исследований Франции при участии парижского института геофизики, швейцарского федерального технологического института, института исследований Солнечной системы Общества Макса Планка, имперского колледжа Лондона и лаборатории реактивного движения НАСАСтоимость инструмента составляет 42 млн $.
  • Heat Flow and Physical Properties Package (HP3, «Набор изучения Теплового Потока и Физических Свойств») — зонд, предназначенный для измерения теплового потока под поверхностью Марса. Планируется, что инструмент пробурит 5-метровую скважину, что превосходит все предыдущие инструменты для сбора образцов — скребки, буры, манипуляторы. Это позволит определить, какое количество тепла исходит из внутренних слоёв Марса. Инструмент предоставлен германским центром авиации и космонавтики.
  • Rotation and Interior Structure Experiment (RISE, «Эксперимент Вращения и Внутренней Структуры») — 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. Эксперимент подготовлен лабораторией реактивного движения НАСА.
  • Первая камера, аналогичная «NavCam», установленной на марсоходы «Спирит», «Оппортьюнити» и Mars Science Laboratory, будет установлена на руку спускаемого аппарата и послужит для чёрно-белой съёмки инструментов на борту и создания трёхмерных изображений поверхности, на которую будут установлены сейсмометр SEIS и зонд теплового потока HP3. Кроме того, камера будет использована для получения панорамы окружающей поверхности. Поле зрения камеры составляет 45°.
  • Вторая камера с аналогичными характеристиками и полем зрения 120° похожа на камеры марсоходов «HazCam» и будет установлена на нижней поверхности посадочного модуля, обеспечивая дополнительный вид на места работы инструментов SEIS и HP3.

Сценарий миссии

Запуск: 5 мая 2018 года.

Прибытие на Марс: 26 ноября 2018 года.

Место посадки: нагорье Элизиум.

Длительность миссии: 720 дней (700 солов).

Завершение миссии: ноябрь 2020 года. Объём переданной на Землю научной информации — 29 Гбайт.

Увековечивание имен

На сайте NASA существовала форма, все заполнившие которую увековечат своё имя в истории освоения Марса. Все имена были записаны на специальный микрочип, который отправился в 2018 году к Красной планете в рамках космической миссии InSight.

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

Источник