InSight

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) on NASAn Mars-laskeutuja, joka laukaistiin matkaan 5. toukokuuta 2018. Luotaimen matka kesti noin seitsemän kuukautta ja se laskeutui Marsin Elysium Planitialle 26. marraskuuta 2018 kello 21:54 EET.[1] Automatiikka, joka laukaisi ensin laskuvarjon ja lopuksi käytti rakettimoottoreita, toimi moitteettomasti.[2] InSight on ensimmäinen Kaliforniasta tehty planeettojenvälinen laukaisu.

InSight
Organisaatio NASA
Kohde Mars, Elysium Planitia; 4.5°N 135.0°E
Laukaisu 5. toukokuuta 2018
Kalifornia, Yhdysvallat[1]
Kohteessa 2018-11-2626. marraskuuta 2018 19:52:59 UTC
Aiheesta muualla
Virallinen sivusto

Tehtävän päätarkoituksena on tutkia Marsin geologiaa. Se on ensimmäinen Marsin sisärakenteeseen keskittyvä luotain.[3] Laskeutujan pääinstrumentit ovat seismometri ja lämpöanturi. Seismometrillä mitataan mahdollisia maaperän järistyksiä. Lämpöanturi porataan 5 metrin syvyyteen ja sillä mitataan Marsin ytimestä nousevan lämmön määrää.

Lennolle lähti mukaan kaksi CubeSat-nanosatelliittia, MarCO-A and MarCO-B, jotka välittivät laskeutumisvaiheessa mahdollisimman nopeasti tietoa InSightista Maahan. Ne lentävät itsenäisesti omalla radallaan ja InSightin onnistuminen ei ole sidottu niihin.

InSightin toteutuksen päävastuu on NASAn Jet Propulsion Laboratorylla. Luotaimen rakensi ja testasi Lockheed Martin. InSight on osa NASAn Discovery-ohjelmaa. Seismometri SEIS on luotaimen pääinstrumentti ja Ranskan avaruusjärjestön toimittama. [3]

Historia

Joulukuussa 2015 tuli ilmi, että Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) -instrumentin antureita sisältävässä tyhjiösäiliössä on vuoto.[4] Tyhjiösäiliön sinetöinnin jälkeen havaittu vuoto estäisi antureiden halutun toiminnan, joten sitä alettiin korjata Ranskassa.[3] Instrumentti pyrittiin korjaamaan ja toimittamaan edelleen[5]tammikuussa Yhdysvaltoihin luotaimeen asennettavaksi ja laukaisu suorittamaan aiotusti maaliskuussa.[3] Lukuisten epäonnistuneiden korjausyritysten jälkeen pian samassa kuussa NASA päätti, ettei luotainta ehditä laukaista aiotussa laukaisuikkunassa 4. maaliskuuta 2016.[6][7] Laukaisu toteutui seuraavassa laukaisuikkunassa 5. toukokuuta 2018.

Rakenne
InSight-laskeutuja ja sen instrumentit.

Luotaimen rakenne pohjautuu vahvasti vuonna 2008 laskeutuneeseen Phoenix-laskeutujaan. Sähköä luotaimelle tuottaa aurinkopaneelit.

Lento kohteeseen

Laukaisu Vandenberg Air Force Basesta tapahtui 5. toukokuuta 2018. Se oli samalla ensimmäinen planeettojenvälinen laukaisu Kaliforniasta.[1] Kantorakettina toimi Atlas V sen 401-konfiguraatiossa (4-metrinen suojus/nolla boosteria/yksi Centaur (SEC))-moottori). Matka kesti noin 6 ja puoli kuukautta. Välimatkalla aluksen lentorataa muutettiin kaikkiaan 6 kertaa.[8]

Noin 7 minuutin laskeutumisvaihe tapahtui täysin automaattisesti. InSight saapui Marsiin 5,5 kilometrin sekuntinopeudella ja suoralla laskeutumiskurssilla.[9] 47 minuuttia ennen laskeutumista InSightin ja laskeutumislaitteiden lämmittimet laitettiin päälle.[9] Pian laskeutuja irrotti myös matkavaiheensa. Alus syöksyi lämpökilpi edellä kaasukehään ja noin 126 kilometrin korkeudessa alkoi kaasukehäjarrutus hidastamaan ja kuumentamaan alusta.[9] Laskuvarjo avautui noin 12 kilometrin korkeudessa.[9] Lämpökilpi irtosi noin 10 kilometrin korkeudessa.[9] Noin viidessä kilometrissä laskuteline avautui ja tutka alkoi mitata tarkkaa korkeutta. [9]

Noin 1100 metrin korkeudessa laskeutuja irtosi laskuvarjosta ja putosi hetken ajan vapaasti.[9] Nopeutta oli noin 215 kilometriä tunnissa.[9] Pian 12 pientä rakettimoottoria syttyi ja alkoi ohjattu laskeutumisvaihe.[9] Laskeutuja hidasti nopeuttaan tutkan ohjaamana samalla tarkkaillen laskeutumispaikkaansa ja vältellen siinä olevia mahdollisia vaarallisia kiviä.[9] Lennon loppuvaiheessa alus kääntyi siten, että sen tuleva työskentelyalue osoittaa etelään ja aurinkopaneelit levittäytyvät itä-länsi-suuntaan.[9] Viimeinen 50 metrin matka kesti noin puoli minuuttia.[9] InSight laskeutui onnistuneesti pintaan 8,6 km/h nopeudella.[9]

Tutkimuskohde

InSightin tutkimuslaitteet ja kohteet ovat senlaiset, että ne eivät vaadi niinkään tiettyä aluetta tutkittavakseen. Laskeutumispaikan valintaan vaikutti merkittävästi muut tekniset näkökohdat. Alus toimii aurinkokennoilla, joten päiväntasaajan läheisyys on tähdellistä. Alus ei voi liikkua, joten kohteen tulisi olla mahdollisimman tasaista. Lisäksi matalalla sijaitseva kohde mahdollistaa enemmän ilmajarrutusta. Laskeutumisellipsi oli kooltaan 130 x 30 kilometriä ja alus osui hyvin keskelle sitä.[10]

InSightin laskeutumispaikka sijaitsee hiukan päiväntasaajan pohjoispuolella: 4.5° pohjoista leveyttä ja 135,9° itäistä pituutta Elysium Planitia -tasangon länsiosissa.[11] Alue kuuluu Marsin laajaan pohjoiseen alankoalueeseen. Alus pyrittiin saamaan mahdollisimman tasaiselle, kivettömälle ja hienojakoisesta materiaalista koostuvalle alueelle ja siinä nähtävästi onnistuttiinkin. Alus on vain noin 2 astetta vinossa. SEIS tulee saada alle 15 asteen kaltevuuteen.[10] Lisäksi HP3:n porautumisen mahdollistamiseksi maaperä ei saa olla liian kovaa ja kivistä. Saatujen kuvien mukaan näin näyttäisi olevankin.

Curiosity-kulkija on alueesta katsoen noin saman astemäärän päiväntasaajan eteläpuolella ja liki samoilla pituusasteilla. Maasto on siellä kuitenkin hyvin erilaista; ylängön ja alangon välistä rosoikkoa.

Tutkimuslaitteet

Luotaimessa on kolme pääinstrumenttia.[12] Näistä kaksi, SEIS ja HP3 nostetaan luotaimen käsivarrella Marsin pinnalle.

SEIS

SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) on seismometri, jolla mitataan Marsin sisäistä aktiivisuutta. Tällä pyritään kartoittamaan Marsin kuoren, vaipan ja ytimen rakennetta. Laitteen toimitti Institute of Earth Physics of Paris.

Laite havainnoi järistysaaltoja, joita oletettavasti synnyttää maanjäristykset, impaktit ja kaasukehän ilmiöt kuten tuulet ja pölymyrskyt.[13] Varsinaisen heiluriseismometrin toimintaa tukee joukko tuuli-, paine-, lämpötila- ja magneettikenttäsensoreita.[13]

Aiemmat ja samalla ensimmäiset seismometri olivat 1970-luvun puolivälissä laskeutuneissa Viking-luotaimissa.[10] Niissä seismometrit olivat kiinteästi laskeutujien rungossa kiinni, mikä johti siihen että ne mittasivat lopulta enemmän Marsin pinnan läheisyydessä puhaltavia tuulia kuin maaperän järistyksiä.[10] InSightin seismometri nostetaan käsivarrella suoraan kiinni maaperään ja sitten sen päälle nostetaan vielä erillinen tuulisuoja.

HP3

HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package) on lämpötilamittalaite, jolla mitataan kuinka paljon lämpöä nousee Marsin sisältä kohti pintaa. Laitteen toimitti Saksan ilmailu- ja avaruuskeskus.

Laitteen neulamaisen luotaimen on tarkoitus porautua vasaramekanismin avulla maksimissaan 5 metrin syvyyteen.[14] Neulan liekaan 10 sentin välein kiinnitetyillä lämpötila-antureilla voidaan mitata maakerroksen lämpötilaprofiilia.[14] Neulaosa voi antaa lämpöpulsseja, joiden avulla voidaan mitata maakehän lämmönsiirtokykyä.[14]

RISE

RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) on radioinstrumentti, jolla mitataan Marsin vaapuntaa kiertoradalla. Tällä pyritään selvittämään Marsin ytimen kokoa ja koostumusta. Laitteen toimitti Nasan Jet Propulsion Laboratory.

Tutkimustulokset

Alkuvaiheessa aurinkopaneelit tuottivat parhaimillaan 4588 wattituntia yhdessä solissa, mikä on toistaiseksi suurin tuotos Marsissa.

SEIS mittasi ensimmäisen todennäköisen seismisen ilmiön 6. huhtikuuta 2019.[15] Se muistuttaa kestoltaan ja kooltaan Kuujäristyksiä, joita mitattiin Apollo-Kuulentojen aikaan.[15] Kolme aiemmin tehtyä havaintoa olivat heikompia ja alkuperän suhteen epäselvempiä.[15]

HP3:n porautuja-luotain pysähtyi ensiyrityksellä noin 30 cm syvyyteen.[16] Kaivautujan tarvitsee tukeutua ympäröivään maahan edetäkseen, sillä kaivautumis-iskujen rekyylin on tarkoitus vaimentua ympäröivään maahan. Ilmeisesti maaperä on liian höttöä ja tällöin luotain pystyy porautumaan vain vähän matkaa. Alussa kaivautumista avusti lähtötelineen ohjausjouset. Irrottuaan lähtötelineestään luotain sitten vain levensi reikää. Aluksi ongelmaa koitettiin korjata täyttämällä reikä robottikäsivarrella. Sitten luotainta painatettiin robottikäsivarren kauhalla. Tämä sai luotaimen kaivautumaan. Luotaimen kaivauduttua sen verran, että sitä ei voinut enää painattaa se nousi rekyylin voimasta pian takaisin ylös.

Lähteet
  1. Nasa launches InSight spacecraft to explore the insides of Mars 5.5.2018. The Guardian. Viitattu 27.11.2018(englanniksi).
  2. Nasa InSight Mars lander successfully touches down on surface of red planet 26.11.2018. Independent. Viitattu 27.11.2018 (englanniksi).
  3. Mars Mission Team Addressing Vacuum Leak on Key Science Instrument NASA. Viitattu 8.12.2015 (englanniksi).
  4. Kiirus tulee: Uuden Mars-aluksen päävekotin vuotaa Itviikko.fi. Viitattu 8.12.2015.
  5. Tilanne 8.12.2015
  6. Mäkinen, Jari: NASAn seuraava Mars-lento peruutettu – kenties koko luotain jää lähettämättä Tiedetuubi. 23.12.2015. Arkistoitu 28.12.2015. Viitattu 31.12.2015.
  7. NASA Awards Launch Services Contract for InSight Mission NASA. Viitattu 11.12.2014 (englanniksi).
  8. mars.nasa.gov: Cruise | Timeline – NASA's InSight Mars Lander NASA's InSight Mars Lander. Viitattu 4.12.2018. (englanniksi)
  9. InSight laskeutuu Marsiin – alkaa pian kuunnella punaisen planeetan sydämenlyöntejä Tiedetuubi. 26.11.2018. Arkistoitu 5.12.2018. Viitattu 4.12.2018.
  10. InSight lasketutui onnistuneesti tylsän tasaiseen paikkaan, ja siksi tutkijat ovat innoissaan Tiedetuubi. 27.11.2018. Arkistoitu 4.12.2018. Viitattu 4.12.2018.
  11. Nasan InSight-luotain laskeutui juuri Marsiin - mutta minne? Tiedetuubi. 26.11.2018. Arkistoitu 4.12.2018. Viitattu 4.12.2018.
  12. mars.nasa.gov: InSight Instruments NASA's InSight Mars Lander. Viitattu 28.11.2018. (englanniksi)
  13. mars.nasa.gov: Seismometer | Instruments – NASA's InSight Mars Lander NASA's InSight Mars Lander. Viitattu 28.11.2018. (englanniksi)
  14. mars.nasa.gov: Heat Probe | Instruments – NASA's InSight Mars Lander NASA's InSight Mars Lander. Viitattu 28.11.2018. (englanniksi)
  15. mars.nasa.gov: NASA's InSight Detects First Likely 'Quake' on Mars NASA's InSight Mars Lander. Viitattu 6.5.2019. (englanniksi)
  16. DLR: DLR Blogs DLR Blogs. Viitattu 6.5.2019. (englanniksi)

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.