Az InSight misszió

Az InSight misszió: A Naprendszer alacsony költségvetésű felfedezése

A NASA InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport) kutatási programjának az a küldetése, hogy egy olyan geofizikai leszállóegységet helyezzen el a Marsra, ami a bolygó belsejét tanulmányozza. A célkitűzés megtudni, hogyan keletkeznek és formálódnak a kőzetbolygók, valamint a Mars belsejének és belső folyamatainak a felderítése. A küldetés másodlagos célja, hogy mélyreható vizsgálatot végezzen a Mars tektonikai aktivitásról és a meteorit becsapódások hatásairól.

Indítás: 2018. május. 5

Landolás: 2018. november. 26

Tervezett működési idő: 728 nap (708 sol)

Az InSight küldetés az amerikai űrhajózási ügynökség Discovery programjának része. A NASA a Naprendszer űrhajókkal történő felderítése során arra törekedett, hogy komplex szondákat tervezzen számos műszerrel, hogy megfeleljen a tudományos célok széles skálájának. A fejlesztések során a tudósok elvárásai néha új eszközök hozzáadásához vezettek, fokozatosan növelve az űrhajó méretét és összetettségét. Az egyre nagyobb bonyolultság a költségek emelkedését hozta magával. A költségvetés emelkedése néha kontrollálhatatlan lett, míg az indítási határidőket pedig többször elhalasztották. A hatalmas erőfeszítés kétségtelenül nagyobb felfedezésekhez vezethetnek, de másrészről kudarc esetén a veszteségek is katasztrofálisak lehetnek.

                                                                       Kép: © NASA

Felfedezések a "gyorsabb, jobb, olcsóbb" jelszó alatt

1992-ben a Mars Observer hirtelen elvesztése épp amikor a Mars körüli pályára állt volna, a NASA-t arra ösztökélte, hogy forradalmasítsa az űrkutatás programját. A gyorsabb, jobb és olcsóbb tervezési elveket vette elő a költségek és a fejlesztési idő csökkentésére és emellett jobb eredményeket várt el. Az ötlet az volt, hogy egyetlen nagy költségvetésű program helyett több kisebb missziót indítanak a tudományos visszajelzés maximalizálása érdekében, miközben a kockázatot több kis részre bontják. A Discovery program közvetlenül a gyorsabb, jobb és olcsóbb tematikából született. Alacsony költségű missziókat készítenek fel, előre meghatározott, rögzített költségvetéssel maximum 450 millió dollárig, ami az indítási költségeket nem tartalmazza. Minden küldetést konkrét tudományos téma köré összpontosítanak. Az InSight Misszió 2016-ról 2018-ra történt elhalasztása, egy nagyon ritka kivétel volt e szabály alól.

Az InSight küldetésnek rövid hároméves fejlesztési ciklusa volt. A Discovery program keretében zajló programoknak három fő kritériumnak kell megfelelniük: bővíteni kell a naprendszerünk ismeretét, új technológiákat kell kifejleszteni az űrkutatás horizontját bővíteni kell és a fiatalokat és a lakosságot az űrkutatás és a technológia újdonságai felé kell vonzani.

A NASA eredetileg 1-1 Discovery küldetést tervezett indítani kétévente, de a költségvetési korlátok arra kényszerítették az ügynökséget, hogy az ütemtervben rugalmasabbak legyenek.

A Mars Pathfinder megnyitotta az utat a Discovery programhoz

1996-ban - közel 40 évvel a Viking-próbák után - a Mars Pathfinder második küldetése a Marsfelé indult. Elsősorban technológiai jellegű küldetés volt, ami arra irányult, hogy megvizsgálja az alacsony költségvetésű eszközöket és mini-rovereket a marsi földön. Hatalmas sikerének én népszerűségnek köszönhetően (a leszállóhelyek legelső képét közvetlenül az interneten keresztül közvetítették) és technikai bravúrok miatt ez a küldetés bizonyította a NASA váltásának helyességét.
Sajnos, két évvel később, a Mars Climate Orbiter és a Mars Polar Lander egymás utáni elvesztése a Mars Surveyor program keretében fontos kérdéseket vetett fel a NASA alacsony költségű megközelítésével kapcsolatban, ami a Mars kutatásiiprogramjának teljes átszervezéséhez vezetett.

Ezen incidensek után több vizsgálóbizottság jött létre. Ítéletük az volt, hogy az űrhajó-fejlesztési ciklus gyorsítása és a költségek minimálisra való csökkentésére bizonyos kritikus területeken - különösen a dokumentációban és a tesztelésben - olyan hiányosságokat okozott, amelyek nélkülözhetetlenek a misszió sikeréhez. Azonban a Discovery program által szimbolizált gyorsabb, jobb és olcsóbb megközelítés még mindig releváns volt ahhoz, hogy támogatást szerezzen.

                                                                Kép: © Manchu/Ciel & Espace

InSight: a Discovery program 12. küldetése

Az InSight a Discovery program 12. küldetése, ami 2011 májusában került a tervek közé két másik döntőssel - a Titan Mare Explorer (TIME) és a Comet Hopper-rel.

Végül az InSight programot választották ki 2012 augusztusában a Discovery program részeként. Abban az időben a misszió Geofizikai Megfigyelő Állomás néven volt ismert (GEMS-re rövidítve: Geophysical Monitoring Station). Azonban a nevét megváltoztatták, hogy elkerüljék annak a NASA által kifejlesztett röntgen-megfigyelőközponttal való összetévesztést. Így született meg az InSight név.

Míg a Curiosity Rover 2012 augusztusában történő látványos leszállását követő lelkesedés megkönnyítette a döntést az InSight javára, nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a misszió tudományos céljai különösen fontosak, és jelenleg nagyon keveset tudunk a vörös bolygó belső működésről, mivel szeizmikus méréseket soha nem végeztek még rajta. Bár a geofizikusok szerették volna a szeizmométerek hálózatát kiépíteni a Mars felszínére, egy ilyen küldetés nyilvánvalóan nem lehetséges egy olyan program keretében, mint a Discovery, ez a magyarázata annak, hogy az InSight csak egy szeizmikus mérőegységet fog működtetni.

Egy második tényező, ami miatt talán lemaradt a versenyben az InSight két versenytársa az, hogy a Time Mare Explorer és a Comet Hopper fejlett Stirling rádióizotóp generátort (ASRG) igényeltek volna az energia ellátásukhoz.

A Time Explorer-t úgy tervezték, hogy leszálljon és úszkáljon a Titanon, a Szaturnusz holdján, amelyet az európai Huygens szonda már meglátogatott 2005 januárjában. A Comet Hopper misszióban a Wirtanen-üstökösre terveztek leszállást azzal a céllal, hogy tudományos méréseket végezzen és tanulmányozzák az üstökös kapcsolatát a Nappal. Mindkét esetben a napelemek önmagukban nem adtak volna elegendő energiát, ezért létfontosságú volt egy radioizotóp termoelektromos generátor (RTG) szállítása, amely a radioaktív anyag bomlása által kibocsátott hőt alakította volna elektromos árammá.

A NASA már korábban elindította az ASRG fejlesztési programját, hogy felváltsa az akkoriban használt RTG-t (az úgynevezett "multi-mission radioizotópos termoelektromos generátort" MRTG), egy könnyebb, hatékonyabb RTG-vel, ami képes több energiát termelni kevesebb mennyiségű Plutónium 238-ból. Az ASRG projekt azonban pénzügyi okok miatt polcra került, amikor az InSight küldetést kiválasztották.

Az InSight szonda csak napelem táblákat igényel a műszereinek energiával való kielégítésére, ellentétben a többi marsi szondákkal, amelyek RTG-t igényeltek volna, mint például a Viking 1976-ban és a hatalmas Curiosity Rover 2012-ben.

A küldetés feladatai:

  1. Meghatározni a Mars felszínére becsapódó meteoritok számát.
  2. Megmérni a Mars szeizmikus aktivitását.
  3. Meghatározni a marsrengések magnitúdóját és földrajzi eloszlásukat.
  4. Megtudni, hogy milyen vastag a Mars kérge és milyen a szerkezete.
  5. Megismerni a Mars köpenyének az összetételét és a struktúráját.
  6. Felderíteni, hogy mekkora a Mars magja, milyen összetételű és milyen a fizikai állapota (szilárd vagy folyékony)
  7. Megbecsülni a Mars belsejének hőmérsékletét.

Az InSIGHT tervezett legfontosabb megfigyeléseit szemlélteti az alábbi ábra:

Forrás és további információ: https://www.seis-insight.eu/en/public-2/the-insight-mission/the-discovery-program

https://www.youtube.com/watch?time_continue=58&v=b2P_CVOd5G0

Az InSight nem túl nagy, de lenyűgöző eszközöket visz magával:

HP3 - hőáramlás és fizikai tulajdonságok mérése
IDC - nagy és közepes felbontású kamera
IDA - eszközkioldó kar
ICC -  rögzített nagy látószögű kamera
RISE Antenna - X-sávú rádióantenna
SEIS - szeizmométer
TWINS - Hőmérséklet és szélerő mérő
UHF Antenna - A Mars körül keringő űrhajókkal való kommunikációhoz
WTS - Szél és hővédő pajzs a szeizmométer számára

A számunkra legizgalmasabb SEIS műszert külön cikkben nézzük meg közelebbről!

IRÁNY A MARS!

A misszió indítási ablaka május 5-től június 8-ig tartott. Ez az az idő, amikor a Föld és a Mars együtt áll. Csak akkor lehet indítani a missziót, különben túl sok energiát vagy túl sok időt vesz igénybe az űrutazás. A Föld-Mars indítási ablaka kb. 26 hónaponként van nyitva, ezért indult az InSight 2016 eleje helyett 2018 májusában.

Az InSight küldetést egy Atlas V rakétával indították el a vandenbergi Air Force Bázisról Lompoc-ban, Kaliforniában. Ez volt az első bolygóközi indítás az USA nyugati partjáról a történelemben! De a starthelynek semmi köze sincs az InSight küldetés követelményeihez. Valójában az űrhajót eredetileg 2016-ban indították volna el Cape Canaveral-ről, Florida-ban. A Cape Canaveral azonban főleg egyenlítői (és kvázi-ekvatoriális) indításokra specializálódott. Kisebb a kereslet a Vandenberg-i indítópályára, amelyet jellemzően a sarki pályákra történő elindítására használnak (a rakéták déli irányban az óceán fölé repülnek, nem nyugatra) így sokkal könnyebb "széles" elindulási ablakot "könyvelni" anélkül, hogy konfliktusba ütközne a kereskedelmi indítások ütemterveivel. Az InSight-ot nem kell sarki pályára indítani, de a Mars felé irányuló pályája annyira hosszú, hogy a Földről indulva az egyik pólus fölött elrepülve a kitérés korrigálható a pálya során. Az Atlas V és a Centaur felső fokozat képes arra, hogy e kitérés ellenére elindítsa az InSight-et a Vandenberg-ből.

A leszálló hely

A leszállási ellipszist, melynek nagytengelye 130 km, kistengelye 27 km, egy viszonylag sík, nagy kráterek nélkül terepen jelölték ki, ahol a felszíni kőzet elég puha ahhoz, hogy a hőszonda képes legyen a talajba beleásni. Annak érdekében, hogy az ejtőernyők működjenek, a leszállóhelynek egy viszonylag alacsonyan fekvő területen, és hogy a napelemek elegendő energiát kapjanak, az egyenlítő közelében kell lennie. A leszállás várhatóan az Elysium Planitia régió sík, északi részén történik, melyet az alábbi ábra kinagyított részen látható ellipszis jelöl. Az ellipszis középpontja az északi szélesség 4° és keleti hosszúság 136°-án van. A térképen a korábbi Mars expedíciók leszállási helyei is láthatók.

Képek forrása: https://www.nasa.gov/jpl/insight/pia19143

https://spacenews.com/37139nasa-studying-4-landing-site-options-for-2016-mars-mission/

További információ: https://blog.spexcast.com/insight-a-closer-look-at-nasas-next-mars-mission/

Legetøj og BørnetøjTurtle