MiniNauka #15: NASA InSight – kolejny lądownik rusza na Marsa

Mars często uznawany jest za planetę najbliższą Ziemi – choć dwukrotnie mniejszy, zbudowany jest podobnie i również krąży w ekosferze Słońca. Mimo to jest zupełnie niegościnny; zamiast błękitnych oceanów oferuje nam jedną, wielką pustynię. Nic więc dziwnego, że dla astronomów Mars jest obiektem fascynującym; obiektem, który warto jak najlepiej zbadać. W tym celu NASA przygotowała kolejną misję.

Start misji zaplanowany jest na dzisiaj około godziny trzynastej czasu polskiego z zachodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych. Samo miejsce startu jest już dość nietypowe, ale o tym później. Istotne jest, że InSight miał wystartować już dwa lata temu, natomiast z powodu wykrytej usterki (nieszczelności sejsmografu) konieczne było delikatne opóźnienie. Ono zaś pociągnęło za sobą konieczność czekania aż do dzisiaj, by Ziemia i Mars znów znalazły się jak najbliżej siebie. Jednakże wkrótce lądownik będzie w trakcie swojej ponad sześciomiesięcznej podróży. Na Marsie ma wylądować dokładnie 26 listopada, tuż po Święcie Dziękczynienia.

Dlaczego zachodnie wybrzeże?

Tradycyjnie zacznijmy od początku. Wspomniałem, że miejsce startu jest dość nietypowe – nie bez powodu. Wszystkie dotychczasowe misje na Marsa startowały z wybrzeża wschodniego i kierowały się na wschód, a więc zgodnie z ruchem obrotowym Ziemi. W ten sposób rakiety uzyskiwały dodatkowe przyspieszenie wynikające z tego, że Ziemia się kręci. Tak samo, jak my zyskujemy pewną prędkość podczas jazdy autobusem (chociaż w nim siedzimy, a nie idziemy), tak samo rakiety z automatu zyskują pewną bonusową prędkość, jeśli startują w kierunku wschodnim. Przy okazji – stanowiska startowe najlepiej budować jak najbliżej równika, ponieważ to tam prędkość obrotowa jest największa (a więc największy bonus od prędkości), ale to taka oczywista oczywistość. Lecimy dalej.

Powodem, dla którego NASA zdecydowała się na start z zachodniego wybrzeża, jest zmiana rakiety wynoszącej lądownik. Zamiast starej i wycofywanej już Delta II,wykorzystana zostanie rakieta Atlas V, która jest od tej pierwszej znacznie potężniejsza. Sam lądownik jest również dość lekki, a ponadto miejsce startowe w bazie Vandenberg jest znacznie mniej uczęszczane. Wszystkie te elementy zadecydowały o tym, że InSight wystartuje właśnie z zachodniego wybrzeża.

insight

Rakieta Atlas V podczas jednej z poprzednich misji

Czym jest InSight?

To była taka nieco większa dygresja, lecz najwyższy czas przejść do sedna sprawy. Kilkukrotnie użyłem sformułowania „lądownik”, choć mieliście pełne prawo pomyśleć, że chodzi raczej o łazik. Tymczasem nie – InSight rzeczywiście jest lądownikiem i na zawsze pozostanie na Czerwonej Planecie dokładnie w tym samym miejscu. Powód jest dość prosty – główny instrumentem InSight jest sejsmograf, który do prawidłowego działania potrzebuje idealnie stabilnego stanu. W przeszłości miały miejsce misje Viking 1 oraz Viking 2 (lata siedemdziesiąte), które również wyposażone zostały w sejsmografy, natomiast zostały one umieszczone po prostu na zewnątrz lądownika, przez co kołysały się na wietrze i dawały nieprawidłowe odczyty.

InSight tego problemu mieć nie powinien, ponieważ jego sejsmograf znajduje się w całkowitej próżni. Stabilne umocowanie na powierzchni powinno wykluczyć wszelkie niepożądane drgania; jak mówią członkowie zespołu, lądownik będzie w stanie wykryć zarówno wibrację wytworzoną przez meteoryt uderzający w powierzchnię Marsa, jak i drgania własne planety. Do tych ostatnich zaliczamy na przykład wstrząsy wywołane pęknięciami skorupy planety, ale także aktywnością wulkaniczną, o ile takowa nadal na Marsie występuje. Między innymi to sprawdzi InSight.

William Banerdt, główny badacz misji, do zobrazowania znaczenia fali sejsmicznej użył dość obrazowego porównania. Parafrazując: „Wyobraźcie sobie, jakby fala sejsmiczna podróżująca po planecie zbierała informacje i w miarę, jak leci, wkładała je do walizki. Wszystko, co musimy zrobić, to rozpakować walizkę i dowiedzieć się, przez jakie miejsca przechodziła fala”. Inaczej mówiąc, analiza natężenia, czasu trwania i pewnie paru innych parametrów takiej fali pozwoli odpowiedzieć na pytania dotyczące budowy planety. Do tej pory nie mieliśmy możliwości prowadzenia takich badań – łaziki Opportunity oraz Curiosity badały przede wszystkim powierzchnię. Curiosity wykonywał co prawda niewielkie odwierty i pobierał próbki marsjańskiej gleby, natomiast nijak ma się to do pytań dotyczących składu jądra planety, na które między innymi odpowiedzieć ma misja InSight.

insight

Grafika przedstawiająca lądownik InSight. Po bokach widzimy rozkładane panele słoneczne, po prawej stronie widoczny jest instrument do pomiaru temperatury, zaś po lewej znajduje się sejsmograf / zdjęcie dzięki NASA/JPL-Caltech

Jak powstała Ziemia

Wyposażenie lądownika nie ogranicza się do sejsmografu. Na pokładzie znalazły się między innymi anteny radiowe, które będą wspomagać pracę sejsmografu. Jednakże drugim najważniejszym instrumentem jest ciekawy i dość zaawansowany termometr, który będzie musiał wkopać się głęboko pod ziemię, by tam przeprowadzić serię testów. Jeden z członków zespołu, Suzanne Smrekar, powiedziała, że wnętrze planety jest jak silnik, zaś przepływ ciepła przez taki silnik może nam powiedzieć o jego źródle paliwa. W ten sposób badacze chcą dowiedzieć się więcej o aktywności wulkanicznej Marsa, co do której nie mamy wątpliwości, że występowała. Najwyższa znana nam góra w Układzie Słonecznym, czyli Góra Olimp na Marsie, jest właśnie wygasłym wulkanem.

Podstawowe i standardowe pytanie w takich sytuacjach zazwyczaj brzmi – po co to wszystko? Zazwyczaj odpowiadam, że po prostu dla poszerzenia naszej wiedzy, natomiast misja InSight ma duże znaczenie w kontekście samej Ziemi. Na początku wspomniałem, że Ziemia i Mars są dość podobne, a jednocześnie strasznie różne. Dlaczego? Co spowodowało, że Błękitna Planeta tętni życiem, a Mars jest jałową pustynią? Obie planety powstały przecież w podobnym okresie. Misja NASA powinna nieco przybliżyć nam tę kwestię, co pozwoli zrozumieć lepiej nie tylko początkową historię Ziemi, ale także ma ułatwić przyszłe poszukiwanie egzoplanet podobnych do naszej planety. Każda dodatkowa wiedza dotycząca powstawania i przeszłości planet skalistych może przysłużyć się naukowcom podczas następnych eksperymentów.

Co może pójść nie tak?

Przede wszystkim lądowanie. Choć mamy już pewne doświadczenie w wysyłaniu robotów na Czerwoną Planetę, to wciąż nie opanowaliśmy tej sztuki do perfekcji. W październiku 2016 o powierzchnię rozbił się przecież lądownik Schiaparelli, będący efektem wspólnej pracy Europejskiej Agencji Kosmicznej i Roskosmosu. Sprawa jest dość utrudniona, ponieważ sygnał z Ziemi do Marsa podróżuje przez około osiem minut, natomiast samo lądowanie InSight ma trwać niecałe siedem minut. Z tego też powodu wszystko musi być dopracowane w najdrobniejszych szczegółach i z uwzględnieniem wszystkich możliwych scenariuszy. Oprogramowanie lądownika zawiera procedury awaryjne na przykład na wypadek trafienia na burzę piaskową, która wpłynie na czas opadania na powierzchnię. Nie zapominajmy, że instrumenty lądownika są raczej delikatne – uderzenie o powierzchnię z większą prędkością mogłoby, jeśli nie uszkodzić cały lądownik, to na przykład zaburzyć pracę jednego z instrumentów, a wtedy cała misja na nic.

Inne obawy dotyczą samej misji. Przy okazji materiału o nowym satelicie TESS często podkreślałem, że misje często projektowane są na podstawie mnóstwa niewiadomych. W przypadku InSight sprawa wcale nie wygląda lepiej – spora część misji opiera się na tym, że Mars posiada jakąkolwiek aktywność wulkaniczną. Jeśli jednak nie ma, to oczywiście potwierdzenie tego również jest ważne, natomiast z miejsca wykluczyłoby to część źródeł drgań planety. Wreszcie istnieje obawa o niezawodność sprzętu – wspomniałem na początku, że start misji został przełożony z powodu nieszczelności sejsmografu. Instrument został oczywiście naprawiony i jestem pewien, że zostały podjęte dodatkowe środki ostrożności, natomiast nigdy nie ma pewności, czy wszystko zakończy się sukcesem.

insight

Wizualizacja bliźniaczych satelitów CubeSats / grafika dzięki NASA/JPL-Caltech

Czekamy na jesień

Po wylądowaniu lądownik ma spędzić pierwsze 10 tygodni na przygotowaniu wszystkich instrumentów do pracy. Następnie odbędzie się dwuletnia misja, aczkolwiek, jak to zawsze w takich momentach bywa, sprawność instrumentów po upływie tych dwóch lat z pewnością będzie oznaczała kolejne eksperymenty. Nie wspominałem o tym wcześniej, ale Polacy również mają swój udział w przygotowywaniu misji. I to nie byle jaki – termometr, a właściwie cały instrument obejmujący zarówno „kreta”, jak i urządzenia pomiarowe, został przygotowany w całości w Polsce. Pracę wykonała firma Astronika, zaś zaangażowane były również: Centrum Badań Kosmicznych PAN, Instytut Lotnictwa, Instytut Spawalnictwa oraz dwie Politechniki – Łódzka oraz Warszawska. Ta sama firma projektowała także instrument MUPUS na misję Rosetta, której celem było wylądowanie na komecie. We wrześniu 2016 lądownik Philae wylądował na komecie.

Z misją lądownika InSight związane są także testy dwóch bliźniaczych satelitów CubeSats. Te niewielkie (około 15 na 10 na 5 cali) kostki dotychczas zajmowały się komunikacją tylko na orbicie Ziemi, natomiast pierwszy raz zostaną wysłane także w dalszą podróż. Ich zadanie polegać będzie przede wszystkim na obserwacji statusu lądownika oraz na przesyłaniu danych na Ziemię. Od rakiety odłączą się krótko po starcie tak, by wejść na orbitę Marsa tuż przed lądownikiem – mają bowiem być świadkami lądowania. Niewielkie satelity nie są niezbędne do powodzenia misji – komunikacją zajmować ma się przede wszystkim zasłużona już sonda Mars Reconnaissance Orbiter. Jeśli jednak wszystko pójdzie pomyślnie, to NASA zyska bardzo fajne i niedrogie narzędzie ułatwiające komunikację międzyplanetarną.

P.S. Relacja ze startu rakiety powinna znajdować się pod tym linkiem.

źródła: the verge, space

_
#MiniNauka to cykl, w ramach którego staram się przekuwać swoje naukowe (czy raczej popularnonaukowe) zainteresowania w treści popularyzujące wiedzę o świecie i zjawiskach w nim zachodzących. Poruszam się po obszarach fizyki, kosmosu i technologii przyszłości, nierzadko sięgając po inne, powiązane dziedziny, przy zachowaniu przystępnej formy i względnie prostego języka.

Komentarze

Mediaexpert - kupuj taniej!
Logowani/Rejestracja jest chwilowo wyłączona