Der InSight-Lander der NASA hat sein erstes Instrument auf der Marsoberfläche eingesetzt. Am 19. Dezember setzte der stationäre Lander mit seinem Roboterarm das SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) ein und markierte damit erstmals ein Seismometer auf der Oberfläche eines anderen Planeten. Dies ist ein Meilenstein für die Mission, der weit vor dem Zeitplan liegt.
InSight landete am 26. November auf dem Mars in Elysium Planitia. Seitdem hat es seine unmittelbare Umgebung mit seinen Kameras überprüft, um den perfekten Ort für den Einsatz des Seismometers und seines anderen einsetzbaren Instruments, des HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package), zu finden. Die Missionsplaner haben mehrere Wochen für die Auswahl des Instrumentenstandorts vorgesehen. Das liegt also weit vor dem Zeitplan.
"InSights Zeitplan für Aktivitäten auf dem Mars ist besser verlaufen als wir gehofft hatten", sagte InSight-Projektmanager Tom Hoffman, der im Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, arbeitet. "Das Seismometer sicher auf den Boden zu bringen, ist ein großartiges Weihnachtsgeschenk."
Neben InSights erschütterndem Abstieg und Landung ist die Instrumentenplatzierung der nächste wichtige Schritt. Um es richtig zu machen, verließ sich das Engineering-Team auf eine einzigartige Testanlage hier auf der Erde bei JPL. Sie bauten einen Prüfstand als Modell für InSights Standort auf dem Mars und übten, das Seismometer bei InSights Zwilling ForeSight zu platzieren.
Es war entscheidend, die Instrumentenplatzierung hier auf der Erde vor dem Erteilen von Befehlen an InSight vorab zu testen. Das Team schuf einen sogenannten Mars-Steingarten, in dem Kiesmaterial geharkt und geschöpft wurde, um eine exakte Nachbildung des Landeplatzes von InSight zu erhalten. Das Team nannte es Marsforming.
Die Ingenieure verwendeten eine ausgefeilte Technologie, um die Dinge am Prüfstand genau richtig zu machen. Unter Verwendung von Augmented-Reality-Headsets projizierte das Team Digital Terrain Models (DTM) auf den Prüfstand, und Präzisionskameras maßen jedes von ihnen replizierte Merkmal. Sie brauchten vier Stunden, um den Prüfstand zu erstellen, bis zu einem Detail, das größer als etwa einen halben Zoll war.
Der Prüfstand enthält auch ein vollwertiges Arbeitsmodell des InSight-Landers namens ForeSight. Nachdem die Bedingungen des echten Landers auf dem Mars am Prüfstand wiederhergestellt worden waren, übten die Ingenieure, das Seismometer mit dem Roboterarm von Foresight zu platzieren. Ingenieure haben das Glück, dass der Landeplatz von InSight schön flach und frei von großen Steinen war, die die Drähte beschädigen könnten, die die Instrumente mit dem Lander verbinden.
"Es ist der flache Parkplatz, den uns das Landeteam versprochen hat." - Marleen Sundgaard, JPL.
"Es ist großartig für die Wissenschaft, die wir machen wollen", sagte Marleen Sundgaard von JPL, die die Arbeit am Prüfstand leitet. "Es ist der flache Parkplatz, den uns das Landeteam versprochen hat. Sie berechnen die Wahrscheinlichkeit von Steinen in der Region und hoffen, dass die Chancen zu Ihren Gunsten stehen. “
„Überall um uns herum gibt es Steine, die aus nahe gelegenen Kratern ausgeworfen wurden. Diese können je nach Größe des Aufpralls kilometerweit in der Landschaft eingesetzt werden “, sagte Nate Williams, ein JPL-Postdoktorand, der mit der Mission zusammenarbeitet. "Zum Glück gibt es nicht viele Steine direkt vor uns."
Das Team übte mehrere Tage lang die Instrumentenplatzierung am Prüfstand. Mit Microsoft HoloLens-Headsets sah das Team eine leuchtend rote Marsoberfläche mit den blauen Konturlinien des Digital Terrain Model aus dem tatsächlichen Gelände vor InSight on Mars. Dies ist nicht das erste Mal, dass die NASA die HoloLens für Landeroperationen einsetzt. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler des NASA Curiosity Rover die HoloLens in Verbindung mit einer benutzerdefinierten Software namens OnSight verwendet. Dadurch können sie auf dem Mars „laufen“ und Entscheidungen darüber treffen, was sie als nächstes lernen möchten.
Am Montagmorgen, dem 17. Dezember, war das Ingenieurteam im Steingarten zufrieden, dass es SEIS genau dort bekommen konnte, wo es das Wissenschaftsteam wollte. Sie hatten alle Bewegungen für den Instrumentenplatzierungsarm geübt und waren zuversichtlich, dass sie das Instrument platzieren konnten, während sie das Instrument von Steinen fernhielten. Sie bestätigten auch, dass die Wärmestromsonde an der gewünschten Stelle, etwa 1,2 Meter links vom Seismometer, platziert werden kann.
Am Dienstag, dem 18. Dezember, wurden Insight die Befehle erteilt, SEIS auf der Marsoberfläche zu platzieren. Am 19. Dezember setzte InSight seinen Roboterarm ein, um SEIS an der von ihm gewählten Stelle in einer Entfernung von 1,636 Metern oder 5,367 Fuß zu platzieren. Dies ist ungefähr das weiteste, was der Arm erreichen kann.
Laut dem InSight-Team war die Platzierung von SEIS entscheidend für den Missionserfolg. InSight verfügt über andere Instrumente, aber eine fehlgeschlagene Platzierung hätte die Mission erheblich behindert. Es sind noch einige Arbeiten erforderlich, um das Seismometer auszurichten. Es sitzt auf einem Boden, der um 2 oder 3 Grad geneigt ist. Sobald es geebnet ist, sollten die Daten fließen.
Nach der Instrumentenplatzierung werden Wissenschaftler und Ingenieure einige zusätzliche Wochen benötigen, um sicherzustellen, dass die Daten so klar wie möglich sind. Möglicherweise müssen sie die SEIS-Leine anpassen, um das Rauschen zu minimieren. Anfang Januar werden sie die Wärme- und Windabdeckung über dem Seismometer platzieren. Ende Januar plant das InSight-Team, das Paket für den Wärmefluss und die physikalischen Eigenschaften zu platzieren.
„Das Seismometer am Boden zu haben, ist wie ein Telefon ans Ohr zu halten“ - Philippe Lognonné, Hauptforscher von SEIS vom Institut für Physik des Globus in Paris (IPGP) und der Universität Paris Diderot.
SEIS wird uns einen Blick in den Mars werfen. Das Instrument wird auf Marsquakes lauschen und die seismischen Wellen analysieren, wenn sie den Planeten passieren. Die Daten zeichnen ein Bild der Innenstruktur. "Das Seismometer am Boden zu haben, ist wie ein Telefon ans Ohr zu halten", sagte Philippe Lognonné, Hauptforscher von SEIS vom Institut für Physik des Globus de Paris (IPGP) und der Universität Paris Diderot. "Wir sind begeistert, dass wir jetzt in der besten Position sind, um alle seismischen Wellen unter der Marsoberfläche und aus ihrem tiefen Inneren zu hören."
Mit SEIS in Position und bereit zur Arbeit und mit einem ausgewählten Standort für den HP3 ist InSight auf dem besten Weg, seine wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. Ein weiteres Experiment, RISE (Rotation and Interior Structure Experiment), ist bereits im Gange. RISE verwendet kein bereitstellbares Instrument. Es ist ein radiowissenschaftliches Experiment, bei dem das X-Band-Radio des Landers verwendet wird, um präzise Messungen der Planetenrotation zu ermöglichen. Daten von RISE werden mit Daten von anderen Marslandern und Orbitern kombiniert, um die Größe und Dichte von Mars Kern und Mantel zu berechnen.
Die geplante Missionsdauer von InSight beträgt 709 Sols oder 728 Tage. Sobald die Mission abgeschlossen ist, werden wir das tiefere Innere des Mars viel detaillierter kennen. Hoffentlich lernen wir auch viel darüber, wie sich andere felsige Planeten gebildet haben.
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