Der InSight-Lander der NASA hat endlich seine Wärmesonde auf der Marsoberfläche platziert. Das Paket für Wärmefluss und physikalische Eigenschaften (HP3) wurde am 12. Februar etwa einen Meter von SEIS, dem Landers-Seismometer, entfernt eingesetzt. Bald wird es seinen Weg in den Marsboden finden.
Wenn Sie sich an solche Leistungen gewöhnen, sollten Sie einige Dinge beachten.
Der Lander befindet sich auf dem Mars, einem Planeten, der über 50 Millionen Kilometer entfernt ist. Die Reise dauert ungefähr 6 Monate. Dort angekommen musste der Lander einen gefährlichen Landevorgang durchlaufen, um intakt auf der Oberfläche anzukommen. Der Landeplatz wurde sorgfältig ausgewählt und damit dieser stationäre Lander sein Ding machen kann, muss er seine Landung halten.
Dann kommt der schwierige Teil.
"Innerhalb weniger Tage werden wir mit einem Teil unseres Instruments, den wir Maulwurf nennen, endlich neue Wege beschreiten."
Tilman Spohn, HP3 Principal Investigator, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt.
Insight musste seine Umgebung sorgfältig untersuchen und sich für den perfekten Ort für die Platzierung seiner Instrumente entscheiden. Nach wochenlanger Untersuchung wählte es genau diesen Ort für die HP3. Dann kommt die Wärmesonde, die an sich schon eine technische Meisterleistung ist.
"Das Ding wiegt weniger als ein Paar Schuhe, verbraucht weniger Strom als ein WLAN-Router und muss auf einem anderen Planeten mindestens 3 Meter graben", sagte Hudson. „Es hat so viel Arbeit gekostet, eine Version zu bekommen, die Zehntausende von Hammerschlägen ausführen konnte, ohne sich selbst zu zerreißen. Einige frühe Versionen scheiterten, bevor sie es auf 5 Meter schafften, aber die Version, die wir zum Mars geschickt haben, hat immer wieder ihre Robustheit bewiesen. “
Der ganze Zweck dieses Vorhabens ist es, etwas über die innere Struktur des Mars zu lernen. Das Paket mit Wärmesonde und physikalischen Eigenschaften misst die Wärmemenge, die aus dem Zentrum des Mars kommt. Dazu muss es sich seinen Weg in den Planeten bahnen.
"Unsere Sonde dient zur Messung der Wärme, die aus dem Inneren des Mars kommt", sagte Sue Smrekar, stellvertretende Untersuchungsleiterin von InSight vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. "Deshalb wollen wir es unter die Erde bringen. Temperaturänderungen an der Oberfläche, sowohl aufgrund der Jahreszeiten als auch des Tag-Nacht-Zyklus, können unseren Daten „Rauschen“ hinzufügen. “
HP3 muss mindestens 3 Meter unter die Oberfläche gelangen, um seine Arbeit zu erledigen, aber im Idealfall erreicht es die 5-Meter-Marke, seine maximale Tiefe. Der Teil der Sonde, der die Penetration durchführt, wird als Maulwurf bezeichnet und ist 40 cm lang. Der Maulwurf stoppt alle 50 cm und misst die Wärmeleitfähigkeit des Bodens. Vor dem Messen muss es jedoch zwei Tage warten, bis es abgekühlt ist, da durch das Hämmern Reibung entsteht, die den Boden erwärmt. Diese Hitze würde Rauschen in die Daten einbringen.
Sobald die Messungen durchgeführt wurden, wird die Wärmesonde aufgeheizt und es werden weitere Messungen durchgeführt, um die Wärmeleitfähigkeit zu testen. Dann wird der gesamte Vorgang wiederholt. Bei dieser Geschwindigkeit könnte es zwei Wochen dauern, bis die 3-Meter-Tiefe erreicht ist.
Wenn die Sonde vor Erreichen von 3 Metern gegen einen Felsen stößt, ändert sich das gesamte Missionsprofil. Wenn es flacher als 3 Meter ist, dauert es ein Jahr, um das Rauschen aus den Wärmeleitfähigkeitsmesswerten herauszufiltern, da die Sonde nicht ausreichend von den Oberflächentemperaturen isoliert ist. Aus diesem Grund wurde so sorgfältig darauf geachtet, einen Punkt für die Sonde auszuwählen.
"Wir haben den idealen Landeplatz ausgewählt, an dessen Oberfläche fast keine Steine zu sehen sind", sagte Troy Hudson von JPL, ein Wissenschaftler und Ingenieur, der beim Entwurf von HP mitgewirkt hat3. "Das gibt uns Grund zu der Annahme, dass es nicht viele große Felsen im Untergrund gibt. Aber wir müssen abwarten, was uns im Untergrund begegnen wird. "
Andere Lander haben sich bereits zuvor in die Marsoberfläche eingegraben, aber InSights HP3 wird sie alle übertreffen. Der Viking 1-Lander der NASA schaufelte 22 cm nach unten. Der Phoenix-Lander, ein Cousin von InSight, schaufelte 18 cm nach unten.
"Wir freuen uns darauf, einige Rekorde auf dem Mars zu brechen", sagte HP3 Principal Investigator Tilman Spohn vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der die Wärmesonde für die InSight-Mission bereitstellte.
Aber die früheren Lander hatten eine andere Mission: den Boden zu beproben. In gewisser Weise ist es unfair, sie zu vergleichen. Außerdem sollte es keine Überraschung sein, dass unsere Technologie seit dem Tag dieser Lander Fortschritte gemacht hat.
Das Verständnis der Hitze des Mars ist der Schlüssel zum Verständnis, wie er und andere felsige Planeten sich bilden und wie die Oberflächengeologie geformt ist. Der Mars speichert Wärme aus seiner Entstehung vor etwa 4 Milliarden Jahren, und Wärme wird auch durch radioaktiven Zerfall in seinem Inneren erzeugt.
"Der größte Teil der Geologie des Planeten ist auf Hitze zurückzuführen", sagte Smrekar. "Vulkanausbrüche in der alten Vergangenheit wurden durch den Fluss dieser Hitze angetrieben, die die hoch aufragenden Berge hochschob und baute, für die Mars berühmt ist."
Die Art und Weise, wie sich die Wärme durch den Marsmantel und die Marskruste bewegt, bestimmt die Oberflächenmerkmale. Auf dem Mars befindet sich Olympus Mons, der höchste Vulkan des Sonnensystems. Mit einer Höhe von fast 25 km ist es fast dreimal höher als der Berg. Everest. Auf dem Mars befindet sich auch Tharsus Montes, drei Schildvulkane mit einer Höhe von 14 bis 18 km. Genau wie Vulkane auf der Erde entstanden sie, als Magma durch Risse in der Kruste gedrückt wurde.
"Wir wollen wissen, was den frühen Vulkanismus und den Klimawandel auf dem Mars ausgelöst hat", sagte Spohn. „Mit wie viel Hitze hat der Mars angefangen? Wie viel war noch übrig, um den Vulkanismus voranzutreiben? “
Wissenschaftler haben das Innere des Mars nach den besten verfügbaren Daten modelliert. InSights HP3 und sein SEIS-Instrument werden jedoch viele Fragen beantworten und unser Verständnis des roten Planeten verdeutlichen.
"Planeten sind wie ein Motor, der von Wärme angetrieben wird, die ihre inneren Teile bewegt", sagte Smrekar. "Mit HP3 heben wir zum ersten Mal die Motorhaube des Mars-Motors an."
Aber es geht um mehr als nur den Mars. Es geht darum zu verstehen, wie sich alle felsigen Planeten bilden. Dazu gehören Mars, Erde, felsige Monde und alle anderen felsigen Planeten in unserem Sonnensystem und in anderen.
Quellen:
- Pressemitteilung: NASAs InSight bereitet sich auf die Temperatur des Mars vor
- Pressemitteilung: NASAs InSight hat ein Thermometer für den Mars
- InSight-Wärmesonde
