Dodano: 15 styczeń 2021r.

Koniec misji kreta na Marsie

Po blisko dwóch latach prób wkopania się w marsjański grunt, kret, czyli sonda termiczna do pomiarów przepływu ciepła z wnętrza planety, kończy swoją misję.

Misja Mars InSight

 

Sonda HP3 (Heat Flow and Physical Properties Probe), nazywana też kretem, znalazła się na Czerwonej Planecie wraz z misją Mars InSight pod koniec listopada 2018 roku. Plan zakładał wbicie się w marsjański grunt na głębokość pięciu metrów i wprowadzenie tam czujników termicznych, które miały dokonać pomiarów ciepła płynącego z wnętrza planety.

Decyzja o zakończeniu misji kreta

Kret zaczął wbijać się w marsjański grunt 28 lutego 2019 roku. Początkowo praca szła gładko, pierwsze 18 centymetrów pokonał w pięć minut. Ale na głębokości około 30 centymetrów sprzęt utknął, co spowodowało wstrzymanie prac. Po prawie dwóch latach prób, małych sukcesów i zdecydowanie większych porażek, eksperci z NASA zdecydowali o zakończeniu dalszych starań wprowadzenia instrumentu pod powierzchnię Czerwonej Planety na wymaganą głębokość, choć sama misja Mars InSignt została przedłużona.

Sonda, której mechanizm wbijający wykonała na zlecenie Niemieckiej Agencji Kosmicznej (DLR) polska firma Astronika, napotkała nieoczekiwane problemy z marsjańskim gruntem, którego właściwości nie zapewniły instrumentowi odpowiedniego tarcia, potrzebnego do osiągnięcia odpowiedniej głębokości. Po ostatniej sesji wbijania się w marsjański grunt (około 500 uderzeń), która miała miejsce 9 stycznia, nie widząc żadnych postępów eksperci zdecydowali o zakończeniu starań.

Kret wykorzystuje w pełni automatyczny, napędzany elektrycznie mechanizm młota. Przekładnia ślimakowa rozciąga główną sprężynę, która następnie wytwarza uderzenie. Mechanizm można porównać do dużego gwoździa z wbudowanym młotkiem. Jednak grunt w miejscu lądowania okazał się nie być na tyle spójny, by zapewnić instrumentowi odpowiednie tarcie. Kret został zaprojektowany tak, by gleba, którą urządzenie penetruje, zwiększała tarcie podczas odrzutu zatrzymując urządzenie i umożliwiając mu zagłębianie się. Bez wystarczającego tarcia, przy uwzględnieniu znacznie niższej grawitacji na Marsie, kret odbijał się w miejscu poszerzając jedynie wykop.

Dwa lata prób

Inżynierowie z NASA oraz DLR próbowali różnych sztuczek, by zmusić kreta do zgłębienia się pod powierzchnię Marsa. Choć trzeba przyznać, że możliwości mieli ograniczone. Jedyną rozsądną pomocą okazało się ramię robotyczne lądownika misji Mars InSight. Początkowo zarządzający misją wykorzystali je do przyciśnięcia kreta do jednej ze ścian wykopu, co miało mu zapewnić odpowiednie tarcie, by ten mógł zagłębić się w grunt. I tak też się stało. Kret wznowił pracę, ale ta nie trwała zbyt długo. Po którymś kolejnym uderzeniu instrument częściowo wyskoczył poza wykop.

W końcu inżynierowie zdecydowali się skorzystać z ramienia robotycznego i łopatki znajdującej się na jego końcu, by docisnąć kreta, ale nie do jednej ze ścian wykopu, ale od góry. Manewr ten okazał się skuteczny. Kret po serii uderzeń w końcu zagłębił się w całości w marsjański grunt na około 2-3 centymetry. Jednak głębiej już nie zdołał dotrzeć.

W międzyczasie zmieniono plany dotyczące kreta. Początkowo chciano wprowadzić instrument na pięć metrów głębokości, ale z powodu problemów ustalono, że trzy metry wystarczą do przeprowadzenia zaplanowanych pomiarów. Ale i tego nie udało się osiągnąć.

- Daliśmy mu wszystko, co mamy, ale Mars i nasz bohaterski kret nie dogadali się ze sobą - powiedział Tilman Spohn z DLR. - Na szczęście podczas naszych starań wiele się nauczyliśmy, co przyniesie korzyści przyszłym misjom, które będą próbowały zagłębić się w tamtejszy grunt – dodał.

Nauka płynąca z niepowodzeń

Żadna inna misja przed misją InSight nie próbowała zagłębić się w marsjański grunt. Jest to ważne z różnych powodów: przyszli astronauci mogą potrzebować przekopać się przez glebę, aby uzyskać dostęp do lodu wodnego. Uczeni chcieliby z kolei zbadać warunki pod powierzchnią Czerwonej Planety, by ocenić potencjał do wspierania mikrobiologicznego życia.

- Jesteśmy bardzo dumni z naszego zespołu, który ciężko pracował, aby wprowadzić kreta po powierzchnię Marsa. Niesamowite było obserwować, jak rozwiązują problemy z odległości milionów kilometrów - powiedział Thomas Zurbuchen z NASA. - W NASA podejmujemy takie ryzyko. Musimy przesuwać granice technologii, aby dowiedzieć się, co działa, a co nie. W tym sensie odnieśliśmy sukces: wiele się nauczyliśmy, co przyniesie korzyści przyszłym misjom na Marsa i dziękujemy naszym niemieckim partnerom z DLR za dostarczenie tego instrumentu i współpracę – dodał.

Konstrukcja kreta została dostosowana do gruntu obserwowanego podczas wcześniejszych misji na Marsa. Jednak w miejscy lądowania misji Mars InSight grunt okazał się zupełnie inny. Przez dwa lata zespół pracował nad dostosowaniem tego unikalnego i innowacyjnego instrumentu do nowych okoliczności.

Inżynierowie zdobyli przy tym nieocenione doświadczenie w obsłudze robotycznego ramienia lądownika. W rzeczywistości używali go w sposób, do którego nie zostało stworzone. Teraz chcą przy pomocy ramienia zasypać taśmę do przesyłu danych między lądownikiem a innym instrumentem – ultraczułym sejsmometrem SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), który do tej pory zarejestrował ponad 480 trzęsień. Zakopanie go pomoże zredukować zmiany temperatury, które powodowały szumy i trzaski w danych sejsmicznych.

Misja InSight

Kret to jeden z trzech kluczowych instrumentów naukowych misji, której celem jest zbadanie aktywności sejsmicznej Marsa. Drugim głównym urządzeniem jest wspomniany już sejsmometr SEIS. Bada on aktywność sejsmiczną Czerwonej Planety, co może dać naukowcom pewne wskazówki dotyczące wewnętrznej struktury Marsa, wykrywając wibracje spowodowane trzęsieniami powierzchni, uderzeniami meteorytów i innymi tego typu zdarzeniami.

Trzecim głównym przyrządem naukowym misji InSight jest RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) – instrument służący do pomiaru przesunięcia dopplerowskiego sygnałów pomiędzy InSight a Ziemią. Pozwoli to wykryć drobne wahania w osi obrotu Marsa, co powinno dać dodatkowe informacje na temat jądra planety, w tym jego rozmiaru.

Do tego czujniki pogodowe InSight są w stanie dostarczyć jednych z najbardziej szczegółowych danych meteorologicznych, jakie kiedykolwiek zebrano na Marsie. Wraz z instrumentami pogodowymi na pokładzie łazika Curiosity i nowego łazika Perseverance, który ma wylądować na Marsie 18 lutego, powstanie pierwsza sieć meteorologiczna na innej planecie.

Misja InSight pierwotnie miała trwać dwa lata, ale niedawno została przedłużona o kolejne dwa i potrwa przynajmniej do grudnia 2022 roku. Misja ta pozwoli lepiej zrozumieć ewolucję i powstanie Marsa, a także w ogóle planet typu ziemskiego. 

 

Źródło: NASA