Сейсмический эксперимент для внутренней конструкции
 Испытание роботизированной руки спускаемого аппарата, развернувшей сейсмометр. | |
| Оператор | НАСА |
|---|---|
| Производитель | КНЕС |
| Тип инструмента | геофизические наблюдения |
| Функция | сейсмометр |
| Продолжительность миссии | Планируется: 2 года на Марсе. [1] Финал: 1446 солов (1485 дней). |
| Начало деятельности | Дата посадки: 26 ноября 2018 г. |
| Прекращенная деятельность | 21 декабря 2022 г. |
| Веб-сайт | www |
| Характеристики | |
| Масса | 29,5 кг (65 фунтов) [2] |
| Размеры | Объем вакуумной камеры: 3 л (0,66 имп гал; 0,79 галлона США) [2] |
| Потребляемая мощность | 8,5 Вт [2] |
| Скорость передачи данных | 38 мегабит/день [2] |
| Хост-космический корабль | |
| Космический корабль | Понимание |
| Оператор | НАСА |
| Дата запуска | 5 мая 2018, 11:05 UTC |
| ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ | 2018-042А |
Сейсмический эксперимент для внутренней структуры ( SEIS ) — это сейсмометр и основной научный инструмент на борту марсианского спускаемого аппарата InSight , запущенного 5 мая 2018 года и приземлившегося 26 ноября 2018 года; прибор был доставлен на поверхность Марса 19 декабря. Ожидается, что SEIS обеспечит измерения марсотрясений сейсмические , что позволит исследователям разрабатывать трехмерные карты структур глубоких недр. Лучшее понимание внутренней структуры Марса приведет к лучшему пониманию Земли, Луны и каменистых планетных тел в целом.
SEIS обнаружила марсотрясения в ямках Цербера в 2019 году.
24 декабря 2021 года сейсмометр миссии InSight на Марсе обнаружил крупное сейсмическое событие с отчетливой сигнатурой. Событие было вызвано падением метеорита на поверхность Марса, что подтвердили спутниковые наблюдения за недавно образовавшимся 150-метровым кратером. [3] По состоянию на 21 декабря 2022 года, что знаменует собой официальное завершение миссии InSight , SEIS обнаружила в общей сложности 1319 марсотрясений. [4]
Обзор
[ редактировать ]Облеты и посадки Марса для сбора научных данных проводятся с 1960-х годов, но качественные сейсмологические исследования, которые предоставили бы подробную информацию о недрах Марса, еще не проводились в 21 веке.
Только два астрономических тела – Земля и Луна – были изучены таким образом, и есть надежда, что изучение Марса будет способствовать пониманию геологии всех каменистых планетных тел.
Другими бортовыми приборами, работающими совместно с SEIS, являются модуль «Температура и ветер» для InSight , пакет «Тепловой поток и физические свойства» , а также « Эксперимент по вращению и внутренней структуре» .
Предыдущие миссии
[ редактировать ]
Хотя два сейсмометра были высажены на Марс во время «Викинг» миссии в 1976 году, результаты были ограниченными. [5] Сейсмометры на обоих космических кораблях «Викинг» были установлены на посадочном модуле, а это означало, что он также улавливал вибрации от различных операций посадочного модуля и вызванные ветром. [6] Кроме того, сейсмометр посадочного модуля «Викинг-1» не сработал должным образом. [7]
Показания сейсмометра были использованы для оценки толщины марсианской геологической коры от 14 до 18 км (от 8,7 до 11,2 миль) на месте спускаемого аппарата «Викинг-2» . [8] Неожиданно сейсмометр также обнаружил давление марсианских ветров, что дополнило результаты метеорологии. [8] [9] Был зафиксирован единственный возможный кандидат на марсотрясение , хотя он не был подтвержден из-за ограничений конструкции и помех от других источников вибрации, таких как ветер. Несмотря на эти ограничения, было ясно, что широкомасштабных и крупных марсотрясений обнаружено не было. [10]
Дизайн
[ редактировать ]SEIS является основным инструментом миссии InSight , он был разработан и произведен Французским космическим агентством ( CNES ) при участии Парижского института физики Земли ( IPGP ) и Швейцарского федерального технологического института ( ETH ). , Институт Макса Планка по исследованию солнечной системы ( MPS ), Имперский колледж , Высший институт аэронавтики и космоса ( ISAE ) и Лаборатория реактивного движения. [11] [12] института Главный исследователь — Филипп Логнонне из Парижского физики Земли ( Institut de Physique du Globe de Paris ), ЕС. [2]
Его конструкция состоит из 3-осевого сверхширокополосного сейсмометра (заключенного в вакуумную тепловую камеру) и 3-осного короткопериодического прибора. [5] Ожидается, что Марс будет иметь более низкую сейсмическую активность, чем Земля, поэтому минимизация ветровых колебаний имеет решающее значение. Вся сборка помещена под сильный ветровой и тепловой экран, предназначенный для минимизации тепловых контрастов и обеспечения некоторой защиты от порывов ветра.
Сейсмометр, установленный на штативе, будет проводить точные измерения марсотрясений и другой внутренней активности на Марсе, чтобы лучше понять историю и внутреннюю структуру планеты. Он также будет исследовать, как марсианская кора и мантия реагируют на последствия ударов метеоритов , что дает ключ к разгадке внутренней структуры планеты. [13] [14] [15] Сейсмометр также будет обнаруживать источники, включая атмосферные волны и гравиметрические сигналы ( приливные силы ) с спутника Марса Фобоса , вплоть до высокочастотных сейсмических волн с частотой 50 Гц. [16] [17]
Прибор SEIS развертывается с помощью системы развертывания инструментов — роботизированной руки, которая может располагать датчик непосредственно на поверхности. [18] Прибор поддерживается набором метеорологических датчиков ( TWINS ) для определения характеристик атмосферных возмущений, которые могут повлиять на измерения. К ним относятся векторный магнитометр, предоставленный Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе , который будет измерять магнитные возмущения, например, вызванные марсианской ионосферой; комплект датчиков температуры воздуха, скорости и направления ветра на базе испанско-финской вездеходной станции мониторинга окружающей среды ; и барометр от JPL. [19] [20]
Во время окончательной интеграции SEIS было обнаружено несколько небольших утечек в вакуумной тепловой камере. Это вынудило отложить запуск InSight с 2016 на 2018 год и перепроектировать новый корпус под наблюдением JPL. [5] [21] Стоимость задержки оценивается в 150 миллионов долларов США . [22]
Операции
[ редактировать ]
Регулярные операции будут разделены на две службы: Службу структур Марса (MSS) и Службу землетрясений (MQS), которые будут отвечать соответственно за определение моделей структуры и сейсмической активности. [16] Сочетание данных с результатами радионауки InSight и орбитальных наблюдений позволит определить более глубокую структуру.
Возможные наблюдения включают в себя:
- Зубцы P и зубцы S
- Удары метеорита (см. также Категорию: Метеориты, найденные на Марсе )
- Марсотрясения
- Воздействие других искусственных объектов [23]
- Приливные силы со спутников Марса [24]
- Внутренние откровения, такие как наличие твердого или жидкого ядра и его размер.
Одноместная сейсмология
[ редактировать ]
Во время разработки была отмечена мощь нескольких сайтов, но один сайт предлагает потрясающее представление о внутренней части. В одном месте место марсотрясения можно ограничить поверхностью сферы путем измерения так называемых P-волн и S-волн. [24]
Существует множество методов сейсмологии на одной площадке, которые могут дать данные, например, обнаружение удара метеорита о поверхность, для которого определено местоположение. [24] Если на Марсе происходят сильные марсотрясения, они могут позволить определить его глубокие недра. Когда вибрации проходят через планету, на них влияют свойства материалов и их конфигурация. [24]
Например, на воздействие приливных сил на Марс со стороны Фобоса , которое должно составлять около 10 мм, заметно повлияло бы жидкое ядро Марса. Даже без какого-либо марсотрясения примерно через шесть месяцев наблюдений можно будет использовать этот метод для увеличения или уменьшения вероятности того, что Марс имеет жидкое ядро. [24]
Иллюстрация в разрезе
[ редактировать ]
Размещение на поверхности
[ редактировать ]19 декабря 2018 года прибор SEIS был доставлен на поверхность Марса рядом с посадочным модулем с помощью роботизированной руки. [26]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «InSight – Обзор миссии» . НАСА. 2012. Архивировано из оригинала 12 января 2013 г. Проверено 22 августа 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Сейсмометр ИнСайт . НАСА. По состоянию на 17 июля 2018 г.
- ^ Поселова Л.В.; и др. (2022). «Крупнейшие ударные кратеры на Марсе за последнее время: орбитальные изображения и сейсмические исследования поверхности» . Наука . 378 (6618): 412–417. Бибкод : 2022Sci...378..412P . дои : 10.1126/science.abq7704 . hdl : 10044/1/100459 . ПМИД 36302013 . S2CID 253183826 .
- ^ « НАСА прекращает миссию InSight Mars Lander после многих лет науки » . 21 декабря 2022 г. Проверено 11 января 2023 г.
- ^ Jump up to: а б с SEIS/INSIGHT: За год до запуска сейсмического открытия на Марсе . Лоньонн, Филипп; Банердт, В. Брюс; Джардини, Доменико; Пайк, В. Том; Кристенсен, Улли; Кнапмейер-Эндрун, Бриджит; де Рокур, Себастьян; Умланд, Джефф; Херст, Кен; Цвайфель, Питер; Калькутт, Саймон; Бирвирт, Марко; Мимун, Дэвид; Понт, Габриэль; Вердье, Николя; Лоде, Филипп; Смрекар, Сью; Хоффман, Том. 19-я Генеральная ассамблея ЕГУ, EGU2017, материалы конференции, состоявшейся 23–28 апреля 2017 г. в Вене, Австрия., стр.9978
- ^ Андерсон, Дон Л.; и др. (сентябрь 1977 г.). «Признаки внутренних вибраций посадочного модуля» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 82 (28): 4524–4546, А–2. Бибкод : 1977JGR....82.4524A . дои : 10.1029/JS082i028p04524 .
- ^ «С юбилеем, посадочный модуль викингов» . Наука@НАСА . НАСА. 20 июля 2001 г.
- ^ Jump up to: а б Хауэлл, Элизабет (6 декабря 2012 г.). «Викинг-2: Вторая посадка на Марс» . Space.com . Проверено 15 ноября 2017 г.
- ^ Накамура, Ю.; Андерсон, Д.Л. (июнь 1979 г.). «Активность марсианского ветра обнаружена сейсмометром на площадке спускаемого аппарата «Викинг-2»» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 6 (6): 499–502. Бибкод : 1979GeoRL...6..499N . дои : 10.1029/GL006i006p00499 .
- ^ Лоренц, Ральф Д.; Накамура, Ёсио; Мерфи, Джеймс Р. (ноябрь 2017 г.). «Измерения сейсмометра «Викинг-2» на Марсе: архив данных PDS и метеорологические приложения» . Наука о Земле и космосе . 4 (11): 681–688. Бибкод : 2017E&SS....4..681L . дои : 10.1002/2017EA000306 .
- ^ Фрэнсис, Мэтью (21 августа 2012 г.). «Новый зонд, позволяющий проникнуть внутрь Марса с помощью InSight» . Арс Техника . Проверено 21 августа 2012 года .
- ^ Логнонне, П.; Банердт, ВБ; Джардини, Д.; Кристенсен, Ю.; Пайк, Т.; и др. (октябрь 2011 г.). СЕЙСмометр GEMS (Станция геофизического мониторинга) (PDF) . Совместное заседание EPSC-DPS 2011. 2–7 октября 2011 г. Нант, Франция. Бибкод : 2011epsc.conf.1507L . EPSC-DPS2011-1507-1.
- ^ «НАСА и Французское космическое агентство подписали соглашение о миссии на Марс» (пресс-релиз). НАСА. 10 февраля 2014 года . Проверено 11 февраля 2014 г.
- ^ Бойл, Ребекка (4 июня 2015 г.). «Прослушивание метеоритов, падающих на Марс, расскажет нам, что находится внутри» . Новый учёный . Проверено 5 июня 2015 г.
- ^ Кумар, Сунил (1 сентября 2006 г.). Проектирование и разработка кремниевого микросейсмометра (PDF) (доктор философии). Имперский колледж Лондона . Проверено 15 июля 2015 г.
- ^ Jump up to: а б Запланированные продукты Службы структуры Марса для миссии InSight на Марс. Архивировано 14 февраля 2019 г. в Wayback Machine (PDF). Марк П. Пэннинг, Филипп Логнон, В. Брюс Банердт, Рафаэль Гарсия, Мэтью Голомбек и др. Обзоры космической науки, 16 ноября 2016 г. два : 10.1007/s11214-016-0317-5
- ^ Банердт, В. Брюс (2012). InSight – Геофизическая миссия на Марс (PDF) . 26-е заседание группы анализа программы исследования Марса. 4 октября 2012 года. Монровия, Калифорния.
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 10 сентября 2018 г. Проверено 24 ноября 2018 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Дэвид, Леонард (15 августа 2014 г.). «Следующий марсианский посадочный модуль НАСА заглянет глубоко в историю Красной планеты: вот как» . Space.com . Проверено 16 августа 2014 г.
- ^ Банердт, В. Брюс (7 марта 2013 г.). InSight: Геофизическая миссия во внутреннюю часть планеты земной группы (PDF) . Комитет по астробиологии и планетологии. 6–8 марта 2013 г. Вашингтон, округ Колумбия.
- ^ Кларк, Стивен (9 марта 2016 г.). «Марсианский спускаемый аппарат InSight избегает отмены, его запуск запланирован на 2018 год» . Космический полет сейчас . Проверено 9 марта 2016 г.
- ^ Фауст, Джефф (28 марта 2016 г.). «Второй шанс InSight» . Космический обзор . Проверено 5 апреля 2016 г.
- ^ Фернандо, Бенджамин; Войчицкая, Наталья; Фромант, Марушка; Магуайр, Росс; Штелер, Саймон К.; Роллан, Люси; Коллинз, Гарет С.; Каратекин, Озгур; Лармат, Карен; Сансом, Элеонора К.; Тинби, Николас А. (2021). «Прослушивание посадки: сейсмические обнаружения прибытия Perseverance на Марс с помощью InSight» . Наука о Земле и космосе . 8 (4): e2020EA001585. Бибкод : 2021E&SS....801585F . дои : 10.1029/2020EA001585 . hdl : 20.500.11937/90005 . ISSN 2333-5084 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Миссия геофизической сети для МАРС 2009» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 3 июня 2016 г. Проверено 23 ноября 2018 г.
- ^ Вебстер, Гай; Браун, Дуэйн (22 мая 2014 г.). «Марсианская метеорологическая камера НАСА помогла найти новый большой кратер» . НАСА . Проверено 22 мая 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Кук, Цзя-Руй; Хорошо, Андрей (19 декабря 2018 г.). «InSight НАСА размещает первый прибор на Марсе» . НАСА . Проверено 20 декабря 2018 г.
