NASAs InSight-landare har distribuerat sitt första instrument på ytan av Mars. Den 19 december använde den stationära landaren sin robotarm för att distribuera SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure), vilket markerade första gången en seismometer har placerats på ytan på en annan planet. Detta är en milstolpe för uppdraget och en som ligger långt före schemat.
InSight landade på Mars vid Elysium Planitia den 26 november. Sedan dess har det granskats sin omedelbara omgivning med sina kameror för att hitta den perfekta platsen att distribuera seismometern och dess andra distribuerbara instrument, HP3 (Heat Flow and Physical Properties Package.) Uppdragsplanerare avsatte flera veckor för val av instrumentplats, så detta ligger långt före schemat.
"InSights tidsplan för aktiviteter på Mars har gått bättre än vi hoppats," sade InSight-projektledaren Tom Hoffman, som är baserad på NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Att få seismometern säkert på marken är en fantastisk julklapp."
Bredvid InSights kraftiga nedstigning och landning är instrumentplacering nästa kritiska steg. För att få det rätt, litade ingenjörsteamet på en unik testanläggning här på jorden, på JPL. De byggde en testbädd som en mock-up av InSights läge på Mars och övade att placera seismometern med InSights tvilling, ForeSight.
Pre-testning av instrumentplacering här på jorden innan du utfärdade kommandon till InSight var avgörande. Teamet skapade det de kallar en Martian rock-garden, skakar och skopar grusmaterial till en exakt kopia av InSights landningsplats. Teamet kallade det Marsforming.
Ingenjörer använde avancerad teknik för att få saker precis vid testbädden. Med hjälp av augmented reality-headset projicerade teamet Digital Terrain Models (DTM) på testbädden och precisionskameror mätte varje funktion de replikerade. Det tog dem fyra timmar att skapa testbädden, till någon detalj större än ungefär en halv tum.
Testbädden innehåller också en fullskalig arbetsmodell av InSight-landaren, kallad ForeSight. Efter att ha återskapat de verkliga landarens förhållanden på Mars vid testbädden, övade ingenjörer att placera seismometern med Foresights robotarm. Ingenjörer säger att de är lyckliga att InSights landningsplats var fin och platt och fri från stora stenar, vilket kan skada ledningarna som kopplar instrumenten till landaren.
"Det är den plana parkeringsplatsen som landsteamet lovade oss." - Marleen Sundgaard, JPL.
"Det är bra för den vetenskap vi vill göra," sade JPLs Marleen Sundgaard, som är vägledare för testbäddsarbetet. ”Det är den plana parkeringsplatsen som landsteamet lovade oss. Du beräknar sannolikheten för stenar i området och hoppas att oddsen är till din fördel. "
”Runt oss finns det stenar som kastades ut från närliggande kratrar. Dessa kan startas mil över landskapet, beroende på effektsstorleken, säger Nate Williams, en JPL-forskarforskare som arbetar med uppdraget. "Tack och lov finns det inte så många stenar precis framför oss."
Teamet tillbringade flera dagar på att öva instrumentets placering vid testbädden. Bärande Microsoft HoloLens-headset såg teamet en glödande röd Martian-yta med de blå konturlinjerna för den digitala terrängmodellen från den faktiska terrängen framför InSight på Mars. Detta är inte första gången som NASA använder HoloLens för landningsoperationer. Under de senaste åren har forskare med NASA: s Curiosity rover använt HoloLens tillsammans med anpassad programvara som heter OnSight. Det låter dem "gå" på Mars och fatta beslut om vad de ska studera nästa.
På morgonen måndagen den 17 december var ingenjörsteamet i klippträdgården nöjda med att de kunde få SEIS exakt där vetenskapsteamet ville ha det. De hade övat alla rörelser för instrumentets placeringsarm, och var övertygade om att de kunde placera instrumentet medan de höll instrumentet förknippat med stenar. De bekräftade också att Heat Flow-sonden kan placeras på den önskade platsen, ungefär 1,2 meter till vänster om seismometern.
Tisdagen den 18 december utfärdades kommandona till Insight för att placera SEIS på Marsytan. Den 19 december använde InSight sin robotarm för att placera SEIS på den valda platsen, 1.636 meter, eller 5.367 fot, bort. Detta är ungefär det längsta som armen kan nå.
Enligt InSight-teamet var placering av SEIS avgörande för uppdragets framgång. InSight har andra instrument, men en misslyckad placering skulle ha hindrat uppdraget avsevärt. Det krävs fortfarande en del arbete för att jämföra seismometern. Den sitter på marken som är lutad cirka 2 eller 3 grader. När det är jämnt bör data börja flöda.
Det kommer att ta flera veckor efter instrumentinläggning för forskare och ingenjörer att se till att uppgifterna är så tydliga som möjligt. De kan behöva justera SEIS-kopplingen för att minimera buller, och i början av januari kommer de att placera termisk och vindskydd över seismometern. I slutet av januari planerar InSight-teamet att placera Heat Flow and Physical Properties-paketet.
"Att ha seismometern på marken är som att hålla en telefon upp till örat," - Philippe Lognonné, huvudutredare för SEIS från Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) och Paris Diderot University.
SEIS kommer att titta in i Mars. Instrumentet lyssnar efter Marsquakes och kommer att analysera de seismiska vågorna när de passerar genom planeten. Uppgifterna målar en bild av interiörstrukturen. "Att ha seismometern på marken är som att hålla en telefon upp till örat", säger Philippe Lognonné, huvudutredare för SEIS från Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP) och Paris Diderot University. "Vi är glada över att vi nu är i bästa läge för att lyssna på alla seismiska vågor under Mars ytan och från dess djupa inre."
Med SEIS i position och redo att börja arbeta och med en webbplats för HP3 vald är InSight på god väg att uppfylla sina vetenskapliga mål. Ett annat experiment, RISE (Rotation and Interior Structure Experiment), pågår redan. RISE använder inte ett distribuerbart instrument. Det är ett radiovetenskapligt experiment som använder landarens X-bandradio för att ge exakta mätningar av planetrotationen. Data från RISE kommer att kombineras med data från andra Mars-landare och banor för att beräkna storleken och densiteten på Mars 'kärna och mantel.
InSights planerade uppdragslängd är 709 sols, eller 728 dagar. När uppdraget är avslutat kommer vi att ha mycket mer detaljerad kunskap om Mars djupa inre. Förhoppningsvis lär vi oss också mycket om hur andra steniga planeter bildades.
- NASA: s pressmeddelande: NASA: s InSight placerar det första instrumentet på Mars
- NASA: s pressmeddelande: InSight-ingenjörer har skapat en Martian Rock Garden
- NASA: s pressmeddelande: Mars Virtual Reality Software vinner NASA Award
- NASA: Mars InSight Mission
