Сейсмический эксперимент для внутренней конструкции - Seismic Experiment for Interior Structure

Сейсмический эксперимент для внутренней конструкции
PIA19144-MarsMission-InSight-Testing-20150304.jpg
Тестирование роботизированной руки посадочного модуля, развернувшей сейсмометр
ОператорНАСА
ПроизводительCNES
Тип инструментагеофизические наблюдения
Функциясейсмометр
Продолжительность миссииПланируется: 2 года на Марсе[1] Текущие: 720 золы (740 дней) с момента посадки
Начались операцииПосадка: 26 ноября 2018 г.
Интернет сайтwww.seis-insight.Европа/ en/
Характеристики
Масса29,5 кг (65 фунтов)[2]
РазмерыОбъем вакуумной камеры: 3 л (0,66 имп гал; 0,79 галлона США)[2]
Потребляемая мощность8.5 W[2]
Скорость передачи данных38 мегабит / день [2]
Хост космический корабль
Космический корабльНа виду
ОператорНАСА
Дата запуска5 мая 2018, 11:05 (2018-05-05UTC11: 05) универсальное глобальное время
COSPAR ID2018-042A

В Сейсмический эксперимент для внутренней конструкции (SEIS) это сейсмометр и основной научный прибор на борту На виду Спускаемый аппарат на Марс был запущен 5 мая 2018 года для посадки 26 ноября 2018 года; Прибор был запущен на поверхность Марса 19 декабря. Ожидается, что SEIS предоставит сейсмические измерения из землетрясения, что позволяет исследователям создавать трехмерные структурные карты глубинных недр. Лучшее понимание внутреннего структура Марса приведет к лучшему пониманию Земли, Луны и твердых планетных тел в целом.

SEIS обнаружила землетрясения в Cerberus Fossae в 2019 году.

Обзор

Облет Марса и высадки 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.

Всего два астрономических тела - Земля и Земля. Луна - были изучены таким образом, и ожидается, что изучение Марса внесет вклад в понимание геологии всех скалистых планетных тел.

Другими бортовыми приборами, работающими совместно с SEIS, являются: Температура и ветер для InSight модуль, Пакет тепловых потоков и физических свойств, а Эксперимент с вращением и внутренней структурой.

Предыдущие миссии

Обе Викинг Марсианские десантные аппараты в 1970-х имели сейсмометр (часть видна между калибровочными целями), но проблемы с развертыванием мешали получению значимых геологических данных.

В то время как два сейсмометра были приземлены на Марс во время Викинг миссии в 1976 году результаты были ограниченными.[3] Сейсмометры на обоих Викинг космический аппарат был установлен на посадочном модуле, что означало, что он также принимал вибрации от различных операций посадочного модуля и вызванные ветром.[4] В дополнение Викинг 1 сейсмометр спускаемого аппарата не развернулся должным образом.[5]

Показания сейсмометра использовались для оценки марсианской геологической корка толщиной от 14 до 18 км (от 8,7 до 11,2 миль) на Викинг 2 посадочная площадка.[6] Неожиданно сейсмометр также обнаружил давление от марсианских ветров, что дополнило результаты метеорологии.[6][7] Единый возможный кандидат на маротрясение был записан, хотя это не было подтверждено из-за ограничений конструкции и помех от других источников вибрации, таких как ветер. Несмотря на эти ограничения, было ясно, что широкомасштабные и сильные землетрясения не обнаружены.[8]

Дизайн

SEIS - это основной инструмент На виду миссия, и она была разработана и произведена Французским космическим агентством (CNES ) при участии Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP ), Швейцарский федеральный технологический институт (ETH ), Институт исследования солнечной системы им. Макса Планка (MPS ), Имперский колледж, Institut supérieur de l'aéronautique et de l'espace (ISAE ) и JPL.[9][10] Главный исследователь - Филипп Логнонне из Института Физика Земли в Париже (Institut de Physique du Globe de Paris), в ЕС[2]

Его конструкция состоит из 3-осевого сверхширокополосного сейсмометра (заключенного в вакуумный тепловизор) и 3-осевого короткопериодического прибора.[3] Ожидается, что Марс будет иметь более низкую сейсмическую активность, чем Земля, поэтому минимизация колебаний ветра имеет решающее значение. Вся сборка помещена под сильным ветровым и тепловым экраном, предназначенным для минимизации тепловых контрастов и обеспечения некоторой защиты от порывов ветра.

Сейсмометр, установленный на треноге, будет выполнять точные измерения маршитов и другой внутренней активности на Марсе, чтобы лучше понять историю и внутреннюю структуру планеты. Также будет рассмотрено, как марсианин корка и мантия реагировать на эффекты метеорит ударов, что дает ключ к разгадке внутренней структуры планеты.[11][12][13] Сейсмометр также обнаружит источники, включая атмосферные волны и гравиметрические сигналы (приливные силы ) с луны Марса Фобос, вплоть до высокочастотных сейсмических волн частотой 50 Гц.[14][15]

Инструмент SEIS приводится в действие системой развертывания инструментов, роботизированной рукой, которая может позиционировать датчик прямо на поверхности.[16] Инструмент поддерживается набором метеорологических датчиков (ДВОЙНЯШКИ ) для характеристики атмосферных возмущений, которые могут повлиять на измерения. К ним относятся вектор магнитометр предоставленный UCLA который будет измерять магнитные возмущения, например, вызванные ионосферой Марса; набор датчиков температуры воздуха, скорости и направления ветра на испанском / финском языках Станция экологического мониторинга Rover; и барометр из JPL.[17][18]

Художественная концепция инструмента SEIS, развернутого на поверхности Марса (справа). Слева находится HP3 инструмент роясь под поверхностью.

Во время окончательной интеграции SEIS в вакуумном тепловом кожухе было обнаружено несколько небольших утечек. Это заставило отложить На виду запуск с 2016 по 2018 год, а также перепроектирование нового корпуса под руководством JPL.[3][19] Стоимость задержки оценивалась в 150 миллионов долларов США.[20]

Анимация подъема сейсмометра с блюдца роботизированной рукой и помещения на поверхность Марса

Операции

Иллюстрация из USGS того, как P- и S-волны от землетрясения образуют теневую зону из-за ядра.

Текущие операции будут разделены на две службы: Mars Structure Service (MSS) и Marsquake Service (MQS), которые будут отвечать, соответственно, за определение структурных моделей и сейсмическую активность.[14] Сочетание данных с результатами На виду Радиология и орбитальные наблюдения позволят ограничить более глубокую структуру.

Возможные наблюдения включают:

  • Зубцы P и S волны
  • Удары метеорита (см. Также Категория: Метеориты на Марсе)
  • Marsquakes
  • Приливные силы со спутников Марса[21]
  • Внутренние откровения, такие как наличие твердого или жидкого ядра и его размер

Однопозиционная сейсмология

Свежий астероид удар на Марс в 3 ° 20′N 219 ° 23'E / 3,34 ° с. Ш. 219,38 ° в. / 3.34; 219.38 – перед/ 27 марта и после/ 28 марта 2012 г. (ТОиР )[22] Есть надежда, что SEIS сможет обнаружить вибрации достаточно сильного удара на Марс, и если место удара будет найдено, это позволит еще больше понять.[21]

Во время разработки была отмечена мощь нескольких сайтов, но один из них предлагает потрясающее понимание внутренней части. В одном месте место землетрясения можно ограничить поверхностью сферы путем измерения так называемых P-волн и S-волн.[21]

Существует множество методов сейсмологии на одном участке, которые могут дать данные, например, обнаружение удара метеорита о поверхность, для которого определено местоположение.[21] Если на Марсе случаются сильные землетрясения, они могут позволить определить глубинные глубины. Когда вибрации проходят через планету, на них влияют свойства материалов и их конфигурация.[21]

Например, влияние приливных сил на Марс со стороны Фобос, который должен быть около 10 мм, будет заметно влиять на жидкое ядро ​​Марса. Даже без какого-либо землетрясения, примерно через шесть месяцев наблюдений можно будет использовать этот метод для увеличения или уменьшения вероятности наличия жидкого ядра Марса.[21]

Иллюстрация в разрезе

Изображение в разрезе, показывающее внутренние компоненты SEIS

Размещение на поверхности

19 декабря 2018 года инструмент SEIS был развернут на поверхности Марса рядом с посадочным модулем с помощью своей роботизированной руки.[23]

На виду - сейсмометр впервые развернут на поверхности другой планеты (19 декабря 2018 г.)[23]
контекст (ICC-gif)
развертывание (IDC-gif)
финал (IDC)

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «InSight - Обзор миссии». НАСА. 2012 г.. Получено 22 августа 2012.
  2. ^ а б c d е Сейсмометр InSight. НАСА. Доступ 17 июля 2018 г.
  3. ^ а б c SEIS / INSIGHT: за год до запуска программы Seismic Discovery на Марсе. Логнонн, Филипп; Банердт, В. Брюс; Джардини, Доменико; Пайк, У. Том; Кристенсен, Улли; Кнапмайер-Эндрун, Бриджит; де Раукур, Себастьян; Умланд, Джефф; Херст, Кен; Цвайфель, Питер; Калькутт, Саймон; Бирвирт, Марко; Мимун, Дэвид; Понт, Габриэль; Вердье, Николя; Лауде, Филипп; Смрекар, Сью; Хоффман, Том. 19-я Генеральная ассамблея EGU, EGU2017, материалы конференции, прошедшей 23–28 апреля 2017 г. в Вене, Австрия., Стр.9978
  4. ^ Андерсон, Дон Л .; и другие. (Сентябрь 1977 г.). «Сигнатуры внутренне генерируемых колебаний посадочного модуля» (PDF). Журнал геофизических исследований. 82 (28): 4524–4546, А – 2. Bibcode:1977JGR .... 82.4524A. Дои:10.1029 / JS082i028p04524.
  5. ^ "С юбилеем, посадочный модуль" Викинг ". Наука @ НАСА. НАСА. 20 июля 2001 г.
  6. ^ а б Хауэлл, Элизабет (6 декабря 2012 г.). «Викинг 2: Вторая высадка на Марс». Space.com. Получено 15 ноября 2017.
  7. ^ Nakamura, Y .; Андерсон, Д. Л. (июнь 1979 г.). «Марсианская ветровая активность обнаружена сейсмометром на площадке посадочного модуля« Викинг 2 »» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 6 (6): 499–502. Bibcode:1979Георл ... 6..499N. Дои:10.1029 / GL006i006p00499.
  8. ^ Lorenz, Ralph D .; Накамура, Йосио; Мерфи, Джеймс Р. (ноябрь 2017 г.). «Измерения сейсмометра Viking-2 на Марсе: архив данных PDS и метеорологические приложения». Наука о Земле и космосе. 4 (11): 681–688. Bibcode:2017E & SS .... 4..681L. Дои:10.1002 / 2017EA000306.
  9. ^ Фрэнсис, Мэтью (21 августа 2012 г.). «Новый зонд, который предоставит InSight внутрь Марса». Ars Technica. Получено 21 августа 2012.
  10. ^ Lognonné, P .; Banerdt, W. B .; Giardini, D .; Christensen, U .; Pike, T .; и другие. (Октябрь 2011 г.). СЕЙСмометр GEMS (станция геофизического мониторинга) (PDF). Совместное совещание EPSC-DPS, 2011 г. 2–7 октября 2011 г. Нант, Франция. Bibcode:2011epsc.conf.1507L. EPSC-DPS2011-1507-1.
  11. ^ «НАСА и Французское космическое агентство подписывают соглашение о миссии на Марс» (Пресс-релиз). НАСА. 10 февраля 2014 г.. Получено 11 февраля 2014.
  12. ^ Бойл, Ребекка (4 июня 2015 г.). «Прослушивание метеоритов, падающих на Марс, расскажет нам, что внутри». Новый ученый. Получено 2015-06-05.
  13. ^ Кумар, Сунил (1 сентября 2006 г.). Проектирование и разработка кремниевого микросейсмометра (PDF) (Кандидат наук.). Имперский колледж Лондон. Получено 2015-07-15.
  14. ^ а б Планируемые продукты Mars Structure Service для миссии InSight на Марс (PDF). Марк П. Пэннинг, Филипп Логнонн, У. Брюс Банердт, Рафаэль Гарсия, Мэтью Голомбек и др. Обзоры космической науки 16 ноября 2016 г. Дои:10.1007 / s11214-016-0317-5
  15. ^ Банердт, В. Брюс (2012). InSight - Геофизическая миссия на Марс (PDF). 26-е заседание аналитической группы программы исследования Марса. 4 октября 2012 года. Монровия, Калифорния.
  16. ^ [1]
  17. ^ Дэвид, Леонард (15 августа 2014 г.). «Следующий марсианский посадочный модуль НАСА глубоко изучит историю Красной планеты: вот как». Space.com. Получено 16 августа 2014.
  18. ^ Банердт, В. Брюс (7 марта 2013 г.). InSight: геофизическая миссия в недрах планеты земной группы (PDF). Комитет по астробиологии и планетологии. 6–8 марта 2013 года. Вашингтон, округ Колумбия.
  19. ^ Кларк, Стивен (9 марта 2016 г.). «Посадочный модуль InSight Mars избежал отмены, запуск намечен на 2018 год». Космический полет сейчас. Получено 9 марта 2016.
  20. ^ Фуст, Джефф (28 марта 2016 г.). «Второй шанс InSight». Космический обзор. Получено 2016-04-05.
  21. ^ а б c d е ж Миссия геофизической сети для MARS 2009
  22. ^ Вебстер, Гай; Браун, Дуэйн (22 мая 2014 г.). «Марсианская метеокамера NASA помогает найти новый большой кратер». НАСА. Получено 22 мая, 2014.
  23. ^ а б Кук, Цзя-Руи; Хорошо, Андрей (19 декабря 2018). "Первый прибор НАСА InSight на Марсе". НАСА. Получено 20 декабря 2018.