InSight - геолог на Марсе + пролётные кубсаты MarCO

[Анатолий Егоров]

InSight (Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, ранее назывался Geophysical Monitoring Station — GEMS) — миссия НАСА в рамках программы Discovery по доставке на Марс исследовательского посадочного аппарата, старт которого намечен на март 2016 года с прибытием в сентябре того же года. Миссия InSight рассчитана на изучение внутреннего строения и состава красной планеты. Расчётный срок работы аппарата — 720 дней. Зонд будет создан на базе уже проверенной платформы — на базе конструкции посадочного зонда Феникс, который успешно работал в приполярных областях Марса. Стоимость миссии составляет около $480 млн (без учёта стоимости ракеты-носителя и затрат партнёров из Франции и Германии).

Разработка проекта поручена Лаборатории реактивного движения (JPL), которая занималась разработкой марсоходов Спирит, Оппортьюнити и Кьюриосити.

(кликните для показа/скрытия)

Статус проекта

Проект InSight являлся одним из трех финалистов (другие — Titan Mare Explorer (изучение спутника Сатурна Титана спускаемым аппаратом в море) и Comet Hopper (англ.)русск. (изучение эволюции комет)), получивших финансирование в размере $3 млн в мае 2011 года на детальную проработку концепции.

21 августа 2012 года NASA объявило, что в качестве победителя выбран проект InSight. Решение выделить финансирование на миссию InSight было принято в августе 2012 года. Выбор в пользу Insight был обусловлен относительно низкими финансовыми затратами на эту миссию, а также возможностью организовать ее в кратчайшие сроки.

Изначально рассматривались 22 возможных места посадки зонда, число которых к сентябрю 2013 года сократилось до четырёх наиболее безопасных с точки зрения посадки: это в основном ровная местность с небольшим количеством камней и незначительным уклоном. Все посадочные места находятся в северном полушарии Марса на равнине Элизий. Каждый район посадки — эллипс длиной в 130 километров с востока на запад и 27 километров — с севера на юг. Место посадки будет определено с помощью камер высокого разрешения зонда MRO.

19 декабря 2013 года НАСА сообщило о выбранном для запуска аппарата InSight ракета-носителе - им стал Atlas V конфигурации 401. Запуск обойдется в $160 млн.

17 ноября 2014 года компания Lockheed Martin сообщила о начале финальной сборки посадочного модуля.

Цели программы

Научными целями программы InSight являются:
- Изучение геологической эволюции планет земной группы солнечной системы, таких как Марс и Земля, путём изучения внутренней структуры и процессов протекающих в толще марсианского грунта:
- Определение размера, состава и агрегатного состояния ядра планеты;
- Определение толщины и структуры коры;
- Определение состава и структуры мантии;
- Определение температуры внутренностей Марса;
- Изучение современного уровня тектонической активности и частоты падения метеоритов:
- Изучение силы, частоты и географического распределения тектонической активности;
- Исследование частоты падения метеоритов.

Технические характеристики

Энергоснабжение — солнечные панели.
Манипулятор.
Возможность перемещения не предусмотрена.
Глубина погружения бура — 6 м.

Научные инструменты

Посадочный аппарат InSight будет оборудован тремя инструментами и двумя камерами:
- Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS, «Сейсмический Эксперимент Внутренней Структуры») — сейсмометр для прецезионного измерения тектонической активности Марса. Предоставлен национальным центром космических исследований Франции при участии парижского института геофизики, швейцарского федерального технологического института, института исследований Солнечной системы Макса Планка, имперского колледжа Лондона и лаборатории реактивного движения НАСА. Стоимость инструмента составляет $42 млн.
- Heat Flow and Physical Properties Package (HP3, «Набор изучения Теплового Потока и Физических Свойств») — зонд, предназначенный для измерения теплового потока под поверхностью Марса. Планируется, что инструмент пробурит 5-метровую скважину, что превосходит все предыдущие инструменты для сбора образцов — скребки, буры, манипуляторы. Это позволит определить, какое количество тепла исходит из внутренних слоёв Марса. Инструмент предоставлен германским центром авиации и космонавтики.
- Rotation and Interior Structure Experiment (RISE, «Эксперимент Вращения и Внутренней Структуры») — эксперимент по прецезионному измерению колебаний Марса под воздействием Солнца. Путём измерения допплеровского смещения и изменений в длительности серии радиопередач между зондом InSight и Землёй планируется определить внутреннее строение Марса. Эксперимент подготовлен лабораторией реактивного движения НАСА.
- Первая камера, аналогичная «NavCam», установленной на марсоходы «Спирит», «Оппортьюнити» и Mars Science Laboratory, будет установления на руку спускаемого аппарата и послужит для чёрно-белой съёмки инструментов на борту и создания трёхмерных изображений поверхности, на которую будут установлены сейсмометр SEIS и зонд теплового потока HP3. Кроме того камера будет использована для получения панорамы окружающей поверхности. Поле зрения камеры составляет 45°.
- Вторая камера с аналогичными характеристиками и полем зрения 120° похожа на камеры «HazCam» марсоходов и будет установлена на нижней поверхности посадочного модуля, обеспечивая дополнительный вид на места работы инструментов SEIS и HP3.

Сценарий миссии
Запуск: 8—27 марта 2016 года
Прибытие на Марс: 20 сентября 2016 года
Длительность миссии: 720 дней (700 сол)
Завершение миссии: 18 сентября 2018 года.
Объём переданной на Землю научной информации — 29 Гбайт.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

[Анатолий Егоров]

Сборка и испытание аппарата

[Анатолий Егоров]

НАСА отправит два наноспутника к Марсу вместе с модулем InSight

(кликните для показа/скрытия)

МОСКВА, 15 июн – РИА Новости. Посадочный модуль InSight, призванный раскрыть тайны недр красной планеты, отправится к Марсу в 2016 году в компании двух миниатюрных спутников CubeSat, при помощи которых аэрокосмическое агентство будет следить за посадкой лендера практически в прямом эфире, сообщает пресс-служба НАСА.

"Спутники MarCO (Mars Cube One) были добавлены в проект InSight в экспериментальном порядке, и их успешный запуск и раскрытие на орбите красной планеты не является необходимым для успешного завершения миссии", — пояснил Джим Грин (Jim Green), директор планетологического отделения НАСА.

По словам Грина, два миниатюрных спутника CubeSat, которые специалисты НАСА окрестили Mars Cube One, будут запущены в межпланетное пространство на борту той же самой ракеты Atlas V, которая выведет InSight на курс к Марсу.

НАСА решилось на такой эксперимент по одной простой причине – контакт InSight с Землей будет обеспечивать зонд MRO, который не способен одновременно передавать и принимать данные на разных частотах радиоволн. Из-за этого связь с посадочным модулем будет односторонней, и инженеры НАСА в таком случае могут получить подтверждение успешной посадки InSight лишь через час после того, как она будет завершена.

Инженеры НАСА планируют решить эту проблемы при помощи зондов MarCO, которые оснащены приемниками метрового УВЧ-диапазона и передатчиками сантиметрового X-диапазона. На волнах первого типа работают системы связи InSight, а вторым диапазоном пользуются все системы дальней космической связи НАСА.

Наноспутники отправятся к Марсу по своей собственной траектории, чтобы прибыть в момент посадки InSight на поверхность планеты и позволить ученым проследить за этим процессом. Если этот эксперимент закончится удачно, то НАСА может перейти к использованию подобных систем связи для всех последующих планетарных миссий.

РИА Новости http://ria.ru/science/20150615/1070039683.html#ixzz3d7FG5y4m

Mars Cube One (MarCO)
Размер наноспутников около 14,4 дюймов (36,6 см) х 9,5 дюймов (24,3 см) х 4.6 дюймов (11,8 см).

[LeMay]

  Интересно, что в отличие от Phoenix у InSight нет цветной камеры, а саму станцию можно назвать "американская платформа для европейских приборов".
  Место посадки InSight:
 
  http://insight.jpl.nasa.gov/images.cfm?IM_ID=8310

[Golossvyshe]

  Интересно, что в отличие от Phoenix у InSight нет цветной камеры,

А что, так трудно поставить светофильтры?

По-моему, это глупая копеечная экономия.

[LeMay]

  Интересно, что в отличие от Phoenix у InSight нет цветной камеры,

А что, так трудно поставить светофильтры?
По-моему, это глупая копеечная экономия.

  У Phoenix масса научных приборов была 55 кг. Точную цифру для InSight я не нашёл, но в презентациях указывалось, что она выше, чем у Phoenix. Думаю, дело не только в цене, но в ограничениях по массе.

[Golossvyshe]

  Интересно, что в отличие от Phoenix у InSight нет цветной камеры,

А что, так трудно поставить светофильтры?
По-моему, это глупая копеечная экономия.

  У Phoenix масса научных приборов была 55 кг. Точную цифру для InSight я не нашёл, но в презентациях указывалось, что она выше, чем у Phoenix. Думаю, дело не только в цене, но в ограничениях по массе.

Вращающийся диск со светофильтрами потянет максимум несколько грамм.

В общем, решительно непонятно, зачем ограничивать функционал аппарата без всякой выгоды.
Ну убрали бы тогда камеру вовсе.

[LeMay]

Вращающийся диск со светофильтрами потянет максимум несколько грамм.

  Инженеры NASA почему-то не нашли этот "диск" в доступных ограничениях по цене и массе. Вредители? 

Ну убрали бы тогда камеру вовсе.

  Технические камеры (запчасти марсоходов) покажут, как и куда будут установлены сейсмометр и тепловой зонд.

[Golossvyshe]

Вращающийся диск со светофильтрами потянет максимум несколько грамм.

  Инженеры NASA почему-то не нашли этот "диск" в доступных ограничениях по цене и массе. Вредители? 

Ну Вы сами это сказали. Не я.

p.s. Впрочем, допускаю, что снимки с Марса нынче можно просто раcкрашивать в фотошопе. И даже синтезировать какие желательно.

[LeMay]

p.s. Впрочем, допускаю, что снимки с Марса нынче можно просто раcкрашивать в фотошопе. И даже синтезировать какие желательно.

  Ну не все понимают, что аппараты на Марс не посылают ради съёмок красивых цветных снимков для общественности, да. 

[Golossvyshe]

p.s. Впрочем, допускаю, что снимки с Марса нынче можно просто раcкрашивать в фотошопе. И даже синтезировать какие желательно.

  Ну не все понимают, что аппараты на Марс не посылают ради съёмок красивых цветных снимков для общественности, да. 

Не стану далее спорить. Не хотят, пусть не ставят.

Экономия тут ничтожна.

[Анатолий Егоров]

Немного из истории марсианской сейсмологии.

(кликните для показа/скрытия)

Первые сейсмические наблюдения на Марсе были проведены в конце 70-х годов прошлого столетия, когда на поверхности Красной планеты совершили посадку два аппарата «Викинг» с сейсмическими станциями на борту. Сейсмологи надеялись оценить фон микросейсм, зарегистрировать местные, а если повезет, то и далекие марсотрясения, изучить особенности волновой картины.
Это позволило бы установить, на что больше похож Марс − на Землю (где бывают четкие вступления волн от границ разделов) или на Луну (где сейсмограмма имеет большую длительность, а в интерференции трудно выделить фазы, соответствующие отдельным границам). Первый сейсмометр, совершивший посадку на равнине Хриса, не распаковался и не включил питание. Зато второй − на равнине Утопия − работал в течение 19 земных месяцев, с 4 сентября 1976 г по 3 апреля 1978 г. Однако, в одной точке, за полтора года, при сильном ветре выполнить эти задачи оказалось непросто, результаты получены минимальные, но даже они позволяют сделать далеко идущие выводы.

Сейсмометр вел регистрацию на плоской, каменистой равнине усеянной камнями разной величины и формы и покрытой тонкодисперсным слоем реголита. Опоры «Викинга 2» углубились в грунт на несколько сантиметров, аппарат (по данным наклономера) стоял неровно и покачивался под порывами ветра. Собственно прибор располагался над одной из опор на высоте 1 м от поверхности. Сейсмическая станция включала в себя трехкомпонентный сейсмометр, усилители, фильтры, магнитную память, автоматику для выделения, сжатия во времени, калибровки и передачи сигнала на Землю. Размер станции 12 × 12 × 15 см, вес 2,2 кг, потребляемая мощность − 3,5 Вт. Сейсмометры − электродинамические приборы, настроенные на регистрацию скорости смещения, их резонансная частота 4 Гц, затухание 0.6, частотный диапазон регистрации 0,1−10 Гц, максимальное увеличение тракта 218000 (на частоте 3 Гц), минимально различимый сигнал - 2 мкм на 3 Гц и 10 мкм на 1 Гц. Марсианский сейсмометр был в 70 раз «грубее» лунного, его чувствительность соответствует фону микросейсм при тихой погоде на Земле. Первая сейсмограмма с Марса была передана 4 сентября 1976 г. В момент включения сейсмометра на Земле было 00 ч 53 мин 01 с по Гринвичу − миг рождения марсианской сейсмологии. Первые 62 марсианских дня наблюдения шли 6 дневными сериями в разных режимах. Когда Марс на 40 дней зашел за Солнце, регистрация велась в ждущем режиме. Передача на Землю сначала шла каждые сутки, в дальнейшем − дважды в неделю. Порывы ветра фиксировались независимо метеоприборами и сейсмометрами, их можно было сравнивать.

Основной источник микросейсм на Марсе − ветер. Отмечены суточные и сезонные вариации направления и скорости ветра марсианским летом. Первые 60 суток наблюдений самыми тихими были ночные часы с 18 ч (2 ч после захода Солнца) до 4 утра, скорость ветра не превышала 1−2 м/с (она фиксировалась только метеодатчиками – порог сейсмической чувствительности составил 3 м/с). С восходом Солнца ветровые эффекты усиливались, порывы длились 1−3 мин, создавая помехи, между ними на 10−50 мин устанавливалось затишье. Ветреная погода на равнине Утопия преобладала все полтора года сейсмических наблюдений, лишь около 3 месяцев в сумме были тихими. На 12-е марсианские сутки была получена сейсмограмма импульсного вида, потом на 23-е, 42-е, 49-е и так вплоть до заветного 80-го дня − 6 ноября 1976 г. Восемь «кандидатов» претендовали на то, чтобы представлять марсианскую сейсмичность, и лишь одна запись выдержала «экзамен» − остальные не «пропустили» метеоданные (сейсмические импульсы пришлись на сильные порывы ветра). И хотя 6 ноября метеодатчик не работал, так что независимых измерений скорости ветра не было, сейсмологи единодушно решили, что эта запись - марсотрясение.



Оснований для такого вывода несколько. Во-первых, событие произошло ранним утром (в 3:00), когда обычно было безветренно. Во-вторых, вступление имело довольно высокую частоту (4,8 Гц), тогда как у ветровых импульсов она не превышала 3,0−3,9 Гц. А главное, вид сигнала, его изменение во времени очень напоминали записи, полученные в южной Калифорнии с аппаратурой «Викинг» во время ее «тренировки» на Земле. Одна из таких записей - запись афтершока землетрясения в Сан-Фернандо (1971 г.) магнитудой 3,0 на расстоянии 65 км. Другая - запись химического взрыва (102 т.) в карьере Корона (эквивалентная магнитуде 2,5) на удалении 69 км. Из этой уникальной марсианской записи удалось «выудить» вступления продольной и − через 13 с − поперечной волны. Если в качестве первого приближения считать, что в марсианской коре волны бегут с той же скоростью, что и в земной, и что сейсмический толчок произошел вблизи поверхности, можно определить эпицентральное расстояние - 110 км. Измеренная амплитуда поперечной волны соответствует магнитуде в очаге 2,8 по шкале Рихтера, если действительно рассеяние и поглощение волн в марсианской коре похожи на земные. На записи вертикального прибора вслед за интенсивной поперечной волной отчетливо видны еще два вступления, запаздывающие на 10 с. Если считать, что поперечная волна бежит со скоростью 3,5 км/с, то эти особенности записи могут быть объяснены двукратным отражением от границы на глубине порядка 15 км. Что это за граница? Соответствует ли она земной границе Мохо - разделу между корой и мантией? Ведь на карте, построенной по гравитационным аномалиям Буге в предположении, что средняя мощность коры Марса 40 км, а перепад плотности между корой и мантией 0,6 г/см3, региону равнины Утопия соответствуют глубины границы порядка 15−20 км. Но поскольку запись единственная, такое заключение неоднозначно. Даже для Луны, для которой сейсмограмм имеется гораздо больше, природа границы в коре еще не объяснена.

По (единственной) записи марсотрясения удалось сделать первые оценки сейсмической активности Марса. На Земле происходит ежегодно 45 землетрясений с магнитудой 6,5. Если бы Марс был так же активен, как Земля, то, учитывая его меньшие размеры, ежегодно можно было бы ожидать 13 таких толчков, в среднем по одному в месяц. Однако, за три месяца их замечено не было, зафиксировано всего одно событие с магнитудой около трех. Это достаточное основание заключить, что либо Марс сейсмически пассивнее Земли, либо равнина Утопия (и вообще «океаническая» половина планеты) асейсмична. Из общих соображений и аналогии с Землей именно так и должно быть, т.е. сейсмически более интересными на Марсе оказываются континентальные, особенно − вулканические, регионы. Туда-то и направятся будущие сейсмические экспедиции. И когда удастся поставить сейсмометры непосредственно на грунт (а то и заглубить в него), чувствительность приборов возрастет на два-три порядка, так что даже за такое краткое сейсмическое «дежурство» удастся получить более выразительную картину местной сейсмичности.

Форум "Новости космонавтики"

[Ruben.A]

Миссия,можно сказать,"дежурная".
Можно лишь пожелать успехов.

Кубосаты- это уже нЕчто.
Как уж слишком легко прошли они мимо внимания.
А ведь это уже новое слово.
"Малыши",очень надеюсь, пригодятся и не подведут.
Дальние экспедиции,где особенно ярко выявляются стратегические ошибки "преждевременности" всей этой затеи.
Видим,напр.,по "Розетте" с "Филами".
Вот где катастрофически не хватала именно такого подхода.

[Анатолий Егоров]

Кубосаты- это уже нЕчто.Как уж слишком легко прошли они мимо внимания.А ведь это уже новое слово."Малыши",очень надеюсь, пригодятся и не подведут.

MarCO: межпланетные КубСаты станут реальностью



Два КубСата выполнят пролёт Марса на высоте 3500 км в течении нескольких минут передавая телеметрию во время посадки InSight прямо на Землю.  Если у MarCO не получится передать телеметрию, это сделает позже Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Главная задача MarCO - проверить работоспособность кубсатов в 6,5-месячном межпланетном перелёте Земля-Марс и реализуемость идеи студенческих крохотных, но полезных аппаратов для исследования Солнечной системы. (исправление от LeMay)
Научных задач выполнять не будут, но, возможно, на них будут установлены видеокамеры.
Бюджет MarCo - 13 млн. долларов, и ограниченное время для проектирвания, постройки и тестирования, оставшееся до планируемого запуска в марте слелующего года.

[LeMay]

 

Два КубСата будут находиться на 3500 км орбите вокруг Марса и транслировать данные в режиме реального времени с посадочного аппарата ИнСайт.

  Оба MarCO не будут выходить на орбиту Марса, а совершат пролёт на высоте 3500 км, несколько минут передавая телеметрию во время посадки InSight прямо на Землю. Если у MarCO не получится передать телеметрию, это сделает позже Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Главная задача MarCO - проверить работоспособность кубсатов в 6,5-месячном межпланетном перелёте Земля-Марс и реализуемость идеи студенческих крохотных, но полезных аппаратов для исследования Солнечной системы.

[Amadeus]

Оба MarCO не будут выходить на орбиту Марса, а совершат пролёт на высоте 3500 км, несколько минут передавая телеметрию во время посадки InSight прямо на Землю.

Два кубосата - это дублирование для надёжности, как на заре марсианских экспедиций ? Авось один и долетит ? Или они различны, скажем диапазоном частот для приёма/передачи ?

[LeMay]

Два кубосата - это дублирование для надёжности, как на заре марсианских экспедиций ? Авось один и долетит ?

  Именно так. Никаких критически важных функций они не выполняют, это студенческо-технологический эксперимент.

[Анатолий Егоров]

Зонд MRO поменяет орбиту ради приземления лендера InSight

(кликните для показа/скрытия)

МОСКВА, 29 июл – РИА Новости. Зонд-ветеран MRO на этой неделе поменяет свое положение на орбите ради посадочного модуля InSight, который прибудет на Марс в следующем году, что позволит MRO следить за процессом посадки лендера и снять этот процесс на видео, сообщает пресс-служба НАСА.

"Если мы не выполним эти маневры по смене орбиты, то MRO не сможет "слышать" и "видеть" InSight во время его посадки на поверхность Марса. Разработанный нами план перемещений аппарата выведет его как раз в ту точку, которая позволит следить за посадкой", — заявил руководитель проекта MRO Дэн Джонстон (Dan Johnston) из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене (США).

По словам Джонстона, несмотря на то, что InSight прибудет к Марсу лишь через год, первые приготовления к его прибытию начались уже сегодня. Как отмечает ученый, на этой неделе MRO проведет серию из шести небольших маневров общей продолжительностью около минуты, в ходе которых высота орбиты и относительное положение зонда на ней будет изменено.

Как подчеркивают специалисты НАСА, данные маневры не скажутся на качестве и продолжительности научной программы MRO – зонд обладает обширными запасами горючего, которого, как ожидают в НАСА, хватит еще на более 20 лет работы на орбите Марса.

После прибытия и посадки InSight, зонд-ветеран, который в следующем году отпразднует 10 лет работы у Марса, совершит в октябре 2016 года и в апреле 2017 года еще одну серию маневров и вернется на ту орбиту, которую он занимал непосредственно после прибытия к красной планете в 2006 году.

Зонд MRO стартовал с Земли 12 августа 2005 года, на дорогу до Марса ему потребовалось семь месяцев. Как отмечают специалисты миссии, момент выхода на орбиту планеты был особенно тревожным, поскольку MRO, выполнявший торможение, некоторое время находился за Марсом и был "отрезан" от связи с Землей.

Основная миссия зонда была рассчитана на два земных года, за которые аппарат успешно выполнил все возложенные на него задачи. После этого он продолжил работу в марсианской группировке исследовательских зондов — вместе с Mars Odyssey, запущенным в 2001 году, и европейским Mars Express 2003 года. До прибытия американского MAVEN'а и индийского "Мангальяна" к Марсу, MRO был самым "молодым" действующим зондом на орбите планеты.

РИА Новости http://ria.ru/science/20150729/1152596948.html#ixzz3hHdLywg9

[Ajuleg]

...
что позволит MRO следить за процессом посадки лендера и снять этот процесс на видео

Так уж прямо и на видео.

[LeMay]

  http://mars.nasa.gov/participate/send-your-name/insight/
  По доброй традиции можно отправить своё имя на Марс на борту InSight.