Amerykańska sonda InSight działa już prawie 3 lata i dostarcza cennych informacji geologicznych na temat Marsa. Trwa rozszerzona faza misji, podczas której wykryto już dwa kolejne duże wstrząsy sejsmiczne. Lądownik może niestety jednak niedługo wejść w stan hibernacji z powodu mocno zakurzonych paneli słonecznych.
Trwa rozszerzona faza misji amerykańskiego lądownika marsjańskiego InSight. InSight to pierwsza w historii misja kosmiczna, poświęcona całkowicie badaniom wnętrza innej planety. Sonda wylądowała 26 listopada 2018 r. na równinie Elysium Planitia na północ od marsjańskiego równika i od tego czasu dostarcza danych naukowych, które mogą pozwolić lepiej zrozumieć jak wyglądała wczesna formacja planet skalnych Układu Słonecznego i jak obecnie wygląda aktywność tektoniczna i ilość spadających na powierzchnię Marsa meteorytów.
Misja InSight ma też polski akcent. Jednym z instrumentów naukowych sondy jest próbnik ciepła Heat Probe HP3, który miał zmierzyć gradient temperatury kilka metrów w głąb planety, aby dostarczyć danych o wewnętrznej aktywności cieplnej Marsa. Kluczowym elementem instrumentu był Kret – urządzenie zbudowane przez firmę Astronika we współpracy z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk. Kret zadziałał według wymagań, ale okazało się, że w miejscu lądowania sondy panowały inne warunki geologiczne niż się spodziewano i mimo wielu prób nie udało się wbić instrumentu pod powierzchnię.
Wizualizacja lądownika InSight na powierzchni Marsa. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Sonda mimo to nadal działa i działają na niej pozostałe instrumenty: sejsmometr SEIS do wykrywania wstrząsów, eksperyment radiowy RISE do pomiarów ruchu bieguna północnego podczas ruchu orbitalnego planety oraz stacja pogodowa. Zasadnicza naukowa faza misji się zakończyła, ale do 2022 r. trwa dodatkowa rozszerzona faza.
Tryb oszczędzenia energii
Na początku 2021 r. zespół misji InSight podjął decyzję o stopniowym przechodzeniu w tryb oszczędzania energii i ograniczeniu działania instrumentów naukowych. Nadchodząca na północnej półkuli zima marsjańska i coraz więcej pyłu nagromadzonego na panelach fotowoltaicznych sprawiają, że lądownik miał do dyspozycji jedynie 27% początkowej mocy.
Sonda InSight zasilana jest przez parę okrągłych paneli słonecznych o średnicy 2 m każdy. Zespół misji liczył, że gromadzący się pył na panelach będzie częściowo usuwany przez przechodzące w pobliżu wiry pyłowe. Tak było w przypadku łazików serii MER Spirit i Opportunity.
Lądownik InSight, mimo że położony w wietrznej równinie Elysium Planitia i mimo wykrycia już setek przechodzących wirów, to nie doświadczył odkurzenia chociaż w niewielkim stopniu skrzydeł paneli – żaden wir nie przechodził dostatecznie blisko.
Sekwencja zdjęć pokazująca przelatujące chmury nad lądownikiem InSight. Na pierwszy planie sejsmometr SEIS. Zdjęcia wykonano w 2019 r. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Na początku 2021 r. kończył się też okres największych podmuchów wiatru, a co za tym idzie spadały szanse na przechodzący wir pyłowy. Na dodatek Mars oddala się obecnie na swojej orbicie do aphelium, czyli punktu na orbicie położonego najdalej od Słońca.
To wszystko powoduje, że aby cieszyć się kolejnymi obserwacjami sondy pod koniec 2021 r., przez pierwszą połowę roku trzeba było zwolnić i stopniowo wyłączać część ładunku naukowego. Sonda nadal musiała oczywiście zasilać ładunek telekomunikacyjny odpowiedzialny za kontakt z Ziemią czy mieć uruchomione grzałki, które chronią elektronikę przed ekstremalnymi temperaturami na Czerwonej Planecie.
Nowe duże trzęsienia Marsa
Sezon zimowy i ustępujące wiatry to też szansa dla głównego eksperymentu misji – sejsmometru SEIS – na wykrycie kolejnych dużych wstrząsów sejsmicznych. Kiedy tylko pozwalał na to budżet energetyczny urządzenie działało nasłuchując sygnałów z wnętrza planety.
I tak udało się wykryć 7 i 18 marca 2021 r. dwa duże trzęsienia o magnitudzie kolejno 3,3 oraz 3,1. Lądownik odkrył już więc łącznie 4 tak duże wstrząsy (i ponad 500 mniejszych). Ostatnie duże trzęsienia zostały uchwycone przez sejsmometr dokładnie 1 rok marsjański wcześniej (również podczas zimy na półkuli północnej). Wtedy wstrząsy te miały wielkość 3,6 oraz 3,5. Co ciekawe wszystkie cztery pochodzą z tego samego miejsca – uskoków Cerberus Fossae – spowodowanych przez być może nadal aktywny wulkanicznie region wulkanów Tharsis.
Inżynierowie mają nadzieję, że w tej fazie misji uda się jeszcze poprawić czułość sejsmometru. Przewód łączący instrument SEIS z lądownikiem kurczy się i rozszerza pod wpływem bardzo dużych zmian temperatury marsjańskiej atmosfery w cyklu dobowym (od -100 st. C w nocy do 0 st. C w dzień). Lądownik używa więc swojego ramienia robotycznego z łychą na końcu, aby „zakopać” to połączenie w marsjańskim regolicie i uchronić nieco od zmian temperatur.
Sekwencja zdjęć z pierwszej operacji zasypywania przewodu łączącego sejsmometr z lądownikiem. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Odkurzenie paneli przez sypanie piasku
Po wykryciu powyższych trzęsień szykowano się do wprowadzenia lądownik w stan uśpienia z wyłączonym zestawem instrumentów naukowych, aby oszczędzić energię elektryczną na lepsze czasy (z większym nasłonecznieniem dostarczającym więcej energii do zakurzonych paneli). W międzyczasie próbowano jednak sposobów, aby trochę te panele odkurzyć.
Nie powiodło się zrzucenie pyłu poprzez uruchomienie silników, które rozkładały panele na początku misji. Liczono, że wprowadzenie niewielkiego pulsowania silników (w jedną i drugą stronę) spowoduje dostateczne drgania, aby pozbyć się części zgromadzonego materiału. Tak się niestety nie stało.
Ostatnio wymyślono jednak inny, z pozoru sprzeczny z intuicją sposób. Postanowiono użyć łychy znajdującej się na końcu ramienia robotycznego. Za jej pomocą zebrano trochę regolitu i wysypano w pobliżu jednego z paneli. Większe ziarenka regolitu spadając do panelu odbijały się od niego i przyklejały do siebie niewielkie cząsteczki pyłu. Po odbiciu od paneli razem z wiatrem zabrały w ten sposób ze sobą część materiału.
Sekwencja zdjęć pokazująca odkurzanie paneli poprzez sypanie piasku w ich pobliżu. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
Pomysł okazał się trafiony, bo po jego wykonaniu 22 maja 2021 r. moce pozyskiwane z zakurzonego w ten sposób panelu wzrosły do 30 Wh na marsjański dzień. Podobne sesje ze zrzucaniem piasku w pobliże paneli powtórzono w czerwcu dla drugiego skrzydła i potem jeszcze kilka razy przez czerwiec i lipiec. Na razie agencja NASA nie poinformowała czy kolejne sesje przyniosły podobny skutek, ale nie ma też informacji o przejściu sondy w stan hibernacji.
Wiemy jednak, że w październiku czeka nas na pewno przerwa w działaniu lądownika z powodu koniunkcji Ziemi i Słońca w okolicy 7 października. Taka koniunkcja na Marsie występuje raz na dwa ziemskie lata i powoduje utrudnienia w komunikacji sond marsjańskich z naszą planetą. Przerwa w wysyłaniu komend do sondy potrwa wtedy kilka tygodni.
Więcej informacji:
Na podstawie: NASA
Opracował: Rafał Grabiański
Na zdjęciu tytułowym: Instrument SEIS sondy InSight. Zdjęcie wykonano 13 lipca 2021 r. podczas 934. dnia marsjańskiego misji. Źródło: NASA/JPL-Caltech.
