NASAのInSightは火星の地震、温度、ぐらつきを調査してその起源を解明する

NASAのインサイトミッションが赤い惑星の大気圏に劇的な突入を果たし、赤道近くの平地に絵のように完璧な着陸をした後、11月26日月曜日、火星の宇宙ロボットファミリーに新たな仲間が加わった。

保護エアロシェル内で 7 か月近く惑星間空間を 3 億マイル (4 億 8,300 万キロメートル) 以上巡航した後、8 億 5,000 万ドルのロボットミッションは、疾走する弾丸のようにうっすらとした上層大気圏に突入しました。それは熱シールドによって保護されていましたが、その温度は大気ガスと侵入する宇宙船の間の極度の摩擦によって加熱され、華氏 3,000 度 (摂氏 1,649 度) 近くまで急上昇しました。

着陸船は保護シェルの中で居心地よく、火星への降下の次のステップ、つまり超高速パラシュートの展開に備え、爆発ボルトが使用済みの熱シールドを投棄する前にロボットの速度を落とした。その後、着陸船は急速にエアロシェルを切り離し、数秒間の自由落下で落下し、搭載されたレーダーによって歩行者と同じ速度で時速 8 キロメートルで着陸船を地上に誘導し、逆噴射ロケットが発射されました。時間）。

太平洋標準時午前11時52分59秒（東部標準時間午後2時52分59秒）ちょうどに、インサイトの3本の脚は、火星の赤道近く、NASAの火星探査機キュリオシティの北にあるエリジウム・プラニティアの新しい「永遠の家」である、埃っぽい表面に自らを植え付けた。現在ゲイルクレーターを探索中です。

「時速12,300マイルで火星の大気圏に突入し、地表に着陸するまでの一連の流れはわずか6分半しかかからなかった」とジェット推進研究所のInSightプロジェクトマネージャーのトム・ホフマン氏はポストインタビューで語った。着陸記者会見。 「その短い期間に、インサイトは数十の操作を自律的に実行し、それらを完璧に実行する必要がありました。そして、どう見ても、それはまさに私たちの宇宙船が行ったことです。」

着陸船は激しい再突入を単独で達成しましたが、巡航段階でミッションと並行して飛行していた2機の小型キューブサットの助けも少し受けました。

地球と通信するために、火星の地表ミッションは周回衛星(NASA のマーズ オデッセイ周回機など) を使用して、惑星間空間にデータを中継します。しかし、インサイトの着陸時には、ミッションの突入、降下、着陸（EDL）からの貴重なデータストリーミングを中継するために上空を飛んでいるオービターは存在しませんでした。この問題を予測して、マーズ キューブ ワン (または MarCO-A および MarCO-B) と呼ばれる 2 台のキューブサットが InSight で打ち上げられ、火星の大気圏に突入する着陸船を監視し、EDL テレメトリ データをほぼ実際に地球に送信しました。時間。

MarCO キューブサットはミッションの存続には不可欠ではありませんでしたが、NASA に InSight の EDL の貴重な観察を提供し、着陸成功の知らせを待つ苦痛を軽減しました。彼らは宇宙滞在中に画像を撮影することもできた。最後の写真は、ちょうどインサイトが火星の大気圏に接近していたとき、火星から約 5,000 マイル (8,000 キロメートル) 離れたところからのものだった。

JPLのMarCOエンジニア、ブライアン・クレメント氏は「MarCOは技術デモンストレーションであり、ミッション上の二次ペイロードとして、私たちの主な目標は一次ペイロードに害を与えないことである」と述べた。 「EDL 中に通信中継として機能することは、このコンセプトの証拠です。」この概念が証明された今、将来のロボットミッションはこの方法でキューブサットを使用するようになる可能性があるとクレメント氏は付け加えた。

地下深くへ

インサイトは火星への着陸に成功した8番目のミッションだが、火星の表面や大気の研究にはあまり興味がない。この固定着陸船は、地下深くを探索して、その内部が何でできているのか、そして地球がどのように進化して今日の寒く乾燥した場所になったのかを理解するように設計されています。火星の進化を研究することで、地球がどうやってできたかについても少し学べるかもしれません。私たちの惑星は、地球の過去の証拠を絶えず消去する地殻活動で生きていますが、火星には地殻変動がないため、地球の存在を放棄する傾向が強いのです。秘密。

InSight のミッションの鍵となるのは 3 つの主要な実験です。今後数週間にわたって、ミッション管制官は着陸船にコマンドを送信し、ロボットアームを使用して上部デッキから2つの機器、つまり内部構造の地震実験（SEIS）実験と熱流および物理特性パッケージ（HP3）実験を掴むことになる。 。 SEIS と HP3 を手に入れたら、着陸船の直前の地表に降ろします。

地震計は、惑星の内部を伝わる非常に微弱な地震波を検出しようとします。 「火星地震」や隕石の衝突によって引き起こされるこれらの波は、火星の内部で跳ね返る際の組成変化を明らかにするために使用できます。これまで火星の地下を垣間見たことはなかったが、今回はその内部を3次元の「超音波」で撮影し、火星の最も深い秘密の一部を明らかにするというミッションが行われたとミッション科学者らは述べた。

熱流プローブは、地下を最大 16 フィート (5 メートル) の深さまでゆっくりと掘削します。地表下に入ると、この探査機（「もぐら」というあだ名がふさわしく）は、惑星のマントルから地殻を通って伝わる熱の量を測定します。すべての惑星は形成されてからゆっくりと熱を放出し、熱量は惑星の材質に直接関係します。火星の内部をめぐる謎の 1 つは、40 億年以上前に降着して今日私たちが見ている火星の質量を形成した小惑星の種類に焦点を当てています。インサイトの副主任研究員であるスザンヌ・スムレカー氏によると、HP3探査機は火星がどのように進化したのかについての理解における重要なギャップを埋めることになるという。

「私たちは惑星の熱進化に関するモデルをすべて持っていますが、それらを検証する方法はほとんどありません」と彼女は説明した。 「これは、火星の表面で何が起こっているのか、そして火星の内部で何が起こっているのかを理解するために非常に重要です。」

スムレカー氏は、この 1 か所の熱流を測定することで、惑星科学者はその数値を惑星の残りの部分について推定することができ、最終的に惑星の原始的な構成要素が何であるかを明らかにできると主張しました。

最後に、InSight に搭載された X バンド無線の助けを借りて、ミッション科学者は火星の「ぐらつき」を測定することもできます。これは SEIS と HP3 の科学調査を補完する測定です。彼らは、太陽系全体のロボットミッションと通信するために使用される地球ベースの深宇宙ネットワーク (DSN) から無線信号を送信し、InSight の 2 つの期間にわたって返された無線信号のドップラー シフトを測定することを計画しています。年の主な任務。この信号は、着陸船が地球に対してどのくらいの速さで移動しているかを測定するために使用できるため、惑星全体がその軸を中心にどれだけ揺れているかが明らかになります。惑星のぐらつきの量は、まだわかっていない火星のパズルのもう 1 つのピースである火星の核のサイズと構成に関係しています。

インサイトは（移動する六輪のいとこであるキュリオシティとは対照的に）動かない着陸船かもしれないが、それはミッションが達成しようとしている科学の範囲に影響を与えることはない。着陸船の独自のデータ収集方法を使用できる優れた研究の 1 つは、赤い惑星で非常に一般的な大気現象、ダスト デビルに焦点を当てています。通常、地球上ではかなり小さいですが、火星のダストデビルは王様であり、時には大気圏まで何マイルも上昇し、かなりの轟音を引き起こす可能性があります。

JPLのInSight主任研究員であるブルース・バナート氏は、「私たちの科学チームの何人かがモハーベ砂漠のダストデビルについて多くの研究を行っている」と述べた。研究チームは、地震計、風センサー、圧力センサーのシステムを使用して、火星のダストデビルが着陸船の着陸地点を通過した場合に、InSight がどのような種類の信号を測定できるかを確認することに着手しました。

「圧力降下を実際に観察することができます。それはミニハリケーンのようなもので、ダストデビルの中心部の圧力は周囲の圧力と比較すると非常に低いです」とBanerdt氏は述べた。 「つまり、着陸船の真上を通過しなくても、通過するにつれて圧力の兆候が確認でき、その圧力によって地面がわずかに引き上げられ、悪魔が通過するときに地震計が地面のわずかな傾きを検出できるのです」 。」

この情報があれば、バネルト氏は、インサイト上で渦を巻くダストデビルを検出できるだけでなく、土壌の弾力性についても学習しながら、その大きさや移動方向を解読できるようになると確信しています。地震計の下にあります。

インサイトが火星に着陸し、「駐車場」平原の最初の画像も返還された今、ミッション科学者たちは、彼らのミッションで解明されることを期待している火星の謎を楽しみにしている。そして、その過程で、私たちは自分たちの惑星の起源について少し学ぶかもしれません。