NASA's InSight-lander arriveerde op Mars op 26 november 2018. Sindsdien is het druk bezig geweest met het bestuderen van zijn landingsplek en de tijd nemen om zijn instrumenten zorgvuldig te plaatsen. Het heeft een aantal weken geduurd om de seismometer te testen en aan te passen, en nu is het gewelfde, beschermende schild over het instrument geplaatst.
Het SEIS-instrument (Seismic Instrument for Interior Structure) is een missiekritisch apparaat voor de InSight-missie. Vanuit zijn positie op het oppervlak, voelt hij trillingen diep in Mars. Het meet seismische activiteit van aardbevingen en trillingen door inslagen van meteorieten. Het kan ook seismische golven van wind en aardverschuivingen waarnemen.
SEIS is uitzonderlijk gevoelig. NASA zegt dat het trillingen kan detecteren die zo klein zijn als een waterstofatoom. Maar het is geen gemakkelijke klus.
Al die gevoeligheid en mogelijkheden betekent voortreffelijke elektronische systemen. Maar omdat seismische golven een fysiek fenomeen zijn, heeft SEIS een mechanische verbinding met de planeet nodig. En om dat te laten werken, moet het instrument zoveel mogelijk worden geïsoleerd van thermische veranderingen en wind. Daar is het koepelvormige schild voor.
Het wind- en thermische schild voorkomt dat passerende winden ongewenste ruis toevoegen aan de gegevens. Om seismische golven op Mars te meten, luistert SEIS aandachtig terwijl die golven door het binnenste van de planeet gaan. Elk type materiaal waar de golven doorheen gaan, verandert de golven. SEIS is ontworpen om die kleine veranderingen te begrijpen en ze te gebruiken om een beeld te schetsen van het interieur van Mars. Eventuele ongewenste windeffecten zouden dat proces verstoren.
De aerodynamische vorm van het schild is ontworpen om SEIS op het oppervlak te drukken wanneer de wind erop slaat. Het voorkomt ook dat het omvalt of verschuift. Het heeft ook een rok gemaakt van maliën en thermische dekens aan de onderkant.
Het schild is ook een thermisch schild. Aangezien de temperatuur op het oppervlak van Mars tot wel 94 Celsius (170 Fahrenheit) kan veranderen, is het van cruciaal belang dat SEIS daar tegen wordt beschermd. Door de veranderende temperatuur kunnen metalen veren in het instrument uitzetten en samentrekken, wat de gevoeligheid van het instrument zou aantasten.
'Over het algemeen willen we de temperatuur zo stabiel mogelijk houden.'
Bruce Banerdt, NASA JPL.
Seismometers op aarde zijn diep genoeg begraven om temperatuurschommelingen te neutraliseren. Maar dat is natuurlijk niet mogelijk voor SEIS. NASA moest een andere manier bedenken. Https://en.wikipedia.org/wiki/Seismometer
"Temperatuur is een van onze grootste bugaboes", zegt InSight-hoofdonderzoeker Bruce Banerdt van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. JPL leidt de InSight-missie en bouwde het wind- en thermische schild. 'Zie het schild als een gezellige maaltijd op tafel. Het voorkomt dat SEIS overdag te veel opwarmt of 's nachts te veel afkoelt. Over het algemeen willen we de temperatuur zo stabiel mogelijk houden. ”
Het wind- en thermische schild is slechts de eerste verdedigingslinie voor SEIS. Het ontwerp van SEIS zelf is als een tweede verdedigingslinie tegen de effecten van temperatuurverandering. Het is zo gebouwd dat als sommige delen uitzetten en krimpen, anderen dat in de tegenovergestelde richting doen. Hierdoor kunnen sommige temperatuurveranderingen elkaar opheffen.
SEIS is ook verzegeld in een vacuümkamer gemaakt van een titanium bol. Het hart van SEIS bestaat uit drie slingers, die in beweging worden gezet door seismische golven. SEIS is een voortreffelijk gevoelig instrument, en zijn huis in de vacuümbol beschermt het zelfs tegen Brownse beweging, het gedrang van deeltjes die tegen de slingers zouden kunnen botsen en gegevens zouden kunnen vervormen.
Maar daar houdt de bescherming niet op. SEIS zit ook ingesloten in een andere isolatiecontainer, de koperkleurige zeshoekige doos die zichtbaar was tijdens de inzet. De wanden van de doos zijn gemaakt van met honing gekamde cellen die zijn ontworpen om lucht op te sluiten. De lucht op Mars dient als extra isolatielaag voor SEIS. De dunne kooldioxide-atmosfeer geleidt de warmte zeer langzaam.
Omdat al deze beveiligingen niet voldoende waren, heeft InSight ook weersensoren. Deze sensoren detecteren wind- en temperatuurveranderingen en helpen wetenschappers ze uit de gegevens te filteren.
De volgende stap voor InSight is het inzetten van de Heat Flow and Physical Properties Probe, of HP3. Het meet hoeveel warmte uit het binnenste van de planeet naar het oppervlak stroomt, wat in combinatie met SEIS-gegevens een beeld van het interieur van Mars zal creëren.
HP2 wordt volgende week ingezet.
