De InSight-lander van NASA heeft eindelijk zijn hittesonde op het oppervlak van Mars geplaatst. Het pakket Heat Flow and Physical Properties (HP3) werd ingezet op 12 februari, ongeveer een meter van SEIS, de seismometer voor landers. Binnenkort begint het zich een weg te banen in de Marsgrond.
Als je aan dit soort prestaties begint te wennen, houd dan een paar dingen in gedachten.
De lander bevindt zich op Mars, een planeet die meer dan 50 miljoen kilometer verwijderd is en het duurt ongeveer 6 maanden om naar te reizen. Daar aangekomen moest de lander een gevaarlijk landingsproces doorlopen om intact aan de oppervlakte te komen. De landingsplaats is zorgvuldig gekozen en om deze stationaire lander zijn gang te laten gaan, moet hij zijn landing vasthouden.
Dan komt het moeilijkste.
"Binnen een paar dagen zullen we eindelijk baanbrekend zijn met een deel van ons instrument dat we de mol noemen."
Tilman Spohn, HP3 hoofdonderzoeker, Duits lucht- en ruimtevaartcentrum.
Insight moest de omgeving zorgvuldig onderzoeken en beslissen over de perfecte plek om de instrumenten te plaatsen. Na weken van onderzoek koos het deze exacte plek voor de HP3. Dan komt de Heat Probe, wat op zich al een technisch hoogstandje is.
'Dat ding weegt minder dan een paar schoenen, verbruikt minder stroom dan een wifi-router en moet minstens 3 meter diep graven op een andere planeet,' zei Hudson. “Het kostte zoveel werk om een versie te krijgen die tienduizenden hamerslagen kon maken zonder zichzelf uit elkaar te scheuren; sommige vroege versies faalden voordat ze de 5 meter bereikten, maar de versie die we naar Mars stuurden, heeft keer op keer zijn robuustheid bewezen. ”
Het hele doel van dit streven is om meer te weten te komen over de binnenstructuur van Mars. De Heat Probe en Physical Properties Package meten de hoeveelheid warmte die uit het centrum van Mars komt. Om dat te doen, moet het zich een weg banen naar de planeet.
"Onze sonde is ontworpen om warmte te meten die van binnenuit Mars komt", zegt InSight-adjunct-hoofdonderzoeker Sue Smrekar van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië. 'Daarom willen we het onder de grond krijgen. Temperatuurveranderingen aan de oppervlakte, zowel van de seizoenen als van de dag-nachtcyclus, kunnen ‘ruis’ aan onze gegevens toevoegen. "
HP3 moet minstens 3 meter onder de oppervlakte komen om zijn werk te doen, maar idealiter zou het de 5 meter-markering, de maximale diepte, moeten bereiken. Het deel van de sonde dat de penetratie doet, wordt de mol genoemd, die 40 cm (16 inch) lang is. De mol stopt elke 50 cm (19 inch) en meet het warmtegeleidingsvermogen van de grond. Maar het moet twee dagen wachten om af te koelen voordat het gaat meten, omdat het hameren wrijving veroorzaakt die de grond verwarmt. Die warmte zou ruis in de gegevens introduceren.
Nadat de metingen zijn uitgevoerd, wordt de warmtesonde opgewarmd en worden er meer metingen gedaan om de thermische geleidbaarheid te testen. Vervolgens wordt het hele proces herhaald. In dat tempo kan het twee weken duren voordat de diepte van 3 meter is bereikt.
Als de sonde tegen een rots botst voordat hij 3 meter is, verandert het hele missieprofiel. Als het ondieper is dan 3 meter, duurt het een jaar om ruis uit de warmtegeleidingswaarden te filteren, omdat de sonde niet voldoende wordt geïsoleerd van oppervlaktetemperaturen. Daarom is er zoveel zorg besteed aan het selecteren van een plek voor de sonde.
"We hebben de ideale landingsplaats gekozen, met bijna geen stenen aan de oppervlakte", zegt Troy Hudson van JPL, een wetenschapper en ingenieur die hielp bij het ontwerpen van HP3. "Dat is reden om aan te nemen dat er niet veel grote rotsen in de ondergrond zijn. Maar we moeten afwachten wat we ondergronds zullen tegenkomen. "
Andere landers zijn eerder in het oppervlak van Mars gegraven, maar InSight's HP3 zal ze allemaal overtreffen. NASA's Viking 1-lander haalde 22 cm (8,6 inch) naar beneden. De Phoenix-lander, een neef van InSight, schoof 18 cm naar beneden.
"We kijken ernaar uit om enkele records op Mars te breken", zegt HP3 Hoofdonderzoeker Tilman Spohn van het German Aerospace Center (DLR), die de warmtesonde voor de InSight-missie leverde.
Maar de eerdere landers hadden een andere missie: de grond bemonsteren. In zekere zin is het oneerlijk om ze te vergelijken. Bovendien hoeft het geen verrassing te zijn dat onze technologie vooruit is gegaan sinds die landers hun dag hadden.
Het begrijpen van de hitte van Mars is de sleutel om te begrijpen hoe het en andere rotsachtige planeten ontstaan en hoe de geologie van het oppervlak wordt gevormd. Mars houdt warmte vast van zijn vorming ongeveer 4 miljard jaar geleden, en warmte wordt ook geproduceerd door radioactief verval in het interieur.
'Het grootste deel van de geologie van de planeet is het gevolg van hitte', zei Smrekar. "Vulkaanuitbarstingen in het oude verleden werden veroorzaakt door de stroom van deze hitte, die de torenhoge bergen opduwde en construeerde waar Mars beroemd om is."
De manier waarop de warmte door de mantel en korst van Mars beweegt, bepaalt de oppervlakte-eigenschappen. Mars is de thuisbasis van Olympus Mons, de hoogste vulkaan in het zonnestelsel. Met een hoogte van bijna 25 km (13,6 mijl) is hij bijna drie keer zo hoog als Mt. Everest. Mars is ook de thuisbasis van Tharsus Montes, drie schildvulkanen van 14 tot 18 km hoog. Net als vulkanen op aarde, werden ze gemaakt toen magma door scheuren in de korst werd geperst.
'We willen weten wat de oorzaak was van het vroege vulkanisme en de klimaatverandering op Mars', zei Spohn. 'Met hoeveel hitte is Mars begonnen? Hoeveel was er nog over om het vulkanisme te drijven? '
Wetenschappers hebben het interieur van Mars gemodelleerd volgens de beste beschikbare gegevens. Maar InSight's HP3 en zijn SEIS-instrument zullen veel vragen beantwoorden en ons begrip van de rode planeet verduidelijken.
"Planeten zijn een soort motor, aangedreven door warmte die hun interne delen beweegt", zei Smrekar. "Met HP3 tillen we voor het eerst de motorkap van de Mars-motor."
Maar het gaat om meer dan alleen Mars. Het gaat erom te begrijpen hoe alle rotsachtige planeten zich vormen. Dat omvat Mars, de aarde, rotsachtige manen en alle andere rotsachtige planeten in ons zonnestelsel en in andere.
Bronnen:
- Persbericht: NASA's InSight bereidt zich voor om de temperatuur van Mars te meten
- Persbericht: NASA's InSight heeft een thermometer voor Mars
- InSight Heat Probe
