Już dziś sonda InSight ląduje na Marsie

W ramach misji InSight na powierzchni Marsa zostanie umieszczony bezzałogowy próbnik. Nie będzie to poruszający się łazik, tylko stacjonarny lądownik.

Naukowcy chcą przy jego pomocy badać wnętrze planety i zrozumieć procesy kształtujące Marsa na wczesnych etapach ewolucji Układu Słonecznego. To zwiększy naszą wiedzę o powstawaniu planet skalistych, w tym Ziemi.

Zarówno Mars, jak i Ziemia, powstały z tej samej pierwotnej materii ponad 4,5 miliarda lat temu, ale obecnie są bardzo różne. Dlaczego ich ewolucja potoczyła się inaczej? Na to pytanie próbują odpowiedzieć badacze. Spośród planet skalistych obecnie dobrze znamy jedynie własności wnętrza Ziemi. Dodanie do tego zestawu wiedzy nt. wnętrza Marsa będzie miało znaczenie dla zrozumienia historii Układu Słonecznego, a nawet wpłynie na badania planet pozasłonecznych.

NASA wskazuje na pionierskie działania, które wykona sonda InSight. Przede wszystkim jest to pierwsza misja poświęcona badaniu wnętrza Marsa. Po raz pierwszy bezpośrednio na powierzchni innej planety zostanie umieszczony sejsmometr, aby wykrywać trzęsienia gruntu. Jako pierwsza InSight będzie też używać robotycznego ramienia do umieszczania instrumentów na powierzchni innej planety. Również jako pierwsza wierci się na 5 metrów pod powierzchnię Marsa, czyli 15 razy głębiej, niż dotychczas dokonane wiercenia. Również jako pierwsza użyje magnetometru na powierzchni Czerwonej Planety.

Wymieniając nowatorskie elementy agencja NASA wskazuje jednocześnie, że misja wiązała się też z pierwszym międzyplanetarnym startem z Zachodniego Wybrzeża USA.

Jakie są rozmiary lądownika InSight? Ma wysokość 83 do 108 cm, a po rozłożeniu paneli baterii słonecznych jego szerokość wyniesie 6 metrów. Całkowita masa startowa sondy wyniosła 694 kilogramy, przy czym sam lądownik waży 358 kg, w tym około 50 kg stanowi aparatura naukowa. Panele baterii słonecznych na Ziemi dostarczałyby około 1300 watów, natomiast na Marsie w przejrzysty dzień powinno to być 600-700 watów (w gorszych warunkach 200-300 watów).

Lądowanie na Marsie oznacza duże wyzwanie, o czym świadczy dotychczasowa historia misji marsjańskich. NASA wskazuje, że zaledwie około 40 proc. tego typu prób było udanych. Powodem jest cienka atmosfera (stanowiąca zaledwie 1 proc. ziemskiej), co oznacza niewielkie tarcie spowalniające lądującą sondę.

W misji InSight do lądowania zostanie zastosowana sprawdzona technika, którą NASA używała w 2008 roku przy lądowaniu sondy Phoenix w okolicach północnego bieguna Marsa. Po odłączeniu się od modułu odpowiedzialnego za podróż z Ziemi w okolice Marsa, sonda - chroniona specjalną osłoną - zaczyna wejście w atmosferę. Do spowolnienia lotu posłużą jej spadochron i hamujące silniki rakietowe. Na koniec specjalne nogi zaabsorbują część wstrząsu od dotknięcia gruntu.

Na miejsce lądowania wybrano płaską, stabilną powierzchnię na równinie Elysium Planitia. "To największy plac parkingowy na Marsie" – mówią eksperci NASA.

InSight jest zbudowany w taki sposób, że może bezpiecznie wylądować nawet w czasie burzy pyłowej, które zdarzają się na Marsie. Osłona cieplna jest na tyle gruba, że przetrwa uderzenia ziaren pyłu. Z kolei spadochron jest wytrzymalszy, niż ten używany przez lądownik Phoenix.

NASA ustaliła kilka kryteriów, które pozwolą na ocenę, czy naukowa strona misji zakończy się sukcesem.

Naukowcy chcą określić grubość skorupy marsjańskiej z dokładnością do 10 km (niepewność aktualnych szacunków wynosi 65 km) oraz poznać jej strukturę, np. to, na jakie warstwy się dzieli. Kolejną warstwą wnętrza Marsa, którą chcą zbadać naukowcy, jest płaszcz. W tym przypadku chodzi o ustalenie, z jaką prędkością poruszają się przez niego fale sejsmiczne (z dokładnością do 0,25 km/s), co pozwoli na wysnucie wniosków o budowie tej warstwy.

Badacze chcą także doprecyzować wiedzę o jądrze Marsa. Czy jego zewnętrzna część jest płynna, czy może stała? Jaki promień ma jądro (z dokładnością do 200 km) – obecne szacunki mówią o promieniu 1700 km. Jaka jest gęstość jądra – co pozwoli na określenie jego składu.

Kolejnym zagadnieniem jest sprawdzenie, ile ciepła z wnętrza planety dociera do powierzchni w miejscu lądowania. InSight ma też ustalić, jaka jest aktywność sejsmiczna na Marsie, i próbować określić kierunek oraz odległość do epicentrum rejestrowanych drgań sejsmicznych. Ma zmierzyć, jak często na powierzchnię Marsa spadają meteoryty.

Planowany jest również test technologiczny: NASA sprawdzi nowy sposób przekazywania danych z innej planety.

Eksperyment z tym związany nazwano Mars Cube One (MarCO). Za sondą InSight lecą niezależnie dwie miniaturowe sondy. To pierwsza międzyplanetarna misja stosująca sondy klasy CubeSat. CubeSat to rodzaj miniaturowych satelitów (m.in. polskie studenckie satelity PW-Sat i czekający na wystrzelenie PW-Sat 2 należą do tej klasy). Sondy MarCO mają za zadanie przekazywanie danych z lądownika InSight w trakcie wejścia w atmosferę i lądowania.

Przy czym NASA zastrzega, że sukces misji InSight nie zależy od MarCO. Nie są one przewidziane jako podstawowe narzędzie do przekazywania komunikacji lądownika z Ziemią. Do tego celu służą znajdujące się na orbicie od dawna sondy Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) oraz Mars Odyssey.

InSight to misja amerykańska, z udziałem Niemiec i Francji, ale udział w niej ma także Polska. Ze strony polskiej zaangażowana jest firma Astronika, które we współpracy z kilkunastoma firmami i ośrodkami badawczymi wykonała mechanizm penetratora gruntu. Jest to pierwszy kompletny mechanizm dostarczony przez polski przemysł dla tak istotnej amerykańskiej misji kosmicznej.

Koszty projektu InSight wynoszą około miliarda dolarów, z tego 814 milionów dolarów wyłożyły Stany Zjednoczone, a około 180 milionów dolarów sfinansowały Francja i Niemcy.

Lądownik ma działać przez nieco ponad jeden marsjański rok, czyli dwa lata ziemskie (do 21 listopada 2020 r.).

Sonda InSight została wystrzelona z Bazy Sił Powietrznych Vandenberg (USA) przy pomocy rakiety Atlas V-401. Nastąpiło to 5 maja 2018 r. Po półrocznej podróży sonda przygotowuje się obecnie do lądowania na Czerwonej Planecie.

Początkowo projekt nosił nazwę GEMS (Geophysical Monitoring Station). Zmiana nazwy na InSight nastąpiła w 2012 roku. Nowa nazwa InSight to skrót od Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport.

Budowanie lądownika zaczęto w maju 2014 r. Początkowo start planowany był na marzec 2016 roku, ale z powodu problemów z jednym z urządzeń przełożono go na maj 2018 r.