NASA:s InSight-landare anlände till Mars den 26 november 2018. Sedan dess har den ägnat sig åt att studera sin landningsplats och tagit sig tid att noggrant placera sina instrument. Den tillbringade flera veckor med att testa seismometern och justera den, och nu har den placerat den kupolformade, skyddande skölden över instrumentet.
De SEX (Seismic Instrument for Interior Structure) instrument är en uppdragskritisk utrustning för InSight-uppdraget. Från sin position på ytan känner den vibrationer djupt inne på Mars. Den mäter seismisk aktivitet från Marsquakes och vibrationer från meteoritnedslag. Den kan också känna av seismiska vågor från vind och jordskred.
SEIS är exceptionellt känslig. NASA säger att det kan upptäcka skakningar så små som en väteatom. Men det är inget lätt jobb.
All denna känslighet och förmåga innebär utsökta elektroniska system. Men eftersom seismiska vågor är ett fysiskt fenomen kräver SEIS en mekanisk anslutning till planeten. Och för att det ska fungera måste instrumentet vara isolerat så mycket som möjligt från termiska förändringar och vind. Det är vad den kupolformade skölden är till för.
En genomskuren vy av SEIS. Bildkredit:
IPGP/David Ducros
Vind- och termisk sköld förhindrar passerande vindar från att lägga till oönskat brus till dess data. För att mäta seismiska vågor på Mars lyssnar SEIS uppmärksamt när dessa vågor passerar genom planetens inre. Varje typ av material som vågorna passerar förändrar vågorna. SEIS är designad för att förstå dessa små förändringar och använda dem för att måla en bild av Mars inre. Eventuella oönskade vindeffekter skulle störa den processen.
Sköldens aerodynamiska form är utformad för att trycka ner SEIS på ytan när vinden träffar den. Det förhindrar också att den välter eller växlar. Den har även en kjol av ringbrynje och termofiltar på botten.
Skölden är också en termisk sköld. Eftersom temperaturen på Mars yta kan förändras med så mycket som 94 Celsius (170 Fahrenheit) är det viktigt att SEIS skyddas från det. Den ändrade temperaturen kan göra att metallfjädrar i instrumentet expanderar och drar ihop sig, vilket skulle skada instrumentets känslighet.
Bruce Banerdt, NASA JPL.
'I allmänhet vill vi hålla temperaturen så jämn som möjligt.'
Seismometrar på jorden är begravda tillräckligt djupt för att neutralisera eventuella temperaturförändringar. Men det är uppenbarligen inte möjligt för SEIS. NASA var tvungen att komma på ett annat sätt. https://en.wikipedia.org/wiki/Seismometer
'Temperaturen är en av våra största bugabooos', säger InSights huvudutredare Bruce Banerdt vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. JPL leder InSight-uppdraget och byggde Wind and Thermal Shield. 'Tänk på skölden som att sätta en mys över din mat på ett bord. Det hindrar SEIS från att värma upp för mycket under dagen eller svalna för mycket på natten. Generellt sett vill vi hålla temperaturen så jämn som möjligt.”
SEIS-instrumentet. All elektronik och alla mekaniska delar är förseglade inuti en vakuumsfär av titan. Bildkredit: IPGP/SODERN
Wind and Thermal Shield är bara den första försvarslinjen för SEIS. Utformningen av SEIS i sig är som en andra försvarslinje mot effekterna av temperaturförändringar. Den är byggd på ett sådant sätt att när vissa delar expanderar och drar ihop sig, gör andra det i motsatt riktning. Detta gör att vissa temperaturförändringar kan upphäva varandra.
SEIS är också förseglad inuti en vakuumkammare gjord av en titansfär. Hjärtat i SEIS är tre pendlar, som sätts i rörelse av seismiska vågor. SEIS är ett utsökt känsligt instrument, och dess hem inuti vakuumsfären skyddar det även från Brownska rörelser, stötandet av partiklar som kan stöta in i pendeln och förvränga data.
SEIS-instrumentet inuti sin vakuumsfär. Bildkredit:
IPGP / SODERN / CNES / Piraud
Men skyddet slutar inte där. SEIS är också innesluten i en annan isoleringsbehållare, den kopparfärgade sexkantiga lådan som var synlig under utbyggnaden. Lådans väggar är gjorda av honungskammade celler utformade för att fånga in luft. Luften på Mars fungerar som ett extra lager av isolering för SEIS. Dess tunna koldioxidatmosfär leder värme mycket långsamt.
Denna kopparfärgade sexkantiga låda är en isolerande behållare för SEIS. Bildkredit: NASA/JPL-Caltech
Eftersom alla dessa skyddsåtgärder inte räckte, har InSight även vädersensorer. Dessa sensorer upptäcker vind- och temperaturförändringar och hjälper forskare att filtrera bort dem från data.
Nästa steg för InSight är att distribuera Värmeflöde och fysiska egenskaper Sond , eller HP3. Det kommer att mäta hur mycket värme som strömmar ut från planetens inre till ytan, vilket i kombination med SEIS-data kommer att skapa en bild av Mars inre.
HP2 kommer att distribueras nästa vecka.