Der InSight-Lander der NASA kam am 26. November 2018 auf dem Mars an. Seitdem beschäftigt er sich mit der Untersuchung seines Landeplatzes und nimmt sich Zeit, um seine Instrumente sorgfältig zu platzieren. Es hat mehrere Wochen damit verbracht, das Seismometer zu testen und einzustellen, und jetzt hat es den gewölbten Schutzschild über dem Instrument platziert.
Das SEIS-Instrument (Seismic Instrument for Interior Structure) ist ein unternehmenskritisches Gerät für die InSight-Mission. Von seiner Position an der Oberfläche aus spürt es Schwingungen tief im Mars. Es misst die seismische Aktivität von Erdbeben und Vibrationen von Meteoriteneinschlägen. Es kann auch seismische Wellen von Wind und Erdrutschen erfassen.
SEIS ist außergewöhnlich empfindlich. Die NASA sagt, sie kann Zittern erkennen, das so klein wie ein Wasserstoffatom ist. Aber es ist keine leichte Aufgabe.
All diese Empfindlichkeit und Fähigkeit bedeutet exquisite elektronische Systeme. Da seismische Wellen ein physikalisches Phänomen sind, erfordert SEIS eine mechanische Verbindung zum Planeten. Damit dies funktioniert, muss das Instrument so weit wie möglich von thermischen Veränderungen und Wind isoliert sein. Dafür ist der Kuppelschild gedacht.
Der Wind- und Wärmeschutz verhindert, dass vorbeiziehende Winde den Daten unerwünschtes Rauschen hinzufügen. Um seismische Wellen auf dem Mars zu messen, hört SEIS aufmerksam zu, wenn diese Wellen durch das Innere des Planeten laufen. Jede Art von Material, durch das die Wellen laufen, verändert die Wellen. SEIS soll diese winzigen Veränderungen verstehen und damit ein Bild des Marsinneren zeichnen. Unerwünschte Windeffekte würden diesen Prozess stören.
Die aerodynamische Form des Schildes ist so ausgelegt, dass SEIS bei Wind auf die Oberfläche gedrückt wird. Es verhindert auch, dass es umkippt oder sich verschiebt. Es hat auch einen Rock aus Kettenhemd und Wärmedecken auf der Unterseite.
Der Schild ist auch ein Wärmeschild. Da sich die Temperatur auf der Marsoberfläche um bis zu 94 Grad Celsius ändern kann, ist es wichtig, dass SEIS davor geschützt ist. Die sich ändernde Temperatur kann dazu führen, dass sich Metallfedern im Instrument ausdehnen und zusammenziehen, was die Empfindlichkeit des Instruments beeinträchtigen würde.
"Im Allgemeinen wollen wir die Temperatur so konstant wie möglich halten."
Bruce Banerdt, NASA JPL.
Seismometer auf der Erde sind tief genug vergraben, um Temperaturänderungen zu neutralisieren. Für SEIS ist dies natürlich nicht möglich. Die NASA musste sich einen anderen Weg einfallen lassen. Http://en.wikipedia.org/wiki/Seismometer
"Die Temperatur ist einer unserer größten Bugaboos", sagte InSight-Untersuchungsleiter Bruce Banerdt vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. JPL leitet die InSight-Mission und baut den Wind- und Wärmeschild. „Stellen Sie sich den Schild so vor, als würden Sie Ihr Essen gemütlich auf einen Tisch legen. Es verhindert, dass sich SEIS tagsüber zu stark erwärmt oder nachts zu stark abkühlt. Im Allgemeinen wollen wir die Temperatur so konstant wie möglich halten. “
Der Wind- und Wärmeschild ist nur die erste Verteidigungslinie für SEIS. Das Design von SEIS selbst ist wie eine zweite Verteidigungslinie gegen die Auswirkungen von Temperaturänderungen. Es ist so gebaut, dass einige Teile sich ausdehnen und zusammenziehen, andere in die entgegengesetzte Richtung. Dadurch können sich einige Temperaturänderungen gegenseitig aufheben.
SEIS ist auch in einer Vakuumkammer aus einer Titankugel versiegelt. Das Herzstück von SEIS sind drei Pendel, die durch seismische Wellen in Bewegung gesetzt werden. SEIS ist ein äußerst empfindliches Instrument, und seine Heimat in der Vakuumkugel schützt es sogar vor Brownschen Bewegungen, dem Drängeln von Partikeln, die gegen die Pendel stoßen und Daten verzerren könnten.
Aber der Schutz endet hier nicht. SEIS ist auch in einem anderen Isolierbehälter eingeschlossen, der kupferfarbenen sechseckigen Box, die während des Einsatzes sichtbar war. Die Wände der Box bestehen aus mit Honig gekämmten Zellen, die Luft einschließen sollen. Die Luft auf dem Mars dient als zusätzliche Isolationsschicht für SEIS. Seine dünne Kohlendioxidatmosphäre leitet Wärme sehr langsam.
Da all diese Sicherheitsvorkehrungen nicht ausreichten, verfügt InSight auch über Wettersensoren. Diese Sensoren erfassen Wind- und Temperaturänderungen und helfen Wissenschaftlern, diese aus den Daten herauszufiltern.
Der nächste Schritt für InSight ist die Bereitstellung des HP3 (Heat Flow and Physical Properties Probe). Es wird gemessen, wie viel Wärme aus dem Inneren des Planeten an die Oberfläche fließt. In Kombination mit SEIS-Daten wird ein Bild des Marsinneren erstellt.
HP2 soll nächste Woche bereitgestellt werden.
