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화성 표면에있는 InSight 우주선의 아티스트 그림 신용 : 록히드 마틴
화성의 지질학에 대한 오랜 질문에 대한 열망하는 과학자들은 NASA의 InSight 임무를 가진 캘리포니아의 아틀라스 5 로켓 발사와 함께 붉은 행성의 맥박과 온도를 취할 로봇 식 착륙 기술을 토요일에 들어 올릴 것이다.
두 개의 실험 우주 공간 통신 중계 CubeSats를 타고 InSight 우주선과 Atlas 5 로켓은 토요일 오전 4시 5 분 (Vadenberg Air의 Space Launch Complex 3-East)에서 PDT (오전 7시 05 분, 1105 GMT)에 이륙 할 예정입니다 강제 기지, 캘리포니아.
InSight가 화성에 도착한 날은 2018 년 11 월 26 일, 초음속 낙하산과 제동 로켓을 조합하여 Elysium에서 충격 흡수식 착륙 다리 3 개를 사용하여 화성 대기로 뛰어들 때 고정됩니다. Planitia는 우주선의 최종 강하 중 위험을 초래할 수있는 바위 또는 크레이터가 거의없는 적도 넓은 평원입니다.
일단 화성 표면에 도착하면, InSight는 태양열 어레이를 펼치고, 떨림을 듣고 행성의 과열 된 실내에서 오는 열 흐름을 측정하기 위해 로봇 팔을 사용하여 두 개의 장비를 지상에 놓습니다.
"이 임무에서, 우리는 다른 지구의 행성의 내부를 조사하여 코어, 맨틀 및 지각의 크기와 지구와 비교할 수있는 능력을 우리에게 제공 할 것입니다."라고 짐 그린 (Jim Green) NASA의 새로 임명 된 수석 과학자이자 전 우주국의 행성 과학 부문 책임자. "이것은 우리가 태양계의 기원을 이해하고 그것이 오늘날의 태양계가 어떻게 이루어 졌는지를 이해하는 데 근본적으로 중요합니다."
"InSight의 목표는 우리가 살고있는 행성의 탄생 인 지구의 탄생을 더 잘 이해하는 것 이상은 아니며, 화성에 가면 그렇게 할 것"이라고 InSight의 수석 연구원 인 Bruce Banerdt는 말했다. 제트 추진 연구소.
토요일의 동계 무기 발사는 다른 행성에 대한 임무가 웨스트 코스트의 주요 발사 기지 인 Vandenberg에서 지구를 떠난 첫 번째 일이 될 것입니다.
유나이티드 론치 얼라이언스 (United Launch Alliance)가 만든 188 피트 높이의 아틀라스 5 로켓은 태평양을 넘어 남동쪽으로 InSight 우주선을 보내고, 부스터 스테이지의 등유 연료를 사용하는 RD-180 엔진이 주변에서 발생합니다 추력 86 만 파운드. 아틀라스 5의 켄타우루스 (Centaur) 상단부는 수소와 산소의 혼합물을 태우면서 저주파수 궤도에 InSight를 배치하기 위해 2 번 RL10 메인 엔진을 점화 한 다음 과학 탐침을 화성쪽으로 던질 것입니다.
켄타우루스 (Centaur) 상단 스테이지는 발사 후 약 93 분 만에 록히드 마틴 (Lockheed Martin)이 제작 한 1,530 파운드 (694 킬로그램)의 InSight 우주선을 발매 할 예정입니다. Jet Propulsion Laboratory의 Mars Cube One 기술 데모 임무 중 하나 인 서류 가방 크기의 행성 간 CubeSats는 나중에 켄타우로스 무대에서 우주선을 벗어나 적 행성에 대한 자신의 경로를 차트로 작성합니다.
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InSight 우주선은 Atlas 5 로켓의 페이로드 페어링 내부에 놓여 있습니다. 크레딧 : NASA / Bill Ingalls
쌍둥이 화성 큐브 원 (Marcos Cube One) 또는 나노 우주선 (Marco, nanospacecraft)은 행성 간 대기로 여행하는 최초의 큐브 셋이되어 착륙선이 화성 대기로 떨어질 때 InSight에서 원격 측정을 직접 지구로 전송할 수 있습니다.
그러나 InSight는 안전한 착륙을 위해 Marco CubeSats가 필요하지 않습니다. 입국, 하강 및 착륙 기동은 InSight의 온보드 컴퓨터에 11 월에 화성에 도착 또는 중단 도착하기 위해 미리 프로그래밍됩니다.
반덴 베르그 발사 지점에서 일찍 예상되는 안개의 담요는 가까운 관측 지점에서 아틀라스 5의 등반을 볼 수 없지만 가시성이 낮아 이륙을 막을 수는 없다고 목요일 밝혔다.
공군은 범위 안전 요구 사항을 충족시키기 위해 Atlas 5 발사 중 유리한 시야에 대한 제한을 부과했지만 공군 관계자는 다른 추적 자산으로 이륙 한 후 로켓의 궤적에 대한 데이터를 수집 할 수있는 해결 방법이 있다고 밝혔습니다. 안개는 다른 범위 안전 기능이 오프라인 인 경우에만 문제가됩니다.
태평양을 내려다 보는 언덕에 자리 잡고있는 SLC-3E 발사대의 지상 승무원들은 금요일 비행 전 점검을 위해 금요일 늦게 Atlas 5의 항공 전자 장비를 켠 다음 태평양 시간 자정 직전에 우뚝 솟은 모바일 갠트리를 철회하여 그것의 발사 산에 로켓.
발사 팀은 카운트 다운의 마지막 시간 동안 극저온의 액체 산소와 액체 수소 추진체를 2 단 아틀라스 5 로켓에 탑재 할 것입니다.
카운트 다운에서 마지막 예정된 보류는 T 분 -4 분에 예정되어 있으며 관리자는 PDT (오전 7시 1 분, 동부 표준시 : 1101 GMT)에 시계가 재개되기 전에 관리자가 출시 팀의 최종 투표를 완료 할 시간을 제공합니다.
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InSight 우주선은 Atlas 5 유료 하중 페어링 내부의 인클로저 직전에 그렸습니다. 우주선은 크루즈 구성, 에어 셸 및 열 차폐막 내부에 묘사되어 있습니다. 크레디트 : USAF 30th Space Wing
InSight는 토요일 2 시간 발사 창에서 매 5 분마다 발사 기회를 제공합니다. 기술적 인 문제 나 기상 이변이 토요일 발사를 금지하는 경우, 임무는 6 월 8 일까지 유효하며 11 월 26 일에도 여전히 화성에 도착합니다.
6 월 18 일까지 InSight의 시작 창 목록을 참조하십시오.
NASA의 20 개의 이전 화성 탐사선은 모두 케이프 커 내버 럴에서 출발하여 동쪽으로 진입하여 지구 자전을 이용했습니다. 여분의 기세는 로켓을 추가 상승시킵니다.
Vandenberg 공군 기지는 일반적으로 기상 연구 임무, 간첩 위성 및 일부 통신 응용 분야에 맞게 조정 된 궤도의 일종 인 극지 궤도에 진입하는 주인입니다.
그러나 InSight는 규모가 작고 4 미터의 페어링 페어링과 견고한 로켓 승압기가없는 기본 "401"구성으로 비행 할 United Launch Alliance Atlas 5 로켓의 리프트 성능보다 훨씬 적은 양입니다.
이는 아틀라스 5가 케이프 커 내버 럴 (Cape Canaveral)에서 동쪽으로 진수하는 동안 추가 에너지가 필요하지 않음을 의미합니다. ULA와 NASA는 밴덴 베르크 (Vandenberg)에서 InSight를 출시하기로 동의했습니다. 발사 계약자는 Vandenberg에서 계획된 Atlas 5 임무가 더 적어 서부 해안에서 임무를 수행 할 것을 제안 했으므로 관리들은 플로리다에있는 ULB의 발정대 진출 기지에서 작업량을 줄이기를 원했습니다.
"화성에 도착하기 위해서는 하루에 하나의 최적 발사 시간이 있습니다."라고 ULA 비행 설계 엔지니어 인 Jen Krupp은 말했습니다. "최적의 발사 시간에있을 수 있지만 동일한 목표를 달성하기 위해 최적 시간의 가장자리쪽으로 약간 비효율적으로 조종하여 2 시간 발사 창을 달성 할 수 있습니다."
켄타우루스 (Centaur) 상단 단계의 최종 타격은 InSight에게 지구 중력의 유대를 피할 수있는 충분한 속도를 제공하여 플로리다에서 발사 될 경우 선교사가 따라야 할 코스를 모방 한 궤적으로 우주선을 태양계에 보냅니다.
"나는 이것에 야구 비유를 사용한다"고 Krupp이 말했다. "플로리다에서 야구 투수가 사이드 암을 던지고있다. 그들은 화성쪽으로가는 동쪽 궤도를 따라갈 것이고, 그들은 측뇌를 던지고 있습니다. InSight에게 우리는 극지방의 미션에서 남쪽으로 날아갈 것입니다. 그리고 (북쪽의 극을 다룰 때) 투수가 화성에 우주선을 넘겨주고 있습니다. "
비유를 완성하기 위해, 사이드 암과 오버 핸드 투수는 60 미터 떨어진 좁은 스트라이크 존에 야구를 전달할 수 있습니다. InSight의 경우, Atlas 5는 어느 해안에서든 화성에 착륙선을 제공 할 수 있습니다.
디자이너들은 2007 년 8 월에 발사 된 NASA의 피닉스 탐사선에 InSight 착륙선을 설치했으며 2008 년 5 월 화성 북극 평원을 만졌다. 태양력과 기온이 낮아짐에 따라 피닉스의 수명은 약 5 개월로 제한되었는데, 월 임무.
InSight는 일 년 내내 충분한 양의 햇볕을 받아 화성 적도 근처의 광활한 평원으로 나아갈 것이며, 임무를 거의 2 년 동안 유지하기에 충분한 온기와 태양력을 제공합니다.
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NASA의 모든 화성 착륙선에 대한 착륙 지점의지도. 크레딧 : NASA
임무가 토요일에 끝나면, InSight는 3 억 1 천만 마일 (4 억 8 천 5 백만 킬로미터)의 여정을 시작합니다. 여행 중에는 여러 가지 코스 교정 기술이 계획되어있어 InSight가 화성 대기를 통해 불타는듯한 강하를 시작합니다.
10 년 전에 Phoenix 임무와 비슷한 입국, 하강 및 착륙 프로파일을 채택한 InSight는 Elysium Planitia의 목표 착륙 지대에 접근하여 낙하산을 펼치고 하향면을 발사하기 전에 방열 온도를 최대 화씨 2,700도까지 흡수합니다 로켓 추진체는 부드러운 터치 다운에 정착합니다.
임무 관리자는 안전성 때문에 거의 특징없는 착륙 목표를 선택했습니다. InSight의 운명을 밝힐 수있는 표면적 위험은 거의 없으며 임무의 수석 과학자 인 Banerdt는이를 "화성에서 가장 큰 주차장"이라고 부릅니다.
InSight는 원래 2016 년 3 월에 착수되기로되어 있었지만, 프랑스에서 개발 한 지진계 인 착륙선의 주요 장비 중 하나를 포함하는 진공 인클로저를 밀봉 할 때 문제로 인해 공무원이 임무를 연기하게되었습니다. 화성의 발사 기회는 행성이 태양계의 적절한 위치에있을 때마다 26 개월에 한 번 씩씩 나옵니다. 그래서 InSight를 붉은 행성에 보내는 다음 기회가 토요일에 열립니다.
엔지니어들은 피드 스루 또는 배선 인터페이스에서 공기 누출을 제거하기 위해 진공 인클로저를 재 설계하여 장비 내부의 지진 센서와 InSight 우주선에있는 전자 장치 및 통신 장비 사이의 경로 데이터를 사용했습니다.
보호 외함은 민감한 지진 측정을 방해 할 수있는 바람 및 기타 환경 조건을 차단합니다. 화성에서의 큰 주야간 온도 변화를 통해 인장을 유지해야합니다.
"이러한 피드 스루 (feed-throughs) 중 하나는 극심한 기온을 통해 스스로를 유지할 수 없었습니다."Banerdt가 말했다. "화성 상태에서 영하 100도 또는 섭씨 120도 (화씨 148도에서 영 184도)로 내려 가면서 실제로 시험을했을 때 매우 미세한 균열이 생겨서 새기 시작했습니다. 공기가 들어가기 시작했습니다.
Banerdt는 "이것은 지진계의 민감도 측면에서 전체 사과 카트를 뒤엎을만큼 충분했다"고 말했다.
JPL은 새로운 인클로저 제작에 대한 책임을 맡았고 프랑스 우주국 CNES는 계측기의 내부 센서를 담당했습니다.
지진계는 이제 건강하고 밀봉 된 봉인되어 발사 준비가되었습니다. InSight 우주선 자체가 독일의 열 탐침 센서와 United Launch Alliance Atlas 5 로켓과 함께 2016 년 3 월 발사를 위해 Vandenberg에 배치되었습니다. NASA 관리자는 2015 년 12 월에 임무를 유지하기로 결정했습니다.
2 년 지연으로 인해 InSight의 비용은 약 1 억 5 천만 달러가되었으며, 현재 출시 및 운영 비용을 포함하여 9 억 9,300 만 달러가 넘습니다. 이 수치에는 프랑스와 독일 우주국이 투자 한 금액이 약 1 억 8000 만 달러에 이른다.
나사 쌍둥이 마르코 우주선은 NASA에 따르면 또 다른 1 천 8 백 50 만달 러 비용.
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InSight의 태양 전지판은 지상 테스트 중에 배치되었습니다. 신용 : 록히드 마틴
InSight의 첫 번째 직업 중 하나는 과거 화성 탐사선이 탐험하지 않은 착륙 지점을 조사하기 위해 파노라마 사진을 찍는 것입니다. InSight는 Opportunity and Curiosity 로버에서 원래 개발 된 기술을 기반으로 카메라를 탑재하지만 컬러 이미지 기능을 추가했습니다.
거의 8 피트 길이의 로봇 팔이 터치 다운 후 착륙선 옆의 화성 표면에 지진계와 열 탐침을 놓습니다. InSight의 로봇 팔은 원래 2001 년에 출시 될 예정인 취소 된 화성 측량기 착륙선 용으로 제작되었습니다.
InSight의 다른 남은 부분은 원래 Phoenix 임무를위한 예비품으로 제작 된 착륙 레이더와 InSight의 스페인 제 기상 관측소에서 사용 된 호기심 탐사선의 잉여 구조 붐을 포함하여 온도 및 바람 데이터를 수집합니다.
화성 표면에 놓인 HP3로 알려진 독일의 열 흐름 및 물리적 특성 패키지는 약 16 피트 (5 미터)의 깊이까지 망치질 것이고 대략 1 만개의 개별 망치로 6 주 정도 걸릴 것으로 예상됩니다 장비가 열전도도 측정을 기록 할 수 있도록 몇 가지 계획된 일시 중지를 설명합니다.
"지구상에 우주 비행사가 있다면, 20 분 또는 30 분 내에 이것을 할 수 있습니다."Banerdt는 열 흐름 실험에 대해 말했다. "그러나 로봇과 같이하고 싶다면 조금 더 영리해야합니다."
금속 두더지는 과거의 착륙선보다 화성 표면에 더 깊이 탐사 할 것입니다.
"우리는이 원격 탐사가 실제로 약 15 피트 아래로 내려갈 수 있다고 생각합니다. 화성에서 나오는 열의 양을 추정 할 수있을 정도로 온도 상승을 측정 할 수있는보다 나은 기준을 제공합니다"라고 Banerdt는 말했습니다.
"그 열량은 지구의 지질 활동과 관련이 있습니다. 그것은 화산 활동을 주도하는 행성의 열 엔진이고, 지각 활동을 주도하며, 산을 건설합니다. 그래서 한 행성에서 일어나는 모든 지질 학적 과정은 열 엔진에 의해 좌우되며, 우리는 열 엔진의 활력을 측정하려고합니다. "
"우리는 온도 센서를 켜고 2 년 동안 깊이와 시간에 걸쳐 온도를 기록합니다."라고 DLR의 HP3 조사 책임자 인 Tilman Spohn은 말했습니다. 독일 항공 우주 센터는 베를린에 있습니다. "온도 기울기를 취하거나 온도가 증가하는 속도 (깊이 포함)는 열 흐름을 제공합니다. 매우 간단하고 간단하지만 행성 과학이 종종 그렇듯이 매우 어렵습니다. 악마가 세부 사항에있다. "
지진계는 지진을 듣기 위해 일하게 될 것입니다.
Banerdt는 지진계에 대해 "감각적 인 것은 실제로 삼가 서 말함"이라고 말했다. "Tt는 땅의 움직임을 측정하는 정교한 장치입니다. 그리고 우리가 운동에 관해 이야기 할 때, 우리는 원자의 크기와 비슷한 진폭을 가진 진동에 대해 이야기하고 있습니다.
"이것은 지구의 반대편에있는 지진에 의해 생성 된 어쩌면 지구상의 모든 곳을 돌아 다니며 행성을 통과하고 깊숙한 내부 구조에 대한 정보를 수집하면서 파형이 수정되도록하는 파도입니다. 그리고 나서 우리는 지진계의 지표면까지 올라올 때 그것을 집을 수 있습니다. "Banerdt가 말했다.
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InSight에 탑재 된 지진 센서는 화성에 여러 개의 작은 프로브를 파견하여 지구 물리학 적 네트워크를 구축하는 1990 년대와 2000 년대의 선교 개념에서 발전했습니다. InSight는 과학자에게 단지 하나의 지진 관측소를 제공 할 것이지만, 전문가들은 하나의 지진계를 사용해도 화성 내부에 대한 정보를 수집하는 기술을 개발했습니다.
연구자들은 전에 화성에 대한 지진 탐지를 시도했지만, 1970 년대에 NASA의 바이킹 착륙선에 대한 지진계는 결정적이지 않은 결과를 제공했습니다. 악기는 우주선의 진동과 바람으로부터 간섭을 받기 쉽도록 착륙선의 데크에 장착되었습니다.
"그 움직임을 측정하는 데 매우 민감한 장치가 있어야 할뿐만 아니라 영향을 줄 수있는 모든 장치로부터 보호해야합니다." "우리는 여러 가지 보호 층을 가지고있다. 러시아 인형과 흡사하다."
전기 및 데이터 케이블은 지진계를 InSight 착륙선에 연결합니다.
프랑스 파리 소재 인스 티 투트 드 피엘 드 글로브 드 파리 (Institut de Physique du Globe de Paris)의 InSight 지진 조사팀 책임자 인 필립로 노네 (Philippe Lognonné) 박사는 과학자들은 지진에 대한 확실한 발견은하지 않았지만 증거는 붉은 행성에 약한 떨림이 발생했다는 것을 보여주고있다.
"우리는 행성의 지진 활동에 대한 명확한 데이터가 없습니다."Lognonné와 Spaceflight Now와의 인터뷰에서. "우리는 표면 상에 결함이 있기 때문에 그것을 상상한다. 어떤 곳에서는 돌맹이가 급경사에서 떨어졌을 수도있는 곳을 보았습니다. 그러나 다시, 우리는 아무 데이터도 가지고 있지 않다. "
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화성의 내부 구조를위한 하나의 모델. 크레딧 : DLR
Lognonné는 기존의 이론적 인 모델을 기반으로 지진계는 매년 20 ~ 30 개의 지진을 등록 할 수 있으며 지구를 통과하는 모든 유형의 지진파의 파문을 감지 할 수 있다고 말했다.
"우리는 모든 지진파를 포함하고 있으며 조수에 민감 해 지기도합니다. 특히 포 보스 조수가 중요합니다."라고 Logononé는 말했습니다. "우리는 지진에 의해 생성되는 모든 신호를 다룹니다."
과학자들은 또한 InSight와 지구 - 기반 안테나 사이에서 전송되는 무선 신호를 분석함으로써 화성의 극심한 흔들림을 측정합니다.
"그 신호의 타이밍에, 우리는 화성에서의 우주선의 위치를 추적 할 수 있습니다. 발의 주변 정도의 정확성으로, 아마도 조금 덜 할 수 있습니다."Banerdt가 말했다. "저에게는 과학과 함께 마술에 가장 가까이 다가 갈 수 있습니다."
그 정보를 통해 과학자들은 화성이 북동쪽으로 향하는 방향을 결정할 수 있습니다.
"1 년 동안 우리는 북극의 흔들림이 행성 안쪽의 핵심 슬로 싱 때문에 조금씩 볼 수 있으며, 이는 그 핵의 크기와 밀도에 대한 매우 엄격한 제한을 우리에게 줄 것입니다 , 그래서 그것의 구성, "Banerdt 고 말했다. "그것은 화성의 구조를 말해줍니다. 화성의 구조는 그 구조를 하나로 묶는 과정에 대해 우리에게 알려줍니다. 우리는 이것을 우리들의 mdoels에 넣고 그것을 지구에 외삽하고 지구가 어떻게 45 억년 전에 형성되었는지를 이해할 수 있습니다. "
지구상의 고대 지질 기록의 대부분은 사라졌지 만, 화성은 태어나고 암석과 분진이 어떻게 생겼는지에 대한 단서를 여전히 가지고있을 수 있으며 더 무거운 원소가 표면 아래 깊숙이 침몰하면 뜨겁고 고압의 맨틀과 핵을 형성 할 수 있습니다.
Banerdt는 다음과 같이 말합니다. "우리가 어떻게 무언가없는 암석의 공에서 생명을 지원할 수도, 지원하지 않을 수도있는 행성으로 지구의 과학에서 중요한 문제가된다"고 말했다. "이 모든 과정은 수천만 년이 지난 초기에 일어납니다."
화성의 InSight가 만든 발견은 과학자들에게 지구가 어떻게 형성되고 진화되었는지를 알려줄 수 있습니다.
"화성은 더 작은 행성이다"라고 Banerdt가 말했다. "이것은 지구보다 덜 활동적이어서 초기 구조의 지문을 기본 구조 (지각의 두께, 맨틀의 구성, 핵의 크기 및 조성)에서 유지합니다." "이 경계선들을 매핑함으로써, 행성 내부의 여러 가지 다른 부분들이 우리는 행성이 어떻게 형성되었고, 행성이 어떻게 그렇게 될 수 있는지 더 잘 이해할 수 있습니다."
이번 토요일 발사는 InSight가 화성에 항해하는 첫 단계 일뿐입니다. 다른 행성으로 탐사선을 발사하는 것은 일상적인 일은 아니지만, InSight가 올해 말 목적지에 접근 할 때 대부분의 과학자들은 더 많은 나비를 가질 것입니다.
InSight가 착륙하거나 착륙하는 동안 신경질 적인지 묻는 질문에 Banerdt는 "EDL (Entry, Descent and Landing)은 의심의 여지없이 ... 우주선을 발사 할 때 조심 스럽기 때문에 사소한 것이 아니라, 이 모든 다른 기지들을 다 다루었지만, 그들이하는 일을 정말로 알고 있습니다. 훨씬 더 결정 론적입니다.
"Atlas는 올바른 궤도로 물건을 가져 오는 놀라운 성공 기록을 가지고 있습니다. 나는 합리적으로 확신한다.
"EDL은 완전히 다른 볼 게임입니다. 이 작은 우주선을 다른 행성에 착륙시키는 것은 엄청난 공학적 도전입니다. 우리는 꽤 잘 알고 있지만 여전히 매우 신비한 행성입니다. EDL은 언제나 내가 선전하고있는 선교의 한 지점이 될 것입니다. "
스페이스 클럽(Space Club)