Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

NASA måler måneskælv med hjælp fra InSight Mars-mission

Ses her under samlingen i november 2023, Farside Seismic Suites indre terning rummer NASAs nyttelasts store batteri (bagerst) og dets to seismometre. Den guldpuckformede enhed holder Short Period-sensoren, mens sølvkabinettet indeholder Very Broadband-seismometeret. Kredit:NASA/JPL-Caltech

Teknologien bag de to seismometre, der udgør NASAs Farside Seismic Suite, blev brugt til at opdage mere end tusind røde planetskælv.



Det mest følsomme instrument, der nogensinde er bygget til at måle jordskælv og meteorangreb på andre verdener, kommer tættere på sin rejse til den mystiske fjernside af månen. Det er et af to seismometre tilpasset til månens overflade fra instrumenter, der oprindeligt er designet til NASAs InSight Mars-lander, som registrerede mere end 1.300 marskælv før missionens afslutning i 2022.

En del af en nyttelast kaldet Farside Seismic Suite (FSS), der for nylig blev samlet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien, forventes de to seismometre at ankomme i 2026 til Schrödinger-bassinet, et bredt nedslagskrater omkring 500 kilometer fra månens sydpol. Den selvforsynende, solcelledrevne suite har sin egen computer og kommunikationsudstyr, plus evnen til at beskytte sig selv mod den ekstreme varme på månen om dagen og de kolde natteforhold.

Månens seismiske første gang

Efter at være blevet leveret til overfladen af ​​en månelander under NASAs CLPS (Commercial Lunar Payload Services) initiativ, vil suiten returnere agenturets første seismiske data fra månen, siden de sidste Apollo-programseismometre var i drift for næsten 50 år siden. Ikke kun det, men det vil også give de første seismiske målinger nogensinde fra månens fjerne side.

JPL ingeniører og teknikere forbereder NASAs Farside Seismic Suite til test i simuleret månens tyngdekraft, hvilket er omkring en sjettedel af Jordens. Nyttelasten vil indsamle agenturets første seismiske data fra Månen i næsten 50 år og tage de første seismiske målinger nogensinde fra den fjerne side. Kredit:NASA/JPL-Caltech

Op til 30 gange mere følsom end dens Apollo-forgængere, vil suiten optage månens seismiske "baggrunds"-vibration, som drives af mikrometeoritter på størrelse med små småsten, der styrter overfladen. Dette vil hjælpe NASA med bedre at forstå det aktuelle miljø, når agenturet forbereder sig på at sende Artemis-astronauter for at udforske månens overflade.

Planetforskere er ivrige efter at se, hvad FSS fortæller dem om månens indre aktivitet og struktur. Det, de lærer, vil give indsigt i, hvordan månen – såvel som klippeplaneter som Mars og Jorden – dannedes og udviklede sig.

Det vil også besvare et dvælende spørgsmål om måneskælv:Hvorfor opdagede Apollo-instrumenterne på månens nærside lidt seismisk aktivitet fra den fjerne side? En mulig forklaring er, at noget i månens dybe struktur i det væsentlige absorberer fjernskælv, hvilket gør dem sværere for Apollos seismometre at have fornemmet. En anden er, at der er færre jordskælv på den anden side, som på overfladen ser meget anderledes ud end den side, der vender mod Jorden.

"FSS vil give svar på spørgsmål, vi har stillet om månen i årtier," sagde Mark Panning, FSS hovedefterforsker ved JPL og projektforsker for InSight. "Vi kan ikke vente med at begynde at få disse data tilbage."

NASAs Farside Seismic Suite gennemgår arbejde i et JPL-renrum i marts. Instrumentets to følsomme seismometre er pakket i en terning-i-en-terning-struktur med et batteri, en computer og elektronik. Det skinnende tæppe er et ydre isolerende lag; det enkelte solpanel giver strøm. Kredit:NASA/Caltech

Mars-til-måne videnskab

Farside Seismic Suites to komplementære instrumenter blev tilpasset fra InSight-design til at fungere i månens tyngdekraft - mindre end halvdelen af ​​Mars', som igen er omkring en tredjedel af Jordens. De er pakket sammen med et batteri, computeren og elektronik inde i en terningstruktur, der er omgivet af isolering og en ydre beskyttende terning. Anbragt på toppen af ​​landeren vil suiten samle data kontinuerligt i mindst 4½ måned, og operere gennem de lange, kolde månenætter.

Very Broadband-seismometeret, eller VBB, er det mest følsomme seismometer, der nogensinde er bygget til brug i rumudforskning:Det kan registrere jordbevægelser, der er mindre end størrelsen af ​​et enkelt brintatom. En fed cylinder på omkring 5 tommer (14 centimeter) i diameter, den måler op-og-ned-bevægelse ved hjælp af et pendul, der holdes på plads af en fjeder. Det blev oprindeligt konstrueret som et nødudskiftningsinstrument (en "flyreserve") for InSight af det franske rumagentur, CNES (Centre National d'Études Spatiales).

Philippe Lognonné fra Institut de Physique du Globe de Paris, hovedefterforskeren for InSights seismometer, er en FSS-medforsker og VBB-instrumentleder. "Vi lærte så meget om Mars fra dette instrument, og nu er vi begejstrede for muligheden for at vende den oplevelse mod månens mysterier," sagde han.

Suitens mindre seismometer, kaldet Short Period sensor, eller SP, blev bygget af Kinemetrics i Pasadena, Californien, i samarbejde med University of Oxford og Imperial College, London. Den puckformede enhed måler bevægelse i tre retninger ved hjælp af sensorer, der er ætset ind i en trio af firkantede siliciumchips, hver omkring 1 tomme (25 millimeter) bred.

Seismic Experiment for Interior Structure instrument (SEIS) ombord på NASAs Mars InSight er inden for det kobberfarvede sekskantede kabinet på dette billede taget af et kamera på landerens robotarm den 4. december 2018. SEIS-teknologien bliver brugt på Farside Seismisk Suite, på vej til Månen. Kredit:NASA/JPL-Caltech

Samlet og testet

FSS-nyttelasten kom sammen på JPL i løbet af det sidste år. I de seneste uger har den overlevet strenge miljøtest i vakuum og ekstreme temperaturer, der simulerer rummet, sammen med kraftige rystelser, der efterligner rakettens bevægelse under opsendelsen.

"JPL-teamet har fra begyndelsen været begejstrede for, at vi skal til månen med vores franske kolleger," sagde JPLs Ed Miller, FSS-projektleder og, ligesom Panning og Lognonné, en veteran fra InSight-missionen. "Vi tog til Mars sammen, og nu vil vi være i stand til at se op på månen og vide, at vi byggede noget deroppe. Det vil gøre os så stolte."

Leveret af NASA




Varme artikler