Wie könnten die Seismometer von InSight absichtlich und sinnvoll „gepingt“ werden?

Die traditionelle Methode (wie sie im Apollo-Projekt verwendet wurde) bestand darin , gebrauchte SIVB- Stufen in den Mond zu stürzen .

Sehen wir uns an, was sich bereits auf InSight befindet :

• Ein Seismometer (SEIS). Es ist so empfindlich, dass erwartet wird, dass es Stürme, Staubteufel und die Gezeitenkräfte des Marsmonds wahrnehmen kann. Um die Sensoren von Bewegungen des Hauptkörpers von InSight zu isolieren, befindet sich SEIS in einer eigenen Kapsel, die einige Meter entfernt von einem Roboterarm platziert und mit einer Nabelschnur befestigt wird.

  Die Sensoren können während des „Aufpralls“ dieses Platzierungsprozesses aufgezeichnet werden, und es besteht eine kleine Chance, dass etwas Nützliches aus den Ergebnissen gelernt werden kann.

• Eine grabende Temperatursonde (HP ³ ). Es wird vom Roboterarm platziert und dann mit einem Schlaghammer bis zu 5 Meter tief gegraben. Der Kopf des "Maulwurfs" ist mit einem Kabel befestigt, das entlang seiner Länge Temperatursensoren aufweist.

  Die durch das Fallenlassen des Maulwurfs verursachten Vibrationen sowie sein Graben könnten dem Seismometer möglicherweise dabei helfen, die nahegelegene unterirdische Geologie zu kartieren.

• Ein X-Band-Funkgerät (RISE). Dieser Sender und Transponder wird mit Antennen im Deep Space Network zusammenarbeiten, um die Position (innerhalb von 2 cm) und die Geschwindigkeit des Mars zu lokalisieren. Es scheint keine beweglichen Komponenten zu haben, um einen seismischen "Ping" zu erzeugen.

• Der oben erwähnte Arm. Dies könnte manipuliert werden, um die Oberfläche um den Lander herum zu "schlagen".

• Andere Sensoren umfassen Druck, Temperatur, Windrichtung und -geschwindigkeit sowie Magnetfelder. Es gibt einen Laser-Retroreflektor auf dem Deck, eine Farb-Stereokamera am Arm und eine Farb-Panoramakamera unter dem Deck. Ich sehe nicht, wie eines davon verwendet werden könnte, um einen seismischen "Ping" zu erzeugen.

• Schließlich die üblichen Raumfahrzeugkomponenten: Landebeine, Sonnenkollektoren, Computer, Antennen usw.

Daher hat das Raumfahrzeug selbst nur eine begrenzte Fähigkeit, einige seismische "Pings" zu erzeugen, die die nahegelegene unterirdische Geologie enthüllen könnten. Die aufschlussreichsten Beobachtungen werden durch passive Seismologie und die anderen Instrumente gemacht.

Um das Problem mit der Marsatmosphäre anzugehen - vielleicht könnte ein Impaktor mit Sprengstoff besser sein. So etwas wie eine Tallboy-Bombe.

Ich denke, die Energie des Aufpralls wird nicht höher sein als die eines Meteoriteneinschlags. Wahrscheinlich sogar noch viel weniger. Aber beabsichtigte Auswirkungen haben einen großen Vorteil - wir wissen, wo und wann genau es passiert ist. Es kann sehr nützlich für die Kalibrierung des seismischen Geschwindigkeitsmodells des Mars sein.

Das Hauptproblem sind natürlich die Kosten. Der Impaktor sollte speziell konstruiert sein. Dinge wie alte Satelliten oder Raketenstufen sind nicht dicht genug und nicht steif genug, um nach dem Auftreffen auf die Atmosphäre mit genügend Energie auf die Marsoberfläche aufzuprallen. Die Impaktor-Mission würde inklusive Start mindestens 100-200 Mio. $ kosten.

Aktive Seismologie wurde tatsächlich von Apollo 16 verwendet. Kleine Sprengstoffe wurden gezündet, um künstliche seismische Wellen zu erzeugen.

https://www.lpi.usra.edu/lunar/missions/apollo/apollo_16/experiments/as/

Der Mörserteil des aktiven seismischen Experiments von Apollo 16.

Zwei Experimente, das Active Seismic Experiment auf Apollo 14 und 16 und das Lunar Seismic Profiling Experiment auf Apollo 17, wurden durchgeführt, um die detaillierte Struktur des oberen Kilometers der Mondkruste zu bestimmen. Beide Experimente beinhalteten die Detonation einer Reihe kleiner Sprengstoffe. Die durch diese Explosionen verursachten seismischen Wellen oder Bodenbewegungen wurden von einem Netz von Geophonen gemessen. Auf Apollo 14 und 16 wurden bis zu 19 Explosionen von einem Astronauten mit einem Gerät namens "Klopfer" entlang einer 90 Meter langen Geophonleitung gezündet. Auch auf Apollo 16 wurden drei Mörsergranaten eingesetzt, um Sprengladungen bis zu 900 Meter weit vom ALSEP abzufeuern. Auf Apollo 17 wurden während der drei EVAs acht Sprengladungen in Entfernungen von bis zu 3,5 Kilometern vom LM positioniert. Diese Ladungen hatten Massen von 57 Gramm bis 2,7 Kilogramm.

Diese Experimente zeigten, dass die seismische Geschwindigkeit (P-Welle) in den oberen paar hundert Metern der Kruste an allen drei Landestellen zwischen 0,1 und 0,3 Kilometer pro Sekunde liegt. Diese Geschwindigkeiten sind viel niedriger als bei intaktem Gestein auf der Erde beobachtet, stimmen jedoch mit einem stark zerklüfteten oder brekziösen Material überein, das durch den anhaltenden meteoritischen Beschuss des Mondes produziert wurde. Am Landeplatz von Apollo 17 wurde festgestellt, dass die oberflächliche Basaltschicht eine Dicke von 1,4 Kilometern hat, etwas mehr als die Dicke von 1 Kilometer, die aus dem Traverse-Gravimeter-Experiment bestimmt wurde.