За счет размещения датчиков по трем осям сейсмометр сможет определять направление и глубину до источника сейсмического толчка, что, в свою очередь, позволит изучить недра Марса до самого ядра (если будет достаточно мощная волна). Точность же прибора такова, что он должен зафиксировать даже гравитационное воздействие спутника Марса – Фобоса, который, в отличие от земной Луны, имеет намного меньшие размеры и массу, а значит имеет незначительное воздействие на Марс.
Для установки на поверхности планеты сейсмометра и устройства забивания свай InSight оборудован специальным краном-манипулятором с захватом и навигационной камерой. Камера повторяет конструкцию навигационных камер марсоходов, только она цветная, но снимки все равно не будут превышать один мегапиксель. Еще одна камера будет располагаться под «столом» у ног посадочного устройства, чтобы лучше наблюдать за установленными на планете приборами.
Вращение планет вокруг своей оси нестабильно, за тысячи лет ось вращения планеты меняет направление и совершает покачивания, эти движения называют прецессией и нутацией. Кроме того, возможны отклонения в процессе суточного и годового вращения. Дополнительное влияние на осевое вращение Марса оказывает наличие и размер жидкого ядра в центре планеты, приливные воздействия Фобоса и Деймоса и перераспределение массы углекислого газа по поверхности, который в зависимости от сезона выпадает льдом то на одном, то на другом полюсе.
Земная ось совершает полный прецессионный цикл за 25 765 лет. Марс – примерно за 175 000 лет.
Данные по прецессии Марса были получены на основе анализа движения космических аппаратов Mars Odyssey и Mars Global Surveyor при помощи эффекта Допплера. Данный эффект влияет на частоту передаваемого сигнала с космического зонда и на зонд в зависимости от изменения его скорости. В случае с орбитальными аппаратами, летающими вокруг Марса, точность измерений достигает 1 м/с, но если передатчик и приемник разместить на поверхности планеты, то точность должна возрасти.
Подобные эксперименты проводили с посадочным зондом Mars Pathfinder и с марсоходами Spirit и Opportunity, когда они останавливались в своем путешествии чтобы перезимовать. Но длительность этих экспериментов не достигала и полугода, а чтобы изучить все детали вращения планеты, надо наблюдать как минимум год. Для точного определения расположения InSight и всех подробностей его перемещения вместе с планетой, на его борту размещен прибор RISE (Rotation and Interior Structure Experiment). По сути, это два радиопередатчика X-диапазона с рупорными антеннами среднего усиления, направленными в противоположные стороны. Теоретический предел точности определения скорости для аппарата, размещенного на поверхности Марса, составляет 5 мм/с, но в NASA ожидают точность около 5-10 см/с.
При необходимости RISE может использоваться для передачи полезной информации, но в нормальном режиме для этого будет применяться отдельная антенна UHF-диапазона (радиоволны ультравысокой частоты), передающая данные на орбитальные аппараты.
Данные с трех основных приборов InSight NASA сравнивает с жизненными показателями Марса: SEIS послушает дыхание и пульс, HP3 изменит температуру тела, RISE замерит двигательные рефлексы. Кроме этого, на приборном столе InSight размещены испанские устройства TWINS для наблюдения за климатом, аналогичные прибору REMS марсохода Curiosity. Под ветрозащитным колпаком сейсмометра скрывается датчик атмосферного давления, рядом располагается магнитометр. На другой стороне «стола» цветовая таблица для калибровки фотокамеры и лазерный уголковый отражатель LaRRI, который пригодится, если кто-то, пролетая над Марсом, решит посветить лазером в InSight.
Посадка InSight ожидается в ноябре 2018 года.
5. Церера
5.1. Dawn: рассвет над Церерой
С начала 2015 года космический зонд NASA Dawn («Рассвет») приближался к карликовой планете Церера. С каждым днем снимки этого загадочного космического тела, вращающегося между орбитами Марса и Юпитера, открывали всё новые и новые подробности.
Загадки Цереры начались еще до того, как Dawn прибыл к ней. Полутора годами ранее инфракрасный космический телескоп ESA Herschel с расстояния почти в 300 миллионов километров смог определить две точки на поверхности карликовой планеты, откуда испаряется вода. Их назвали Region A и Piazzi (в честь первооткрывателя Цереры). Суммарное испарение оценили примерно в 6 кг/с, то есть оно было не такое мощное, как гейзеры Энцелада (спутник Сатурна), которые выдают 200 кг/с. Получается, за земной год выбросы Цереры достигают примерно 200 тысяч тонн – уже небольшое озеро.
Dawn
Dawn – представляет собой классический зонд для исследования безатмосферных тел Солнечной системы: на борту размещен небольшой панхроматический телескоп с восемью спектральными фильтрами на колесе, инфракрасный спектрометр и гамма-нейтронный спектрометр.
В феврале 2015 первые снимки Dawn с более-менее приличным разрешением стали приносить первые открытия на поверхности карликовой планеты. Точка, которая примерно соответствовала источнику испарения воды Region A, оказалась метеоритным диаметром в 90 км. На дне кратера обнаружились очень яркие, по сравнению с окружающей местностью, пятна какого-то вещества, хорошо отражающего солнечный свет. Размер этих пятен доходил до 6-ти километров.
В первые месяцы исследования невозможно было установить, что это за яркие объекты, и каково их происхождение. Были предположения, что это лед криовулкана или отложение солей.
Сам по себе лед на Церере не удивителен. Считается, что внешняя кора карликовой планеты в значительной степени состоит из замерзшей воды. Церера находится практически на границе так называемой «снеговой линии» (frost line), которая отделяет внутреннюю часть Солнечной системы от внешней. Разница – во взаимодействии замерзшей воды и солнечного света. Внутри Солнечной системы – Солнце испаряет лед, за пределами снеговой линии – его свет не имеет достаточной интенсивности и позволяет водяному пару конденсироваться в лед. На орбите Юпитера возможно существование ледяных лун вроде Европы, а на орбите Марса – нет.
