Lądownik InSight przeprowadzi operację lądowania na planecie 26 listopada 2018 roku. Poniżej przedstawiamy przebieg operacji Entry, Descent and Landing (EDL), mającej na celu bezpieczne postawienie lądownika na powierzchni Czerwonej Planety. Cały proces jest w pełni zautomatyzowany, jednak tuż przed dotarciem statku do Marsa, inżynierowie misji będą mogli modyfikować parametry podejścia, bazując na warunkach meteorologicznych raportowanych przez działający orbiter MRO.

Ilustracja przedstawiająca jak wyglądać będzie ostatnia faza lądowania lądownika InSight na powierzchni Marsa. Źródło: NASA/JPL-Caltech.

Szczegóły operacji lądowania

Lądownik podczas lotu międzyplanetarnego jest zamknięty w specjalnej kapsule, podłączonej do statku z napędem. O 20:41 (wszystkie czasy podawane wg polskiego) kapsuła lądownika zacznie być kierowana osłoną ablacyjną w stronę gęstniejącej atmosfery planety.

Sześć minut później czujniki na statku zaczną odczuwać pierwsze oznaki cienkiej marsjańskiej atmosfery. Dzięki tarciu powietrza kapsuła z lądownikiem powinna wytracić 99,5% prędkości. Najwyższą temperaturę osłona ablacyjna statku powinna odczuwać o 20:49. Osłona osiągnie temperaturę 1500 stopni Celsjusza.

Największe przeciążenie (opóźnienie) statek osiągnie 15 sekund później. W tym czasie jonizacja gazu wokół statku może spowodować brak komunikacji z lądownikiem.

Gdy statek wyhamuje do docelowej prędkości, z jego tyłu zostanie wypuszczony spadochron hipersoniczny. To powinno nastąpić o 20:51, na wysokości 11,1 km nad powierzchnią i z szybkością 385 m/s. Na spadochron w momencie rozłożenia będzie działała siła aerodynamiczna o wartości prawie 56 kN.

10 sekund po wypuszczeniu spadochronu, na statku zostanie uruchomiony radar wysokościowy. Dodatkowo zostanie uruchomiona zewnętrzna bateria, która będzie pomagać w zasilaniu akumulatorów lądownika podczas krytycznej operacji lądowania.

Podczas pierwszych 25 sekund opadania na spadochronie z kapsuły odpadnie spodnia osłona ablacyjna. Potem powinny być rozłożone nogi lądownika. Około dwie minuty po rozpoczęciu opadu spadochronowego lądownik zacznie rejestrować wysokość, mierzoną przez radar.

Na wysokości 1 km nad powierzchnią, gdy statek będzie opadał z prędkością 60 m/s, lądownik odseparuje się od kapsuły i sekundę później uruchomi 12 silniczków opadania.

Oprogramowanie na lądowniku, będzie dyktować kierunkiem działania silników hamujących sposób opadania, tak by lądownik nie wylądował w pobliżu opadającej na spadochronach osłony. Silniki tak obrócą statkiem, by wylądował we właściwej orientacji - panele słoneczne w linii wschód-zachód i ramię robotyczne od strony południowej.

InSight będzie obniżał się z prędkością pionową wynoszącą 7,7 m/s. Dopiero na wysokości 50 m zacznie się ostateczne hamowanie, by po około 15 sekundach miękko dotknąć marsjańskiego gruntu (z prędkością 2,24 m/s).

Komunikacja z lądownikiem InSight

Podczas operacji EDL transmisje z lądownika InSight będzie przyjmował amerykański orbiter MRO, który w czasie operacji ma być w odpowiedniej do tego pozycji na orbicie. MRO będzie rejestrował wszystkie pozyskane dane z lądowania i przekaże je na Ziemię podczas kolejnej orbity.

Komunikaty z lądownika InSight będzie w stanie w czasie rzeczywistym odbierać i przekazywać na Ziemię para niewielkich satelitów MarCO, która została wysłana razem z lądownikiem w ramach misji.

Na górze każdej z trzech nóg lądownika InSight znajdują się specjalne sensory, które zostaną aktywowane po udanym lądowaniu statku.Sensory te automatycznie wyłączają silniczki hamujące lądownika i wysyłają sygnał udanego lądowania przez antenę pasma X, umieszczonej na lądowniku. Około siedem minut po lądowaniu sygnał ze statku powinien dotrzeć na Ziemię.

Aby jak najszybciej poinformować o udanym lądowaniu - dwa radioteleskopy będą nasłuchiwać bezpośrednio sygnału z lądownika, wysłanego tuż po przyziemieniu. Informacje o samym lądowaniu powinny być przekazane następnie za pośrednictwem drugiego orbitera Mars Odyssey, który będzie już po operacji przelatywał nad obszarem lądowania.

Technika lądowania podobna do tej użytej przez Phoenix

Operacja EDL przeprowadzana przez lądownik InSight bazuje na tej wykonanej w 2008 roku przez inny marsjański lądownik Phoenix. Operacje te różnią się jednak w kilku aspektach:

• InSight waży 608 kg wobec ważącego 573 kg lądownika misji Phoenix
• InSight wyląduje na wysokości około 1,5 km większej niż Phoenix - mniej atmosfery będzie w stanie go więc wyhamować
• InSight wyląduje na Marsie w czasie globalnych burz pyłowych

Dlatego też lądownik różni się trochę od tego wykorzystanego w misji Phoenix:

• InSight używa grubszej osłony termicznej
• spadochrony misji otworzą się przy wyższej prędkości
• InSight używa silniejszych materiałów dla lin spadochronowych

Nadzór nad lądowaniem

Wszystkie marsjańskie lądowanie NASA są nadzorowane w centrum kontroli misji JPL w Pasadenie, w stanie Kalifornia. Po udanym lądowaniu, operacje na powierzchni będą nadzorowane przez zespół w sąsiednim budynku. Podczas operacji lądownika, zespół w JPL będzie wspierany przez centrum Lockheed Martin Space’s Waterton Campus w Littleton w stanie Colorado - to tam powstawał lądownik.