На снимке во время сборки в ноябре 2023 года во внутреннем кубе Farside Seismic Suite находится большая батарея полезной нагрузки НАСА (сзади) и два сейсмометра. В золотом устройстве в форме шайбы находится датчик короткого периода, а в серебряном корпусе — сверхширокополосный сейсмометр. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Технология, лежащая в основе двух сейсмометров, составляющих сейсмический комплекс НАСА Farside, использовалась для обнаружения более тысячи землетрясений на Красной планете.
Самый чувствительный инструмент, когда-либо созданный для измерения землетрясений и ударов метеоритов в другие миры, приближается к своему путешествию к загадочной обратной стороне Луны. Это один из двух сейсмометров, адаптированных для лунной поверхности, на основе инструментов, первоначально разработанных для марсианского корабля НАСА InSight, который зафиксировал более 1300 марсотрясений до завершения миссии в 2022 году.
Эти два сейсмометра, как часть полезной нагрузки под названием Farside Seismic Suite (FSS), которая недавно была собрана в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, как ожидается, прибудут в 2026 году в бассейн Шрёдингера, широкий ударный кратер, расположенный примерно в 300 милях (500 километрах) от Земли. Южный полюс Луны. Автономный комплекс, работающий на солнечной энергии, имеет собственный компьютер и коммуникационное оборудование, а также возможность защитить себя от сильной жары лунного дня и холодных ночных условий.
Первые лунные сейсмические исследования
После доставки на поверхность лунного корабля в рамках инициативы НАСА CLPS (Коммерческая служба лунной полезной нагрузки) комплекс вернет первые сейсмические данные агентства с Луны с тех пор, как последние сейсмометры программы Аполлон были в эксплуатации почти 50 лет назад. Мало того, он также обеспечит первые в истории сейсмические измерения с обратной стороны Луны.
Инженеры и техники Лаборатории реактивного движения готовят сейсмический комплекс НАСА Farside Seismic Suite к испытаниям в моделируемой лунной гравитации, которая составляет примерно одну шестую земной. Полезная нагрузка соберет первые за почти 50 лет сейсмические данные агентства с Луны и проведет первые в истории сейсмические измерения с обратной стороны. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Этот комплекс, который в 30 раз более чувствителен, чем его предшественники «Аполлон», будет регистрировать сейсмическую «фоновую» вибрацию Луны, вызываемую микрометеоритами размером с мелкую гальку, которые падают на поверхность. Это поможет НАСА лучше понять текущую среду воздействия, поскольку агентство готовится отправить астронавтов Артемиды для исследования лунной поверхности.
Ученые-планетологи хотят узнать, что ФСС расскажет им о внутренней активности и структуре Луны. То, что они узнают, даст представление о том, как формировалась и развивалась Луна, а также скалистые планеты, такие как Марс и Земля.
Это также ответит на давний вопрос о лунных землетрясениях: почему инструменты Аполлона на ближней стороне Луны обнаружили небольшую сейсмическую активность на обратной стороне? Одно из возможных объяснений заключается в том, что что-то в глубокой структуре Луны по существу поглощает землетрясения на обратной стороне, что затрудняет их обнаружение сейсмометрами Аполлона. Другая причина заключается в том, что на дальней стороне меньше землетрясений, которая на поверхности выглядит совсем иначе, чем сторона, обращенная к Земле.
«ФСС предложит ответы на вопросы, которые мы задавали о Луне на протяжении десятилетий», — сказал Марк Пэннинг, главный исследователь ФСС в Лаборатории реактивного движения и научный сотрудник проекта InSight. «Мы не можем дождаться, чтобы начать получать эти данные обратно».
В марте в «чистой комнате» Лаборатории реактивного движения проходят работы в сейсмическом комплексе НАСА «Farside Seismic Suite». Два чувствительных сейсмометра прибора упакованы в конструкцию «куб в кубе» с батареей, компьютером и электроникой. Блестящее одеяло представляет собой внешний изолирующий слой; единственная солнечная панель обеспечивает питание. Фото: НАСА/Калифорнийский технологический институт.
Наука о Марсе и Луне
Два дополняющих друг друга инструмента Farside Seismic Suite были адаптированы на основе конструкций InSight для работы в условиях лунной гравитации — вдвое меньше, чем у Марса, который, в свою очередь, составляет примерно треть земной. Они упакованы вместе с аккумулятором, компьютером и электроникой внутри кубической конструкции, окруженной изоляцией и внешним защитным кубом. Расположенный на вершине посадочного модуля комплекс будет непрерывно собирать данные в течение как минимум четырех с половиной месяцев, работая в течение долгих холодных лунных ночей.
Очень широкополосный сейсмометр, или VBB, является самым чувствительным сейсмометром, когда-либо созданным для использования в освоении космоса: он может обнаруживать движения земли размером меньше одного атома водорода. Толстый цилиндр диаметром около 5 дюймов (14 сантиметров). Он измеряет движение вверх и вниз с помощью маятника, удерживаемого пружиной. Первоначально он был создан французским космическим агентством CNES (Национальный центр космических исследований) в качестве инструмента для экстренной замены («запасной запасной вариант») для InSight.
Филипп Логнонне из Института физики Земли в Париже, главный исследователь сейсмометра InSight, является соисследователем ФСС и руководителем приборов VBB. «Мы так много узнали о Марсе с помощью этого инструмента, и теперь мы в восторге от возможности применить этот опыт к тайнам Луны», — сказал он.
Меньший сейсмометр комплекса, названный датчиком короткого периода, или SP, был построен компанией Kinemetrics в Пасадене, Калифорния, в сотрудничестве с Оксфордским университетом и Имперским колледжем в Лондоне. Устройство в форме шайбы измеряет движение в трех направлениях с помощью датчиков, выгравированных на трех квадратных кремниевых чипах, каждый шириной около 1 дюйма (25 миллиметров).
Прибор для сейсмического эксперимента по внутренней структуре (SEIS) на борту аппарата Mars InSight НАСА находится внутри шестиугольного корпуса медного цвета на этой фотографии, сделанной камерой роботизированной руки спускаемого аппарата 4 декабря 2018 года. Технология SEIS используется на Farside Seismic. Сюита, направляющаяся на Луну. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Собран и протестирован
Полезная нагрузка ФСС была собрана в Лаборатории реактивного движения в прошлом году. В последние недели он выдержал строгие экологические испытания в вакууме и при экстремальных температурах, имитирующих космический космос, а также сильную тряску, имитирующую движение ракеты во время запуска.
«Команда JPL с самого начала была воодушевлена тем, что мы отправляемся на Луну вместе с нашими французскими коллегами», — сказал Эд Миллер из JPL, руководитель проекта FSS и, как Пэннинг и Логнонне, ветеран миссии InSight. «Мы вместе отправились на Марс, и теперь мы сможем посмотреть на Луну и понять, что мы там что-то построили. Мы будем так гордиться этим».
