InSight-MPS

Das Ziel dieses Proposals ist es, das Eindringverhalten eines kleinen Penetrators unter die Oberfläche eines Planeten zu verstehen und vorherzusagen. Ein solches Instrument wird einen Teil der Payload der NASA Insight Mission bilden, die im Jahr 2016 zum Mars gestartet werden soll.

Die wichtigste Aktivität des Projekts wird die Entwicklung von Computermodellen zur Beschreibung der Bewegung eines "Mole" bis zu einer Tiefe von mehreren Metern sein.

Um dieses Ziel zu erreichen, sollen verschiedene Methoden studiert werden: 

• Eine Pile Driving Methode, bei der existierende Algorithmen, die üblicherweise bei geotechnischen Bauprojekten angewendet werden, so modifiziert und adaptiert werden, dass sie der Geometrie und den Größenverhältnissen des InSight/HP3 mole's entsprechen. Um dynamische Vorgänge besser beschreiben zu können wird am Beginn eine vergleichende Auswahl zwischen zwei verschiedenen methodischen Ansätzen gemacht.
• Eine Discrete Element Methode (DEM), die in der Lage sein sollte, den Einfluss des planetaren Materials auf das Eindringverhalten des Mole zu studieren. Diese Methode ist numerisch extrem aufwendig, kann aber dazu verwendet werden, bestimmte dynamische Vorgänge zu beschreiben, die dann in den anderen Modell-Ansätzen verwendet werden können.
• Eine Material Point Methode (MPM), die weniger Computer-Resourcen verlangt als die DEM Methode, aber dennoch in der Lage sein könnte das Verhalten eines granularen Mediums unter der Wirkung eines Hammerschlags hinreichend genau zu beschreiben, um verlässliche Vorhersagen zu erlauben. 

Die Ergebnisse der Modellrechnungen werden schließlich mit Messergebnissen aus Experimenten verglichen, die von Partnern im InSight team gewonnen werden. Darauf basierend wird dann ein Model erstellt werden, das eine bestmögliche Vorhersage des Eindringverhaltens des HP3 Mole auf der Marsoberfläche ermöglichen soll.

Die Verwendung eines solchen "Numerischen Werkzeugs" ist sehr wichtig für den Erfolg der Insight Mission: Einerseits kann es in der Entwicklungszeit vor dem Start zur Optimierung des Designs eingesetzt werden, anderseits kann es nach der Landung auf dem Mars zur Bestimmung der erdmechanischen Parameter des Mars Regolith Materials verwendet werden.

Projektleitung

Österreichische Akademie der Wissenschaften

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Web: www.oeaw.ac.at