Belgisch instrument: laRA


Mars

Verken de Planeet Mars

Verken de manen van Mars, Phobos en Deimos

De missies naar Mars

Contact, Info en Links

ExoMars : LaRA

 Mars Actuele missiesBelgisch instrument



mars express_LaRA at ROB
      Instrument: LaRa ( 
La
 nder
Ra
 dioscience )      
mars project
Het radio science experiment LaRa

LaRa (Lander Radioscience), is een X-band transponder te inschijpen op een lander. De coördinator van de ploeg van dit project is Mvr Dehant, onderzoekster aan de KSB (koninklijke Sterrenwacht van België) .

De twee hoofddoelen van dit experiment zijn éénerzijds informatie verkrijgen over het inwendige van Mars om op de manier de vorming en evolutie van Mars beter te begrijpen en anderzijds onze kennis over de condensatie- en sublimatieprocessen van CO2 aan de poolkappen te verbreden om zo de circulatie en dynamiek van de atmosfeer van Mars beter te kunnen begrijpen.

LaRa is een instrument dat gebruikt maakt van een radiolink tussen de Aarde en Mars. Een radiosignaal wordt vanop de Aarde verstuurd naar Mars en LaRa zal dit signaal zoals een spiegel dan terugzenden naar de Aarde. Op Aarde, zal men dan de frequentieverschuiving berekenen tussen de verzonden golf en de ontvangen golf. Deze verschuiving kan men verklaren aan de hand van het Doppler effect dat veroorzaakt wordt door de relatieve snelheiden van de Aarde en Mars. Dit treedt op wanneer de zender van de golven in beweging is ten opzichte van de ontvanger van de golven, of omgekeerd (of een combinatie van beide).De frequentie die gemeten wordt tijdens de transmissie en de ontvangst verschilt licht. Dankzij dit verschil kunnen we de oriëntatie in de ruimte en de rotatie van Mars verkrijgen (precessie, nutatie en variatie in de lengte van de dag).

De huidige kennis over de interne structuur van Mars is grotendeels gebasseerd op drie parameters, de totale massa, de grootte en het traagheidsmoment van de planeet. Het gravitatieveld dat door alle lichamen in de omgeving van Mars aangevoeld wordt, hangt ook af van de distributie van massa's in het inwendige van de planeet. De observatie van de positie van een kunstmatige satelliet die zich in een baan rond Mars bevindt, geeft informatie over de massa en zijn verdeling (de traagheidsmomenten) in het inwendige van Mars. De studie van de rotatie van Mars zou de informatie over het inwendige van de planeet dus moeten aanvullen.


L'intérieur de Mars

Het experiment LaRa zal ons in de loop van de tijd de mogelijkheid bieden om de oriëntatie en de variaties in de rotatie van Mars te verkrijgen. Men zal dan de variaties in de rotatiesnelheid (en dus van de lengte van de dag) en de oriëntatie van de planeet in de ruimte zeer nauwkeurig kunnen bepalen. Dankzij deze studie kan men onder andere enkele zeer interessante parameters over de interne structuur van Mars (fysische eigenschappen, dichtheid en dimensies van de kern bijvoorbeeld) afleiden en kan men ook de variaties in de massa en druk in de atmosfeer verkrijgen. Deze hebben betrekking op de seizoensgebonden condensatie- en sublimatieprocessen van de poolkappen, zoals uitgelegd in de volgende paragrafen.



La précession et la nutation de Mars
In de loop van de tijd varieert de positie van de rotatieas van Mars op een gelijkaardig manier als bij de aarde door de gravitationele aantrekkingskracht van de Zon, de natuurlijke Phobos en Deimos satellieten en planeten in de omgeving. Door het bestaan van een hobbel aan de evenaar (zoals de Aarde is Mars afgeplat aan de polen), heeft de aantrekkingskracht die de zon uitoefent, de neiging om de evenaar te doen kantelen in het baanvlak van Mars (ecliptica). Mars die rond zijn eigen as draait, reageert zoals een tol op deze kracht. Zijn rotatieas beschrijft een grote kegel in de ruimte, loodrecht op het evenaarsvlak: deze beweging noemt men de precessie.
De precessie en de nutatie van Mars


LaRa biedt ons de mogelijkheid om de precessie te berekenen met een nauwkeurigheid die vier keer beter is dan degene die vandaag gekend is voor de nominale tijdsduur van de missie (120 aan de oppervlakte van Mars). Hierdoor kan men het traagheidsmoment van de hele planeet en de straal van de kern met een nauwkeurigheid van enkele tientallen kilometers berekenen.

De relatieve posities van Mars, de Zon, Phobos, Deimos en planeten in de nabijheid veranderen periodiek in de loop van de tijd. De precessie wordt verstoord door een serie van periodieke variaties, nutaties genoemd. Het feit dat Mars vervormbaar is en dat deze planeet een vloeibare kern kan bevatten zorgt voor extra storingen: in het bijzonder een resonantie in de nutaties, veroorzaakt door de Zon. Volgens hun vorm, structuur en samenstelling, vertonen sommige objecten resonanties op bepaalde frequenties (zoals een bel) ; een zeer kleine stimulering kan een reeks belangrijke bewegingen doen plaatsvinden. Voor een gelijkaardige reden moeten soldaten hun stap breken op een brug. Om een modus van trillingen te observeren, moet er een stimulering plaatsvinden aan een frequentie, zeer dicht bij de eigenlijke frequentie. De resonantie in de nutaties bestaat enkel als de kern van Mars vloeibaar is. Als de gegevens die verzameld zijn door LaRa het bestaan van die resonantie dus aantonen, zal men met zekerheid weten of de kern ten minste gedeeltelijk vloeibaar is. In het omgekeerde geval, zal men weten dat de kern volledig vast is. Zo kunnen we bijvoorbeeld ook uit de manier dat een ei rond zijn as draait, afleiden of het rauw of gekookt is.


La nutation de Mars pour un noyau liquide ou solide
La nutation de Mars pour un noyau liquide ou solide
Aan de hand van de metingen van de variaties in de rotatiesnelheid van Mars (de lengte van de dag) kan men variaties in het impulsmoment van de planeet berekenen. Dit verandert regelmatig door de overdracht van massa tussen de atmosfeer en de ijspolen (door het behoud van het impulsmoment tussen de vaste planeet en de atmosfeer). De kennis van de variaties in het impulsmoment biedt ons de mogelijkheid om de overgedragen hoeveelheid materie te bepalen. Deze uitwisseling van materie is verantwoordelijk voor variaties in de snelheid van de rotatie en dus ook voor variaties in de lengte van de dag. Eén vierde van de martiaanse atmosfeer neemt deel aan het seizoensgebonden verschijnsel van condensatie/sublimatie van CO2 bij de poolkappen. Daarom zal kennis over de variatie in de lengte van de dag onze kennnis over dit fenomeen verbeteren en tegelijkertijd ook deze over de circulatie en de dynamiek van de martiaanse atmosfeer. De precessie en nutatie zullen dus bestudeerd worden om onze kennis over het inwendige van Mars te verbreden. De variaties in de lengte van de dag zullen bestudeerd worden om onze vragen over de martiaanse atmosfeer te verduidelijken.
De precessie en de nutatie van Mars

Om de bewegingen van de variaties in de rotatie van Mars en zijn oriëntatie in de ruimte in drie dimensies te bekijken, klik hier


Ontwerp en constructie van LaRa

Het ontwerp en de constructie van LaRa zijn verwezenlijkt door de gemeenschap OMP (Orban Microwave Products) die zich in Leuven te België bevindt (hun webstek). Het ruimtecentrum van Liège (CSL) zal ruimtelijke kwaliteit testen in een martiaans leefmilieu, testen van de noodzakelijke vibraties om de weerstand van LaRa te bewijzen bij de lancering en de landing op Mars, en de decontaminatie maken.




Meer informatie...



Valid XHTML 1.1