Hammering beneath the Surface of Mars . Modellbildung und Optimierung des HP3-Mole

Abstract

Um Antworten auf die Frage nach der Entstehung erdähnlicher Planeten zu geben, werden im Rahmen der NASA-Marsmission InSight Untersuchungen des Wärmestroms im Planeteninneren durchgeführt. Damit der Wärmestrom im Inneren bestimmt werden kann, schlägt sich der HP3 Mole tiefer in des- sen Boden als alle Messinstrumente jemals zuvor. Um das gewünschte Ziel von fünf Metern Tiefe zu erreichen, wird ein spezieller Mechanismus als „selbsteinschlagender Nagel“ verwendet. Mehrkörpersimulationen des Systems unter Berücksichtigung der Kontaktdynamik ermöglichen einen Einblick in das mechanisch-dynamische Verhalten und die Wechselwirkungen beim Betrieb des Moles. Diese Modelle bilden die Ausgangsbasis für die Einbindung in eine Optimierungsumgebung, und damit die Optimierung des Mechanismus selbst.

To answer the question for the evolution of earth-like planets, NASA’s In-sight mission addresses heat flow experiments of Mars’ interior. For measuring the red planet’s internal heat flow, the HP³ Mole hammers deeper below Mars’ surface than any instrument before. To achieve the desired penetration depth of five meters, a special hammering mechanism is used. Multibody simulations, combined with contact dynamics are used to gain further knowledge about the dynamic behaviour and interactions of the system. Based on these models optimizations using an optimization framework are carried out.