“洞察”號(hào)火星登陸器效果圖 圖片來源：nasa官網(wǎng)

在太陽系的所有奇跡中，除了地球，沒有什么地方比火星更受科學(xué)家矚目了。自從人類首次飛向星空，我們已經(jīng)派出了21個(gè)不同的航天器來研究這個(gè)紅色的鄰居。目前，仍有兩輛漫游車——“好奇”號(hào)和“鳳凰”號(hào)堅(jiān)守在火星表面，此外，還有6顆人造衛(wèi)星在繞火星軌道飛行。現(xiàn)在，為了揭開火星內(nèi)部暗藏的秘密，一位新使者——“洞察”號(hào)登陸器也踏上了征程。

“行星探險(xiǎn)家”為火星“把脈”

北京時(shí)間2018年5月5日19時(shí)5分（美國(guó)東部時(shí)間5月5日7時(shí)5分），美國(guó)國(guó)家航空航天局（nasa）的“利用地震調(diào)查、大地測(cè)量和熱傳輸進(jìn)行內(nèi)部勘探（（insight））”火星任務(wù)——“洞察”號(hào)登陸器從加州范登堡空軍基地，搭乘聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的“大力神（atlas）v-401”火箭發(fā)射升空，這是首次在美國(guó)西海岸進(jìn)行的行星際發(fā)射任務(wù)。

“洞察”號(hào)將是自2008年“鳳凰”號(hào)在火星北極冰帽附近登陸后，首個(gè)踏足塵埃遍布的火星表面的登陸器。與“好奇”號(hào)漫游車不同，“洞察”號(hào)和“鳳凰”號(hào)這類登陸器并不會(huì)四處漫游，而是牢牢根植于登陸地點(diǎn)并探索其周邊事物。

以前的火星探測(cè)器通過研究火星上峽谷、火山、巖石和土壤等，對(duì)紅色星球的表面進(jìn)行了調(diào)查，但迄今未曾有人試圖研究火星最早的演化——其組成，而這只能通過深入火星地下才能發(fā)現(xiàn)。由于火星的地質(zhì)活動(dòng)不如地球活躍，因此，它實(shí)際上更完整地保留了自身核、幔和殼等的歷史記錄。

據(jù)nasa官網(wǎng)介紹，作為首個(gè)研究火星內(nèi)部的登陸器，“洞察”號(hào)不僅僅是一項(xiàng)火星任務(wù)，它更是一個(gè)“行星探險(xiǎn)家”。這將是45億多年來首次對(duì)火星進(jìn)行“體檢”，它將測(cè)量火星的“脈搏”（內(nèi)部活動(dòng)）、“體溫”和“反射作用”（行星由于太陽及其衛(wèi)星引力產(chǎn)生的抖動(dòng)）。科學(xué)家將解讀這些數(shù)據(jù)，以了解火星的歷史、內(nèi)部構(gòu)造和活動(dòng)，從而解答行星和太陽系科學(xué)領(lǐng)域最根本的問題之一——太陽系內(nèi)包括地球在內(nèi)的巖石行星的形成和演化歷程。

高度專業(yè)化設(shè)備加持

“洞察”號(hào)任務(wù)調(diào)查員之一馬克·潘寧說：“為了拼出類地行星形成過程的完整拼圖，我們需要了解火星的內(nèi)部情況，為此，‘洞察’號(hào)攜帶著一些高度專業(yè)化的設(shè)備。”

潘寧所說的專業(yè)化設(shè)備主要指兩款設(shè)備：由法國(guó)、德國(guó)、瑞士科研團(tuán)隊(duì)和nasa噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室等聯(lián)合研制的“內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震試驗(yàn)”（seis）儀器，以及由德國(guó)空間局（dlr）提供的“熱流和物理學(xué)性能探測(cè)套件”（hp3）。

“洞察”號(hào)將在一個(gè)被稱為“埃律西昂平原”（elysium planitia）的地區(qū)登陸，距離“好奇”號(hào)漫游車略北一點(diǎn)的位置。登陸后，它將花上兩個(gè)月，利用機(jī)械臂將seis置于火星表面。據(jù)《大眾科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道，這臺(tái)特制的地震儀非常靈敏，能監(jiān)測(cè)到原子距離的地面運(yùn)動(dòng)，因此，就算火星只發(fā)生了原子距離的震動(dòng)，“洞察”號(hào)也能捕捉到，從而幫助科學(xué)家們勾勒出火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演化歷程。

接下來，“洞察”號(hào)將派出hp3。hp3實(shí)際上是一個(gè)大型溫度計(jì)，它將進(jìn)入地下約5米處，并在土壤中停留整整一個(gè)火星年（687個(gè)地球日）。在火星繞太陽運(yùn)行時(shí)，hp3將監(jiān)測(cè)火星內(nèi)部溫度的變化情況，從而知悉熱量在火星內(nèi)部的流動(dòng)方式，以及熱量對(duì)火星地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。

此外，由nasa噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)研制的“旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀”（rise）將使用航天器通信系統(tǒng)，對(duì)火星旋轉(zhuǎn)進(jìn)行精確測(cè)量，從而揭示火星內(nèi)核的特征，以及內(nèi)核與幔的相互影響。

兩個(gè)立方體衛(wèi)星同行

“洞察”號(hào)不僅將成為首個(gè)研究火星內(nèi)部的航天器，而且，它將從另一方面創(chuàng)造歷史。

據(jù)nasa消息，隨同“洞察”號(hào)一起出征的還有一個(gè)獨(dú)立的nasa技術(shù)實(shí)驗(yàn)：“火星立方星一號(hào)”（marco）。marco由兩顆迷你衛(wèi)星組成，將是立方體衛(wèi)星技術(shù)在深空的首次亮相和測(cè)試。這兩顆立方體衛(wèi)星有著非常有趣的名字“瓦力”（wall-e）和“伊娃”（eva），它們是2008年大熱的迪士尼電影《機(jī)器人總動(dòng)員》中的太空機(jī)器人。

這兩顆衛(wèi)星旨在測(cè)試未來任務(wù)的通信和導(dǎo)航功能，并可能有助于“洞察”號(hào)的通信。在進(jìn)入繞火星運(yùn)行的軌道后，它們將見證“洞察”號(hào)進(jìn)入大氣層的情景，并將數(shù)據(jù)傳回nasa的深空網(wǎng)絡(luò)，使任務(wù)團(tuán)隊(duì)得知登陸過程狀況。如果這一中繼工作能如任務(wù)團(tuán)隊(duì)希望的那樣有效，它可能改變未來的行星任務(wù)在航天器進(jìn)入大氣層這段危險(xiǎn)時(shí)期的通信方式。《大眾科學(xué)》解釋稱，通常，進(jìn)入大氣層的航天器要依靠較大型衛(wèi)星完成中繼通信，但只有在航天器到達(dá)行星時(shí)才能工作。像“火星立方星一號(hào)”這樣的小型衛(wèi)星可以一路進(jìn)行追蹤并更新任務(wù)信息，給任務(wù)增加保險(xiǎn)系數(shù)。

如果此次測(cè)試成功，那么，該技術(shù)有望為nasa提供快速通信能力，使科學(xué)家可以快速得知探測(cè)器登陸火星后的狀態(tài)信息。

假設(shè)一切順利，“洞察”號(hào)能給我們提供一個(gè)觀察這顆著名的鄰居行星的獨(dú)特視角。在登陸后不久，科學(xué)家們將開始研究關(guān)于這顆紅色行星的一些最大謎團(tuán)，這樣做有助于我們對(duì)自己在太陽系中所處的位置有更多了解。

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