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“把脉”火星,“洞察”号登陆器来了


来源:科技日报


科技日报记者 刘 霞

在太阳系的所有奇迹中,除了地球,没有什么地方比火星更受科学家瞩目了。自从人类首次飞向星空,我们已经派出了21个不同的航天器来研究这个红色的邻居。目前,仍有两辆漫游车——“好奇”号和“凤凰”号坚守在火星表面,此外,还有6颗人造卫星在绕火星轨道飞行。现在,为了揭开火星内部暗藏的秘密,一位新使者——“洞察”号登陆器也踏上了征程。

“行星探险家”为火星“把脉”

北京时间2018年5月5日19时5分(美国东部时间5月5日7时5分),美国国家航空航天局(NASA)的“利用地震调查、大地测量和热传输进行内部勘探((InSight))”火星任务——“洞察”号登陆器从加州范登堡空军基地,搭乘联合发射联盟公司的“大力神(Atlas)V-401”火箭发射升空,这是首次在美国西海岸进行的行星际发射任务。

“洞察”号将是自2008年“凤凰”号在火星北极冰帽附近登陆后,首个踏足尘埃遍布的火星表面的登陆器。与“好奇”号漫游车不同,“洞察”号和“凤凰”号这类登陆器并不会四处漫游,而是牢牢根植于登陆地点并探索其周边事物。

以前的火星探测器通过研究火星上峡谷、火山、岩石和土壤等,对红色星球的表面进行了调查,但迄今未曾有人试图研究火星最早的演化——其组成,而这只能通过深入火星地下才能发现。由于火星的地质活动不如地球活跃,因此,它实际上更完整地保留了自身核、幔和壳等的历史记录。

据NASA官网介绍,作为首个研究火星内部的登陆器,“洞察”号不仅仅是一项火星任务,它更是一个“行星探险家”。这将是45亿多年来首次对火星进行“体检”,它将测量火星的“脉搏”(内部活动)、“体温”和“反射作用”(行星由于太阳及其卫星引力产生的抖动)。科学家将解读这些数据,以了解火星的历史、内部构造和活动,从而解答行星和太阳系科学领域最根本的问题之一——太阳系内包括地球在内的岩石行星的形成和演化历程。

高度专业化设备加持

“洞察”号任务调查员之一马克·潘宁说:“为了拼出类地行星形成过程的完整拼图,我们需要了解火星的内部情况,为此,‘洞察’号携带着一些高度专业化的设备。”

潘宁所说的专业化设备主要指两款设备:由法国、德国、瑞士科研团队和NASA喷气推进实验室等联合研制的“内部结构地震试验”(SEIS)仪器,以及由德国空间局(DLR)提供的“热流和物理学性能探测套件”(HP3)。

“洞察”号将在一个被称为“埃律西昂平原”(Elysium Planitia)的地区登陆,距离“好奇”号漫游车略北一点的位置。登陆后,它将花上两个月,利用机械臂将SEIS置于火星表面。据《大众科学》网站报道,这台特制的地震仪非常灵敏,能监测到原子距离的地面运动,因此,就算火星只发生了原子距离的震动,“洞察”号也能捕捉到,从而帮助科学家们勾勒出火星内部结构的演化历程。

接下来,“洞察”号将派出HP3。HP3实际上是一个大型温度计,它将进入地下约5米处,并在土壤中停留整整一个火星年(687个地球日)。在火星绕太阳运行时,HP3将监测火星内部温度的变化情况,从而知悉热量在火星内部的流动方式,以及热量对火星地质结构的影响。

此外,由NASA喷气推进实验室领导研制的“旋转和内部结构实验仪”(RISE)将使用航天器通信系统,对火星旋转进行精确测量,从而揭示火星内核的特征,以及内核与幔的相互影响。

两个立方体卫星同行

“洞察”号不仅将成为首个研究火星内部的航天器,而且,它将从另一方面创造历史。

据NASA消息,随同“洞察”号一起出征的还有一个独立的NASA技术实验:“火星立方星一号”(MarCO)。MarCO由两颗迷你卫星组成,将是立方体卫星技术在深空的首次亮相和测试。这两颗立方体卫星有着非常有趣的名字“瓦力”(Wall-E)和“伊娃”(Eva),它们是2008年大热的迪士尼电影《机器人总动员》中的太空机器人。

这两颗卫星旨在测试未来任务的通信和导航功能,并可能有助于“洞察”号的通信。在进入绕火星运行的轨道后,它们将见证“洞察”号进入大气层的情景,并将数据传回NASA的深空网络,使任务团队得知登陆过程状况。如果这一中继工作能如任务团队希望的那样有效,它可能改变未来的行星任务在航天器进入大气层这段危险时期的通信方式。《大众科学》解释称,通常,进入大气层的航天器要依靠较大型卫星完成中继通信,但只有在航天器到达行星时才能工作。像“火星立方星一号”这样的小型卫星可以一路进行追踪并更新任务信息,给任务增加保险系数。

如果此次测试成功,那么,该技术有望为NASA提供快速通信能力,使科学家可以快速得知探测器登陆火星后的状态信息。

假设一切顺利,“洞察”号能给我们提供一个观察这颗著名的邻居行星的独特视角。在登陆后不久,科学家们将开始研究关于这颗红色行星的一些最大谜团,这样做有助于我们对自己在太阳系中所处的位置有更多了解。


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