飛往火星的“地質(zhì)學(xué)家”

◎文 王婷婷

火星地質(zhì)學(xué)家的誕生

“洞察號(hào)”火星探測(cè)器是美國(guó)國(guó)家航空航天局（以下簡(jiǎn)稱NASA）的一個(gè)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目， 整個(gè)任務(wù)總預(yù)算8.3億美元， 雖然經(jīng)費(fèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于“ 好奇號(hào)”“ 卡西尼號(hào)”等知名項(xiàng)目，但在此類(lèi)項(xiàng)目中已屬中上水平。據(jù)稱，“洞察號(hào)”是首個(gè)針對(duì)火星地質(zhì)情況進(jìn)行勘探的探測(cè)器。

此前人類(lèi)的47次火星探測(cè)計(jì)劃都是圍繞火星大氣、地磁、重力場(chǎng)、地表、淺層土壤等設(shè)計(jì)的?！岸床焯?hào)”雖然是個(gè)“ 地質(zhì)學(xué)家”，但不能像火星車(chē)一樣四處走動(dòng)，一旦著陸就只能在原地進(jìn)行“深入”研究。

科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)4年的選址，最終選定了火星北半球極樂(lè)世界平原西部的一個(gè)區(qū)域，這里地勢(shì)平坦利于設(shè)備調(diào)平，巖土硬度適于鉆頭鉆探，陽(yáng)光充足便于帆板充電，而且該地點(diǎn)便于與已有的5個(gè)火星勘測(cè)軌道飛行器進(jìn)行通信。

“洞察號(hào)”在很大程度上直接繼承了2007年美國(guó)發(fā)射的“鳳凰號(hào)”火星著陸器的設(shè)計(jì)。值得一提的是，“洞察號(hào)”的著陸器就是“鳳凰號(hào)”火星著陸器的備份品，仍采用降落傘結(jié)合助推器反推的方式平穩(wěn)著陸。

“洞察號(hào)”原本在2016年3月就有機(jī)會(huì)奔向火星，但由于當(dāng)時(shí)“洞察號(hào)”的關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題而錯(cuò)過(guò)了發(fā)射窗口 。

“洞察號(hào)”的獨(dú)門(mén)武功

科學(xué)家希望“洞察號(hào)”收集與火星基本結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息，比如外殼厚度、幔和核的成分，這將有助于科學(xué)家們揭示巖質(zhì)行星的組成及形成方式。

“洞察號(hào)”攜帶了火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震儀、熱流及物理特性探測(cè)儀、自轉(zhuǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀等3臺(tái)主要儀器設(shè)備進(jìn)行探測(cè)工作。“洞察號(hào)”著陸后，科學(xué)家將考察其周邊地形的平整情況，用長(zhǎng)約2.4米的機(jī)械臂把各種設(shè)備從著陸器的艙內(nèi)取出，安放于火星表面。

其中，火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震儀主要探測(cè)火星地震，能夠?qū)Φ卣鸺暗刭|(zhì)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隕石撞擊是唯一可能被其精確定位震源的火星地震，不過(guò)通過(guò)隕石撞擊這種強(qiáng)度的火星地震能否觀測(cè)到火星深部結(jié)構(gòu)還很難說(shuō)，畢竟在短短兩個(gè)地球年的任務(wù)期間能觀測(cè)到較高強(qiáng)度的隕石撞擊，恐怕真需要一些耐心和運(yùn)氣。

熱流及物理特性探測(cè)儀則可以測(cè)量火星內(nèi)部熱量的流動(dòng)情況，以及熱量對(duì)火星地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。該設(shè)備配備了一個(gè)被稱為“ 鼴鼠”的鉆頭，可以一直鉆到火星地下5米深處，測(cè)量火星表面風(fēng)化層下的溫度、熱傳導(dǎo)率和熱梯度，這也將是迄今為止在火星上鉆出的最深孔洞。

基于此前火星車(chē)“前輩們”采集到的火星重力數(shù)據(jù)，科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)火星內(nèi)部各層的溫度和熱流提出了一些模型，“洞察號(hào)”的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)正好可以檢驗(yàn)這些模型。上述兩臺(tái)設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)將成為火星探測(cè)的最后一塊拼圖，幫助科學(xué)家們了解火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的演化，繪制火星內(nèi)部的詳細(xì)圖景。自轉(zhuǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀可以檢測(cè)火星自轉(zhuǎn)中可能存在的晃動(dòng)，這將有助于科學(xué)家掌握火星核的特征，以及核與幔互相影響的情況。

此外，“洞察號(hào)”還攜帶了兩個(gè)高清攝像機(jī)，分別拍攝視野可達(dá)45°的3D全彩色照片、120°廣角全景照片，二者都能夠?qū)崿F(xiàn)高清晰度成像，主要完成協(xié)助儀器部署和周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)的任務(wù)。它們?cè)谥懞?小時(shí)內(nèi)就能拍攝照片， 并在當(dāng)天傳回地球。

周邊知識(shí)也很豐富

NASA為了吸引全世界航天愛(ài)好者對(duì)“洞察號(hào)”的關(guān)注，還組織了一個(gè)“ 將你的名字帶上火星”的活動(dòng)，就是將報(bào)名者的名字寫(xiě)入一個(gè)芯片，由“洞察號(hào)”攜帶前往火星?；顒?dòng)截止時(shí)，全球共有320多萬(wàn)人的名字寫(xiě)入了芯片，其中來(lái)自美國(guó)和中國(guó)的人名數(shù)量位居前兩位。

對(duì)于此次“洞察號(hào)”的發(fā)射任務(wù)，NASA為保證高可靠性，選用了成本高昂但發(fā)射成功率達(dá)100%的“宇宙神5”火箭。與“洞察號(hào)”一起發(fā)射升空的還有2顆立方體衛(wèi)星，未展開(kāi)帆板和天線時(shí)，它倆都只有大約一個(gè)公文包的大小。在目前已有的火星勘測(cè)軌道飛行器無(wú)法與“洞察號(hào)”通信時(shí)，它倆會(huì)發(fā)揮巨大作用，為“洞察號(hào)”提供幾乎不間斷的通信與導(dǎo)航服務(wù)，從而讓NASA快速了解其著陸情況。可以說(shuō)，“洞察號(hào)”一路開(kāi)著“直播”設(shè)備，向地球不斷匯報(bào)工作情況。這2顆立方體衛(wèi)星的昵稱為“ 瓦力”和“伊娃”，名字來(lái)自2008年上映、曾獲得美國(guó)第81屆奧斯卡最佳動(dòng)畫(huà)長(zhǎng)片獎(jiǎng)的《機(jī)器人瓦力》中的兩位機(jī)器人主人公。

隨著“洞察號(hào)”的發(fā)射，新的火星探測(cè)與研究大幕也許將就此拉開(kāi)。美國(guó)還會(huì)在2020年發(fā)射新一代“MARS2020 號(hào)”火星車(chē)，而俄羅斯、歐洲太空局、印度等國(guó)家和組織都已開(kāi)展了多種形式的火星探測(cè)，我國(guó)也在計(jì)劃發(fā)射火星探測(cè)器。人類(lèi)將不斷通過(guò)火星探測(cè)，更好地理解浩瀚的宇宙，了解地球的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)。