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飞往火星的地质学家
火星地质学家的诞生
“洞察号”火星探测器是美国国家航空航天局（以下简称NASA）的一个发现项目, 整个任务总预算8.3亿美元, 虽然经费远远小于“ 好奇号”“ 卡西尼号”等知名项目,但在此类项目中已属中上水平.据称,“洞察号”是首个针对火星地质情况进行勘探的探测器.
此前人类的47次火星探测计划都是围绕火星大气、地磁、重力场、地表、浅层土壤等设计的.“洞察号”虽然是个“ 地质学家”,但不能像火星车一样四处走动,一旦着陆就只能在原地进行“深入”研究.
科学家经过长达4年的选址,最终选定了火星北半球极乐世界平原西部的一个区域,这里地势平坦利于设备调平,岩土硬度适于钻头钻探,阳光充足便于帆板充电,而且该地点便于与已有的5个火星勘测轨道飞行器进行通信.
“洞察号”在很大程度上直接继承了2007年美国发射的“凤凰号”火星着陆器的设计.值得一提的是,“洞察号”的着陆器就是“凤凰号”火星着陆器的备份品,仍采用降落伞结合助推器反推的方式平稳着陆.
“洞察号”原本在2016年3月就有机会奔向火星,但由于当时“洞察号”的关键设备出现问题而错过了发射窗口 .
“洞察号”的独门武功
科学家希望“洞察号”收集与火星基本结构有关的信息,比如外壳厚度、幔和核的成分,这将有助于科学家们揭示岩质行星的组成及形成方式.
“洞察号”携带了火星内部结构地震仪、热流及物理特性探测仪、自转与内部结构实验仪等3台主要仪器设备进行探测工作.“洞察号”着陆后,科学家将考察其周边地形的平整情况,用长约2.4米的机械臂把各种设备从着陆器的舱内取出,安放于火星表面.
其中,火星内部结构地震仪主要探测火星地震,能够对地震及地质活动进行监测.陨石撞击是唯一可能被其精确定位震源的火星地震,不过通过陨石撞击这种强度的火星地震能否观测到火星深部结构还很难说,毕竟在短短两个地球年的任务期间能观测到较高强度的陨石撞击,恐怕真需要一些耐心和运气.
热流及物理特性探测仪则可以测量火星内部热量的流动情况,以及热量对火星地质结构的影响.该设备配备了一个被称为“ 鼹鼠”的钻头,可以一直钻到火星地下5米深处,测量火星表面风化层下的温度、热传导率和热梯度,这也将是迄今为止在火星上钻出的最深孔洞.
基于此前火星车“前辈们”采集到的火星重力数据,科学家们已经对火星内部各层的温度和热流提出了一些模型,“洞察号”的实测数据正好可以检验这些模型.上述两台设备所采集的数据将成为火星探测的最后一块拼图,帮助科学家们了解火星内部结构的演化,绘制火星内部的详细图景.自转与内部结构实验仪可以检测火星自转中可能存在的晃动,这将有助于科学家掌握火星核的特征,以及核与幔互相影响的情况.
此外,“洞察号”还携带了两个高清摄像机,分别拍摄视野可达45°的3D全彩色照片、120°广角全景照片,二者都能够实现高清晰度成像,主要完成协助仪器部署和周边环境监测的任务.它们在着陆后1小时内就能拍摄照片, 并在当天传回地球.
周边知识也很丰富
NASA为了吸引全世界航天爱好者对“洞察号”的关注,还组织了一个“ 将你的名字带上火星”的活动,就是将报名者的名字写入一个芯片,由“洞察号”携带前往火星.活动截止时,全球共有320多万人的名字写入了芯片,其中来自美国和中国的人名数量位居前两位.
对于此次“洞察号”的发射任务,NASA为保证高可靠性,选用了成本高昂但发射成功率达100%的“宇宙神5”火箭.与“洞察号”一起发射升空的还有2颗立方体卫星,未展开帆板和天线时,它俩都只有大约一个公文包的大小.在目前已有的火星勘测轨道飞行器无法与“洞察号”通信时,它俩会发挥巨大作用,为“洞察号”提供几乎不间断的通信与导航服务,从而让NASA快速了解其着陆情况.可以说,“洞察号”一路开着“直播”设备,向地球不断汇报工作情况.这2颗立方体卫星的昵称为“ 瓦力”和“伊娃”,名字来自2008年上映、曾获得美国第81届奥斯卡最佳动画长片奖的《机器人瓦力》中的两位机器人主人公.
随着“洞察号”的发射,新的火星探测与研究大幕也许将就此拉开.美国还会在2020年发射新一代“MARS2020 号”火星车,而俄罗斯、欧洲太空局、印度等国家和组织都已开展了多种形式的火星探测,我国也在计划发射火星探测器.人类将不断通过火星探测,更好地理解浩瀚的宇宙,了解地球的过去、现在与未来.
（本文摘编自《中国航天报》飞天科普周刊）
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