飛往火星的“地質學家”

◎文 王婷婷

火星地質學家的誕生

“洞察號”火星探測器是美國國家航空航天局（以下簡稱NASA）的一個發現項目， 整個任務總預算8.3億美元， 雖然經費遠遠小于“ 好奇號”“ 卡西尼號”等知名項目，但在此類項目中已屬中上水平。據稱，“洞察號”是首個針對火星地質情況進行勘探的探測器。

此前人類的47次火星探測計劃都是圍繞火星大氣、地磁、重力場、地表、淺層土壤等設計的?！岸床焯枴彪m然是個“ 地質學家”，但不能像火星車一樣四處走動，一旦著陸就只能在原地進行“深入”研究。

科學家經過長達4年的選址，最終選定了火星北半球極樂世界平原西部的一個區域，這里地勢平坦利于設備調平，巖土硬度適于鉆頭鉆探，陽光充足便于帆板充電，而且該地點便于與已有的5個火星勘測軌道飛行器進行通信。

“洞察號”在很大程度上直接繼承了2007年美國發射的“鳳凰號”火星著陸器的設計。值得一提的是，“洞察號”的著陸器就是“鳳凰號”火星著陸器的備份品，仍采用降落傘結合助推器反推的方式平穩著陸。

“洞察號”原本在2016年3月就有機會奔向火星，但由于當時“洞察號”的關鍵設備出現問題而錯過了發射窗口 。

“洞察號”的獨門武功

科學家希望“洞察號”收集與火星基本結構有關的信息，比如外殼厚度、幔和核的成分，這將有助于科學家們揭示巖質行星的組成及形成方式。

“洞察號”攜帶了火星內部結構地震儀、熱流及物理特性探測儀、自轉與內部結構實驗儀等3臺主要儀器設備進行探測工作。“洞察號”著陸后，科學家將考察其周邊地形的平整情況，用長約2.4米的機械臂把各種設備從著陸器的艙內取出，安放于火星表面。

其中，火星內部結構地震儀主要探測火星地震，能夠對地震及地質活動進行監測。隕石撞擊是唯一可能被其精確定位震源的火星地震，不過通過隕石撞擊這種強度的火星地震能否觀測到火星深部結構還很難說，畢竟在短短兩個地球年的任務期間能觀測到較高強度的隕石撞擊，恐怕真需要一些耐心和運氣。

熱流及物理特性探測儀則可以測量火星內部熱量的流動情況，以及熱量對火星地質結構的影響。該設備配備了一個被稱為“ 鼴鼠”的鉆頭，可以一直鉆到火星地下5米深處，測量火星表面風化層下的溫度、熱傳導率和熱梯度，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“前輩們”采集到的火星重力數據，科學家們已經對火星內部各層的溫度和熱流提出了一些模型，“洞察號”的實測數據正好可以檢驗這些模型。上述兩臺設備所采集的數據將成為火星探測的最后一塊拼圖，幫助科學家們了解火星內部結構的演化，繪制火星內部的詳細圖景。自轉與內部結構實驗儀可以檢測火星自轉中可能存在的晃動，這將有助于科學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”還攜帶了兩個高清攝像機，分別拍攝視野可達45°的3D全彩色照片、120°廣角全景照片，二者都能夠實現高清晰度成像，主要完成協助儀器部署和周邊環境監測的任務。它們在著陸后1小時內就能拍攝照片， 并在當天傳回地球。

周邊知識也很豐富

NASA為了吸引全世界航天愛好者對“洞察號”的關注，還組織了一個“ 將你的名字帶上火星”的活動，就是將報名者的名字寫入一個芯片，由“洞察號”攜帶前往火星?；顒咏刂箷r，全球共有320多萬人的名字寫入了芯片，其中來自美國和中國的人名數量位居前兩位。

對于此次“洞察號”的發射任務，NASA為保證高可靠性，選用了成本高昂但發射成功率達100%的“宇宙神5”火箭。與“洞察號”一起發射升空的還有2顆立方體衛星，未展開帆板和天線時，它倆都只有大約一個公文包的大小。在目前已有的火星勘測軌道飛行器無法與“洞察號”通信時，它倆會發揮巨大作用，為“洞察號”提供幾乎不間斷的通信與導航服務，從而讓NASA快速了解其著陸情況?？梢哉f，“洞察號”一路開著“直播”設備，向地球不斷匯報工作情況。這2顆立方體衛星的昵稱為“ 瓦力”和“伊娃”，名字來自2008年上映、曾獲得美國第81屆奧斯卡最佳動畫長片獎的《機器人瓦力》中的兩位機器人主人公。

隨著“洞察號”的發射，新的火星探測與研究大幕也許將就此拉開。美國還會在2020年發射新一代“MARS2020 號”火星車，而俄羅斯、歐洲太空局、印度等國家和組織都已開展了多種形式的火星探測，我國也在計劃發射火星探測器。人類將不斷通過火星探測，更好地理解浩瀚的宇宙，了解地球的過去、現在與未來。