“洞察”号火星登陆器揭秘火星历史

“洞察”登陆火星示意图

美国宇航局正在建造下一代火星着陆器，它将被用来探索“红色星球”的“内部工作”，并追溯其10亿年的历史。

“洞察”(全称是利用地震调查、大地测量和热传输进行内部探测，利用地震学、测量和热传递进行内部探测)是美国航天局“发现计划”下的一艘宇宙飞船，旨在实现高度集中的科学目标。

洛克希德·马丁公司航天系统部门的项目主承包商计划在2016年发射宇宙飞船，而负责“洞察”任务的项目经理斯图·萨普特说，“一切就绪。”

减速着陆

从技术上来说，《洞察》与美国宇航局2008年发射的凤凰号火星着陆器密切相关，凤凰号火星着陆器用于研究火星最北部的冰冻冰和土壤。

“顿悟”进入火星大气层的快速过程与当年“凤凰”号完全相同:展开降落伞，自控动力着陆，最后展开三足着陆架实现“软着陆”。

“‘洞察’和‘凤凰’有非常相似的结构，”斯帕特告诉《太空》。然而，“洞察”已经用硬件进行了更新，例如电力传输设备、指令和数据处理。

斯佩思说，Insight的空间电子设备主要继承了洛马的设计，用于建造其他航天器。更具体地说，“洞察”号的设计灵感来自前往火星的火星大气和挥发性进化(MAVEN)探测器、前往木星的“朱诺”号宇宙飞船以及成功发射到月球的“圣杯”号探测器。

两种魔法武器

“洞察”任务将在地球上持续大约两年的“火星年”。斯帕特说“洞察”号在火星上停留的时间将比凤凰号长630天，这意味着“洞察”号必须在火星上经历更多的环境变化。

斯帕特还说，《洞察》研究了火星历史的不同部分，并使用了以前从未使用过的仪器。

“洞察”携带着两种“魔法武器”。

此外，由美国国家航空航天局喷气推进实验室(JPL)领导的“起飞实验”(旋转和内部结构实验)将使用x波段透视无线电系统以高精度测量火星的旋转。

由西班牙天体生物学中心开发的风和温度传感器以及另一个压力传感器将探测着陆区的天气状况。“洞察”上的磁强计可以测量火星离子层造成的磁干扰。

“洞察”着陆器将是美国宇航局火星之旅的又一步。

聚合

“看到探测器走到一起真的很令人兴奋，”JPL洞察任务的首席调查员布鲁斯·班纳特说。

“与此同时，这个项目仍然有一个非常伤脑筋的时期，也就是说，当我们测试仪器和航天器子系统时，我们发现了一些设计和制造中不可避免的小问题，这些问题必须在短时间内解决，但我们只有一年半的时间，”班纳特在一封电子邮件中告诉太空网站。

根据2010年美元的购买力，“洞察”任务的费用(不包括着陆车辆和相关服务的费用)限于4.25亿美元。

从加利福尼亚到火星

斯帕斯说，用行话来说，任务的下一阶段是组装、测试和发射。组装测试于今年11月初进行。明年6月，Insight将接受一系列严格的测试。然后在12月，“洞察”将被运送到发射场，并于2016年3月发射。

《洞察》不会在测试后立即离开加州。

“洞察”号将首先被送往加利福尼亚州范登堡空军基地，在那里，联合发射联盟的宇宙5号火箭将首次发射“洞察”，这是加利福尼亚州的第一次星际空间任务。

事实上，“洞察”号到火星的航程并不长。发射六个半月后，着陆器将于2016年9月在火星南部的“极乐世界”着陆。

确切的着陆点仍在讨论中。火星研究人员现在正在使用美国宇航局火星侦察轨道器高清晰成像科学设施(HiRISE)发回的高分辨率图像来确定“洞察”号的精确目的地。

选择工作区

去年8月，研究人员将《洞察》的候选登陆点从22个减少到4个。

班纳特说，美国国家航空航天局目前有大量高分辨率图像(火星表面)，其中大部分可以确保“洞察”号在候选地点安全着陆。

美国宇航局目前正在寻找凤凰号使用的相同着陆功能。“我们将使用与凤凰号相同的岩石丰度测量方法，并且在着陆点也需要相同的坡度，”斯帕特说。“表面不应太陡，也不应有太多岩石。在这样的地区，着陆可以完成，科学研究可以进行。”

登上火星后，“洞察”号将进行为期几天的自我检查，然后开始收集附近的图像，以确定科学研究仪器的合适工作区域。

“洞察”真正开始工作的标志是机械臂的使用。

“机械臂是这项研究任务成功的关键，”斯帕特说。装备有摄像头的机械臂将把地震和热流探测设备放置在火星表面的着陆器顶部。

“击败”火星

放置在火星表面的第一个测量工具将是内部结构地震测试设备(SEIS)。

斯帕特说，“这是我们的首要任务，我们会为它选择一个好的、平坦的着陆点。尽管SEIS内部有一个自动调平机制，但我们仍然希望为它找到一个平坦的地方。”测试完地震仪后，Insight将在地震仪表面放置一个JPL设计的防风和防热罩，以防止其被环境损坏。

“我们不希望地震仪受到风的干扰，”斯帕特说。风的因素会导致设备计算错误，并且有可能记录到达火星表面的震动和流星撞击。

接下来，Insight的机器人手臂打开“热流和物理属性包”。在这个装置中还有一个叫做“鼹鼠”的部件，它需要几周时间才能到达火星内部10-16英尺(3-5米)的地方。

"我们计划在30-40天内探测到符合任务要求的最深地层."斯帕特说。

该设备将监测火星内部的热量。“间谍”在后面带着一根“绳子”，并有一个内置的温度传感器，它可以收集地层中的温度变化曲线，即相对温度-深度变化。另一条电缆将负责把洞察的能量传送给间谍。

全面调查

洞察号将调查火星的重要特征，如地震特征、大地测量数据和热特征。这有助于科学家分析火星的地壳、地幔和核心的属性。

然而，这些发现不仅仅针对火星，斯帕特说。

“虽然这次旅行是去火星，但与其说是去火星，不如说是一次地球任务，”斯派特说，“因为这次任务也适用于水星、金星、地球、月球和火星。”

火星足够大，可以承受太阳系的早期演化，形成自己的陆地实体，同时它也足够小，可以保留演化的痕迹，直到未来的40亿年，这些痕迹在地球上早已消失。

然而，事实上，“洞察”是为了探索“可居住带的行星”，斯帕特说。"这样的行星并不小，它们恰到好处."