美国“洞察”号无人探测器成功着陆火星，执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务
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历经6个多月的航行，跋涉约4.8亿公里，美国“洞察”号无人探测器于美国东部时间26日14时54分许（北京时间27日3时54分许）成功着陆火星平坦区域，执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务。目前，“洞察”号已经发回了登陆火星表面的第一张照片，照片上可见尘粒和火星地平线。 今年5月5日，“洞察”号从位于美国加利福尼亚州中部的范登堡空军基地升空。美国航天局（NASA）的直播画面显示，“洞察”号于11月26日14时47分许进入火星大气层，整个进入、降落和着陆的过程在约7分钟内完成。14时54分许，“洞察”号降落在火星表面。随后，“洞察”号通过卫星于15时许传回了火星的第一张照片。 “洞察”号是第一个致力于研究火星深层结构的探测器，它搜集到的火星内核结构信息将有助于增加人类对包括地球在内的所有岩态行星起源及早期演化的认识。 “洞察”号项目领衔研究员布鲁斯·巴纳特说，装配和调整设备将耗时数月，预计明年春末才能获得大量探测数据。巴纳特说，“洞察”号所携设备将研究火星的地质作用，目的是绘制火星内部的三维地图。经由“倾听”地震、陨石作用或火山活动引发的火星震动，科学家可望了解火星内部并揭示它如何形成。 “紧张”着陆——“恐怖7分钟” 着陆前13分钟，着陆器与巡航段分离；进入中，着陆器达到17300km/h的速度，热防护前罩启用；进入中，降落伞展开，着陆器速度降至431km/h；着陆前5分钟，热防护前罩分离；着陆前2分钟37秒，着陆器与热防护背罩分离，期间着陆支腿展开；着陆前42秒，进入最后着陆阶段，速度降至8km/h。 在火星艾利希平原着陆，“洞察”号以每小时约2.1万公里的速度进入火星大气层外缘，2分钟内时速降至约1600公里，随后下降、着陆。整个过程在约7分钟内完成，很多工程师把这7分钟称为“恐怖的7分钟”。 “洞察”号首席科学家布鲁斯·巴纳特用“异常困难”来形容这次登陆任务。他说，“洞察”号要完成多个极其复杂的动作，才能实现平稳着陆，其中影响成败最关键的两大因素分别是——超音速降落伞的部署和雷达系统的锁定。 超音速降落伞的部署 在距离火星表面约16公里的高空，“洞察”号顶部的巨大超音速降落伞将打开，随后，6个点火装置将同时启动，使着陆器与隔热罩分离。降落伞的部署不仅对于着陆器在短时间内急剧减速至关重要，还将帮助着陆器打开、伸展并朝向火星表面。 雷达系统的锁定 在与隔热罩分离后，“洞察”号的三条腿将展开并锁定。此时，雷达系统启动，将向火星表面发射脉冲信号，以测量探测器的高度和下降速度。“雷达系统将准确锁定降落点，向‘洞察’号的机载计算机反馈高度、速度等信息，由机载计算机运算并指导其着陆过程。雷达锁定的过程需要‘洞察’号完全自主完成，非常困难，风险很大。”巴纳特说。 “精准”站位——发回“自拍照” 美国航天局负责人吉姆表示：“我们看到直播画面感觉是实时的，其实这些画面有8分钟延时，这意味着我们看到成功着陆画面时，探测器已经在火星上停留八分钟了。” 法新社报道，全球多家航天机构先前累计43次尝试把飞行器、探测器送上火星，过半以失败告终。 “洞察”号登陆火星前，美国航天局已有7次成功经历。上一次登陆在6年前，“主角”是如今仍在漫步这颗红色星球的“好奇”号火星车。 “洞察”号今年5月从加州范登堡空军基地升空，在太空中累计“跋涉”大约4.8亿公里，在火星表面的着陆点距离“好奇”号当年着陆位置大约600公里。 美国航天局喷气推进实验室总工程师罗布·曼宁认为，“洞察”号着陆堪称“完美”，符合“大家的希望和想象”。 这一探测器有三条“腿”，着陆不久向实验室传回第一张“自拍照”，展示它在火星表面所处环境。 着陆时扬起的尘土附着在镜头上，致使“自拍照”显得模糊，却足以显现“洞察”号周围多沙、地势平坦，仅一块大小可观的岩石。 从静态画面看，“洞察”号“略微倾斜，这不理想”，美国行星学会高级编辑埃米莉·拉克达瓦拉在社交媒体写道，“但作业区平得像一块煎饼，几乎没有岩石”。 “洞察”号停在火星艾利希平原西侧。项目经理汤姆·霍夫曼说，它的着陆点接近精准，只是航天局尚未完成最终计算。 按照霍夫曼的说法，从“洞察”号传回的第一幅图像难以辨认附近是否有斜坡，但可以看出它处在一个平坦、光滑的“停车场”。 跟着“洞察”号 26万中国人“火星留名” 为了满足天文爱好者们“飞向火星”的心愿，“洞察”号和之前NASA的许多任务一样，面向所有的地球人征集名字。这几乎算得上是NASA增加普通民众参与度和对深空探测亲切感的经典案例了。 在2015年、2016年和今年，NASA多次向外界征集姓名，最终，全世界有243万多人领到了这张“登机牌”，其中包括26万名中国人。 这些名字被存储在一个直径不足0.8厘米的芯片中，也随着这次“洞察”号的顺利着陆，随“洞察”号一同登陆火星。 如果这次没有赶上的也不用遗憾，NASA现在的任务基本都会有这项活动，2020年的火星发射窗口也应该会有相应的征名活动，不要错过下一次去火星的机会哦。 我和我的小伙伴 解剖“洞察”号 我的名字 “洞察”号这个名字，来源于探测器英文名称“通过地震调查、测地学及热传导实施内部探测”的首字母缩写。 我的任务 了解火星的内部结构及火星震等活动，这是美国火星无人探测项目的重要部分。“洞察”号质量360公斤，今后两年、即大约一个“火星年”，将在原地“作业”。 我的特别 “原地不动”，是“洞察”号区别于“勇气”号和“机遇”号等火星车“前辈”的独特之处。“洞察”号的大部分科学任务将通过原地的钻探实验完成。长时间固定在同一位置有助于探测器准确搜集大量科学数据。 我的“身体” “洞察”号有“三条腿、一根手臂”，展开后着陆器宽约6米。着陆器是核心部分，在火星上的所有探测活动都将由它来完成。 我的“装备” “洞察”号搭载了3部主要科学仪器，分别是地震测量仪、温度测量装置以及“旋转和内部结构实验仪”。装配和调整设备将耗时数月，预计明年春末才能获得大量探测数据。 可防风的地震测量仪灵敏度极高，由法国国家航天研究中心制造，足以“感知”尺度为氢原子半径的地面运动，记录“火星震”或陨石冲击所引发的震波；温度测量装置由德国航空航天中心提供，可通过锤击到达火星地下3米或更深处，测量火星内核释放的热量；而“旋转和内部结构实验仪”可通过火星与地球间的无线电传输，来评估火星绕轴旋转产生的扰动，用以提供火星内核大小的线索。 我的“小伙伴” 在了解“洞察号”是如何在火星表面开展具体工作之前，我们首先必须要提一下在这趟火星之旅过程中劳苦功高的两颗中继通信立方星——MarCO-A和MaCO-B，它们也是首批进入深空的立方星，为了展现一个更为亲近可爱的形象，研发人员将其命名为经典动画电影《机器人总动员》中的两个主角——“瓦力”和“伊娃”。 这两颗立方星在“洞察号”下降和着陆阶段（EDL）承担探测器与地球之间的通讯中继工作，第一时间向地球传回探测器的着陆状况。当然，这次MarCO-A和MaCO-B两颗立方星中继通信作为首次测试性应用，也为未来深空探索的不间断、高效率通信提供了验证的借鉴。 探 / 索 火星探测热潮即将到来：“我们的目标是火星与未来” 各国航天机构还酝酿着多个登陆火星计划。2020年前后，美国计划发射下一代火星车“火星2020”；欧俄计划联合发射“火星生物学-2020”火星车；中国计划首次发射火星探测器，并实施首次火星探测任务 近年，火星的受关注度持续上升。实际上，NASA和其他航天局自20世纪60年代初以来已实施了几十次火星无人探测任务，在2000年发布“火星探测计划”（MEP）之后，NASA已成功开展了奥德赛、勇气号、机遇号、火星勘测轨道器、凤凰号、好奇号和MAVEN等7个火星探测器的设计和运行。但放眼2020年之后，我们会发现世界各国将掀起新的一轮火星探测热潮。 其中知名的项目包括NASA“火星探测计划”中的第9颗火星探测器——将于2020年7月发射的火星2020（Mars 2020）。与“好奇号”等以往的火星探测任务不同，“火星 2020”新核动力火星车将收集岩石样品，并将样品用密封罐储存起来，放置于火星表面，以便被未来任务的航天器带回地球。 对欧空局来说，火星是不能落下的一站，而他们抢占2020年时间点的任务就是“火星太空生物”（Exo Mars） 的第二阶段。在该任务中，欧空局将和俄罗斯进行合作，由俄罗斯方打造登陆平台，欧空局提供火星探测车。车上面搭载双方的科学仪器，主要将寻找在火星上的生物生命标记。根据俄罗斯航天集团总经理德米特里·罗戈津此前的说法，“探测车将会在2021年3月19日登陆！” 中国也再次重拾起火星探索的规划，2016年1月11日，中国正式批复首次火星探测任务，中国火星探测任务正式立项，并将在2020年左右发射一颗火星探测卫星。通过一次发射，实现火星环绕和着陆巡视探测。 此外，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）计划于2021年向火星两颗卫星中的“福波斯”发射探测器，在采集沙子和冰等样品后返回地球。印度在2014年9月首个火星探测器“曼加里安”成功进入火星轨道后，也提出了新的火星探测计划。 虽然时至今日，火星探测器的成功率仍不足50%，但各国极大的探索热情还是预示着人类对火星的了解将上一个新的台阶。 |