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來源：互聯(lián)網(wǎng)

美國洞察號火星車：美國航空航天局20日宣布，計劃于2016年發(fā)射“洞察”號，探索火星內(nèi)核狀況。國家航空航天局宣布“洞察”號將由負(fù)責(zé)“好奇”號火星車項目的噴氣推進(jìn)實驗室主管。“洞察”號抵達(dá)火星需6個月，然后用一整個火星年，即大約680天時間收集目標(biāo)數(shù)據(jù)。“洞察”號的設(shè)計使用年限為兩年。 “洞察”號計劃降落在火星環(huán)境較適宜的赤道區(qū)域，第一個火星年后或?qū)⒛軌蚶^續(xù)提供數(shù)據(jù)。與“好奇”號“精心”裝備不同，“洞察”號儀器相對簡單。

11月26日14時54分許，“洞察”號無人探測器在火星成功著陸，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”奧秘的任務(wù)。

美國洞察號火星車簡介

美國航空航天局(NASA)就宣布了下一個火星探測計劃，表示將于2016年發(fā)射另一個火星探測器“洞察”號，利用地震調(diào)查、大地測量學(xué)和熱傳導(dǎo)等方法探測火星內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

科學(xué)家們指出，“洞察”號的探測工作幫助他們進(jìn)一步了解火星的內(nèi)部構(gòu)成。“洞察”號項目由位于加州帕薩迪納的NASA噴氣推進(jìn)實驗室負(fù)責(zé)，其設(shè)計基本沿用了曾于2008年成功登陸火星的“鳳凰”號探測器的整體思路。

但在裝備方面，“洞察”號卻與“鳳凰”號大有不同，其上裝載的主要設(shè)備來自于法國和英國。“洞察”配備的地震設(shè)備能繪制出火星內(nèi)部巖層的分界線，它還有助于弄清楚火星內(nèi)核究竟是液體還是固體，以及進(jìn)一步說明火星表面沒有像地球一樣被分割成不同板塊的原因。

“洞察號”天問一號設(shè)計示意圖。

好奇號火星探測器登陸火星兩周后，2012年8月20日，美國航空航天局（NASA）宣布，將在2016年發(fā)射新火星探測器“洞察號”,預(yù)計耗資4.25億美元。

背景信息

洞察號只是作為全部3個參加競爭美國宇航局“發(fā)現(xiàn)”計劃經(jīng)費(fèi)支持的項目之一。“洞察”號原計劃2016年3月發(fā)射，但由于其搭載的地震測量儀主要傳感器出現(xiàn)真空密封不嚴(yán)問題，發(fā)射被迫推遲。美航天局之前發(fā)布的一份聲明說，“洞察”號的預(yù)算原本為6.75億美元，但重新設(shè)計地震測量儀加上任務(wù)延遲，導(dǎo)致項目成本超過9.93億美元。

設(shè)計原理

巴內(nèi)特是宇航局噴氣推進(jìn)實驗室的專家，他說：“洞察號基本是白手起家，但是其設(shè)計基本遵從了先前美國鳳凰號火星探測器的藍(lán)圖。”他的小組這樣利用已經(jīng)被證明為可靠的舊有設(shè)計藍(lán)圖將省去重新進(jìn)行設(shè)計的步驟，從而大幅削減項目成本。不過他也說：“這臺探測器的機(jī)械臂和鳳凰號的很像，但是并非完全相同。”并且洞察號探測器的著陸地點(diǎn)和考察目標(biāo)也和鳳凰號有所不同。

洞察號將搭載完全不同的3種科學(xué)載荷，包括兩臺由歐洲提供的儀器，專門設(shè)計用于探查這顆紅色星球的核心深處，從而了解與其形成過程相關(guān)的線索。它將探測這里是否存在任何地震現(xiàn)象，火星地表下的地?zé)崃髦担鹦莾?nèi)核的大小，并判斷火星的內(nèi)核究竟處于固態(tài)還是液態(tài)。巴內(nèi)特說：“地震儀設(shè)備（即SEIS，全稱為‘內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實驗’）由法國提供，地?zé)崃髦堤綔y儀（HP3，即熱流和物理屬性探測儀）則由德國提供。”洞察號探測器計劃中將降落在火星靠近赤道的溫暖地帶，從而保證它的任務(wù)期可以達(dá)到兩年左右。

發(fā)射歷程

發(fā)射

2018年5月5日凌晨4時05分，搭載“洞察”號火星探測器的“宇宙神”V－401型火箭從位于加利福尼亞州中部的范登堡空軍基地3號發(fā)射臺發(fā)射升空，執(zhí)行人類首個探究火星“內(nèi)心”的探測任務(wù)。

著陸

2018年11月26日，美國航空航天局官網(wǎng)發(fā)布消息稱，火星探測器“洞察號”將于美國時間11月26日，在火星表面著陸。著陸前，它將以19800公里的時速進(jìn)入火星大氣層頂部，并在三條腿落地火星表面之前，慢慢降至?xí)r速8公里，相當(dāng)于人類慢跑的速度。這種急減速必須在不到7分鐘內(nèi)完成。

2018年11月26日14時47分，“洞察”號進(jìn)入火星大氣層，整個進(jìn)入、降落和著陸的過程在約7分鐘內(nèi)完成。

2018年11月26日14時54分許（北京時間27日3時54分許），美國航空航天局的“洞察”號無人探測器在火星成功著陸，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”奧秘的任務(wù)。隨后，“洞察”號通過與其同行的迷你衛(wèi)星于15時許傳回了火星的第一張照片。

2019年2月19日起，根據(jù)“洞察”號無人探測器提供的數(shù)據(jù)，美國航天局開始在網(wǎng)上發(fā)布火星每日天氣報告，提供火星氣溫、風(fēng)速、氣壓等信息。

2019年3月18日，據(jù)美國《科學(xué)》雜志報道，“洞察”號著陸器終于將其超靈敏的地震儀置于火星表面。該儀器旨在通過探測“火星震”的轟鳴聲來揭示有關(guān)火星內(nèi)部的謎團(tuán)。幾周后，著陸器首次聽到了火星上的微小震顫。這種新發(fā)現(xiàn)的噪聲很可能由來自大氣風(fēng)的低頻壓力波引起，這些大氣風(fēng)在火星表面呼嘯而過，在火星表面產(chǎn)生淺淺的長周期波——瑞利波。

2022年9月消息，英國《自然·地球科學(xué)》雜志發(fā)表的一項研究指出，美國航空航天局的“洞察號”著陸器探測到了火星上由流星體撞擊事件引起的地震波，并由火星勘測軌道飛行器將其源頭追溯到相關(guān)的、新形成的撞擊坑。

探測火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)

與好奇號火星探測器主要探測火星表面結(jié)構(gòu)不同，“洞察號”將用于探索火星內(nèi)部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

“洞察號”火星探測器是從三個方案中脫穎而出而被NASA選中的。相比“好奇號”25億美元的浩大投入，“洞察號”堪稱低投入小成本，整個項目僅耗資4.25億美元，但不包括利用火箭發(fā)射探測器的費(fèi)用。其他兩個落敗的項目分別是土星衛(wèi)星土衛(wèi)六的探測器以及彗星跳躍者項目。

“洞察號”預(yù)計于2016年9月20日抵達(dá)火星。和此前登陸火星的“勇氣號火星探測器”以及“機(jī)遇號火星探測器”漫步車不同，“洞察號”天問一號是一個固定式著陸器，大部分的科學(xué)任務(wù)是通過諸如鉆探實驗來完成，并僅限于著陸位置下方。

鉆入火星地下5米

“洞察號”的探頭將鉆入火星地下5米深處進(jìn)行考察，測量溫度和重力波動等。美國航空航天局科學(xué)家們希望借助“洞察號”弄清火星的內(nèi)核究竟是由液體還是固體構(gòu)成的。NASA科學(xué)部負(fù)責(zé)人約翰·格倫斯菲爾德說，“我們利用類似地震學(xué)之類的標(biāo)準(zhǔn)方法來了解地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是對于火星，我們卻沒有此類的知識。”

一旦“洞察號”探索成功，它將為地球傳回其在火星720天任務(wù)周期中所收集的29GB的數(shù)據(jù)。屆時，科學(xué)家們將可獲得火星構(gòu)造和太陽系中其他巖石星球的研究數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)將幫助科學(xué)家們理解火星在億萬年間的變化。

今年初，曾有分析稱，美國航空航天局將會削減火星計劃預(yù)算。很多科學(xué)家們甚至擔(dān)心，萬一好奇號火星探測器失敗，美國可能十年內(nèi)都不會再發(fā)射天問一號。不過“好奇號”成功為美國火星計劃帶來了光明的前景。（高美）

“洞察號”指數(shù)

發(fā)射日期：

2016年3月8日-27日

降落日期:

2016年9月20日

終點(diǎn)：火星赤道附近

目標(biāo)：火星內(nèi)部構(gòu)造

探測時長:2年

項目費(fèi)用:4.25億美元

■ 揭秘

攜帶多國高科技設(shè)備

位于加州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）負(fù)責(zé)“洞察號”火星探測器項目。該實驗室表示，“洞察號”的設(shè)計很大程度上借鑒了2008年成功登陸火星的“美國鳳凰號火星探測器”探測器，不過雖然二者看起來非常相像，但是攜帶的設(shè)備卻非常不同。

“洞察號”攜帶的主要儀器有地震儀設(shè)備、地?zé)崃髦堤綔y儀、火星自轉(zhuǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實驗儀。這些儀器是國際合作的結(jié)晶，其中地震儀設(shè)備來自法國，將用以記錄火星內(nèi)部的“脈動”；地?zé)崃髦堤綔y儀來自德國，可以測量火星地下溫度以及跟蹤火星內(nèi)部各種“反應(yīng)”；而自轉(zhuǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實驗儀則是由噴氣推進(jìn)實驗室研制。

在火星上停留兩年

據(jù)“洞察號”首席科學(xué)家布魯斯?班納特介紹，“洞察號”的新型自轉(zhuǎn)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)實驗儀可跟蹤火星上每周的變化，而此前火星漫步車“機(jī)遇號火星探測器”上的設(shè)備在低溫下受到很大限制，“洞察號”還可以獲得火星上一整年的變化測量。噴氣推進(jìn)實驗室還為“洞察號”天問一號配備了兩臺相機(jī)以及檢測火星天氣變化的儀器。

2008年，“美國鳳凰號火星探測器”探測器降落在火星北部高緯度寒冷地區(qū)，而“洞察號”火星探測器會降落在溫度較高的火星赤道附近。在赤道附近降落有利收集到更多太陽光，可為探測器上的太陽能電池板提供充足電力。“洞察號”預(yù)計可在火星上停留兩個地球年，相當(dāng)于火星上一年。

美國“洞察”號探測器首次探測到沿火星表面?zhèn)鞑サ恼鸩?/p>

當(dāng)?shù)貢r間2022年10月27日，美國航空航天局（NASA）的研究人員表示，“洞察”號火星探測器發(fā)來的數(shù)據(jù)顯示，火星探測器首次探測到沿火星表面?zhèn)鞑サ摹盎鹦钦稹闭鸩ǎ皇歉顚拥恼鸩ā?/p>

觀測火星核心

2023年，通過分析洞察號探測器上的地震儀記錄的兩次地震波，科學(xué)家們首次直接觀測到了火星的核心，揭示了這顆紅色星球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和成分。

主要任務(wù)

洞察”號任務(wù)全稱“通過地震調(diào)查、大地測量學(xué)及熱傳導(dǎo)實施內(nèi)部探測”，是首個研究火星內(nèi)部的探測任務(wù)，也是美國火星無人探測項目的重要部分，設(shè)計任務(wù)時間為兩年。科學(xué)家希望通過“洞察”號了解火星內(nèi)核大小、成分和物理狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造，以及火星內(nèi)部溫度、地震活動等情況。目的是想嘗試回答一個科學(xué)界最基本的問題：行星是如何形成的？

如果一切順利，探測器預(yù)計將于2018年11月26日左右在火星赤道附近著陸，然后用機(jī)械臂把地震測量儀和溫度測量裝置永久安置于火星表面。這將是在火星上前所未有的行動。洞察號將在火星表面的著陸點(diǎn)就地完成其大部分設(shè)定的科學(xué)探測目標(biāo)。它的機(jī)械臂將攜帶兩臺科學(xué)儀器直接接觸火星地表展開考察工作。巴內(nèi)特說：“機(jī)械臂將會把地震儀和地?zé)崃魈綔y儀從儀器平臺上取下，依次擺放在探測器旁邊的地面上。機(jī)械臂本身并不攜帶有鉆頭，但是熱流探測儀會自動向下鉆探，深度可以達(dá)到5米左右。”

2021年11月，利用美國航空航天局“洞察”號（InSight）任務(wù)采集的地震數(shù)據(jù)，研究人員首次解析火星淺層地下至約200米的深度。

設(shè)備配置

這一天問一號配備兩個可折疊的太陽能板，展開后著陸器寬約6米。“洞察”號搭載了三部主要的科學(xué)儀器，分別為地震測量儀、溫度測量裝置以及“旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實驗儀”。

可防風(fēng)的地震測量儀靈敏度極高，足以“感知”尺度為氫原子半徑的地面運(yùn)動，記錄“火星震”或隕石沖擊所引發(fā)的震波；溫度測量裝置可通過錘擊到達(dá)火星地下3米或更深處，測量火星內(nèi)核釋放的熱量；而“旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實驗儀”可以通過火星與地球間的無線電傳輸，來評估火星繞軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擾動，用以提供火星內(nèi)核大小的線索。

另外，以卡通明星“瓦力”和“伊娃”名字命名的兩顆“雙胞胎”迷你衛(wèi)星也將與“洞察”號同行，成為首批進(jìn)入行星際空間的立方體衛(wèi)星。它們將在“洞察”號著陸時，把遠(yuǎn)距離遙測結(jié)果直接發(fā)回地球。這兩顆衛(wèi)星的成本約為1850萬美元。

探測器攜帶的第三件科學(xué)載荷是RISE，即“自轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)試驗”探測設(shè)備，這是美國航空航天局噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）提供的。它將利用探測器的通訊系統(tǒng)精確測量火星的自轉(zhuǎn)并探查火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成成分。

在火星上執(zhí)行考察任務(wù)的機(jī)遇號火星探測器在執(zhí)行一項多普勒無電線追蹤實驗，這一實驗的原理和RISE設(shè)備的實驗非常相似，只是后者的實驗精度將要更高。巴內(nèi)特說：“RISE實驗設(shè)備的工作將和現(xiàn)在利用機(jī)遇號火星車進(jìn)行的實驗非常相似，但是洞察號的設(shè)備可以做的更好。”他說：“兩者之間的不同在于我們每周將會做更多更頻繁的追蹤實驗，機(jī)遇號由于正值火星冬季，因而電力不足，處于停駛狀態(tài)。相比之下，洞察號將可以連續(xù)一整個火星年（約合兩個地球年）進(jìn)行這項實驗，而機(jī)遇號火星探測器的數(shù)據(jù)卻可能只能覆蓋幾個月。”

除此之外，洞察號還將裝備兩臺相機(jī)，并將進(jìn)行一些天氣方面的測量工作。

“在洞察號的機(jī)械臂上安裝了相機(jī)，在設(shè)備平臺上也有。所有這兩臺相機(jī)的主要目的都是為了方便監(jiān)測將儀器設(shè)備放置在火星表面上的操作，當(dāng)然它們也能用來拍攝探測器周圍的環(huán)境景色，不過這些照片都將只有黑白兩色的。將對氣壓，溫度和風(fēng)速等進(jìn)行測量，主要是為了用于地震儀數(shù)據(jù)的噪音修正工作，當(dāng)然這些數(shù)據(jù)也將是火星天氣研究方面有用的材料。