美國宇航局探測器即將登陸火星 經歷“恐怖7分鐘”

BI中文站 11月24日報導

在“網絡星期一”(Cyber Monday)，當消費者們在網上尋找各自心儀商品的時候，美國宇航局(NASA)將嘗試六年來首次讓機器人登陸火星。執行這項耗資約8.3億美元任務的探測器名為“洞察號”（InSight），它是“利用地震調查、大地測量和熱傳輸進行內部勘探”的縮寫。

美國宇航局於5月5日向火星發射了“洞察號”探測器。這個登陸器重約358公斤，預計將於美國東部時間11月26日(周一)下午3點左右完成一次冒險登陸，這個過程包括被稱為“恐怖7分鐘”的部分。

如果一切順利，這個高爾夫車大小的登陸器將是自2012年8月美國宇航局“好奇號”（Curiosity）核動力探測器登陸火星以來，第一個登陸火星的機器人。科學家們希望，“洞察號”為期兩年的探測任務將以他們此前一直夢想的方式進行。

美國宇航局前首席技術專家羅伯特·布勞恩（Robert Braun）表示：“我們過去的所有任務都是地面任務，洞察號則截然不同，因為它是通過研究火星內部來窺探過去的。通過這樣做，我們將了解火星，也有助於了解地球的早期歷史。”

然而，首先，“洞察號”探測器必須能安全地著陸在火星表面。

“洞察號”如何在“恐怖7分鐘”中幸存下來

到達火星相對比較容易，這是因為現代火箭比以往任何時候都更加安全、可靠。事實上，自2002年首次發射以來，向火星發射“洞察號”探測器的運載火箭——由聯合發射聯盟公司(United Launch Alliance)製造的Atlas V火箭，隻出現過一次小故障。

然而，在這顆紅色星球上著陸是航天工程師所面臨的最具挑戰性的任務之一。大約三分之一被派往那裡執行任務的機器人都沒能成功著陸。

美國宇航局噴氣推進實驗室的總工程師羅布·曼寧(Rob Manning)稱：“雖然我們以前成功過，但在火星著陸非常困難，這次任務也同樣如此。從大氣層頂部降落到地面需要數千個步驟，每個步驟都必須完美地發揮作用。”

火星大氣的厚度約為地球的1%，但其仍然有足夠的空氣摧毀像“洞察號”這樣的航天器。當它到達這顆紅色行星時，將以超過2萬英裡的時速移動。美國宇航局試圖利用火星大氣層的優勢，將其機器人放入裝有隔熱罩的進入艙中。這有助於降低航天器的速度，同時保護其不受1400攝氏度高溫(足以熔化鋼鐵)的影響。

然而，曼寧說，如果探測器不能以完美的角度（大約12度）進入大氣層，任務就會被提前結束。錯過這個角度，進入艙就會“跳過”大氣層進入太空深處，或者被蒸發掉。

當進入艙脫離母船並下降的階段，有時被稱為“恐怖7分鐘”。這是因為美國宇航局在大約七分鐘內無法“聽到”航天器的聲音，也無法知道著陸是否成功，直到收到其發出的無線電信號。

不過，美國宇航局這次正在嘗試新方法：它發射了兩顆名為MarsCubeOne、公文包大小的衛星。這兩個立方體衛星在前往火星途中都在跟蹤探測器，它們將幫助把著陸數據傳回地球。

“洞察號”探測任務的有效載荷經理湯姆·霍夫曼(Tom Hoffman)在10月份的新聞發布會上說：“這些衛星將把這些資訊傳回地球，這樣我們就知道進入火星大氣、下降和著陸過程的每一步都發生了什麽。”

一旦“洞察號”探測器穿過火星大氣層而沒有燒毀，它的進入艙就會展開一個巨大的超音速降落傘，幾秒鐘後就會丟棄隔熱罩。

不過，“洞察號”的危險之旅還沒有結束。這個機器人仍然需要部署三條著陸腿，並使用雷達計算它離地面的距離，美國宇航局無法實時遠程控制這個機器人，因為即使是光（(或無線電信號)）也需要大約15分鐘才能往返火星。

在離火星表面大約1600的地方，“洞察號”將從保護艙裡掉出來，啟動它的後置火箭引擎，並試圖在不墜毀或翻倒的情況下著陸。

“洞察號”如何探索火星和地球的古老秘密

“洞察號”探測器將試圖在被稱為埃律西姆平原(Elysium Planitia)的區域著陸，這是個靠近火星赤道、相對平坦的地方。如果機器人安全著陸並展開它的兩個圓形太陽能電池板，美國宇航局將認真開始探測火星任務。

與“洞察號”的前任——鳳凰號火星著陸器(Phoenix Mars Lander)一樣，該探測器不會移動地點。但與鳳凰號不同的是，“洞察號”希望能在火星上持續兩年，對這顆46億年前的行星進行首次“檢查”。鳳凰號2008年曾在火星土壤中挖了幾個月的水。

美國宇航局在其任務網站上說：“洞察號的目標是研究火星內部，獲取火星的關鍵體征、脈搏和溫度。要深入到火星深處，著陸器必須在一個能在整個任務中保持靜止的地方。這就是為什麽科學家選擇埃律西姆平原作為洞察號臨時家園的原因。”

當“洞察號”探測器被啟動並與地球通信時，它的首要任務之一就是展開機械臂。“洞察號”將使用這個機器人附件在火星表面放置一個圓頂。這個穹頂將包含六個非常敏感的振動檢測設備，它們被稱為地震儀。

地球和月球上的地震儀(阿波羅號宇航員在月球表面部署的儀器)記錄了地震和月震，這幫助科學家發現了這些岩石世界的內部結構。在火星上，美國宇航局的研究人員希望完成類似的壯舉。

每當隕石撞擊火星，或發生滑坡、岩漿突然移動、構造運動，“洞察號”的地震儀就會探測到這種振動。這些設備甚至可以記錄整個行星的地震活動。隨著時間的推移，有關火星的數據可能會揭示出迄今為止關於其內部結構的未知資訊。

不過，“洞察號”探測器將嘗試的最具挑戰性的任務之一，即在火星進行熱鑽探。這個探測器會慢慢鑽下地面，不時停下來加熱。然後傳感器會檢測到熱量消散需要多長時間。

“洞察號”探測器預計將鑽探近5米深，這遠比以往任何一次火星探測任務鑽探都要深。任務次席研究員蘇珊娜·斯姆雷卡爾(Suzanne Smrekar)在新聞發布會上說：“當我們到達那麽深的地方時，我們將擺脫地表溫度變化的影響，這能讓我們了解來自火星內部的熱量，它可以驅動地質活動。”

回到火星表面，“洞察號”還將進行敏感的射電科學實驗，觀察火星在圍繞太陽運轉了兩個地球年的軌道上是如何微妙移動的。這樣的數據應該能告訴研究人員，在火星核心最深處發生了什麽。

“洞察號”任務的最終目標是找出火星是如何形成的，以及從那以後火星發生了什麽。科學家們知道，火星曾經產生過能保護大氣層的磁力發電機，就像今天的地球一樣。但火星核心的發電機最終關閉了，這顆行星的保護層也隨之消失，這使得太陽吹走了火星的大氣層和海洋。

在探索這段歷史的過程中，科學家們認為肯定有助於我們了解地球的起源。霍夫曼說：“地球是個巨大的行星，擁有大量的熱量、能量。從地質學角度來看，它在整個歷史上都非常活躍。因此，形成地球的早期過程的大部分記錄都被抹去了。我們希望有個稍微平靜一點兒的星球，能夠保留那些證據。”

火星與地球相似，但在時間上幾乎始終處於凍結狀態，因此它是尋找這些證據的最佳地點。 （編譯/金鹿）