新的火星探測器安全著陸，到底發生了什麽？

假想圖：美國宇航局的洞察號火星著陸器鑽探紅色星球。

JASON TREAT, NGM STAFF. ART: TOMA?S? MU?LLER. SOURCE: BRUCE BANERDT, NASA

撰文：NADIA DRAKE

歷經205天的太空旅行後，美國宇航局的洞察號著陸器安全降落在了火星表面。北京時間今天凌晨3:52，洞察號在埃律西昂平原（Elysium Planitia）一塊平淡無奇的空地上著陸，即將開始對火星的地下世界展開探測。

焦急的科學家和工程師們圍聚在加州噴氣動力實驗室裡。實驗室收到著陸器安全著陸的數據之後，他們確認探測器經過瘋狂而艱難的降落過程，終於抵達紅色星球表面。下文中的一張照片來自於洞察號，可以看到滿是塵埃的外星世界地平線，還有探測器的一隻腳。

洞察號的主要負責人Bruce Banerdt評價說：“又漂亮又髒，我喜歡。這張照片切實證明了為什麽我們要給攝影機安裝防塵罩。我們做得很好，對吧？”

美國宇航局的洞察號著陸器在火星赤道附近著陸不久，便發回了第一張照片。

供圖：NASA, JPL-CALTECH

不過，探測器的任務團隊還不能全都去慶祝，因為要使整個任務成功，洞察號還必須展開太陽能電池板，而確認信號要等幾個小時後才能傳回。

假設它已經展開電池板，這台探測器將正式成為探索紅色行星機器人大軍中的最新一員。這隻大軍中就有火星勘測軌道飛行器，全程監測了洞察號的降落。

洞察號項目管理者、噴氣動力實驗室的Tom Hoffman說：“我們降落到了一片極其安全、看起來極其平淡的平原上，我真的非常非常高興。那裡正是我們想去的地方，跟選定著陸點的人們向我承諾的一模一樣。他們向我承諾說地上有沙而沒有岩石。但是，其實有一個石塊，所以我得找他們好好談談。”

第一次接觸

洞察號4.8億千米的旅程，始於今年5月5日的加州范登堡空軍基地。探測器蜷縮在隔離罩裡，穿過了太陽系，在機載星體追蹤儀的導航下，保持著正確的前進方向。

洞察號在火星赤道附近的埃律西昂平原著陸。

製圖：MATTHEW W. CHWASTYK, NGM STAFF. SOURCE: BRUCE BANERDT, NASA.

11月26日，洞察號著陸前幾個小時，進入、降落及著陸小組輕微調整了它的軌道，使其能正中埃律西昂平原的“靶心”。這塊平淡無奇的平地是科學家們專門選定的，因為此處距離赤道較近，陽光相對充足，地表的地質環境也很平淡，因此成了假設探測儀器的最佳選擇。

一旦洞察號一頭扎進火星大氣層，該小組就只能坐觀其變。在無人操縱的情況下，洞察號必須把自己降落在火星表面，意味著這次安全的著陸要依賴正確的、預編的指令，還要仰仗機載的所有設備都正常運轉。

進入、降落及著陸小組的Julie Wertz-Chen一周前曾說道：“如果它們一切安好，一定能讓我安心一笑。”

洞察號著陸幾周前，洞察號的主要負責人Bruce Banerdt站在模擬著陸的探測器複製品旁邊。

攝影：CASSANDRA KLOS

當洞察號與火星稀薄的大氣層接觸時，時速約在1.98萬千米，一層隔熱罩保護著它免遭燒毀。大約1分鐘後，探測器的一個降落傘打開，進行急刹車，將時速降到215千米左右。

隨後，隔熱罩分離，機載雷達開始尋找並最終鎖定地面。在大約1000米的高度，洞察號與降落傘分離，進行短暫的自由落體，然後點燃十幾個降落發動機，並最終將時速降到8千米。

從接觸大氣層到機械腿觸碰到地面，整個過程僅僅用了6分45秒。

Hoffman回顧道：“這真是一段不可思議的情感體驗。等到你只有7分鐘可以存活的那一刻，真的很難描述。我的心啊，在那七分鐘都停止了跳動。”

今天，洞察號並非進入火星空域的唯一一個機器人。伴隨它一起飛過去的，還有兩個手提包大小的立方體衛星。這兩顆小衛星是首次進入行星際太空的小衛星。

這兩顆小衛星統稱為“火星立方體一號（Mars Cube One）”，它們的名字分別是“MarCO-A（火星立方體一號A）”和“MarCO-B（火星立方體一號B）”。它們的任務是在洞察號降落到地面的過程中收集資訊，然後將資訊轉運站給噴氣動力實驗室的任務控制團隊。它們不僅出色地完成了這項任務，還在分離時發回了一張荒涼而令人感慨的火星照片。

2018年11月26日，MarCO-B小衛星距離火星約7560千米時，拍下了這張火星照片。

供圖：NASA, JPL-CALTECH

噴氣動力實驗室的Andrew Klesh說：“無論對於大小探測器而言，這都是了不起的一天。這支由多數兼職人員組成的團隊，已經用這個探測任務證明了我們想努力展示的技術。”

火星心跳

當太陽能電池板展開後，洞察號就該開始工作了。在一個火星年（至少兩個地球年）內，它將開展與其它火星探測器不同的工作。其它探測器都關注於火星巨集偉的裂谷、巨大的火山，或者遠古時期地表流水的痕跡。

相反，洞察號的目標是窺探火星的心髒，測量它的內核及其它內部分層。為了實現這一目標，它需要依賴火震，或者塑造美麗山巒和峽谷的地質構造活動。

美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的Renee Weber介紹，洞察號的主要任務之一就是弄清楚火星的地震活動程度。

她說：“這一點我們真的不了解，比如火震有多少，頻率多高，發生的地點在哪，震動的幅度有多大。”

Weber推測，火星的地質構造活動可能介於地球和月球之間（月球也有月震，阿波羅號的宇航員曾在上世紀70年代測定過）。

洞察號停靠在火星地表，正在等待嗅探這些信號。在接下來幾個月內，它將部署一系列儀器設備，其中包括一台敏感度極高的地震儀。這台地震儀既能夠檢測到火星自身顫動產生的火震，也能探測到隕石撞擊所產生的震動。

噴氣動力實驗室的Elizabeth Barrett介紹說：“要把所有儀器部署完畢，預計需要2到3個月。我把這比作是狂歡節上的抓娃娃機，但是你的戰利品非常非常有價值。你只能偶爾拍幾張照片，基本上是蒙著眼睛在玩，而且你還只能通過另一顆行星上的遙控器來操縱。”

當探測器確定某次火震的地點後，它會讀取收到的地震波，利用地震波所攜帶的資訊，分析地震波所經過的岩石類型。當火震震動到火星內部時，地震波會從內部返回，根據地震波穿越的物質，地震波信號的傳播也會有細微差異。

當收集到不同方向的足夠數據後，科學家應該就能夠描畫出火星內心的整體情況。另有一台儀器探測會鑽入火星深處，探測火星內核正在散逸多少熱量。

此次探測任務的副負責人Suzanne Smrekar說，洞察號的所有數據集合在一起，將有助於科學家理清火星的構成和演化過程。這不僅有利於我們更好地理解太陽系，還有助於破譯其它恆星周圍行星的諸多線索。

Smrekar說：“真正地理解全部細節，而非僅限於地表，對於我們合理預測遙遠星球上的事物，非常必要。”

（譯者：mikegao）