「洞察號」首次為火星「把脈」，中國計劃2021年實現火星著陸！

撰文/錢航

（中國科學院國家空間科學中心博士，

現中國運載火箭技術研究院總體設計部型號設計師）

審稿/苟利軍（國家天文台研究員）

北京時間2018年11月27日凌晨，美國宇航局(NASA)宣布「洞察號」(Insight)火星探測器成功登陸我們的近鄰火星，並接收到從「洞察號」傳回的資訊。洞察號在未來幾天內將解鎖機械手臂，使用機械手臂上的相機拍攝著落點附近地表照片，以便工程師確定將洞察號攜帶的科研儀器安放在什麼位置。預計這些儀器成功安放到正常工作再到傳回數據，將需要兩到三個月時間。

「洞察號」（InSight）實際為「Interior Exploration using Seismic Investigations， Geodesy and Heat Transport」的縮寫，大意是「利用地震調查、測地與熱流來進行內部探測」。

作為第一個洞察火星的航天器，此次「洞察號」登陸火星有兩大科學目標：一是通過研究火星內部結構及過程了解類地行星的形成和演化，二是了解火星構造活動和隕石撞擊活動現狀。具體科學目標包括確定火星殼的厚度和結構，火星地幔的組成和結構，火星核的尺寸、組成和物理狀態，火星內部的熱狀態，測量火星地震活動的頻率和地理分布以及火星表面隕石撞擊的頻率。那「洞察號」如何來實現這兩大科學目標呢？

「洞察」號將利用高靈敏度火震儀，給火星「把脈」

作為首個研究火星內部的火星探測器，「洞察」號將利用高靈敏度火震儀，給火星「把脈」。

單個地震儀的探測必然存在局限性，地震儀安裝位置也會嚴重影響探測結果。美國阿波羅登月任務中安裝的4台月震儀就是因為相互距離很近而很難探測到遠月面的月震。1976年美國火星著陸器「海盜一號」（Viking1）和「海盜二號」（Viking2）首次著陸火星時同樣攜帶了地震探測儀，但由於多種原因沒有傳回太多有效的資訊。雖然這些探測儀器性能並不突出，但是它們是之後火星地震探測網路構建的先鋒，為探索太陽系內類地行星內部構造和形成過程奠定了基礎。此次Insight攜帶了更靈敏的地震儀，且有高解析度火星勘測軌道飛行器(MRO)影像幫助定位震源，這也讓人們期待Insight有更好的表現。

同火星地震儀相似，NASA對於星球內部的熱流探測也具備一些任務經驗，阿波羅13、15、16和17號登月任務都攜帶了熱流探測儀，其中阿波羅15號和17號成功在月球安裝了熱流探測儀。但是由於錯誤地估計了月球風化層岩石的硬度，最終探測儀沒有鑽到計劃的深度。所以，此次Insight任務在進行著陸選址的時候充分考慮了著陸區的風化層厚度和岩石硬度，以使探測儀能鑽到5米深的地方。

洞察號

Insight「洞察」利器集各國智慧之結晶

值得一提的是，「洞察號」雖為美國NASA發射，但此次搭載的「洞察」利器可謂集各國智慧之結晶，主要包括：

一是法國空間局(CNES)提供的內部結構地震實驗(SEIS)設備。SEIS包括6個感測器，可測量多種頻率的地面運動。置於密封箱中的感測器與精密校平結構將被直接放置在火星表面，並通過包含電源和數據線的繫繩與著陸器相連。

二是德國宇航中心(DLR)提供的熱流和物理特性研究設備(HP3)。HP3將首次精確測量從火星內部散發的熱量，其將由Insight的機械臂放置於火星表面，然後利用機械裝置向下挖掘3-5米深，機械裝置頂端的溫度感測器將探測火星內部熱量。HP3還將利用異塵餘生計測量火星表面溫度。

此外，美國噴氣推進實驗室(JPL)領銜開發的旋轉和內部結構實驗(RISE)設備將利用Insight著陸器的X波段無線電通信系統精確測量火星自轉軸的攝動。

而與Insight共同發射的一對被稱為火星立方體一號（MarCO）的立方體小衛星不僅用於驗證立方體小衛星在深空的導航和持久能力，還能實時把Insight降落火星過程中的信號接力傳回地球。正是通過它們，人們在地球上以近乎直播的方式觀察到了Insight的著陸過程。這也是首個進入深空的立方體衛星。

洞察號拍的第一張照片

中國火星計劃即將啟程

NASA去年啟動了搭載Insight的姓名徵集活動。全球各地的申請者在NASA官網填寫自己的姓名資訊，這些名字被刻在特製晶元上，搭載在Insight內部前往火星。最終，搭車奔赴火星的姓名達到240萬個，約26萬來自中國。在中國，除了太空愛好者外，也有眾多網民爭相把自己偶像的姓名填寫在NASA官網，參與此次活動。有網友笑言，「全世界的偶像明星2018年集體飛火星。」而中國的火星探測計劃也正逐步啟程！

火星票

中國計劃於2020年左右實施首次火星探測任務，該任務計劃在2021年實現火星探測器著陸火星。我國首次火星全球遙感與區域巡視探測任務已獲得國家批複立項，中國航天科技集團正在開展火星探測器和大型運載火箭的研製任務，將對火星開展著陸巡視探測工作。按照任務計劃，火星探測器將一步實現「繞、落、巡」工程目標，在一次任務中實現火星環繞探測和巡視探測的目標，獲取自主火星探測科學數據，實現深空探測技術的跨越。科學目標是通過環繞器與火星車獨立探測和聯合探測，實現對火星的表面形貌、土壤特性、物質成分、水冰、大氣、電離層、磁場等科學探測。此外在2030年前後，中國還將實施3次深空探測任務！

TAG: |