理解NASA洞察號著陸重要性的4個貼士

2020-09-15 天文在線

當美國國家航空航天局(NASA)的「洞察號」(InSight)著陸器成功著陸的時，控制室裡爆發出熱烈的掌聲和歡呼聲。到底是什麼使這個太空飛行器在火星的著陸如此特殊，而我們又可以從這次任務中學到什麼呢？

Sabrina Stierwalt（bing）

由物理學家薩布裡娜·斯蒂爾沃特（Sabrina Stierwalt）發布於：「每日愛因斯坦」

2018.11.27

「 確認觸地！」在美國宇航局的電視直播這一進程後，NASA噴氣推進實驗室的控制室裡爆發出熱烈的掌聲，科學家們互相擁抱以慶祝。2018年11月26日，周一，美國宇航局的「洞察號」著陸器成功登陸火星，它的任務是探索火星的內部。

在著陸器著陸的幾小時內，科學家們依舊不清楚著陸器的完整狀態，但著陸器向地球發送了第一次通信，表明在這個狀態下這套設備可以正常使用。 「洞察號」已經把他拍攝的第一張照片上傳到推特上了。所以為什麼「洞察號」的成功著陸是這樣吸引人，同時我們又可以從這項任務中學到什麼呢？

1. 「洞察號」的著陸是一項難以置信的成就。

我們已經多次在火星表面成功降落了許多複雜的（或者說昂貴的）飛行器，所以洞察者的成功著陸似乎已經過時了，但我向您保證，這是一件非常重要的事情。

205天前，洞察號由阿特拉斯5號火箭從美國西海岸發射升空，飛行了3.01億英裡。飛行器以每小時13000英裡左右的速度接近火星，在準備降落時不得不減速到每小時1000英裡左右（在兩分鐘內改變12Gs）。在這個過程中，隔熱罩的溫度超過了2700華氏度，這足以熔化鋼鐵。

飛行器還必須以12°的角度進入火星大氣。角度太大或是溫度太高都不利於飛行器的生存。如果角度太小，飛船會被大氣反彈回太空。

在著陸時，所有的起落架必須一起工作。降落傘必須要展開，小的爆炸會發生在隔熱罩上，而且飛行器的腿必須在雷達檢測到離地面一公裡時伸出來。最後，在著陸器將要降落到地面前，助推器啟動，使速度降為每小時5英裡。12個引擎的正常工作保證著陸器以持續穩定的速度接近地面，希望在最後一次反推的顛簸中沒有一個設備收到損傷。

在43次火星任務中，只有18次成功。1999年，美國國家航天局(NASA)的一艘太空飛行器撞上了火星南極，就在一年前，環火星氣候探測器(Mars Climate Orbiter)在進入火星大氣層時解體。2016年，歐洲航天局（The European Space Agency）的斯基亞帕雷利著陸器（Schiaparelli Lande）墜毀在火星表面。所以，就像我說的，在火星表面成功著陸仍舊是一件大事。

環火星氣候探測器(Mars Climate Orbiter)

2. 「洞察號」火星著陸器與「漫遊者」不同。

為什麼還要執行另一個火星任務?呃，不像火星探索漫遊者：勇氣號、機遇號，或火星科學實驗室漫遊者：好奇號，它們被設計用來在紅色星球上旅行，了解不同類型的表面地形，而洞察號著陸器被設計用來在著陸後停留在原地。這是因為「洞察號」的主要目的是挖掘。 2012年登錄火星的「好奇號」漫遊者只往下挖了幾英尺，而「洞察者」則準備向下探索16英尺（約5米）。

「洞察者」小組選擇埃律西昂平原作為它的著陸點，那裡平坦而乏味，因此那裡是探索地表之下的好地方。

3. NASA的科學家們使用增強現實技術來幫助他們像洞察號一樣觀察火星。

為了幫助「洞察號」做好準備，美國國家航天局（NASA）的科學家在實驗室裡復刻了預計降落地點的火星的地形，還製作了一個洞察號著陸器的複製品。著陸後，他們會根據「洞察號」拍攝的它周圍的照片來調整復刻的地形。首先，他們將把這些圖像傳輸到三維顯示增強頭戴式視圖器中，然後把這些圖片疊加到實驗室環境中，以3D形式重現火星景觀。然後他們可以用更老式的工具，比如鐵鏟，來改變現實生活中的灰塵和汙垢。

洞察者傳回的照片（bing）

如果你想體驗與火星相關的增強現實，請查看由美國宇航局噴氣推進實驗室的可視化專家開發的太空飛行器AR應用程式。這款智慧型手機應用程式將美國宇航局的太空飛行器放在你的正前方，以便近距離觀看。

4. 「洞察號」將是研究火星內部的第一個任務。

「洞察號」有三個主要目標，被描述為類似於獲取火星的生命跡象，即火星的脈搏、反射和溫度。

「洞察號」還會使用地震儀來測量穿過火星內部的波的強度和頻率。這些測量結果揭示了是什麼產生了波，以及波正在穿透的物質的性質。科學家懷疑這種所謂的地震活動是由火星地震和隕石撞擊造成的。測量這些波可以讓我們了解火星地核的大小，不同層（即地殼、地幔和地核）的深度和組成。

「洞察號」還會觀察來自地球的無線電信號的變化，來測試火星在繞太陽運動的軌道上的擺動。擺動的數量展示了火星地核的組成：液態的地核會帶來更多的擺動而固態的地核會帶來更少的擺動。

最後，「洞察號」將提供一種名為「鼴鼠」(mole)的設備，它將深入地表以下16英尺深處，測量地球的溫度。這個高科技體溫計可以告訴我們有多少熱量從這顆紅色星球內部逃逸，以及全年的溫度波動有多大。由此我們可以得到一個非常有趣的問題的答案，火星內部是否足夠溫暖，使得液態水可以存在於地表下。

所有這些測量，或生命特徵，最終告訴我們火星內部的組成。一旦我們知道火星是由什麼構成的，我們就可以評估火星在45億年前是如何形成的了，同時，我們還可以更好地了解其他像地球一樣的巖石行星的形成過程。

火星（bing）

作為一位天文學家，我不僅對我們可以從洞察號著陸器學到的科學知識感到無比興奮，更對成功將著陸器送到火星所需的奉獻精神和團隊合作感到非常激動。我們都是地球人，擠在浩瀚的太空中，試圖更多地了解我們是如何來到這裡的。但是正如洞察號目標所揭示的那樣，我們仍在探索關於火星最基礎的問題的答案，我們還遠不能隨心所欲地訪問我們的鄰居星球所以讓我們記住要優先照顧好我們的星球。我們和地球在一起！

作者: Sabrina Stierwalt

FY: 考拉小巫

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