洞察號:「我到火星啦!」

2021-01-20 中國國家天文

北京時間今天（11月27日）凌晨4時左右，NASA的新一代火星著陸器洞察號順利著陸火星。【前情提要連結】


洞察號順利完成了預定的著陸計劃。漢化自 / [2]


這次洞察號成功著陸雖然不令人意外（考慮到NASA此前的高成功率），但依然還是讓人提心弔膽。好在最後一切順利。


現場工作人員的喜悅溢出屏幕。/ NASA


至此，從1960年人類第一次嘗試發射火星探測器以來，一共有15次火星著陸任務成功進入了火星大氣層，8次任務成功著陸並順利開展探測工作——8次任務全部都是NASA的。


NASA的火星著陸器/巡視器大家族。 / NASA


火星著陸器版圖也更新了~下面就期待Mars 2020啦~




/ 你好，洞察號！再見，瓦力和伊娃！


洞察號一共攜帶了2個相機[1]：


一個叫做儀器調度相機（IDC），裝在機器臂上，用於尋找合適的地點來安置火震儀和熱流儀，IDC的視野較小，只有45度，但因為裝在機器臂上，所以非常靈活，可以360度移動；


另一個叫做儀器環境相機（ICC），裝在著陸器的底部，能以一個120度的廣角來觀察周圍一大片環境。


洞察號的兩個相機。/ NASA/JPL-Caltech[1]


剛到火星，勤奮的洞察號就已經休整狀態——用它的ICC相機拍攝了它人生中第一次張限量版照片。


而事實證明首次出場的瓦力和伊娃也非常給力——它們以近乎實時的速度（也就是只延遲了8分鐘左右的信號傳播時間）把這張照片傳回了地球。


於是，地球上的我們僅僅在著陸後10分鐘左右就看到了這張令人激動不已的照片！


洞察號拍攝的第一張火星照片。 / NASA-JPL-Caltech


拍攝這張照片的時候，洞察號還沒有拿掉相機的防塵罩，所以看著髒兮兮的也很不清晰，宛如新生兒剛剛睜開眼睛看到的模糊世界。


你好呀，洞察號！歡迎來到火星！


但這可是絕對的限量版！因為幾天後防塵罩就會被摘掉，以後再傳回的照片就會很清楚啦。


至於瓦利和伊娃，因為立方星只有手提箱大小，沒有用於減速和調整軌道的燃料，所以完成任務之後的瓦力和伊娃不會進入火星軌道，而是會揚長而去，繼續太陽系中的漂泊人生。


但在此之前，伊娃也傳回了在一張洞察號著陸之後自己拍攝的火星。


伊娃眼中的火星。/ NASA-JPL-Caltech


再見了，瓦力和伊娃！


幾個小時後，洞察號與在軌的火星奧德賽號軌道器成功取得聯絡。奧德賽號告訴我們，洞察號非常健康，已經順利打開了太陽能板。


此外，洞察號IDC相機拍攝的第一張火星照片也傳回了地球。相比之下也明顯可以看出IDC相機的視野比ICC相機窄得多。


IDC相機拍攝的火星以及洞察號機身的一部分。 / NASA/JPL-Caltch[5]



/ 洞察號要探測什麼？——聽脈搏，測體溫


洞察號的主要探測目標有兩個：

一個是火星內部結構，也就是聽脈搏；

另一個是火星內部的熱狀態，也就是測體溫。


針對這兩個目標，洞察號配備了一臺火震儀（SEIS）和一臺熱流和物理性質探測儀（HP3）。


洞察號的火震儀和熱流探測儀。/ NASA-JPL Caltech


火震儀會在洞察號著陸之後被固定在火星表面上，然後用一個罩子罩起來減少外界風和熱的幹擾。


洞察號火震儀安裝演示圖。/ NASA，剪輯、壓制 / haibaraemily


為什麼探測火星的內部結構需要地震儀（在火星就叫火震儀了）呢？簡單來說，就是當固態天體發生震動的時候，震動產生的波（地震波）在不同密度的地層中傳播速度不同，那麼通過測量不同地層傳來的地震波之間的時間差，就可以反推內部每一層的厚度和密度了。


火星地震一分鐘速覽。來源 / NASA，聽譯、壓制 / haibaraemily


至於熱流和物理性質探測儀（Heat Flow and Physical Properties Probe，簡稱HP3）嘛，就簡單粗暴多了。它會直接把一隻「溫度計」插進火星表面，這隻溫度計的鑽頭被稱為「鼴鼠」，足足可以打5米深的洞，也就是說，可以測量火星表面到地下5米深的溫度隨深度的變化。這也將是有史以來人類在火星打的最深的洞了。


洞察號熱流探測儀工作示意圖。來源 / NASA，剪輯、壓制 / haibaraemily


火星曾經也像地球一樣有過地質非常活躍的時期，但隨著內部熱量的不斷耗散，火星也就慢慢「沉寂」了。而通過測量火星淺表層溫度隨深度的變化，可以幫助我們重建火星的熱演化歷史，推算火星內部還有多少熱，火星已經失去了多少熱，火星這幾十億年來經歷了怎樣的熱變化，火星為什麼沒有板塊活動等等重要問題。


除了火震儀和熱流儀，洞察號還帶了一臺「自轉和內部結構探測儀」（RISE）——它將通過都卜勒頻移測量火星的自轉速度和自轉軸變化。自轉參數也是約束行星深層內部結構的重要依據之一。經過這幾項「檢查」之後，相信我們將會對火星內部有更深刻的認識。



/ 243萬個地球人的名字，順利登上火星


洞察號和之前NASA的許多任務一樣，會面向所有地球人徵集名字。這幾乎算得上是NASA增加普通民眾參與度和對深空探測親切感的經典案例了。最終，全世界有將近243萬人領到了這張「登機牌」，其中包括26萬名中國人[6]。


登機牌的國家分布。 / NASA


這次沒有趕上的小夥伴們也不用遺憾，NASA現在的任務基本都會有這項活動，2020年的火星發射窗口也應該會有Mars 2020的徵名活動，不要錯過下一次去火星的機會哦～


本文作者的登機牌～


這些名字被存儲在一個直徑不足0.8釐米的晶片中，也隨著這次洞察號的順利著陸，成功來到了這顆紅色星球上。


存儲了243萬人名字的晶片。 / NASA-JPL Caltech


期待洞察號正式開始工作之後給我們帶來更多驚喜吧！



關於作者/

灰原哀博士（haibaraemily），從事行星科學研究，本公眾號主頁君。更多精彩，歡迎關注公眾號~

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 參考資料

[1] YouTube | Phoenix Mars Lander-Launch & Landing Animation

https://www.youtube.com/watch?v=K_QndDGc82Y

[2] What to Expect When InSight Lands on Mars

http://www.planetary.org/blogs/emily-lakdawalla/2018/mars-insight-landing-preview.html

[3] Curiosity - 7 Minutes of Terror

https://www.jpl.nasa.gov/infographics/infographic.view.php?id=10776

[4] NASA Engineers Dream Big with Small Spacecraft

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7101

[5] NASA | InSight Is Catching Rays on Mars

https://mars.nasa.gov/news/8393/insight-is-catching-rays-on-mars/?site=insight

[6] https://mars.jpl.nasa.gov/participate/send-your-name/insight/world-participation-map/


棒棒噠！

出品 / 科普中國

製作 / haibaraemily

監製 / 中國科學院計算機網絡信息中心

編輯 / 懷塵


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