“洞察”號(hào)火星無(wú)人著陸探測(cè)器是美國(guó)宇航局向火星發(fā)射一顆火星地球物理探測(cè)器，它的機(jī)身設(shè)計(jì)繼承先前的鳳凰號(hào)探測(cè)器，著陸火星之后將在火星表面安裝一個(gè)地震儀，并使用鉆頭在火星上鉆出迄今最深的孔洞進(jìn)行火星內(nèi)部的熱狀態(tài)考察。根據(jù)項(xiàng)目首席科學(xué)家布魯斯·巴內(nèi)特（Bruce Banerdt）的說(shuō)法，這一探測(cè)器將是一個(gè)國(guó)際合作進(jìn)行的科學(xué)項(xiàng)目，并且?guī)缀跏窍惹按螳@成功的鳳凰號(hào)探測(cè)器的翻版。

2018年5月5日凌晨4時(shí)05分，搭載“洞察”號(hào)火星探測(cè)器的“宇宙神”V－401型火箭從位于加州中部的范登堡空軍基地3號(hào)發(fā)射臺(tái)發(fā)射升空，執(zhí)行人類首個(gè)探究火星“內(nèi)心”的探測(cè)任務(wù)。11月26日14時(shí)54分許，“洞察”號(hào)無(wú)人探測(cè)器在火星成功著陸，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”奧秘的任務(wù)。2022年6月22日消息，NASA“洞察號(hào)（InSight）”火星著陸器團(tuán)隊(duì)改變了計(jì)劃，現(xiàn)在該著陸器的地震儀將運(yùn)行更長(zhǎng)時(shí)間，其也將因此更早地耗盡電力。

背景信息

洞察號(hào)只是作為全部3個(gè)參加競(jìng)爭(zhēng)美國(guó)宇航局“發(fā)現(xiàn)”計(jì)劃經(jīng)費(fèi)支持的項(xiàng)目之一?！岸床臁碧?hào)原計(jì)劃2016年3月發(fā)射，但由于其搭載的地震測(cè)量?jī)x主要傳感器出現(xiàn)真空密封不嚴(yán)問(wèn)題，發(fā)射被迫推遲。美航天局之前發(fā)布的一份聲明說(shuō)，“洞察”號(hào)的預(yù)算原本為6.75億美元，但重新設(shè)計(jì)地震測(cè)量?jī)x加上任務(wù)延遲，導(dǎo)致項(xiàng)目成本超過(guò)9.93億美元。

設(shè)計(jì)原理

巴內(nèi)特是宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的專家，他說(shuō)：“洞察號(hào)基本是白手起家，但是其設(shè)計(jì)基本遵從了先前鳳凰號(hào)的藍(lán)圖。”他的小組這樣利用已經(jīng)被證明為可靠的舊有設(shè)計(jì)藍(lán)圖將省去重新進(jìn)行設(shè)計(jì)的步驟，從而大幅削減項(xiàng)目成本。不過(guò)他也說(shuō)：“這臺(tái)探測(cè)器的機(jī)械臂和鳳凰號(hào)的很像，但是并非完全相同。”并且洞察號(hào)探測(cè)器的著陸地點(diǎn)和考察目標(biāo)也和鳳凰號(hào)有所不同。

洞察號(hào)將搭載完全不同的3種科學(xué)載荷，包括兩臺(tái)由歐洲提供的儀器，專門設(shè)計(jì)用于探查這顆紅色星球的核心深處，從而了解與其形成過(guò)程相關(guān)的線索。它將探測(cè)這里是否存在任何地震現(xiàn)象，火星地表下的地?zé)崃髦?，火星?nèi)核的大小，并判斷火星的內(nèi)核究竟處于固態(tài)還是液態(tài)。巴內(nèi)特說(shuō)：“地震儀設(shè)備（即SEIS，全稱為‘內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)’）由法國(guó)提供，地?zé)崃髦堤綔y(cè)儀（HP3，即熱流和物理屬性探測(cè)儀）則由德國(guó)提供?！倍床焯?hào)探測(cè)器計(jì)劃中將降落在火星靠近赤道的溫暖地帶，從而保證它的任務(wù)期可以達(dá)到兩年左右。

發(fā)射歷程

發(fā)射

2018年5月5日凌晨4時(shí)05分，搭載“洞察”號(hào)火星探測(cè)器的“宇宙神”V－401型火箭從位于加州中部的范登堡空軍基地3號(hào)發(fā)射臺(tái)發(fā)射升空，執(zhí)行人類首個(gè)探究火星“內(nèi)心”的探測(cè)任務(wù)。

著陸

2018年11月26日，美國(guó)國(guó)家航空航天局官網(wǎng)發(fā)布消息稱，火星探測(cè)器“洞察號(hào)”將于美國(guó)時(shí)間11月26日，在火星表面著陸。著陸前，它將以19800公里的時(shí)速進(jìn)入火星大氣層頂部，并在三條腿落地火星表面之前，慢慢降至?xí)r速8公里，相當(dāng)于人類慢跑的速度。這種急遽減速必須在不到7分鐘內(nèi)完成。

2018年11月26日14時(shí)47分，“洞察”號(hào)進(jìn)入火星大氣層，整個(gè)進(jìn)入、降落和著陸的過(guò)程在約7分鐘內(nèi)完成。

2018年11月26日14時(shí)54分許（北京時(shí)間27日3時(shí)54分許），美國(guó)航天局的“洞察”號(hào)無(wú)人探測(cè)器在火星成功著陸，執(zhí)行人類首次探究火星“內(nèi)心深處”奧秘的任務(wù)。隨后，“洞察”號(hào)通過(guò)與其同行的迷你衛(wèi)星于15時(shí)許傳回了火星的第一張照片。

2019年2月19日起，根據(jù)“洞察”號(hào)無(wú)人探測(cè)器提供的數(shù)據(jù)，美國(guó)航天局開始在網(wǎng)上發(fā)布火星每日天氣報(bào)告，提供火星氣溫、風(fēng)速、氣壓等信息。

2019年3月18日，據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志報(bào)道，“洞察”號(hào)著陸器終于將其超靈敏的地震儀置于火星表面。該儀器旨在通過(guò)探測(cè)“火星震”的轟鳴聲來(lái)揭示有關(guān)火星內(nèi)部的謎團(tuán)。幾周后，著陸器首次聽到了火星上的微小震顫。這種新發(fā)現(xiàn)的噪聲很可能由來(lái)自大氣風(fēng)的低頻壓力波引起，這些大氣風(fēng)在火星表面呼嘯而過(guò)，在火星表面產(chǎn)生淺淺的長(zhǎng)周期波——瑞利波。

主要任務(wù)

洞察”號(hào)任務(wù)全稱“通過(guò)地震調(diào)查、測(cè)地學(xué)及熱傳導(dǎo)實(shí)施內(nèi)部探測(cè)”，是首個(gè)研究火星內(nèi)部的探測(cè)任務(wù)，也是美國(guó)火星無(wú)人探測(cè)項(xiàng)目的重要部分，設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)間為兩年?？茖W(xué)家希望通過(guò)“洞察”號(hào)了解火星內(nèi)核大小、成分和物理狀態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造，以及火星內(nèi)部溫度、地震活動(dòng)等情況。目的是想嘗試回答一個(gè)科學(xué)界最基本的問(wèn)題：行星是如何形成的？

如果一切順利，探測(cè)器預(yù)計(jì)將于2018年11月26日左右在火星赤道附近著陸，然后用機(jī)械臂把地震測(cè)量?jī)x和溫度測(cè)量裝置永久安置于火星表面。這將是在火星上前所未有的行動(dòng)。洞察號(hào)將在火星表面的著陸點(diǎn)就地完成其大部分設(shè)定的科學(xué)探測(cè)目標(biāo)。它的機(jī)械臂將攜帶兩臺(tái)科學(xué)儀器直接接觸火星地表展開考察工作。巴內(nèi)特說(shuō)：“機(jī)械臂將會(huì)把地震儀和地?zé)崃魈綔y(cè)儀從儀器平臺(tái)上取下，依次擺放在探測(cè)器旁邊的地面上。機(jī)械臂本身并不攜帶有鉆頭，但是熱流探測(cè)儀會(huì)自動(dòng)向下鉆探，深度可以達(dá)到5米左右。”

設(shè)備配置

這一火星探測(cè)器配備兩個(gè)可折疊的太陽(yáng)能板，展開后著陸器寬約6米?！岸床臁碧?hào)搭載了三部主要的科學(xué)儀器，分別為地震測(cè)量?jī)x、溫度測(cè)量裝置以及“旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀”。

可防風(fēng)的地震測(cè)量?jī)x靈敏度極高，足以“感知”尺度為氫原子半徑的地面運(yùn)動(dòng)，記錄“火星震”或隕石沖擊所引發(fā)的震波；溫度測(cè)量裝置可通過(guò)錘擊到達(dá)火星地下3米或更深處，測(cè)量火星內(nèi)核釋放的熱量；而“旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)儀”可以通過(guò)火星與地球間的無(wú)線電傳輸，來(lái)評(píng)估火星繞軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的擾動(dòng)，用以提供火星內(nèi)核大小的線索。

另外，以卡通明星“瓦力”和“伊娃”名字命名的兩顆“雙胞胎”迷你衛(wèi)星也將與“洞察”號(hào)同行，成為首批進(jìn)入行星際空間的立方體衛(wèi)星。它們將在“洞察”號(hào)著陸時(shí)，把遠(yuǎn)距離遙測(cè)結(jié)果直接發(fā)回地球。這兩顆衛(wèi)星的成本約為1850萬(wàn)美元。

探測(cè)器攜帶的第三件科學(xué)載荷是RISE，即“自轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)試驗(yàn)”探測(cè)設(shè)備，這是美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）提供的。它將利用探測(cè)器的通訊系統(tǒng)精確測(cè)量火星的自轉(zhuǎn)并探查火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成成分。

在火星上執(zhí)行考察任務(wù)的機(jī)遇號(hào)火星車在執(zhí)行一項(xiàng)多普勒無(wú)電線追蹤實(shí)驗(yàn)，這一實(shí)驗(yàn)的原理和RISE設(shè)備的實(shí)驗(yàn)非常相似，只是后者的實(shí)驗(yàn)精度將要更高。巴內(nèi)特說(shuō)：“RISE實(shí)驗(yàn)設(shè)備的工作將和現(xiàn)在利用機(jī)遇號(hào)火星車進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)非常相似，但是洞察號(hào)的設(shè)備可以做的更好?！彼f(shuō)：“兩者之間的不同在于我們每周將會(huì)做更多更頻繁的追蹤實(shí)驗(yàn)，機(jī)遇號(hào)由于正值火星冬季，因而電力不足，處于停駛狀態(tài)。相比之下，洞察號(hào)將可以連續(xù)一整個(gè)火星年（約合兩個(gè)地球年）進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，而機(jī)遇號(hào)的數(shù)據(jù)卻可能只能覆蓋幾個(gè)月?！?/p>

除此之外，洞察號(hào)還將裝備兩臺(tái)相機(jī)，并將進(jìn)行一些天氣方面的測(cè)量工作。

“在洞察號(hào)的機(jī)械臂上安裝了相機(jī)，在設(shè)備平臺(tái)上也有。所有這兩臺(tái)相機(jī)的主要目的都是為了方便監(jiān)測(cè)將儀器設(shè)備放置在火星表面上的操作，當(dāng)然它們也能用來(lái)拍攝探測(cè)器周圍的環(huán)境景色，不過(guò)這些照片都將只有黑白兩色的。將對(duì)氣壓，溫度和風(fēng)速等進(jìn)行測(cè)量，主要是為了用于地震儀數(shù)據(jù)的噪音修正工作，當(dāng)然這些數(shù)據(jù)也將是火星天氣研究方面有用的材料。

大事記

2021年12月消息，自“扎根”火星以來(lái)，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）的“洞察”號(hào)火星探測(cè)器在其著陸點(diǎn)測(cè)量了大約733次地震。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年5月10日，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）宣布，旗下的“洞察號(hào)”火星探測(cè)器開始工作以來(lái)檢測(cè)到火星發(fā)生的最強(qiáng)震，達(dá)到里氏5級(jí)。

新華社北京2022年5月18日消息，由于動(dòng)力不足，美國(guó)火星探測(cè)器“洞察”號(hào)今年夏天或正式終結(jié)任務(wù)。美國(guó)國(guó)家航空航天局2022年5月17日說(shuō)，“洞察”號(hào)太陽(yáng)能電池板將完全被火星上的塵土覆蓋，使它最終無(wú)從獲得動(dòng)力。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2022年9月19日?qǐng)?bào)告稱，美國(guó)宇航局“洞察”號(hào)探測(cè)到4顆隕石撞擊火星產(chǎn)生的地震波和聲波，然后計(jì)算出它們留下的隕石坑的位置，這是科學(xué)家們首次在地球以外的地方進(jìn)行此類測(cè)量。