美髮射「洞察」火星探測器，將為火星「體檢」

火箭升空畫面

【綜合消息】在因一台主要儀器出問題而推遲兩年之後，聯合發射聯盟公司的宇宙神5-401型運載火箭5月5日在范登堡空軍基地發射了NASA「洞察」火星著陸探測器。火箭於美國東部時間早7時05分（北京時間晚7時05分）起飛，約1.5小時後成功將探測器送入預定的地球逃逸軌道。探測器將在11月26日藉助防熱罩、降落傘和反推火箭落到火星赤道以北的埃利西昂平原地區，對火星內部構造和地震活動展開探測研究。

這是范登堡空軍基地這座美國西海岸發射場首次用來發射行星探測器。該基地通常承擔極軌發射任務，所發的多是偵察遙感和某些通信衛星。「洞察」也可像NASA其它行星探測器那樣從東海岸的佛州卡納維拉爾角向東發射，選在范登堡發射是為了減輕卡角宇宙神5發射隊伍的工作負荷。卡角今年大概要進行6次宇宙神5發射，而范登堡則要輕閑得多。另外，「洞察」發射重量較輕，故即使採用401型這一宇宙神5系列最小的型號也無需依靠從卡角向東發射來更好地利用地球自轉的力量。401型火箭採用4米直徑整流罩，且不設固體捆綁。

「洞察」全稱為「利用地震調查、測地與熱輸運的內部探測」（InSight）。NASA2012年8月將其選定為「發現」計划下的第12項任務。誕生於1992年的「發現」計劃旨在支持經常性地開展費用封頂、科學目標針對性強的太陽系探測任務，與NASA的火星探測計劃是分開的。科學家通常希望把著陸探測器送到火星上有遠古水流跡象的地方，以期研究這顆紅色星球是否曾有生命存在。但「洞察」的科學目標更「深遠」。它將利用所載儀器研究火星內核是固態的還是像地球一樣呈液態以及火星地殼為何不像地球地殼一樣分為多個構造板塊。詳細了解火星內部構造並與地球加以比較將有助於科學家更好地認識類地行星的形成和演化。

「洞察」任務首席科學家是NASA噴氣推進實驗室的巴內特，科學團隊包括美國及國外大學、企業和政府機構專家。法國國家空間研究中心（CNES）和德國宇航中心（DLR）為這項任務提供了儀器。探測器由洛馬航天系統公司建造，發射重量694公斤。它利用了NASA大獲成功的「鳳凰」著陸探測任務所用的技術。2007年8月發射、次年5月登陸火星北極平原的「鳳凰」確定火星極區地表附近存在水。「洞察」項目團隊認為，通過採納經過使用驗證的系統，這項任務方案不僅風險低，且可在「發現」計劃規定的經費內完成。不含發射和相關服務，任務經費最初封頂為4.25億美元。

「洞察」探測器在火星上（效果圖）

由於極區光照少和溫度低，「鳳凰」探測器只在火星上生存了約5個月，而這還比其3個月的主探測任務時間長了2個月。「洞察」將登陸的埃利西昂平原靠近赤道，全年陽光充足，且非常寬闊。選在此處著陸的一個考慮就是安全，因為這裡很少有陡坡或巨礫，被巴內特稱為「火星上最大的停車場」。此前還沒有人類探測器落在埃利西昂平原，但2012年登陸火星的NASA上一個火星著陸器好奇號目前正在探測的蓋爾隕石坑坐落在從這裡往南近600公里處。「洞察」的主探測任務預計將持續超過1個火星年，相當於地球上的近2年，也就是到2020年11月。

探測器上將攜帶3台儀器，以對火星一些「重要數據」開展有史以來的首次深入研究。NASA科學分部主管澤布琛形容「洞察」將測量火星的「脈搏」和「體溫」等重要「體征」，並稱這是火星「出生」45億年來首次做「全面體檢」。由法方提供的「內部構造地震實驗」（SEIS）儀器內設3台地震儀，用於精確探測火星內部小型地震事件和其它內部活動所引發的地面運動，藉此來更好地認識火星內部構造和演化史。由德方提供的「熱流與物理特性組件」（HP3）將史無前例地鑽入5米深的火星亞表面，對溫度進行測量。溫度是行星演化的一個關鍵性標誌。由噴推實驗室提供的「自轉與內部構造實驗」（RISE）將通過多普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因素之一。地震儀和熱流探測儀將在著陸後由近2.4米長的一個機械臂部署到火星表面上。

除此之外，「洞察」還在機械臂和設備平台上安裝了兩台相機，並將開展一些天氣方面的測量工作，包括氣壓、溫度和風速等，主要供地震儀數據校準之用。機械臂上的相機將能拍攝設備平台上儀器的黑白照片，並能獲取地震儀和熱流探測儀地面安放地點的三維影象，從而幫助引導工程技術人員和科學家進行儀器部署。這台相機具有45度的視場，還能拍攝著陸點周圍地形的全景圖像。配備120度視場廣角透鏡的另一台相機將裝在設備平台外緣之下，用於拍攝儀器部署位置的補充畫面。

探測器即將封入整流罩

「洞察」探測器原定2016年3月發射，同年9月在火星上降落。NASA官員2015年12月稱，因法方的SEIS地震儀封殼屢出泄漏問題，「洞察」將錯過次年3月的發射窗口，發射時間需推遲兩年多，亦即推到下次火星探測器發射窗口出現之時。為了能在火星惡劣的溫度環境下工作，SEIS儀器內的3台地震儀需密封在一個球形鈦合金真空罐內。2015年11月發生的首次泄漏得到了及時修理。但該儀器隨後又接連出現泄漏，迫使NASA最終決定放棄次年3月的發射機會。按隨後確定的新方案，噴推實驗室要牽頭對真空罐進行重新設計，而CNES則只負責儀器的感測器部分及儀器同探測器的最終總裝。為了能測定只有氫原子半徑一半大小的地震振動，該真空罐必須保持非常高的真空度。NASA稱，重新設計及推遲發射共將使「洞察」項目費用比原先的6.75億美元（不含法方和德方儀器費用）增加1.538億美元。新增費用來自後續的行星科學任務。

NASA擬在2020年發射的「火星」2020漫遊車的防熱罩4月份在試驗中出現了開裂問題。工程技術人員為此對「洞察」任務所用防熱罩的試驗數據做了進一步研究，最終認定不會出現同樣問題。「火星」2020項目需要新造一個防熱罩，但NASA稱這不會影響2020年7月發射的進度安排。「洞察」的防熱罩大小約為「火星」2020的一半，且設計上也有明顯不同，儘管兩者均由洛馬建造。

與「洞察」探測器同行的還有兩顆小巧的立方星，用於實時掌握探測器的著陸過程。這兩顆六體立方星稱為「火星立方星一號」（MarCO），簡稱「馬可」，又稱「瓦力」（Wall-E）和「艾娃」（Eva），由噴推實驗室研製。它們同火箭分離後將沿自己的飛行路線飛往火星，其中一顆將在「洞察」實施進入、下降與著陸過程中作為中繼衛星把數據傳回地球，另一顆作為備份。這是立方星發展進程中的重要一步。迄今立方星基本只限於在地球軌道上使用。據介紹，若沒有「馬可」，NASA將無法實時獲取「洞察」下降和著陸時的遙測數據。「洞察」需先把數據傳給火星軌道上的「火星偵察軌道器」（MRO）等探測器，而後者要在轉出火星背面後才能把數據傳回地球，形成幾小時的滯後。

「馬可」立方星

「馬可」立方星上設有由4台姿軌控推力器組成的推進系統，飛往火星途中需進行5次路線修正，以保證能到達所需正確位置。它們將不進入繞火星運行軌道，而會在完成任務後繼續飛入深空。「馬可」項目耗資1300萬美元，其中衛星研製900萬美元，裝箭200萬美元，任務運行200萬美元。該項目為實驗性質，並不是「洞察」項目的正式組成部分，對於任務成敗也並非必不可少。

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