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洞察號,我們走,去火星上玩抓娃娃

在地球上抓娃娃還不夠,NASA把抓娃娃技術用到了火星探測上。就像一個巨型娃娃機,探測器「洞察號」將使用長達2.4米的五指,抓取它背上攜帶的研究設備,再放置在火星表面。

NASA的洞察號火星著陸器。圖片來源:nasa/jpl-caltech.com

看看這個大機械臂!是不是和抓娃娃機有點像?不過這個太空娃娃機的目的,不是抓住娃娃這麼娛樂了。它真正的目標是深入到火星內部進行探測。

作為首次探測火星內部的探測器,它將幫助科學家回答一系列相關的問題,涉及到火星和太陽系內其他岩石星球的形成、演化及物質構成。

洞察號已於本月5日順利升空,它將在今年11月26日抵達火星,並在火星赤道以北幾度的一大片低洼平地上著陸,然後開始長達兩年的工作。

兩年?別擔心,洞察號靠太陽能供電,而著陸點陽光充足,為它的兩塊太陽能電池板供電不成問題。

火星抓娃娃,需要先練習

不同於平時玩的抓娃娃,火星上的這次抓娃娃,是由機械臂在上千萬公里之外完成的。

遠程操縱,需要用到攝像頭。安裝在機械臂上的攝像頭,和另一個貼近地面的攝像頭,將幫助洞察號的工程師了解洞察號周邊的環境。

和抓娃娃一樣,洞察號抓取的動作也是需要練習的。據洞察號的工程師說,這個過程需要數周的時間來準備、計劃和實施。在實驗室里,工作人員會在對火星發送指令前,先好好練習如何操縱洞察號。如果可以成功操縱它抓取的話,這將是第一次人類使用機械臂在另一顆行星上作業!

研究人員在實驗室中測試洞察號部署設備的能力。圖片來源:NASA

不抓娃娃,抓什麼

前面提到了,洞察號是抓取它背上的研究設備,不是真的娃娃。

但是究竟是什麼設備呢?是兩個內部探測設備。簡單來說,一個地震儀和一個鑽進地下的探頭

01

抓地震儀SEIS

洞察號抓取地震儀SEIS示意圖。圖片來源:cnbs.com

這是一套極其靈敏的地震儀,設計用來檢測地震波的大小、速度和頻率。這些地震波由火星內部的錯位和開裂產生,可以稱之為火星地震。

洞察號負責人非常自豪的誇讚這台地震儀的靈敏,「它不輸給地球上我們擁有的任何一台地震儀,它能測量出幅度小於一個氫原子寬度的地面位移。」

舉個例子,如果火星上剛好有隻蝴蝶極其輕微地落在了這台地震儀上,它可以檢測地到。

除了火星地震以外,它還能檢測到其他的東西,包括液態水的流動,隕石的撞擊,以及活火山噴出的煙流。

地震儀 SEIS。圖片來源:mars.nasa/gov

不僅靈敏,這台地震儀還相當堅固。和地球上設計的地震儀不同,SEIS是沒法被小心翼翼安放的,它會振動,還會受到衝擊,特別是在火箭發射、進入大氣、降落和著陸的過程中。它需要堅固耐操才能扛得住這些磕磕碰碰。

除了磕碰的風險,地震儀還需要承受劇烈的溫度變化。在晴朗的夏日,火星赤道地區的氣溫可能達到20℃,而夜間又會回落到-70℃。針對這個溫差變化,地震儀被套了一層又一層保護,就像俄羅斯套娃一樣。第一層是真空密封的鈦球,第二層是絕熱的蜂窩狀結構,第三層則是防風隔熱穹頂,像一個高科技大鍋蓋一樣罩在感測器外面。

洞察號攜帶的SEIS正在地球上的實驗室里接受檢測。圖片來源: cnes.com

02

抓像釘子的探頭

洞察號要抓取的第二個設備就是物理探頭,全名叫熱流及物理特性探頭,它將深入火星土壤測量內部的溫度。

紅色方框內是熱流及物理特性探頭。圖片來源: cnbc.com

這個探頭長達46厘米,實際上是一個自動鑽探的巨型釘子。它將鑽入大約5米深的火星土壤深處,使自己免受火星表面溫度波動的影響。5米不算太深。若是在地球上鑽探,由於潮濕的土壤傳導熱量,探頭會鑽得會更深。

雖然鑽探得不算深,但是探頭仍需要花上幾周的時間。在鑽洞的過程中,它會定期暫停,測量周圍土壤的熱量傳導效率。溫度感測器將在繫繩上追蹤探頭,就像把溫度計串成一串項鏈。

結合溫度計的讀數以及對熱量傳導率的測量,洞察號的科學家將了解到,有多少熱量源自於火星的內部,並進一步知曉火星的成分以及它的成份與地球相比有哪些差別。

源自於火星內部的熱量,將透露這顆行星的內部構造及物質構成。圖片來源:nasa.gov

能不能抓成,還有很多變數

洞察號抓的兩樣設備有沒有很酷炫,令人興奮?但是,它必須先過發射這一關,勇敢地直面行星際空間的一片荒蕪。

不止發射,一切都存在著危險:洞察號需要面對發射、航行、著陸等一系列變數。

首先,洞察號要乘坐火箭發射升空,但是火箭基本上就是個受控的炸彈。接下來,它需要在真空中航行6個月,持續遭受來自太陽的高能帶電粒子的轟擊。然後它必須瞄準火星,因為一旦錯過,就回不了頭了。之後,它還必須要著陸。甚至就算到了火星表面,部署設備也有可能出錯。

對於洞察號的工程師來說,預測失誤和失算是工作的常態。儘管火星任務的成功率還不到50%,但這不會阻止NASA去嘗試。

畢竟,選擇前往太空,本就不是因為這很容易。

一個AI

然而你連商場里的娃娃機都玩不轉。

作者:Robble Gonzalez

編譯:艾麥樂

編輯:Steed, Iris

編譯來源:《連線》網站,NASA" s Insight Lander Will Probe Mars, Measure its Quakes

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ID:Guokr42

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