持續關註：「洞察」號正在前往火星

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在加州范登堡空軍基地，伴隨著「洞察」號一同升起的，是NASA的又一個驚世之舉。

儘管大家都想看一個壯觀的火箭發射場面，但是實際上當阿特拉斯5火箭在4：05（PDT，太平洋夏令時）準時起飛時，從海岸升起的霧完全遮擋了視線，沒人看到這個景象，就連架在發射架旁邊的攝像機也只是在火箭升空時勉強拍下它的影子。這應該算是一次很沒有畫面感的發射了。

在黎明前的大霧裡起飛的阿特拉斯V火箭，2018.5.5

圖源：NASA

不過，這枚火箭和它的載荷將這一切都拋在了後面，頭也不回地向南飛去。很快，半人馬座上面級就將「洞察」號送到了一個臨時的越極軌道上並通過二次點火將它加速至逃逸速度，送入行星際空間。發射後不到85分鐘，這個航天器就做好了前往火星的準備。

這次發射使用了動力更強勁的阿特拉斯-半人馬座火箭，使得這次發射能在加州而不是卡納維拉爾角進行。

如果一切順利的話，「洞察「號將在六個半月後，也就是11月26日，到達火星。期間它將飛越5億公里（約3億英里）。與之前僅僅只是飛掠火星的航天器不同，它將直接降落至火星表面進行探測。與「洞察號」一同前往火星的還有兩顆用於技術試驗的小衛星（MarCO）,它們將在半人馬座上面級關機後分離，並也將於今年下半年到達火星。

「洞察「號（InSight）的全稱是基於震波、大地測繪及熱傳輸法的內部探測。（Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy, and Heat Transport）洛克希德馬丁公司是該項目的主承包商，它在」鳳凰「號火星車以及火星大氣和揮發物演化探測器的基礎上設計了「洞察號」。

洛克希德馬丁公司的技術員們正在給「洞察」號安裝保護罩

圖源：NASA/JPL/洛克希德馬丁公司

「洞察「號的載荷

NASA的這個項目已經計划了有將近30年了。科學家們一直都希望能有機會一窺火星的內部構造。近些年的火星軌道器或著陸器也提供了不少信息，但都不足以解釋火星的地質歷史。

探測火星的內部立體構造以及其核、幔、殼的分布需要更為精細的行星物理學手段。不過相應的手段已經由Banerdt（項目首席研究員）在上世紀80年代構思完成並成功應用到了「洞察」號上。

「洞察」號的首要任務是調查火星的內部構造。這將有助於解決岩質行星的形成和演化問題。

圖片來源：NASA/JPL

接下來簡單介紹一下「洞察」號載荷中

比較重要的「三件套」

測量內部構造的地震學探測器（SEIS）：

行星物理學家假設火星地震是經常發生的，而SEIS要做的就是以高精度的測量驗證這一想法。其精度可以達到2.5 × 10-11 m，這比一個氫原子的直徑都小。這些震動可能主要來自於兩種效應：火衛一的潮汐力作用和與星體冷卻、體積縮小有關的壓縮性應力作用。

探測器有三個獨立探頭，分別用於測定震源位置、震源深度和地震強度。為了彌補單點測量帶來的不足，SEIS將會測量一次地震由於在行星內部反覆穿行而造成的多個不同的到達時間。通過對這種深源地震的多次測量，加上流星體撞擊的輔助，研究小組就可以確定火星核的大小、成分以及狀態（固態or液態）。

法國國家航天局聯合了美、英、法、德、瑞士的研究人員共同開發了SEIS。「洞察」號上的機械臂將SEIS放到地面上之後，SEIS將會由一個保護罩保護起來（見上圖），免受風以及日夜溫差帶來的影響。

熱流與物性感測器（HPPP or HP3）：

該設備將會在火星的土壤層里鑽一個5米（約17英寸）深的洞，然後將拖著線的一組溫度感測器探頭放下去。目的是為了探測從星球內部逸散出來的熱量的逸散速度。

「了解內部構造是很重要的一件事情，」來自德國航天中心的HP3的主管研究員Tilman Spohn解釋道，「因為行星經常用內部熱量驅動表面的地質活動。這項研究將有利於確定驅動的速度」。

鑽頭長40厘米（約16英寸），寬2.7厘米（約1英寸），通過彈簧錘的反覆敲擊掘進，一次大概掘進1毫米左右。挖到預定深度大概要一個月左右，期間需要敲擊5000-20000次。具體敲擊次數受地面硬度以及會不會有岩石等因素影響。HP3套件由德國航天中心負責提供。

自轉與內部結構探測（天線）（RISE）：

雖然它也算是科學載荷的一部分，但是並沒用上什麼專用的儀器設備。「洞察」號上的兩個信號收發天線從地球接收未經調製的X波段信號（8.4GHz），然後再用同樣的頻率發送回地球，說白了就和鏡子差不多。

但是在地球上的接收頻率和發射頻率由於火星自轉導致的多普勒效應會出現小小的差別。RISE的任務內容就是通過這個差別分析出火星的自轉。通過對RISE信號的分析，科學家們不僅可以確定「洞察」號的位置（誤差小於10厘米），還可以確定火星自轉軸的旋轉。「看起來和魔法一樣，但是這仍然是科學。」Banerdt說。

研究小組希望能通過對RISE數據的分析得到165000年內的火星自轉軸旋轉情況，進而得到更短時期內的進動情況。這項研究也有助於確定火星核的大小和狀態。

著陸之日：2018.11.26

一般來說，著陸地點的選擇是根據地形複雜度來的，但是「洞察」號不這麼干。這次的目標地點要離赤道近（有足夠陽光給太陽板提供能量），還要有足夠鬆軟的土壤，岩石要盡量少（為了給SEIS和HP3提供方便）。

研究人員在火星埃律西昂平原西部找到了符合這些條件的著陸點，具體坐標在4.5°N，135.9°E。「洞察」號攜帶了很多攝像機，但是著陸的時候拍攝到的畫面可能只是一片荒蕪的平原。不過這顆行星的地質之美並不在這地表，在這片看似荒蕪的地方之下的更深處才是藏著火星這個鄰近世界的秘密的地方。

（有刪節）

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作者：Kelly Beatty

編譯：徐鵬暉

校對：艾宇熙

責任編輯：解仁江

牧夫新媒體編輯部

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