【博科園-科學(xué)科普】今年夏天對(duì)NASA來說是一個(gè)忙碌的時(shí)期。目前正在為卡西尼號(hào)進(jìn)入土星的大氣層進(jìn)行最后的準(zhǔn)備工作，監(jiān)測(cè)最近一次飛越地球的近地小行星，這是歷史性的旅行者號(hào)任務(wù)的40周年，并在肯尼迪航天中心舉辦了火星之夏。
除此之外位于加州帕薩迪納的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的工程師們正忙于準(zhǔn)備在2018年發(fā)射的地震勘測(cè)、測(cè)地線和熱傳輸(InSight)著陸器的內(nèi)部勘探。一旦被部署到火星，著陸器將會(huì)揭示火星內(nèi)部的地質(zhì)和構(gòu)圖，揭示紅色行星的形成和演化的歷史。
美國(guó)宇航局的洞察火星著陸器的構(gòu)想圖。圖片版權(quán)：NASA/JPL-Caltech
原定于2016年發(fā)射的著陸器的部署由于一個(gè)關(guān)鍵部件的失敗而被推遲，一個(gè)容納了內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)的密室(SEIS)。洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin Space Systems)的技術(shù)人員已經(jīng)完成了一項(xiàng)新的真空裝置的工作，他們重新開始工作，在科羅拉多州丹佛市外的一個(gè)干凈的房間里組裝和測(cè)試太空船。
這個(gè)藝術(shù)概念圖從2015年8月開始，描述了NASA的“洞察”火星著陸器，完全部署在火星內(nèi)部深處的研究。圖片版權(quán)：NASA/JPL-Caltech
正如洛克希德·馬丁公司(Lockheed Martin)航天器項(xiàng)目經(jīng)理斯圖·斯帕特(Stu Spath)在NASA的一份新聞聲明中說的那樣：
我們的團(tuán)隊(duì)上個(gè)月恢復(fù)了系統(tǒng)級(jí)的集成和測(cè)試活動(dòng)。著陸器已經(jīng)完成，儀器已經(jīng)集成到它上面，這樣我們就可以完成最后的航天器測(cè)試，包括聲學(xué)、儀器部署和熱平衡測(cè)試。
除了對(duì)火星的探索外，我們還希望通過這個(gè)洞見來揭示40億年前太陽(yáng)系中所有的行星(即巖石)行星是如何形成的。火星是這類研究的一個(gè)特別合適的目標(biāo)，因?yàn)樵谶^去的30億年里，它相對(duì)不活躍。然而當(dāng)這個(gè)星球還年輕的時(shí)候，它經(jīng)歷了與地球類似的地質(zhì)過程。
換句話說由于火星內(nèi)部在過去的30億年里一直受到較少的對(duì)流影響，它很可能保存了比地球更好的早期地質(zhì)歷史的證據(jù)。洞察將通過一系列儀器來研究這一保存的歷史，這些儀器將測(cè)量地球的地震學(xué)，熱損失，以及它的核心的狀態(tài)和性質(zhì)。
一旦它到達(dá)火星，固定式著陸器將在火星赤道附近設(shè)置，并部署它的兩個(gè)折疊太陽(yáng)能電池，類似于大型風(fēng)扇。使其降落在幾周內(nèi),它將使用一個(gè)機(jī)械手臂將其兩個(gè)主要的工具在火星表面——上述地震實(shí)驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(檢波器)和熱流探針(HP3)和物理屬性。
火星內(nèi)部的概念圖。圖片：NASA/JPL
SEIS儀器是由法國(guó)國(guó)家空間研究中心(CNES)與美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)和一些歐洲科學(xué)機(jī)構(gòu)合作開發(fā)的，它的靈敏度堪比地球上最好的研究地震儀。這臺(tái)儀器將記錄來自“火星”和“流星撞擊”的地震波，它將揭示地球內(nèi)部各層的情況。
HP3探測(cè)器由德國(guó)航空航天中心(DLR)研制，將使用一個(gè)Polish-made self-hammering機(jī)制來埋葬自己達(dá)3米深度(10英尺)以上。當(dāng)它下降時(shí)探測(cè)器將擴(kuò)展一個(gè)tether，它包含每到10厘米的溫度傳感器，它測(cè)量的是地下的溫度輪廓。結(jié)合表面測(cè)量，儀器將確定從行星內(nèi)部逸出的熱量。
第三個(gè)實(shí)驗(yàn)即旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)(RISE)也將發(fā)揮作用。該儀器將使用著陸器的x波段無線電鏈路對(duì)著陸器的位置進(jìn)行多普勒跟蹤，這也將允許它測(cè)量火星旋轉(zhuǎn)軸的變化。由于這些變化主要與火星的大小和狀態(tài)有關(guān)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)將闡明火星上最大的謎團(tuán)之一。
由于多次探測(cè)火星表面和大氣的任務(wù)，科學(xué)家們現(xiàn)在知道大約在4.2億年前，火星失去了它的磁場(chǎng)。正因?yàn)槿绱嗽诮酉聛淼?億年里，火星的大氣層被太陽(yáng)風(fēng)吹走了。相信正是這個(gè)過程使得地球從一個(gè)溫暖的、潮濕的環(huán)境變成今天的寒冷、干燥和輻射的地方。
NASA的洞察火星探測(cè)器在丹佛附近的洛克希德·馬丁的清潔室。圖片：NASA/JPL-Caltech/Lockheed Martin
因此確定火星核心的狀態(tài)——即它是固體還是液體，或者是固體的外核和液體內(nèi)核之間的區(qū)別——將使科學(xué)家們能夠更全面地了解地球的地質(zhì)歷史。它還將允許他們以相當(dāng)肯定的方式回答火星如何以及何時(shí)失去了它的磁場(chǎng)(因此它的密度更高，更溫暖的大氣層)。
航天器的科學(xué)載荷也有望在明年發(fā)射。目前該任務(wù)計(jì)劃于2018年5月5日發(fā)射，盡管這個(gè)窗口可以在五周內(nèi)移動(dòng)到任何時(shí)間。不管發(fā)射的是哪一天，任務(wù)策劃者都表示，這架飛機(jī)將于2018年11月26日(感恩節(jié)后的周一)到達(dá)火星。
正如所指出的這項(xiàng)任務(wù)原本計(jì)劃于2016年3月發(fā)射，但由于在特殊金屬容器上存在泄漏而被取消，該容器旨在維持塞伊斯主要傳感器周圍近乎真空的環(huán)境?，F(xiàn)在，經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的真空容器已經(jīng)建造和測(cè)試(并與SEIS整合)，宇宙飛船已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接新的發(fā)射日期了。
早在2010年“洞察使命”(InSight mission)就從28項(xiàng)提議中挑選出來，這是NASA“發(fā)現(xiàn)計(jì)劃”(Discovery Program)“第十二輪”選擇的一部分。與新前沿或旗艦項(xiàng)目形成鮮明對(duì)比的是，發(fā)現(xiàn)任務(wù)是小型的預(yù)算企業(yè)，有助于更大的科學(xué)追求。另外還有另外兩名決賽選手——泰坦神探險(xiǎn)家(時(shí)代)和彗星霍珀(CHopper)- InSight獲得了進(jìn)一步發(fā)展的資金。
參考：NASA JPL
