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洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

2018-11-12 17:58来源:光明网

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  2018年5月5日凌晨,洞察号火星探测器乘坐“宇宙神”V-401型火箭飞向太空。经过逾6个月的飞行,洞察号预计于11月26日在火星着陆,执行人类首个探究火星“内心”的探测任务。火星是我们的好邻居,关于这次洞察号着陆,小编带着诸多疑问,询问了我国首次火星探测任务地面应用系统副主任设计师曾兴国博士。

  首个“火心”探测任务有何不同?

  勇气号、机遇号、好奇号多个火星探测器都已传回了非常有价值的资料,为什么还要发射洞察号呢?曾兴国表示,每个探测器的任务都各不相同,有着不同的使命。勇气号和机遇号这对“双胞胎”火星车主要对火星地表和岩石进行探测,好奇号是对火星上的水环境和生命迹象进行探测。洞察号则瞄准了火星内部,它不在火星上“漫游”,而是待在原地,深入“火心”,探测火星内部结构。

洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

洞察号火星探测器 图片来源:NASA/JPL-CALTECH

  要说待在原地执行任务,那么选一个绝佳的着陆地点就十分重要了,此次洞察号将在埃律西昂平原(Elysium Planitia)着陆。曾兴国解释道,埃律西昂平原靠近火星的赤道,阳光充足,这对以太阳能为生的洞察号是非常重要的,它将拥有更多的光照以确保探测器的运行。同时也因为埃律西昂平原海拔较低、地势平坦,洞察号着陆相对安全。总体上说,选择埃律西昂平原在着陆安全性、热控、光照、测控通信等方面具有较为有利的条件和较强的工程可实现性。

洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

  一直以来火星都被认为是太阳系中最可能具有地外生命的星球,那么为什么这次不去寻找生命迹象,而去探测内部结构呢?曾兴国认为,事实上,人们对地球及类地行星的内部深层结构的演化知之甚少。“洞察号”选择与以往探测器不同的探测轨迹去探究火星的内部结构,主要由于火星内部结构信息(地壳的厚度和层理、地幔的大小和密度、从内部流失的热量等)包含着最深刻和真实的记录,而火星做为类地行星,其内部结构的形成与演化从根本上适用于水星、金星和地球。可以说,探测火星内部结构是科学家们了解地球及类地行星形成和演化的最佳途径。

洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

火星 图片来源:NASA

  洞察号自身携带了两个秘密武器,一个是内部结构地震仪(SEIS),用来探测火星地震。另一个是热流及物理特性探头(HP3),将钻入大约5米深的火星土壤深处,测量周围土壤的热量传导效率,从而得知有多少热量源自于火星的内部。通过这两个秘密武器,科学家对火星的了解将不再停留于表面。

  尽管此次任务的目标不是发现外星生命,降落的地点是在干燥的沙漠中心,曾兴国表示,仍然可以怀着期待,也许洞察号会给我们某些惊喜。

洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

洞察号火星探测器 图片:NASA/JPL-CALTECH

  火星探测 没那么容易

  历史上火星任务的成功率不到50%,在浩瀚的宇宙中,火星离我们并不算十分遥远,为何执行任务如此困难?曾兴国表示,成功率不高其实也说明了探测火星的难度,并不像人们认为的那么容易。火星距离地球最近也有5500万千米,最远可达约4亿千米,火星探测其实是一项巨大的挑战。

  成功率的高低也跟探测方式相关。如果执行环绕火星任务,成功率就会较高。如果执行着陆和巡视探测成功率相对会低些,这是因为如果在火星着陆,就要穿越火星的大气层与之产生摩擦,然而火星大气的密度不到地球大气的百分之一,表面大气压在500~700帕,而且火星表面经常有沙尘暴现象,这很容易使探测器与地面失联。失联的探测器,就像断了线的风筝,运行状态不再受控,探测任务也因此以失败告终。

洞察号即将着陆,来一次对火星的“望闻问切”

火星极地着陆者号

  那么你可能会问,这么困难,为什么不造一个集所有功能于一身的探测器在火星着陆呢?曾兴国说道,火箭的内部容量有限,太大、太重的探测器很难搭载。还有一个原因是由于火星探测不能像地面探测那么容易可控,每次的探测任务只能专注完成几项探测科学目标,探测科学目标不同,选择的探测方式和着陆地点就会不同,比如环绕探测携带探测内部结构的载荷就起不到作用,再者着陆点不同也决定着该携带什么样的探测载荷,就像我们不能在沙漠中去寻找鱼一样。

  在写这篇文章的时候,小编了解到,2020年左右我国也要实施首次火星探测任务,2021年火星探测器着陆火星。后续至2030年前后,我国还将实施小行星探测、火星取样、木星系探测及行星穿越等深空探测任务。为祖国点赞,让我们向着浩瀚的宇宙出发!(蔡琳)

[责编:张梦凡]

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