“洞察”号完美着陆 将首探火星之“心”

2018-11-28 07:41 北京日报

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来源标题:“洞察”号完美着陆 将首探火星之“心”

美国航天局“洞察”号无人探测器在经历6个月航行、近5亿公里征程后,于美国东部时间26日14时54分许(北京时间27日3时54分许)在火星成功着陆并传回首张照片。这是人类首个致力于研究火星深层结构的探测器。

业内人士说,“洞察”号对人类火星研究有重要意义,把重点放在对火星内部的探索上,有助于人类更好了解地球本身乃至太阳系,甚至借助这些信息来寻找系外类地行星。

“紧张”着陆

美国西部时间26日临近中午,加利福尼亚州帕萨迪纳市,国家航空航天局喷气推进实验室内气氛凝重:“洞察”号探测器正在落向火星表面,过程耗时6分钟。

“确认着陆。”一名控制人员话音刚落,几十人从各自座位一跃而起,欢呼、鼓掌、拥抱。激动、兴奋即刻蔓延……那一刻气氛“紧张”,航天局局长吉姆·布里登斯廷稍后告诉媒体记者,“大家能觉察到这种情绪”。

法新社报道,全球多家航天机构先前累计43次尝试把飞行器、探测器送上火星,过半以失败告终。“洞察”号登陆火星前,美国航天局已有7次成功经历。上一次登陆在6年前,“主角”是如今仍在漫步这颗红色星球的“好奇”号火星车。

“洞察”号今年5月从加州范登堡空军基地升空,在太空中累计“跋涉”大约4.8亿公里,在火星表面的着陆点距离“好奇”号当年着陆位置大约600公里。

“精准”站位

美国航天局喷气推进实验室总工程师罗布·曼宁认为,“洞察”号着陆堪称“完美”,符合“大家的希望和想象”。

这一探测器有三条“腿”,着陆不久向实验室传回第一张“自拍照”,展示它在火星表面所处环境。着陆时扬起的尘土附着在镜头上,致使“自拍照”显得模糊,却足以显现“洞察”号周围多沙、地势平坦,仅一块大小可观的岩石。

从静态画面看,“洞察”号“略微倾斜,这不理想”,美国行星学会高级编辑埃米莉·拉克达瓦拉在社交媒体写道,“但作业区平得像一块煎饼,几乎没有岩石”。

“洞察”号停在火星艾利希平原西侧。项目经理汤姆·霍夫曼说,它的着陆点接近精准,只是航天局尚未完成最终计算。

按照霍夫曼的说法,从“洞察”号传回的第一幅图像难以辨认附近是否有斜坡,但可以看出它处在一个平坦、光滑的“停车场”。

“原地”作业

“洞察”号探测器质量360公斤,今后两年、即大约一个“火星年”,将在原地“作业”。

“洞察”号的名称来源于探测器英文“通过地震调查、测地学及热传导实施内部探测”的首字母缩写。

它携带的主要设备包括“内部结构地震实验仪”,由法国国家航天研究中心制造,将记录火星最微弱的地震以及周围陨石的作用;另一台设备由德国航空航天中心提供,包含能深入火星表面以下5米的钻头,以探测火星热流;“旋转和内部结构实验仪”将测算火星自转。

“洞察”号项目领衔研究员布鲁斯·巴纳特说,装配和调整设备将耗时数月,预计明年春末才能获得大量探测数据。

巴纳特说,“洞察”号所携设备将研究火星的地质作用,目的是绘制火星内部的三维地图。经由“倾听”地震、陨石作用或火山活动引发的火星震动,科学家可望了解火星内部并揭示它如何形成。

科普  

“洞察”号小档案

“洞察”号这个名字来源于探测器英文名称“通过地震调查、测地学及热传导实施内部探测”的首字母缩写。从名字可以看出,“洞察”号主要任务是了解火星的内部结构及火星震等活动,这是美国火星无人探测项目的重要部分。

“原地不动”是“洞察”号区别于“勇气”号和“机遇”号等火星车“前辈”的独特之处。“洞察”号的大部分科学任务将通过原地的钻探实验完成,长时间固定在同一位置有助于探测器准确搜集大量科学数据。

此次“洞察”号的着陆地是火星艾利希平原。选中这一地区是基于着陆安全以及确保能源供应等方面的综合考虑。科学家表示,这里没有太多的岩石,也很少刮狂风,相对安全。此外,这一地区光照充足,可以保证探测器的太阳能板能持续提供能源。“洞察”号配备两个圆形可折叠太阳能板。

“洞察”号有“三条腿、一根手臂”,展开后着陆器宽约6米。着陆器是“洞察”号的核心部分,在火星上的所有探测活动都将由它来完成。

“洞察”号搭载了3部主要科学仪器,分别是地震测量仪、温度测量装置以及“旋转和内部结构实验仪”。

可防风的地震测量仪灵敏度极高,足以“感知”尺度为氢原子半径的地面运动,记录“火星震”或陨石冲击所引发的震波;温度测量装置可通过锤击到达火星地下3米或更深处,测量火星内核释放的热量;而“旋转和内部结构实验仪”可通过火星与地球间的无线电传输,来评估火星绕轴旋转产生的扰动,用以提供火星内核大小的线索。

“洞察”号是第一个致力于研究火星深层结构的探测器,它搜集到的火星内核结构的信息将有助于增加人类对包括地球在内的所有岩态行星的起源及早期演化的认识。

新华时评  

“洞察”号岂止是洞察火星

即使从地球以每秒30万公里的光速直奔火星,也需要约数分钟时间。而这样的路程,美国“洞察”号无人探测器用了6个多月,26日减速登陆火星的过程更是惊心动魄。这样辛苦、惊险的火星之旅,绝不是为了到此一游。

这是人类第一次探秘火星之“心”——这颗红色星球的内核多大?成分是什么?物理状态与内部温度如何?火星震频繁吗?这么多以往未知的问题,这次都要由“洞察”号通过仪器一一洞察。

火星是太阳系中与地球最为相似的行星,对其展开科学探索一直吸引着人们好奇的目光。从发射火星轨道探测器到投放各种不同任务的登陆探测器,人们对火星的探索正一步步拓展、深入。

至今,科学研究已经掌握了火星现有的地表、大气层、电离层状态等外表信息。“洞察”号探索火星内核,目的是分析星球早期形成的历史,增加人类对地球起源的认识。可以说,“洞察”号探索的绝不止是火星“内心”,更是要从中探寻宇宙形成的奥秘。

看似黄沙漫天、寂寞空旷、温差极大,火星“内心”或许藏有不为人知的另一面。从十几年前发现水冰,到今年发现火星南极冰盖表面下存在液态水湖,这些新发现大大增加了人类在火星可持续生存的可能。作为太空移民的第一选择,火星的召唤再度在人类耳畔响起。因此,对火星进行更深的探究,大有裨益。

人类探索未知世界的好奇心永不停歇,探索的脚步永不停歇。回望人类自身发展,距离人类首次登月已经过去近50年,下一步人类不但要重返阔别多年的月球,更要出征陌生的火星。火星作为探索太空的中继站,人类登陆它的目标设定已经毫无悬念。多洞察火星的“内心”,才能更加了解它的“喜怒哀乐”,更加洞悉它的前世今生,乃至宇宙藏在它身上的众多秘密。

探索外星的背后是强大的技术支撑:真空、强辐射、几百摄氏度的昼夜温差,极高的测控技术要求。正因为如此,探索火星,成为所有有雄心的航天大国的标配项目。

太空探索的衍生技术效应也令人惊叹。从互联网到核磁共振,从液晶显示到激光通信,这些当今已经普及的技术,皆发端于探月的“阿波罗计划”。持续几十年的投入,换来对经济、社会、生活很多方面进步的推动,这样的投入、产出的放大效应,让人看到梦想中的现实效应。

“我们来自何方,去向何处?”人类的自我追问是不断探索的原动力。从“好奇”号到“洞察”号,从表层的“好奇”到深度的“洞察”,折射出人类探索未知、不断前行的坚定步伐。

填补火星探测空白 期待我国未来壮举

——专访全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩

“洞察”号无人探测器在火星成功着陆,执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务,意义非同一般。本报记者就此专访了全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩。

记者:“洞察”号无人探测器成功登陆火星有哪些看点?

庞之浩:此次“洞察”号无人探测器成功登陆火星,其看点,一是使用了两颗立方体小卫星在“洞察”号着陆时提供了实时的信号中继服务,这是人类历史上的首次;二是采用国际合作的方式,三个重要的科学有效载荷,有两个是国外的,一个是法国的地震仪,一个是德国的热探头,这样的国际合作很有效,可以减轻美国此次探测活动的成本和技术压力;三是此次“洞察”号着陆跟上次“凤凰”号火星探测器在基地的着陆方式是一样的,采用降落伞+动力反推,这说明该技术已经很成熟,我国以后可以借鉴这种成熟的技术。

当然,此次“洞察”号最重要的看点是其科学目标,即人类首次探测火星内部的情况,包括探测火星的地震、它的探头将钻入火星地下5米深处探查火星地热等,这些将填补火星探测的空白。

记者:目前我国的火星探测相关技术发展到了什么程度?

庞之浩:我国的火星探测计划已经立项,计划在2020年发射火星探测器,起步虽然晚,但是起点高,通过一次发射计划完成“绕、着、巡”三项任务的壮举,获取自主火星探测科学数据,实现深空探测技术的跨越。这在世界上尚属首次。国际上,只有美国曾经通过一次发射完成了“绕”和“着”。

探测火星的方式与探测月球的方式相似,也是“绕、着、巡、回”,最终实现载人登陆火星的目标。当然现在还没有一个国家实现采样返回,我国计划在2028年实施火星采样返回。

火星探测的难点有很多,在着陆方面最难的则是未来的载人登陆火星,因为载人火星着陆器的质量非常大,目前的着陆方式都不灵。为此,美国正在研制“超声速充气式气动减速器”,该装置能像夏威夷气鼓鱼一样迅速充气,以增加表面积,进而增加空气阻力。我国已成功验证大型航天器回收关键技术,并正在研究充气式进入减速技术。

记者:我们对未来火星及星际探测可以有哪些期待?

庞之浩:从发展态势看,月球与火星探测仍为未来深空探索的重点目标,更多国家将参与深空探测活动;小行星成为另一个探测热点,木星和土星系探测成为深空探测下一个远大目标;全球深空探测任务趋向国际合作模式。

从发展途径看,各航天国家采取各不相同的发展路径,且具有不同的探测目的和侧重点。

从技术水平看,探测器自主能力不断提高,向小型化、功能集成、低功耗和轻质量的方向发展;星体表面巡视探测移动方式以轮式为主,新型的轮腿结合式也受到日益关注;控制方式以地面遥操作为主,自主控制为辅;通信频段由S、X频段逐步向Ka频段发展;电推进、太阳能推进和核能推进等新型先进推进技术是提升深空探测能力的重要方向。 

我国除了计划探测火星,从火星采样返回以外,将来还要探测小行星、木星等,进一步还有“几星连探”星际探索活动。

链接

探索火星历程

迄今,人类总共向火星发射了约40颗探测器,其中超过60%折戟沉沙,而成功者则为人类展现了奇异多姿的火星画卷。

■1962年11月,苏联发射了“火星1号”探测器,在飞离地球1亿公里时与地面失去联系,从此下落不明。它被看作是人类火星探测的开端。

■1964年11月,美国向火星发射“水手4号”飞船。1965年7月15日,“水手4号”飞近火星,从距离火星1万公里处拍摄了21幅照片,发现火星上存在大量环形山,火星大气密度只有地球的1%,火星既没有熔化的铁核也没有磁场。

■1969年,美国“水手5号”和“水手6号”飞船再次掠过火星。它们拍摄的200多幅照片表明,火星表面的温度比预想的更低,火星大气中二氧化碳含量高达95%,水蒸气几乎难以寻觅。当年,美国“水手7号”探测器发回126张照片。

■1971年5月,苏联发射“火星3号”探测器。12月,其施放的着陆器由于遭遇火星沙尘暴,在开始照相扫描22秒后与地球失去联系。

■1972年,美国“水手9号”飞船沿火星外层空间轨道飞行,成为火星的第一颗人造卫星,环绕火星轨道进行长期考察。“水手9号”成功拍摄了火星全貌,发回7329张照片,确认火星上并不存在运河,火星的一个半球上有许多环形山,外貌很像月球,另一个半球则比较平坦。

■1975年8月,美国“海盗1号”升空,其于次年7月释放的着陆器顺利落至火星表面,向地面传回彩色照片。二者一直工作到上世纪80年代初。

■1996年12月,美国“火星探路者”号发射。次年7月,其所携着陆器顺利落至火星,施放出“旅居者”号火星车,实现漫游考察并发现远古水痕。

■1998年7月,日本“希望”号探测器飞赴火星,但此后故障不断。2003年12月,日本宣布这次火星探测任务失败。

■2001年4月,美国发射“奥德赛”探测器。次年,该探测器发现火星表层可能富含冰冻水。其搭载的俄罗斯高能中子探测器也尝试找水并探测火星表面中子流。

■2003年,美国“勇气”号和“机遇”号火星车分别于6月和7月发射升空。它们都成功登上火星,对火星岩石和地貌开展长达七八年的漫游考察。2010年“勇气号”在服役6年后与地球失去联系,火星表面只留下“机遇号”。

■2003年6月,欧洲航天局“火星快车”探测器升空。12月,其施放的“猎兔犬2”号着陆器在登上火星后无法与地球联系。2004年1月23日,“火星快车”探测器发现火星南极存在冰冻水,这是人类首次直接在火星表面发现水。

■2004年1月3日,美国“勇气”号火星车在火星表面成功着陆。几个小时后,该探测器从着陆区附近传回10多张高清晰度图片,为探测工作取得了良好开端。

■2005年8月,美国“火星勘测轨道飞行器”升空,其所携探测仪的数量、探测精度和数据传输能力均创下当时历史纪录。

■2007年8月,美国“凤凰”号探测器启程,次年5月在火星北极着陆。探测器考察两月后,科学家确认“凤凰”号在加热火星土壤样本时发现水蒸气,为火星有水找到证据。2008年11月10日,美国航天局宣布,“凤凰”号火星探测器因失去联系,它持续5个多月的火星探测就此终结。

■2011年11月9日,中国首个火星探测器“萤火一号”与俄罗斯“福布斯-土壤”探测器一同升空,分赴火星和火卫一探测考察。但在飞行过程中出现意外,它们未能按计划实现变轨。

■2011年11月26日,美国“好奇”号火星车发射升空。2012年8月6日,“好奇”号火星车在火星表面着陆,探索火星过去或现在是否存在适宜生命存在的环境。这是人类迄今在其他星球登陆的最精密移动科学实验室。

■2013年11月,印度首个火星探测器“曼加里安”号发射升空。2014年9月24日,“曼加里安”号成功进入火星轨道。

(本版文字除署名外均据新华社)

责任编辑:贾玉静(QC0005)  作者:丰家卫