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洞察号成功着陆!接下来,它要给火星测脉搏、量体温

图片:NASA/JPL-Caltech

haibaraemily,公众号:haibaraemily_planets

出品:科普中国

制作:haibaraemily

监制:中国科学院计算机网络信息中心


北京时间今天(11 月 27 日)凌晨 4 时左右,NASA 的新一代火星着陆器洞察号顺利着陆火星

关于洞察号着陆的具体过程,还有洞察号着陆的“恐怖 7 分钟”,蒙酱在上一篇里已经介绍过了:NASA 洞察号即将登陆火星,看点都在这里了!

总之,经历了“恐怖 7 分钟”之后的洞察号成功登陆火星,成为 NASA 的第 8 次成功着陆火星的探测任务。这虽然不令人意外(考虑到 NASA 的成功率),但过程还是依然让人提心吊胆。

现场工作人员的喜悦溢出屏幕。来源:NASA

至此,从 1960 年人类第一次尝试发射火星探测器以来,人类一共有 15 次火星着陆任务成功进入了火星大气层,8 次任务成功着陆并顺利开展探测工作——8 次任务全部都是 NASA 的

NASA 的火星着陆器 / 巡视器大家族。素材来源:NASA

火星着陆器版图也更新了~下面就期待 Mars 2020 啦~

你好,洞察号!再见,瓦力和伊娃!

洞察号一共携带了 2 个相机[1]:

一个叫做仪器调度相机(IDC),装在机器臂上,用于寻找合适的地点来安置火震仪和热流仪,IDC 的视野较小,只有 45 度,但因为装在机器臂上,所以非常灵活,可以 360 度移动;

另一个叫做仪器环境相机(ICC),装在着陆器的底部,能以一个 120 度的广角来观察周围一大片环境。

洞察号的两个相机。来源:NASA/JPL-Caltech[1]

刚到火星,勤奋的洞察号就已经开始休整状态——用它的 ICC 相机拍摄了它人生中第一次张限量版照片

而事实证明首次出场的瓦力和伊娃也非常给力——它们以近乎实时的速度(也就是只延迟了 8 分钟左右的信号传播时间)把这张照片传回了地球。

于是,地球上的我们仅仅在着陆后 10 分钟左右就看到了这张令人激动不已的照片!

洞察号拍摄的第一张火星照片。来源:NASA-JPL-Caltech[2]

拍摄这张照片的时候,洞察号还没有拿掉相机的防尘罩,所以看着脏兮兮的也很不清晰,宛如新生儿刚刚睁开眼睛看到的模糊世界

你好呀,洞察号!欢迎来到火星!

但这可是绝对的限量版!因为几天后防尘罩就会被摘掉,以后再传回的照片就会很清楚啦。

至于瓦利和伊娃,因为立方星只有手提箱大小,没有用于减速和调整轨道的燃料,所以完成任务之后的瓦力和伊娃不会进入火星轨道,而是会扬长而去,继续太阳系中的漂泊人生。

但在此之前,伊娃也传回了在一张洞察号着陆之后自己拍摄的火星。

伊娃眼中的火星。来源:NASA-JPL-Caltech

再见了,瓦力和伊娃!

几个小时后,洞察号与在轨的火星奥德赛号轨道器成功取得联络。奥德赛号告诉我们,洞察号非常健康,已经顺利打开了太阳能板

此外,洞察号 IDC 相机拍摄的第一张火星照片也传回了地球。相比之下也明显可以看出 IDC 相机的视野比 ICC 相机窄得多。

IDC 相机拍摄的火星以及洞察号机身的一部分。来源:NASA/JPL-Caltch[3]

洞察号要探测什么?——听脉搏,测体温

洞察号的主要探测目标有两个:

一个是火星内部结构,也就是听脉搏

另一个是火星内部的热状态,也就是测体温

针对这两个目标,洞察号配备了一台火震仪和一台热流和物理性质探测仪(HP3)

洞察号的火震仪和热流探测仪。来源:NASA-JPL Caltech

火震仪会在洞察号着陆之后被固定在火星表面上,然后用一个罩子罩起来减少外界风和热的干扰。

https://www.zhihu.com/video/1050833131904610304

洞察号火震仪安装演示图。来源:NASA,剪辑、压制:haibaraemily

为什么探测火星的内部结构需要地震仪(划掉,在火星就叫火震仪了)呢?简单来说,就是当固态天体发生震动的时候,震动产生的波(地震波)在不同密度的地层中传播速度不同,那么通过测量不同地层传来的地震波之间的时间差,就可以反推内部每一层的厚度和密度了。

https://www.zhihu.com/video/1050833195112734720

火星地震一分钟速览。来源:NASA,听译、压制:haibaraemily)

至于热流和物理性质探测仪(Heat Flow and Physical Properties Probe,简称 HP3)嘛,就简单粗暴多了。它会直接把一只“温度计”插进火星表面,这只温度计的钻头被称为“鼹鼠”,足足可以打 5 米深的洞,也就是说,可以测量火星表面到地下 5 米深的温度随深度的变化。这也将是有史以来人类在火星打的最深的洞了。

https://www.zhihu.com/video/1050833229975699456

洞察号热流探测仪工作示意图。来源:NASA,剪辑、压制:haibaraemily

火星曾经也像地球一样有过地质非常活跃的时期,但随着内部热量的不断耗散,火星也就慢慢“沉寂”了。而通过测量火星浅表层温度随深度的变化,可以帮助我们重建火星的热演化历史,推算火星内部还有多少热,火星已经失去了多少热,火星这几十亿年来经历了怎样的热变化,火星为什么没有板块活动等等重要问题。

除了火震仪和热流仪,洞察号还带了一台“自转和内部结构探测仪”(RISE)——它将通过多普勒频移测量火星的自转速度和自转轴变化。自转参数也是约束行星深层内部结构的重要依据之一。

经过这几项“检查”之后,相信我们将会对火星内部有更深刻的认识。

结语:243 万个地球人的名字,顺利登上火星

洞察号和之前 NASA 的许多任务一样,会面向所有的地球人征集名字。这几乎算得上是 NASA 增加普通民众参与度和对深空探测亲切感的经典案例了。

最终,全世界有近 243 万人领到了这张“登机牌”,其中包括 26 万名中国人的名字[4]。

登机牌的国家分布。来源:NASA

这次没有赶上的小伙伴们也不用遗憾,NASA 现在的任务基本都会有这项活动,2020 年的火星发射窗口也应该会有 Mars 2020 的征名活动,不要错过下一次去火星的机会哦~

蒙酱的登机牌~

这些名字被存储在一个直径不足 0.8 厘米的芯片中,也随着这次洞察号的顺利着陆,成功来到了这片红色星球上。

存储了 243 万人名字的芯片。来源:NASA-JPL Caltech

期待洞察号正式开始工作之后给我们带来更多惊喜吧!

PS:当我在微博发了洞察号第一张带着防尘罩的 ICC 的照片之后,收到了这样的回复…

6666 简直笑的停不下来!亲爱的网友们,你们有毒吧!

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本文由科普中国融合创作出品,转载请注明出处。

参考资料

[1] InSight Lander Instruments

mars.nasa.gov/insight/s

[2] InSight's First Image from Mars

mars.nasa.gov/resources

[3] InSight Is Catching Rays on Mars

mars.nasa.gov/news/8393

[4] mars.jpl.nasa.gov/parti

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