美国宇航局“洞察号”今晚发射升空,人类将首次探测火星内部

美国宇航局“洞察号”今晚发射升空,人类将首次探测火星内部

美国太平洋时间5月5日04:05(北京时间今天19:05),最新的一颗火星着陆器洞察号已经从美国加州范登堡空军基地发射升空 。一个多小时后,星箭分离成功,一切顺利,发射圆满成功。如果一切顺利,那么这颗探测器将在太空中飞行7个月左右,在2018年11月26日前后降落到火星表面。

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洞察号着陆火星工作示意图

“洞察号”高度1米多,太阳能帆板全部展开时,最大宽度可以到6米,总质量是694公斤。其中包括一颗着陆器(358公斤),隔热罩(189公斤),巡航级(79公斤)以及大约67公斤左右用于中途轨道修正等用途的推进剂之类。目前为止,人类对火星的了解不可算是不多:探测火星表面地形、地貌特征和重力场的火星全球探勘者号(MGS)、火星勘测轨道飞行器(MRO),探测火星水冰和矿物分布的火星奥德赛号、火星快车号,探测火星磁场和大气层的MAVEN,甚至还有凤凰号、勇气号、机遇号和好奇号几辆着陆器和火星车实地考察火星的地质状况……但这些都还始终停留在火星表面和大气层,火星的内部是什么样的?我们几乎一无所知。

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洞察号是首个专用于火星内部结构考察的探测器

从很大程度上说,一颗行星的内部情况可以决定这颗行星上是否具备适宜生命生存的环境条件。因此,“洞察号”经过专门设计,携带专门设备,将绘制火星内部的结构图。

比较重要的载荷主要就是两样。

1) 第一样是一套地震仪设备:SEIS(内部结构地震实验)。

这套设备由法国提供,瑞士,德国和英国的科研机构参与。它将精确测定火星上的震动,以了解火星的演化历史和内部结构,并监测陨星撞击火星地表的频率。SEIS还可以监测火星大气中的波动,以及火星的小卫星对火星地表产生的极为微弱的引潮力。

2) 第二样叫做“HP3”(热流与物理性质探测包)。

这是由德国空间中心(DLR)提供的设备,这是一台“自动钻进式热流计”,可以像自动打桩机一样自行钻入火星地表,因而得到一个绰号“鼹鼠”。它最大可以钻入5米深,以探测来自火星内部的地热流值大小,这将帮助科学家们判断火星内部冷却的速度。

行星形成之后就处于不断的冷却降温过程之中,一旦完全冷却,那么岩浆,板块运动。火山爆发等活动都将随之消失。而一颗行星的体积质量越小,它冷却的速度也就越快。地球今天仍有活跃的板块与火山等运动,而比地球小得多的火星基本上已经看不到地质活跃的迹象。那么,火星内部是否已经完全冷却?是否其内核附近还存在一些仍然处于熔融状态的物质?对地热流的测量将有助于我们回答这一问题。

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除了这两样最重要的设备之外,还有第三件探测利器:RISE(自转与内部结构实验)。这是一个由美国宇航局喷气推进实验室领导的项目,其目的是了解火星内部的物质状态与质量分布情况。它的原理其实很简单,通过生活经验就能够解释:一个熟鸡蛋,一个生鸡蛋,以及一个半生不熟的鸡蛋,在转动时的表现是不一样的,内部液体(或者熔融状态的物质)的存在,或者内部质量分布的不均匀,理论上可以通过对行星自转的精确测定分析推断出来。本次RISE设备将透过X波段测控信号精确测定火星自转,精度误差小于2厘米,其取得的数据将非常具有价值。

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洞察号的探测结果可以帮助人类加深对整个内太阳系所有岩质天体(水星、金星、火星、地球、月球)演化的认识,追溯整个内太阳系早期的热演化历史和热分异过程。可以这样说,洞察号还将是人类追溯整个内太阳系历史的一台“时光机”。


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