洞察号即将启程，要给火星“把把脉”

 NASA的洞察号火星着陆器，将测量火星上的地震波，并深入火星土壤测量内部的温度。图片来源：NASA/JPL-CALTECH

　　（艾麦乐 编译）NASA即将向火星表面派出一艘航天器，自2011年好奇号登陆火星以来，这还是头一次。着陆任务总是让人兴奋：人人都爱火星车，着迷于来自其他星球的全景图像。然而，NASA最新的这位行星际使者不会在火星表面作任何旅行（这是一台着陆器，而不是火星车）。尽管它有可能会拍摄一些照片，展现梦幻般的火星景观，但火星地表并不是它的目标。
　　名为洞察号（InSight）的这台火星着陆器，将执行首个深入到火星内部的探测任务。它将对火星进行全面的地球物理调查，帮助科学家回答一系列相关的问题，涉及到这颗红色行星和太阳系内其他岩石星球的形成、演化及物质构成。
在火星上玩抓娃娃机
　　洞察号定于本月发射升空，发射窗口将从5月5日开启。它将于今年11月26日抵达火星，并在火星赤道以北几度的一大片低洼平地上着陆。对于靠太阳能驱动的洞察号来说，这片名为埃律西昂平原（Elysium Planitia）的着陆地点将提供两大主要的好处：充足的阳光照射，以及平坦并且容易穿透的地形。在这里，洞察号将展开它的两块太阳能电池板，部署用于探测的硬件设备，安顿下来展开长达两年的工作。
　　使用长达2.4米的机械臂末端的五指抓斗，洞察号将从背板上抓取研究设备，将它们提到空中，再小心翼翼地放置到火星表面。安装在机械臂上的摄像头，和第二个更贴近地面的摄像头，将帮助洞察号的工程师了解着陆器周边的环境，规划如何部署它携带的研究设备。
　　“你在电子游戏厅里玩过抓娃娃机吗？”载荷系统工程师法拉‧阿力拜（Farah Alibay）问道，“基本上这就是我们要做的事情，只不过远在上千万公里以外。”这个过程需要数周的时间来准备、计划和实施。在喷气推进实验室的In-Situ Instrument实验室，任务规划人员可以在向火星发送指令前，先好好练习如何操纵着陆器。一旦洞察号团队实现了这一目标，那就将是第一次，人类使用机械臂在另一颗行星上安装硬件。

研究人员在实验室中测试洞察号部署设备的能力。这实际上类似于抓娃娃机，只不过要在上千万公里以外的火星上完成。图片来源：NASA

地震仪超灵敏，还必须很耐操
　　洞察号主要携带了两大设备，内部结构地震仪（SEIS）便是其中之一。这是一套极其灵敏的地震仪，设计用来检测地震波的大小、速度和频率。这些地震波由火星内部的错位和开裂产生，可以称之为火星地震。
　　“它不输给地球上我们拥有的任何一台地震仪。”洞察号项目主管汤姆‧霍夫曼（Tom Hoffman）如是说。它能测量出幅度小于一个氢原子宽度的地面位移。霍夫曼说，“如果火星上刚好有只蝴蝶，而且它极其轻微地落在了这台地震仪上，我们实际上有能力检测到这一点。”除了火星地震以外，它还能检测到其他的东西，包括液态水的流动，陨石的撞击，以及活火山喷出的烟流。
　　相对于它的灵敏度来说，SEIS算得上是相当耐操了。载荷系统首席工程师乔纳森‧格林布拉特（Johnathan Grinblat）说，“地球上设计的地震仪必须小心翼翼地处理和安放，然后再也不去触碰它。”而火星之旅注定会让SEIS遇到一些磕磕碰碰，特别是在火箭发射、进入大气、降落和着陆的过程中。格林布拉特说，“它将会振动，并经历很多的冲击，所以它必须耐操才行。”
　　它还必须承受剧烈的温度变化。在晴朗的夏日，火星赤道地区的气温可能达到20℃，而夜间又会回落到-70℃。正是看到了这一点，洞察号的工程师给设备套了一层又一层保护，就像俄罗斯套娃一样。第一层是真空密封的钛球，第二层是绝热的蜂窝状结构，第三层则是防风隔热穹顶，像一个高科技大锅盖一样罩在传感器外面。

洞察号携带的SEIS正在地球上的实验室里接受检测。很快，它将前往火星监测那里的地震。图片来源： CNES

钻入火星土壤，测量内部热量
　　一旦这些系统安装到位，洞察号就会用机械臂去够第二件设备——热流及物理特性探头，也被称为HP3。这个探头长达46厘米，实际上是一个自动钻探的巨型钉子。它将把自己钻入大约5米深的火星土壤深处，足以让它免受火星表面温度波动的影响。“科学家在地球上研究温度流动时，必须得钻得更深才行，”洞察号的副首席研究员苏姗妮‧斯姆雷卡尔（Suzanne Smrekar）说，因为潮湿的土壤会在地下深处传导热量。“所以相对而言，在火星上其实很容易。”
　　这话还是留着对探头去说吧。它需要花上几周的时间才能钻入火星的地下。在钻洞的过程中，它会定期暂停，测量周围土壤的热量传导效率。温度传感器将在系绳上追踪探头，就像把温度计串成一串项链。结合温度计的读数以及对热量传导率的测量，洞察号的科学家将了解到，有多少热量源自于火星的内部。不管有还是没有，这些热量将向研究人员透露，这颗行星由什么构成，它的成份与地球相比又有哪些差别。

源自于火星内部的热量，将透露这颗行星的内部构造及物质构成。图片来源：NASA

前往火星危机重重
　　不过，在洞察号测量火星上的温度并探测那里的地震之前，它必须先过发射这一关，勇敢地直面行星际空间的一片荒芜。让人兴奋？毫无疑问。但同时，“关于去火星，一切都很可怕。”阿力拜说，“我们要乘坐火箭发射升空，而火箭基本上就是受控的炸弹。接下来，我们要在真空中航行6个月，持续遭受来自太阳的高能带电粒子的轰击。我们要前往一颗我们必须要瞄准的行星，因为一旦错过，就回不了头了。我们还必须要着陆。而且就算到了火星表面，部署设备时，任何事情也都有可能出错。”
　　阿力拜不是悲观主义者。她是一位工程师，对她来说，预测失误和失算只是工作描述的一部分。此外，她也知道历史，火星任务的成功率还不到50%。她说，“这不是因为我们不知道自己要做什么，而是因为这确实很难。”
　　不过，这不会阻止NASA去尝试。毕竟，我们选择前往太空，并不是因为这很容易。
编译来源
《连线》网站，NASA’S INSIGHT LANDER WILL PROBE MARS, MEASURE ITS QUAKES