美宇航局计划2016年火星钻最深孔洞探内部奥秘

据物理学家组织网站报道，美国宇航局正在考虑向火星发射一个特殊的探测器，它将继承先前的凤凰号探测器，使用钻头在火星上钻出迄今最深的孔洞进行考察。如果一切顺利，这项名为“洞察”(insight)的计划将会于2016年实施。根据项目首席科学家布鲁斯·巴内特(bruce banerdt)的说法，这一探测器将是一个国际合作进行的科学项目，并且几乎是先前大获成功的凤凰号探测器的翻版。<p>　　巴内特是宇航局喷气推进实验室的专家，他说：“洞察号基本是白手起家，但是其设计基本遵从了先前凤凰号的蓝图。”他的小组这样利用已经被证明为可靠的旧有设计蓝图将省去重新进行设计的步骤，从而大幅削减项目成本。不过他也说：“这台探测器的机械臂和凤凰号的很像，但是并非完全相同。”并且洞察号探测器的着陆地点和考察目标也和凤凰号有所不同。</p><p>　　洞察号将搭载完全不同的3种科学载荷，包括两台由欧洲提供的仪器，专门设计用于探查这颗红色星球的核心深处，从而了解与其形成过程相关的线索。它将探测这里是否存在任何地震现象，火星地表下的地热流值，火星内核的大小，并判断火星的内核究竟处于固态还是液态。巴内特说：“地震仪设备(即seis，全称为‘内部结构地震实验’)由法国提供，地热流值探测仪(hp3，即热流和物理属性探测仪)则由德国提供。”</p><p>　　2008年，美国宇航局的凤凰号探测器成功地在火星冰封的北极高纬度地区着陆，它在这里展开针对潜在宜居环境的搜寻并很快发现这里近地表下存在水冰和充满盐分的土壤。这样的环境迹象显示这里可能曾经拥有宜居环境，并适宜类地生命的起源和生存。</p><p>　　由于地处高纬度极区附近，凤凰号的使命必须赶在火星可怕的严冬到来前结束，因为那时候它的太阳能板将无法产生足够保暖并维持探测器运作的电力。与之不同的是，此次洞察号探测器计划中将降落在火星靠近赤道的温暖地带，从而保证它的任务期可以达到两年左右。</p><p>　　巴内特说：“我们计划中的着陆地是艾利希平原(elysium planitia)。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。”越靠近赤道，探测器就将拥有更多的光照可以确保它的太阳能板可以产生足够多的电能确保探测器的运行。并且重要的一点在于这项任务对于着陆地点的选择自由度很大，正如巴内特所说：“我们拥有全球性的目标，我们可以在火星上的任何一处开展我们的工作。”</p><p>　　艾利希平原距离勇气号和机遇号火星车的着陆地点不是很远。位于这一地区的艾利希火山区域同样位于大致同一片区域内，只是离开着陆位置有一段距离。洞察号的主要任务是地质学方面的，其目标旨在深深钻入火星地表以下，考察一些关键性的参数情况，比如它的地震现象和地热温度等等。这样做的目的是想尝试回答一个科学界最基本的问题：行星是如何形成的？</p><p>　　洞察号将在火星表面的着陆点就地完成其大部分设定的科学探测目标。它的机械臂将携带两台科学仪器直接接触火星地表展开考察工作。巴内特说：“机械臂将会把地震仪和地热流探测仪从仪器平台上取下，依次摆放在探测器旁边的地面上。机械臂本身并不携带有钻头，但是热流探测仪会自动向下钻探，深度可以达到5米左右。”</p><p>　　探测器携带的第三件科学载荷是rise，即“自转和内部结构试验”探测设备，这是美国宇航局喷气推进实验室(jpl)提供的。它将利用探测器的通讯系统精确测量火星的自转并探查火星的内部结构和组成成分。</p><p>　　目前正在火星上执行考察任务的机遇号火星车正在执行一项多普勒无电线追踪实验，这一实验的原理和rise设备的实验非常相似，只是后者的实验精度将要更高。巴内特说：“rise实验设备的工作将和我们现在正在利用机遇号火星车进行的实验非常相似，但是洞察号的设备可以做的更好。”他说：“两者之间的不同在于我们每周将会做更多更频繁的追踪实验，机遇号由于正值火星冬季，因而电力不足，目前处于停驶状态。相比之下，洞察号将可以连续一整个火星年(约合两个地球年)进行这项实验，而机遇号的数据却可能只能覆盖几个月。”</p><p>　　除此之外，洞察号还将装备两台相机，并将进行一些天气方面的测量工作。</p><p>　　“我们在洞察号的机械臂上安装了相机，在设备平台上也有。所有这两台相机的主要目的都是为了方便监测将仪器设备放置在火星表面上的操作，当然它们也能用来拍摄探测器周围的环境景色，不过这些照片都将只有黑白两色的。”他说：“我们将对气压，温度和风速等进行测量，主要是为了用于地震仪数据的噪音修正工作，当然这些数据也将是火星天气研究方面有用的材料。”</p><p>　　目前，洞察号还只是作为全部3个参加竞争美国宇航局“发现”计划经费支持的项目之一。“发现”计划是美国宇航局实施的，旨在以低成本实现对太阳系中的行星，卫星和彗星，小行星等小天体进行探测目标的一系列探测项目。一旦方案被选中，宇航局将对该项目注资以帮助其实施。但在目前阶段，这3个参选项目都被要求提交他们各自的概念研究报告，时间截止期是3月19日。</p><p>　　因此现在巴内特正埋头苦干，完成洞察号探测器项目的最终概念研究报告。他说：“这份报告中描述了项目的设计，以及在宇航局第一阶段遴选结束之后我们在过去9个月中对设计所作出的优化改进。”</p><p>　　因此洞察号是否能真正成行目前还尚未可知。由于美国宇航局的行星探索经费面临严重削减，美国宇航局被迫退出了它先前已经决定参加的两项国际合作的火星探测计划。这两项计划原本都是和欧洲空间局(esa)合作，分别在2016年和2018年想火星发射两颗探测器。（晨风）</p><br />