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  美国宇航局计划在2016年发射一颗新型火星探测器:“洞察”号火星着陆器。该探测器类似采用类似凤凰号探测器的平台,最大的特点是能在火星表面进行钻探,计划深度为五米,这也是届时火星表面探测器钻出的最深洞穴,以此揭开火星深处的面纱及推测内核物质奥秘。采用凤凰号平台是因为该探测器是经过火星表面考验固定式探测器,本项对火星进行表面探测则是一个国际间合作计划。

美国宇航局新一代“洞察”号火星探测器模拟图

  据位于加州帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)科学家、洞察号火星着陆器的首席科学家布鲁斯班纳特(Bruce Banerdt)介绍:洞察号火星探测器虽然是个全新设计的探测器,但是沿用了凤凰号的整体思路,这样研究团队可控制项目成本。新一代的“洞察”号火星探测器将携带上个主要的科学仪器,其中包括两个欧洲研制的设备,以探索火星核心深处的秘密,并检测岩质行星形成过程中表征出的“指纹”特征。具体项目为确定火星地震活动、从内核流出的热液、火星核区的大小以及探索火星核心是固体还是液态。

  地震仪由法国国家太空研究中心和巴黎地球物理研究院研制,内核热液探测器(HP3)由德国研发,旨在探测热液流以及物理属性。2008年,美国宇航局凤凰号探测器成功降落在火星北部高纬度寒冷的极区,目的是寻找潜在生命的栖息地,并很快发现了极区存在的水冰与盐渍土壤是有利于的因素,可支持潜在的生命生存。而“洞察”号火星探测器会降落在温度更高、更温暖的火星赤道附近,其设计寿命为地球上的两年,相当于火星上一年的时间。凤凰号探测器则在火星极区恶劣的环境中坚持了五个月。

  首席科学家布鲁斯班纳特认为:我们计划在火星赤道的埃律西昂平原上着陆,这样对着陆场以及探测器的工作能源持续性都有所帮助。值得注意的是,凤凰号探测器具有三个支撑架,在垂直缓冲降落的过程中使得下方火星土壤松动并溅起了水冰物质,因此“洞察”号的研究小组也决定将使用与凤凰号类似的降落装置。

  在赤道附近降落也有利于收集到更多的太阳光,可为太阳能电池板提供充足的电力供探测器上的仪器使用。对于火星而言,美国宇航局已经具备了在任何一需要进行着陆探测的地方进行定点勘察。而埃律西昂平原距离另外美国宇航局另外两个著名的火星车:勇气号与机遇号的登陆点不远。埃律西昂火山口也属于较常规的探索区域,但该地区距离登陆点较远。

  “洞察”号火星探测器是一个以探索地理、物理过程为主的着陆器,有针对性地发掘火星地表深处的情况,并检测该深度的“生命特征”。比如在可通过地震仪记录火星内部的“脉动”、使用热液流探测器测量火星地下温度以及更精密的仪器跟踪火星内部各种“反应”。其目的在于回答一个科学界对火星的最根本问题:火星是如何形成的?与勇气、机遇号火星车不同,“洞察”号探测器是一个固定式的着陆器,大部分的科学任务是通过诸如钻探实验来完成,并仅限于着陆位置下方。

  当探测器着陆成功之后,机械臂从舱内移出两个仪器放置到火星地表上,其中包括SEIS地震仪和HP3热液流探测器。但是机械臂前段没有钻探工具,而热液流探测器需要深入火星地面下五米工作。第三个重要的科学仪器称为火星自转与内部结构实验仪(RISE),由美国宇航局喷气推进实验室研制,即使用探测器上搭载的无线电系统精确测量火星自转与洞悉火星内部结构和组成。此时此刻,在火星表面上工作的美国宇航局机遇号火星车正在试验一种新型多普勒无线电跟踪装置,研制成果将整合到自转与内部结构实验仪上,这将使“洞察”号火星探测器更具有优势。

  布鲁斯班纳特认为:自转与内部结构实验仪与目前在机遇号上试验的设备有相似之处,但前者将更加优秀。两者的差别为新型自转与内部结构实验仪可跟踪火星上每周的变化,而机遇号上搭载的设备在冬季里将受到很大限制。因此,我们可获得关于火星上一整年的变化测量,而机遇号仅仅只传回数月的数据。“洞察”号火星探测器也配备了两台相机以及检测火星天气变化的仪器。

  其中一个相机位于机械臂上,而另一个固定于探测器平台上,主要功能为监控需要放置在火星表面上的仪器以及浏览探测器周围的火星景观。布鲁斯班纳特认为本次任务拍摄火星环境并不是重点,因此这些相机都是黑白配置,我们将测量火星地表的压力、温度以及风的数据,大部分还是以支持分析火星地震的仪器为主,同时也会提供火星大气信息。

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