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为什么美国航空航天局向火星发射宇宙飞船?
2019-07-01 05:42

  本周六,美国宇航局将推出其最新的火星探险家- 一种坐在红色星球表面的机器人,并在摇摆的世界中测量它。这个使命InSight与以前的火星车辆不同,后者研究地球的表面。相反,InSight将帮助科学家们在地壳下同行,更多地了解火星的内部,这可以告诉我们这个星球是如何诞生的。

  InSight是一个着陆器,不是漫游者;一旦它触及火星,它将在这个星球上剩下的一生中继续存在。从这个固定的帖子中,InSight将检测到所谓的马戏团。像地震一样,它们在地球的地壳里传出- 但它们不是由相同的力量引起的。地震往往是我们的地球构造板块在地表上相互滑过的结果。当行星冷却并收缩时,认为发生了地震,导致地壳稍微起皱。

  分析这些火星震动可以告诉科学家组成这个星球的是什么- 这些岩石在内部流淌,以及它们如何分层。这对了解火星如何成为至关重要。地球几十亿年来一直在搅动和重塑自己,但火星的结构一直保持相对稳定。科学家认为,火星形成后不久,其发展就停止了。因此,搞清楚火星内部现有的布局意味着了解这个星球的内部外表在年轻时喜欢什么。“我们相信,当我们去火星时,我们将能够使用火星作为过去的窗口,”InSight使命的首席研究员William“Bruce”Banerdt告诉The Verge。

  行星内部形式的方式也决定了它成为什么样的行星。因此,InSight可以为科学家回答一个很大的问题:为什么有些行星会变成像地球这样的可居住的行星,为什么其他行星会变成冷的火星般的世界或超热的Venues?“为了真正理解为什么这些过程在表面发生,我们必须知道内部发生了什么,”InSight副首席调查员Suzanne Smrekar告诉The Verge。“你必须看看引擎盖下”。

  虽然InSight旨在测量ma蛇,但科学家以前从未在火星上测量过。美国宇航局的维京号登陆舰在20世纪70年代试图测量火星上的地震,但他们的仪器不够灵敏,无法找到任何东西。Banerdt说:“我们最终测量的是吹着着陆器的风。

  然而,科学家们很确定这些地震确实发生。事实上,他们认为大多数行星物体以某种方式摆动。例如,当阿波罗宇航员进入月球时,他们带来了一堆地震仪,它们在70年代测量了数千次小月球地震。Banerdt和他的团队认为,由于火星更大,红色星球将会有更多的地震。他们希望在计划的两年InSight任务中,在几十到几百次地震之间找到一处。

  要做到这一点,InSight拥有一个极其敏感的地震仪,可以检测各种震动- 从那些震动超快的震动到震动低沉的震动。它非常敏感,只有在完全真空状态下,地震计才能工作。最微小的空气可能会弄乱它的测量。这在两年前的InSight任务中引起了令人头疼的问题。就在InSight预计在2016年3月推出的几个月之前,工程师们发现地震仪的真空外壳发生了泄漏。他们没有足够的时间在发射之前修复它,并且必须在今年之前推迟完成任务- 当火星和地球再次在轨道上对齐时。

  地震仪已经被固定,并且准备好分析它可以拾取的每一个小振动- 而不仅仅是来自地震。地震仪灵敏度足以检测撞击火星表面的陨石引起的隆隆声。无论检测到哪种摆动,科学家都会分析振动的各个方面- 例如其大小和频率,以及在整个地球上行走需要多长时间。这些振动根据它们通过的材料种类而变化。所以摇一摇可以掌握很多关于地下深处的东西的信息。

  Banerdt说:“这就好像在地球上传播的波浪在收集信息并将它们放入手提箱时一样。“而另一方面,我们所要做的就是打开行李箱的包装,弄清楚那波浪经历了什么”。

  InSight也在打包其他关键工具来探测火星的深度。这包括无线电天线,可以帮助科学家确定火星核心的大小。甚至还有一种类似钉子的装置,称为鼹鼠,它会自己深入地下以测量地球的内部温度。科学家们很好奇过去是什么助长了火星的火山,地球内有多少热量可以帮助回答这个问题。“这颗行星的内部就像一台发动机,热流告诉我们该发动机的燃料来源,”斯姆雷卡尔说。

  但在此之前,InSight需要离开地球。这架着陆器将搭载在由美国联盟发射联盟制造的阿特拉斯V型火箭的顶部,该车将于5月5日美国东部时间上午7:05从加利福尼亚的范登堡空军基地起飞。这将是从西海岸发射的第一个星际任务。在此之前,美国对其他行星的任务已经从佛罗里达州撤出,在那里他们得到了额外的提速。但是InSight的小尺寸意味着它可以从加利福尼亚州发射而不需要这种优势。

  一旦进入太空,它将花费6个半月到达火星,11月26日到达感恩节后的星期一。那时候它将会让这个星球上的命运陷入困境。

  在火星上着陆是一件难事。虽然它比地球还小,但火星仍然具有相当大的重力来快速向下拉物体。但是地球的气氛很薄- 比地球还要薄100倍- 所以它几乎不会阻止来袭的太空船。然而,只有足够的气氛,下行车辆仍然需要某种隔热罩以防止燃烧。许多机器人曾试图在火星上降落,许多机器人并没有将其整合在一起。

  为了防止这种情况发生,InSight团队对其航天器进行了非常详细的登陆程序。“我们的工作是偏执,想想所有可能出现的问题,以确保我们的设计稳健,”Rob Grover,入口,下降和着陆的InSight系统主管告诉The Verge。InSight将进入火星大约每小时13,000英里的大气。在降落时,着陆器在部署降落伞之前减速到大气中声速的两倍。

  当InSight仍然高约三英里时,这些车辆在驶离前会更慢。那时嵌入InSight腹部的12个发动机起火了。他们将控制车辆的着陆直至表面,在那里InSight将(有希望)以每小时五英里多一点的速度降落。

  这是一个持续六分半钟的着陆。InSight也必须自己完成。在登陆时,向火星发送无线分钟左右的时间,因为这个星球太遥远了。没有时间从地球发送任何纠正命令。这一切都必须自动化,而且都必须完美运作。

  就好像这还不够棘手,Insight将在沙尘暴季节登陆火星。这可能会改变登陆程序的编程方式。在风暴中,火星上的气氛往往会越来越接近表面,因此InSight需要更长的时间才能放慢速度。如果发生这种情况,工程师需要调整降落伞的时间,以防车辆行驶速度太快时不能开启。Grover说:“当我们降落时,我们可以有任何东西,从清晰的常规气氛到全球沙尘暴。“但系统已经准备好了”。

  一旦它落地,InSight将部署其太阳能电池板,然后花费10周时间将其仪器收集到数据中。然后,其余的InSight的生活将大部分仍然是。这个20英尺长的车辆将坐在那里,将它的耳朵放在地上,听摇摆。它只是火星表面上的一个小规格,但它应该告诉我们很多关于下面潜伏的东西。Banerdt说:“过去50年来我们迄今为止所做的所有火星探测都考虑了地表,气氛和岩石。“地球上99.99%的其余地区是我们探索的处女地,而这个小小的着陆器将为我们做这个探索”。



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