科普秀人类首次洞察火星离移民火星更近了吗

这张美国航天局11月26日提供的画面显示洞察号无人探测器传回的火星首张照片。新华社发（美国航天局供图）

千龙综合报道一直以来，人类对火星这颗神秘的红色行星充满兴趣。如今，人类对它的了解将更进一步。历经6个多月的航行，跋涉约4.8亿公里，北京时间27日凌晨，美国NASA的洞察号探测器成功登陆火星，执行人类首次探究火星内心深处奥秘的任务。这次着陆有哪些风险？影响成败最关键的因素是什么？洞察号与以往的火星探测任务有何不同？

小档案：

洞察号火星探测器

洞察号（InSight）这个名字来源于探测器英文名称通过地震调查、测地学及热传导实施内部探测的首字母缩写。从名字可以看出，洞察号主要任务是了解火星的内部结构及火星震等活动，这是美国火星无人探测项目的重要部分。

与勇气号和机遇号这些火星探测器前辈不同人心之叵测令他一整年不能释怀。2014年经济下行，洞察号是固定式探测器，大部分科学任务将通过原地的钻探实验完成。因此原地不动将是洞察号今后两年设计任务时间内的主要形态。

此次洞察号的着陆地是火星艾利希平原。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。科学家表示，这里没有太多的岩石，也很少刮狂风，相对安全。此外，这一地区光照充足，可以保证探测器的太阳能板能持续提供能源。洞察号配备两个圆形可折叠太阳能板。

洞察号有三条腿、一根手臂，展开后着陆器宽约６米。着陆器是洞察号的核心部分，在火星上的所有探测活动都将由它来完成。

洞察号搭载了3部主要科学仪器，分别是地震测量仪、温度测量装置以及旋转和内部结构实验仪。

可防风的地震测量仪灵敏度极高，足以感知尺度为氢原子半径的地面运动，记录火星震或陨石冲击所引发的震波；温度测量装置可通过锤击到达火星地下３米或更深处，测量火星内核释放的热量；而旋转和内部结构实验仪可通过火星与地球间的无线电传输，来评估火星绕轴旋转产生的扰动，用以提供火星内核大小的线索。

洞察号是第一个致力于研究火星深层结构的探测器，它搜集到的火星内核结构的信息将有助于增加人类对包括地球在内的所有岩态行星的起源及早期演化的认识。

洞察号采用降落伞＋缓冲发动机反推＋着陆腿的方式在火星着陆示意图。

登陆：

经历恐怖7分钟

洞察号于11月26日14时47分许开始，展开被称为恐怖7分钟的降落，由时速1.98万公里减速至8公里，最终顺利降落在目的地埃律西昂平原，并在登陆后17分钟，传回首个讯号。

根据了解，洞察号会在2分钟内以时速1.98万公里穿越火星大气层，同时大气层摩擦力将使隔热罩温度将上升至摄氏1400度，两分钟后展开超音速降落伞，协助减速至时速8公里。其中最关键是须在15秒内将隔热罩分离，10秒内开启支架、启动雷达、丢弃背壳与减速火箭，最后着陆在火星埃律西昂平原。

洞察号靠着隔热罩的保护，穿越大气层，借由反向助推器，把飞行速度从每小时将近两万公里，减慢到着陆前的每小时8公里，最后在降落伞以及减震支架的缓冲下，降落在火星赤道附近一个名叫埃律西昂平原的地方，科学家戏称它是火星上最大的停车场它可以促进头部、脸部的血液循环，在证实洞察号已经平安落地之后，控制中心欢声震天。

气囊弹跳式着陆方式。

着陆方式各有千秋

据介绍，登陆火星任务分为发射、巡航、下降和着陆、表面操作四个阶段，不少探测器都在下降和着陆阶段阵亡。人类迄今为止共发射40多个火星探测器，成功率仅为50%左右，因而有人把火星称为探测器坟场。其主要原因是火星距地球遥远，探测器要飞几亿千米才能到达火星，所以对发射、轨道、控制、通信和电源等不少技术都提出了很高的要求。

进入火星大气层后，探测器防热措施如何，降落伞、气囊和缓冲火箭等能否按程序工作，都至关重要，必须非常精确，整个过程要经历所谓的恐怖7分钟。所以，探测器在火星着陆的技术十分复杂，每个环节都不能有闪失。许多探测器都因此功亏一篑。

目前，探测器在火星软着陆方式主要有三种：

一是气囊弹跳式,这种方式简单、成本低，但只能满足重量较小探测器的着陆要求，且着陆精度不高；

二是反推着陆腿式，该方式较复杂、成本高，但能满足重量较大探测器的着陆要求，且着陆精度较高；

三是空中起重机式，这种方式最为复杂，成本最高，技术最先进，可满足重量更大的探测器软着陆要求。

迄今为止所有的火星着陆器全部采用刚性减速器和盘缝带降落伞方案，完成超声速减速工作。至今，所有的火星着陆器全部采用刚性减速器和盘-缝-带降落伞的减速方案来完成超声速减速工作。2012年在火星表面实现软着陆的好奇号火星车是至今质量最大的火星着陆器，达960千克。好奇号已把刚性减速器和盘-缝-带降落伞这项减速技术所能承受的重量推到极限，而未来的载人火星任务涉及的重量将达到20吨以上。

低密度超声速减速器升空进行大型火星探测器软着陆试验。

然而，由于火星密度太小，载人火星飞船的重量过大，现有的三种着陆方式都无法使用。为此美国正在研制新的火星着陆装置低密度超声速减速器。当着陆器以大约3.5马赫的速度进入火星大气时，该装置能像夏威夷气鼓鱼一样迅速充气，以增加空气阻力，将着陆器的速度减至2马赫。此时直径33米的巨型超声速环帆降落伞打开，帮助着陆器安全着陆。

要做什么？

倾听火星内心

据NASA官介绍，作为首个研究火星内部的登陆器，洞察号不仅仅是一项火星任务，它更是一个行星探险家。这将是45亿多年来首次对火星进行体检，它将测量火星的脉搏（内部活动）、体温和反射作用（行星由于太阳及其卫星引力产生的抖动）。科学家将解读这些数据，以了解火星的历史、内部构造和活动，从而解答行星和太阳系科学领域最根本的问题之一太阳系内包括地球在内的岩石行星的形成和演化历程。

NASA已朝火星派出不少使者，如勇气号、机遇号、好奇号等，但这些设备研究的都是其表面和大气层的情况。为进一步了解火星的内部情况，比如火星内核由什么构成，地质活动有多活跃等，我们必须深入火星地下，这是科学家派遣洞察号的原因所在。

身价8.5亿美元的洞察号于今年5月5日发射升空。NASA科学任务理事会行星科学部代理主任洛瑞格拉兹说：现在我们终于将探索火星内部火星地壳、地幔和地核。

洞察号将主要进行三项研究：一是通过内部结构地震试验（SEIS）仪器，测量火星地震以及由陨石撞击引发的震颤，借助收集的振动数据，绘制火星内部各层情况，相关分析结果或有助于识别出液态水或羽状物；二是借助一对极其精准的无线电发射机，确定洞察号在太空中的详细位置，观察它如何移动，并逐渐绘制火星旋转的微小抖动。这些抖动反映了火星的内部结构，特别是其内核是固体还是液体（晃动更厉害）；三是利用热流和物理学性能探测套件（HP3）测量热量如何上升，帮助找出热量来自何处，并研究热量如何流过周围岩石，了解更多有关火星岩石的情况。

科学家将解读这些数据，了解火星的历史、内部构造和活动，从而解答行星和太阳系科学领域最根本的问题之一太阳系内包括地球在内的岩石行星是如何形成和演化的。

洞察号们这样带你看火星

火星是太阳系中与地球最为相似的行星，对其展开科学探索一直吸引着人们好奇的目光。1965年水手4号火星探测器成功到达火星以来，世界各国相继发射了40多个火星探测器。

它是太阳系中除月球外人类探测最多的天体。美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度等都加入了火星探测的行列，我国也正在计划发射去往火星的探测器。

目前，在火星轨道上工作的探测器有美国的火星勘测轨道器、火星大气与挥发物演变、2颗火星立方1号，欧洲的火星快车和微量气体轨道器，印度的曼加里安；在火星表面工作的有美国好奇号火星车，以及刚登陆的洞察号。

对火星探测的第一次尝试可以追溯到1960年。在人类第一颗人造卫星上天仅仅3年之后，苏联便设计制造了火星1A号探测器，试图飞掠火星进行探测。但遗憾的是，这颗探测器发射失败，开启了苏联和俄罗斯火星探测的悲情史。从上世纪六十年代至今，苏联和俄罗斯总共向火星发射过十多艘探测器，竟无一成功。

2011年俄罗斯发射福布斯号火星探测器时，我国的萤火一号探测器和福布斯探测器搭车发射，计划二者共同飞行到火星附近后再彼此分开，各自执行探测任务。遗憾的是，福布斯探测器在地球附近的变轨过程中与地球失联，我国的萤火一号也因此没有执行预定探测任务。

在上世纪六七十年代与苏联的太空竞赛中，美国在火星探测方面取得了不俗的成绩。在水手3号遭遇失败后，1965年发射的水手4号成功地飞掠了火星，完成了人类使用航天器对火星进行的首次探测。　水手4号传回了22张火星表面的照片，使人们观察到了大小不等的环形山等地貌。　1971年5月发射的水手9号，则把人类对火星的探索带入了环绕探测阶段。

1975年8月和9月，美国相继发射了海盗1号和海盗2号探测器。约一年之后，两艘探测器的着陆器相继在火星表面成功着陆，开启了火星着陆探测的新阶段。和后来人们熟悉的火星车有所区别的是，这两个着陆器在着陆之后就不能移动了，只能进行着陆点当地的探测。

由于地球和火星之间的飞行必须沿着一条被称为霍曼转移轨道的路线飞行，而能够成功到达火星又要求地球和火星的相对位置刚好合适，因此向火星发射飞行器的窗口每26个月才会出现一次。从1996年至今，每当向火星发射飞行器的窗口出现时，美国几乎都会向火星发射一对探测器。

1996年，火星探路者号探测器携带的旅居者号火星车进行了人类历史上第一次在火星表面和地球系统以外的巡视探测。

2012年，一个功能更全面的火星车好奇号在火星表面着陆，其任务由寻找水扩展为寻找有机化合物等生命曾经存在的证据，研究火星曾经出现的宜居环境。

洞察号开启火星探测新阶段

随着洞察号的发射，新一轮火星探测的大幕即将开启。洞察号在火星着陆后，将会把人类对火星的探测由火星外层和火星表面扩展到火星内部。通过搭载的地震仪和热传导仪，洞察号将对火星的地壳、地幔和地核及火星内部热量的逃逸过程做出探测，揭示不同岩态行星间的地质活动差异，使科学家们更好地理解行星的形成和演化过程。

2020年，美国将发射新的火星车。它使用好奇号火星车成熟的平台，但配置了更先进的探测仪器，对火星表面进行进一步考察。此后，美国还将实施火星采样返回任务，最终在2035年左右进行首次载人登火星。

2020年，欧俄将联合发射火星生物学-2020火星车，用于搜寻生命迹象。它将成为首个能在火星上钻探地下2米深的巡视探测器，采集不受辐射和氧化剂破坏的样品，然后把采集的灰尘样本带回地球进行分析，从而分析火星是否具备维持生命存活的重要元素。

2020年，我国将首次发射火星探测器，率先在世界实现通过一次发射完成绕、着、巡三项任务的壮举，获取自主火星探测科学数据，实现深空探测技术的跨越。2028年，我国还将实施火星采样返回任务。