洞察號(hào)著陸器于2018年5月5日發(fā)射升空，經(jīng)過(guò)205天的旅行，在外太空零下269℃下，航行了3.01億英里，于北京時(shí)間11月27日凌晨3時(shí)54分著陸火星。
▲洞察號(hào)著陸火星精華版。
洞察號(hào)火星著陸器由洛克希德馬丁公司建造，是NASA發(fā)現(xiàn)計(jì)劃（Discovery Program）的一部分，該任務(wù)由NASA噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室（JPL）負(fù)責(zé)管理。這是時(shí)隔六年多，NASA的探測(cè)器再次著陸火星，上一次是北京時(shí)間2012年的8月6日，好奇號(hào)著陸火星。
▲NASA任務(wù)控制現(xiàn)場(chǎng)
你是否知道，這一耗資8.3億美元的探測(cè)器，花了六個(gè)月時(shí)間飛行，克服1500度的高溫、火星大氣層中的狂風(fēng)，居然是去火星“玩泥沙”？
▲上圖展示了洞察號(hào)配備的火星土壤層鉆探設(shè)備
這是因?yàn)?，美?guó)宇航局的洞察號(hào)火星探測(cè)器，它的任務(wù)就是去考察火星地表下方土層內(nèi)部的情況！
洞察號(hào)會(huì)像小朋友“玩泥沙”一樣，在火星土壤里挖開(kāi)一個(gè)洞，看看里面究竟有什么。也許它會(huì)發(fā)現(xiàn)生命的跡象，也許它會(huì)找到獨(dú)特的礦物，也許它會(huì)探測(cè)到火星地震等信息，讓我們拭目以待。
為了實(shí)現(xiàn)“玩泥沙”，洞察號(hào)要克服無(wú)數(shù)的困難，特別是降落到火星表面的14分鐘，一連串的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，任何一個(gè)都能徹底摧毀洞察號(hào)！
▲洞察號(hào)著陸器經(jīng)受高溫灼燒考驗(yàn)
這一耗資8.3億美元的火星探測(cè)器，因?yàn)轱w行到了遙遠(yuǎn)的火星，傳回?zé)o線電信號(hào)也要好幾分鐘，因此實(shí)際上無(wú)數(shù)科學(xué)家們只能在它開(kāi)始降落前準(zhǔn)備好一切，此后的操作只能聽(tīng)天由命，指望洞察號(hào)的自動(dòng)降落功能克服所有難題。一個(gè)錯(cuò)漏，洞察號(hào)火星探測(cè)器就會(huì)毀于一旦。這并不是少見(jiàn)的事情，歐洲聯(lián)盟以及蘇聯(lián)時(shí)代的火星探測(cè)器都多次出錯(cuò)，甚至直接砸碎在火星表面上。有三分之一的火星探測(cè)器，在著陸時(shí)損毀，不過(guò)美國(guó)探測(cè)器的成功率要明顯好一些。
2018年5月24日，洞察號(hào)從美國(guó)范登堡空軍基地發(fā)射，僅僅飛近火星就用了6個(gè)月。
洞察號(hào)在接到地球命令，開(kāi)始著陸后，著陸器部分與航天器部分分離，著陸器開(kāi)始降落。
▲洞察號(hào)航天器
此時(shí)地面的美國(guó)宇航局指揮人員已經(jīng)無(wú)法再進(jìn)行任何操作，因?yàn)榘l(fā)給著陸器的無(wú)線電信號(hào)傳輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此來(lái)不及控制這一迅速變化過(guò)程中的著陸器，只能依靠自動(dòng)降落功能。
著陸器在進(jìn)入火星大氣層的初段，要經(jīng)歷1500度的高溫灼燒。這是因?yàn)樗陨碓诃h(huán)火星軌道上高速飛行，因此著陸器部分與軌道器脫離、進(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)與空氣摩擦，產(chǎn)生高熱。此時(shí)，洞察號(hào)著陸器依靠一個(gè)與中美俄飛船類似的寬大耐熱大底，一方面產(chǎn)生阻力降低速度，一方面將高熱與主體隔開(kāi)。
盡管有這一大底，著陸器的進(jìn)入大氣層軌道仍需精心選擇，角度相對(duì)于表面約12度。太接近垂直的話，過(guò)度的高溫燃燒會(huì)燒毀著陸器，角度太接近平行，可能沒(méi)有產(chǎn)生足夠阻力，著陸器飛回太空，無(wú)法再次進(jìn)入大氣層。這一隔熱大底需要承受1500攝氏度的高溫，而它是減速剎車過(guò)程中的第一個(gè)環(huán)節(jié)。
在著陸器飛行到地表11000米高度時(shí)，著陸器會(huì)放出降落傘，這是第二個(gè)降低速度的設(shè)備，稍后拋掉大底。
這個(gè)降落傘，是一個(gè)可以在超音速狀態(tài)下使用的大型降落傘，這時(shí)著陸器速度依然高達(dá)每小時(shí)1400公里，真材實(shí)料的超音速。
在大底拋掉后，洞察號(hào)著陸器伸出三條支撐腿，做好觸地準(zhǔn)備。幾乎同時(shí)，著陸器啟動(dòng)一個(gè)雷達(dá)，不斷測(cè)量自身與地表的距離，這是為了使出最后一個(gè)減速的絕招。
這個(gè)絕招，就是著陸器底部的12個(gè)減速火箭。在使用它們之前，著陸器需要拋掉降落傘和上方保護(hù)罩，這時(shí)著陸器以驚險(xiǎn)的自由下落狀態(tài)沖向地面。
但在不到1秒的時(shí)間里，12個(gè)減速火箭點(diǎn)火工作，保證著陸器降落到只有8小時(shí)／公里，同時(shí)能夠修正姿態(tài)、對(duì)準(zhǔn)雷達(dá)精確探測(cè)到的最佳著落點(diǎn)。
在火箭作用下，著陸器穩(wěn)穩(wěn)的落在火星表面，給地球發(fā)出自己安全著陸的報(bào)喜信號(hào)。然后向著自己下方的地面，拍下第一張照片，發(fā)回地球。
在美國(guó)宇航局直播中，當(dāng)?shù)厍蛑笓]人員獲得第一個(gè)報(bào)喜信號(hào)時(shí)，高興的宣布“著陸成功，已確認(rèn)！”隨后，美國(guó)宇航局發(fā)布了洞察號(hào)著陸器發(fā)回的第一張照片，令人激動(dòng)！
▲洞察號(hào)傳回的首張圖片
隨后，洞察號(hào)著陸器打開(kāi)多個(gè)圓形太陽(yáng)能板，開(kāi)始其為期兩年的地面探測(cè)任務(wù)，包括鉆入火星土壤深處，研究地表下的地質(zhì)情況，記錄地震信息等等。
另外，與洞察號(hào)一起前往火星的還有立方體衛(wèi)星（CubeSat）技術(shù)公司的兩顆立方體衛(wèi)星，稱為火星立方星一號(hào)（MarCO），旨在為未來(lái)的任務(wù)提供通信和導(dǎo)航功能，并可能有助于洞察號(hào)的通信，這也是立方體衛(wèi)星技術(shù)公司在深空環(huán)境下首次測(cè)試其立方體衛(wèi)星。
▲地球和月球，5月9日由MarCO立方體衛(wèi)星拍攝，右邊是它的高增益天線，這是它傳回的首張照片。
▲JPL工程師Joel Steinkraus和MarCO立體衛(wèi)星，左邊是折疊起來(lái)的衛(wèi)星，右邊是太陽(yáng)能板完全展開(kāi)的衛(wèi)星，頂部是高增益天線。
MarCO有助于為NASA提供快速通信能力，可以快速知道探測(cè)器登陸火星后的狀態(tài)信息。 一個(gè)立方體衛(wèi)星的基本單元大約是10厘米（4英寸）的方塊，MarCO的設(shè)計(jì)是一個(gè)六單元的立體衛(wèi)星，尺寸大約是36.6厘米（14.4英寸）乘 24.3厘米（9.5英寸）乘11.8厘米（4.6英寸），大約一個(gè)公文包大小。
▲MarCO提供通信中繼，以便洞察號(hào)著陸火星后，快速告知地球。
在洞察號(hào)進(jìn)行進(jìn)入，下降和著陸（EDL）操作期間，著陸器將在超高頻（UHF）無(wú)線電頻段，將信息傳送到飛越其頭頂?shù)幕鹦强睖y(cè)軌道飛行器（MRO）。MRO隨后會(huì)將洞察號(hào)的EDL信息在X波段傳回地球。MRO不能同時(shí)在UHF波段接收信息，又在X波段發(fā)送信息。
▲兩顆立方體衛(wèi)星火星軌道模擬圖
另外當(dāng)MRO不在洞察號(hào)頭頂上方時(shí)，它們之間就無(wú)法通信，這就會(huì)帶來(lái)延遲。而MarCO的兩顆立方體衛(wèi)星，在UHF波段（僅接收）和X波段（接收和發(fā)射），可為洞察號(hào)提供及時(shí)的中繼信息服務(wù)。
洞察號(hào)火星探測(cè)器成功降落火星地表，也將為人類帶來(lái)更多、更詳盡的火星信息，讓我們更加了解這一最接近地球的兄弟行星！
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