专家解读“洞察号”14大知识点：探测火星地震、为火星量体温

专家解读“洞察号”14大知识点：探测火星地震、为火星量体温 洞察号将通过倾听火星地震和测量它的热量输出来研...

好奇号通过降落伞和空中起重机方式在火星表面着陆

地震仪用于精确地测量震动和火星内部其他活动，以更好地了解火星的历史和构造。它就像拍快照的相机一样，能拍下星球内部的影像，相当于给行星做CT扫描。火星上岩石开裂或发生相对移动时，产生的地震波会在整个星球内回荡。这些地震波的传播速度取决于它们的传播过程中通过的介质性质，因此速度会产生差异。地震仪可以检测这些地震波的强度、频率和传播速度，获知地震波所穿过的地质介质的信息。

L－16秒，恒速下降，高度51米，速度7.8米/秒；

E－0秒，高度128千米，速度5.9千米/秒，进入角α=－12°；

14、探火首用立方星

能像纸扇一样展开的圆形太阳能电池板

洞察号的仪器部署机械臂（IDA）长2.4米，用于选择适合位置，部署地震仪和热流探头。在火星着陆后，洞察号用机械臂将地震仪和热流探头部署在火星表面上。这2台仪器分别测量微小的地面运动和监测火星内部热活动。

探测器在火星表面着陆的难度更大。因为在探测器进入火星大气时离地球很远，遥测和遥控信号比较微弱；另外，当探测器运动到火星背面时，地球上无法准确地确定其轨道参数，这就给再入高度的选择带来困难。

洞察号任务的特点是偏重科学研究，瞄准岩质行星形成过程；首次探测火星内部，深度研究火星内部活动。

地震仪的内部结构示意图。它就好比听诊器能监测火星地震信息

其探头将钻入火星地下5米深处进行考察，测量温度和重力波动等，帮助科学家弄清火星的内核究竟是由液体还是固体构成的，由此研究火星及其他行星的构造及演化。它还将探测红色星球的旋转、地核厚度、地壳地幔结构、内部热能、构造运动、地震活动以及陨石对火星的撞击等多种情况。

洞察号是2018年5月5日由宇宙神5号火箭发射升空的。这是美国首次从西海岸的范登堡空军基由西向东发射空间探测器，原因是宇宙神5号的推力足够大，发射窗也更为适宜。

气囊弹跳式

11、将为火星量体温

9、更注重科学探究

如果火星立方1号能与洞察号一起接近火星，它们不会进入火星轨道，而是飞越火星，并把洞察号的数据以8千比特/秒的速度回传到地球。

E＋300秒，雷达开始工作，高度5.5千米；

L＋7秒，各种展开用火工品开始点火；

E－6.3分钟，开始执行进入程序（E代表进入大气层时刻）；

洞察号着陆器的3个主要科学载荷是法国的“内部结构地震实验仪”（SEIS，以下简称地震仪或火震仪）、德国的“热流和物理特性模块”（HP3，以下简称热流探头）和美国的“旋转和内部结构实验”（RISE）天线。

它有两大科学任务：一是通过探测火星内部地震活动的规模、频率和地理分布以及陨石撞击火星表面的频率，来确定目前火星地质构造活动的级别以及陨石撞击火星的频率；二是通过调查火星内部结构和活动过程，研究类地行星的形成和演化过程，它包括确定火星内部的热状态、火星地幔的成分和结构、火星地壳的厚度和结构以及火星地核的尺寸、成分和物理状态（液体/固体）。

整个任务分为发射、巡航、进入下降和着陆（EDL）、表面操作等四个阶段。它是第一个探测火星深层的航天器，将通过倾听火星地震和测量它的热量输出来研究火星的内部结构，揭示岩质行星的形成，填补火星地球物理空白，更好地了解其他岩石行星（包括地球）是如何诞生的。

一是气囊弹跳式。这种方式比较简单，成本低，但只能满足重量小的探测器软着陆要求，且着陆精度不高。美国“火星探路者”、“火星漫游者”（勇气号和机遇号火星车）都采用降落伞＋气囊弹跳方式。

E＋238秒，抛防热屏蔽壳，高度10.3千米，速度132米/秒；

它们功能相同、互为备份，尺寸均为30厘米×20厘米×10厘米，由美国喷气推进实验室研制，用于在洞察号进入、下降和着陆火星时，展开它们的高增益天线为洞察号着陆器提供通信中继服务。如果成功，将开启立方体卫星在空间探测领域的应用，尤其是火星探测器在大气进入和下降阶段时可依靠这2颗立方体卫星进行中继通信。在空间探测领域应用成熟的立方体卫星技术，可以缩短研制周期，降低研制低成本。

1、探测火星不容易

洞察号着陆的椭圆区域，大约130千米长，27千米宽

测试用机械臂部署的地震仪

E＋117秒，最大减速度7.9g；

其着陆点的选址花了4年时间。由于洞察号是研究火星内部的结构，因此需要选择“表皮”比较薄的地方。二是洞察号是原位式探测器，因此着陆点必须平坦。三是为了钻开火星地表浅层往下埋放探针，因此还要找个平坦松软的地方。四是着陆点要足够明亮和温暖，为探测器提供充分的太阳能。

它是一个纯火星地球物理探测器，主要目标是了解火星的内部结构，研究火星形成过程的早期发展历史。科学家将用它解决行星和太阳系科学众多基本问题之一，也就是40多亿年以前内太阳系岩态行星（包括地球在内）的形成过程。

火星立方体1号构型图

L－40秒，重力调整，高度0.9千米；

洞察号着陆器构型图

不过，火星立方1号只装有太阳能电池板和高增益天线，本身不能获取火星的科学数据。其太阳能电池板尺寸为30厘米×30厘米，可产生35~17瓦的电力，具体取决于它们与太阳的距离。

洞察号在升空后飞行4.85亿千米，于2018年11月26日在火星北半球赤道附近的埃律西昂平原（Elysium Planitia）着陆，这是传说中的极乐净土。

10、探测火星的地震

结语

其重量为360千克，最大宽度约6米，有两块能像纸扇一样展开的圆形太阳能电池板提供电源，各太阳电池板直径为2.2米，携带了更先进的科学探测仪器。

4、洞察号采用反推式

以美国为主研制洞察号火星着陆器其实是一项国际合作项目。其中洞察号的管理、平台、组装、发射和运行以及部分科学探测仪器等由美国航空航天局的喷气推进实验室和洛马公司（研制巡航级和着陆器）等负责。

12、机械臂用途广泛

火星是离地球最近的类地行星，具备了生命存在的必要条件，并有可能成为人类未来移民的理想星球。为此，包括我国在内的许多国家等已将火星作为未来太空探索蓝图的新目的地，都在稳步推进火星探测活动。世界火星探测正掀起新的高潮。总的来讲，探测火星的方式与探测月球的方式相似，也是“绕、着、巡、回”，最终实现载人登陆火星的目标。

其实，洞察号是与2颗名叫火星立方1号（Mars Cube One，MarCO）的6U立方体卫星一起飞往火星。这是立方体卫星首次用于执行深空探测任务，目的是看看立方体卫星能否在太空恶劣条件下幸存，在到达目的地后仍能执行任务。

8、六个具体调查项目

目前，探测器在火星软着陆方式主要有三种，每种方案都各有优缺点。

洞察号与之前在火星北极着陆的凤凰号的着陆方式一样，采用反推着陆腿式，具体过程如下。

洞察号内部设备

经过逾6个月的飞行，美国洞察号火星探测器终于在北京时间2018年11月27日03:56在火星安全着陆。

“夏帕雷利”着陆火星过程示意图

6、由三大部分组成

“旋转和内部结构实验”天线

2、在火星着陆更难