最高產(chǎn)的火星探測器，向地球傳回了可能是最后的一張照片

原文標題：《最高產(chǎn)的火星探測器，向地球傳回了最后一張照片》

“洞察”（InSight）號，這臺火星探測器或許沒有天問一號那么熟悉，也不像“毅力”（Perseverance）號那樣擁有核動力，更別提能像“機智”（Ingenuity）號一樣在火星上飛行了。相比于前面那些探測器，“洞察”號只是一個著陸器，無法移動。但這并不妨礙北京時間 2018 年 11 月 27 日凌晨在火星埃律西昂平原（Elysium Planitia）西部著陸的“洞察”號被譽為最多產(chǎn)的火星探測器之一，這臺探測器生來就是為了研究火星內(nèi)部結構，它是一個純行星物理探測器。

文章開頭的照片右側，就是“洞察”號最大的功臣 —— 內(nèi)部結構地震實驗儀（Seismic Experiment for Interior Structure，SEIS）。這是一臺地震儀（或者應該叫“火震儀”？），它收集的火星地震數(shù)據(jù)已經(jīng)催生了幾十篇論文，揭開了火星內(nèi)部的神秘面紗。它更新了火星深處圈層模型，刷新了人們對火星核心的了解，檢測到了除地球外太陽系內(nèi)最強的地震，聽到了隕石撞擊火星時留下的聲音，還確認火星至今仍然活著 —— 它至今還有地質活動。它收集的數(shù)據(jù)是一座寶藏，未來幾十年中，人類依然能依靠它增進對火星內(nèi)部的了解。

文章開頭照片的上方是“洞察”號的機械臂。4 年前，“洞察”號像抓娃娃一樣，把這臺功臣地震儀放置在火星表面，讓它能更精確地捕捉火星地震信號。

而在幾乎同時送回的一張照片中，卻包含著“洞察”號無法忘卻的傷痛 —— 照片左側的熱傳感物理特性箱（Heat Flow and Physical Properties Package，HP3）。這是一臺熱流探測器，計劃中，它應該鉆入火星地下 5 米，用一連串溫度傳感器探測火星的地下的熱量流動。由于鉆孔的方式特別，它被研究人員親切地稱為“鼴鼠”（mole）。但由于錯誤估計了火星土壤的摩擦力，“鼴鼠”的設計存在缺陷，始終無法鉆入地下。盡管科學團隊盡力補救了，但在經(jīng)過了 2 年多的嘗試后，他們還是不得不接受了“鼴鼠”的失敗。

沒于塵埃

過去的 4 個地球年中，“洞察”號傳回了 6600 張照片?；乜催@些照片時，就能明顯發(fā)現(xiàn)在 4 年的時光里，火星上紅色的灰塵逐漸將一切蓋了起來。“洞察”號由太陽能板提供能量。2018 年 11 月剛著陸時，它每個火星日（地球和火星自轉周期相近，一個火星日約等于一個地球日）能獲得 5 千瓦時的電力；今年 5 月 17 號的新聞發(fā)布會上，“洞察”號任務團隊表示它每個火星日只能獲得 0.5 千瓦時的電力；而現(xiàn)在，火星進入冬天，浮塵更多，陽光更少，“洞察”號馬上就要撐不住了。文章開頭的那張照片，或許就是它給我們發(fā)的最后一張照片了。在這之后，“洞察”號會失去電力，無法再和地球通訊。

不知該說幸運還是不幸，“洞察”號著陸的地點很少有塵卷風（dust devil）發(fā)生。一方面，“洞察”號上精密的儀器很難應對塵卷風的干擾；但在另一方面，當太陽能板被灰塵遮住時，塵卷風又是絕佳的除塵工具。

為什么在“洞察”號發(fā)射時沒有設計除塵裝置？對于“洞察”號的研發(fā)團隊而言，這是工程上最艱難的抉擇之一。不論是壓縮空氣，還是類似于汽車上的雨刮器，除塵系統(tǒng)都會增加“洞察”號的重量。不管在探測器本身的設計上，還是在把探測器送到火星表面這件事上，這都會消耗更多經(jīng)費。對于耗資近 10 億美元的項目而言，每一個系統(tǒng)的必要性都要被仔細考量。其結果是，研發(fā)團隊認定，除塵系統(tǒng)是不必要的。

導致這項決定的關鍵因素是：“洞察”號任務預期持續(xù)時間相對較短。在計劃中，“洞察”號任務計劃從著陸的那一刻起，會持續(xù)運行 709 個火星日，相當于 728 個地球日。但現(xiàn)在“洞察”號已經(jīng)在火星表面運行了接近 4 年，它已經(jīng)超期服役了 100%。

不過，沒有除塵系統(tǒng)并不代表“洞察”號只能“擺爛”。除了期待偶然出現(xiàn)的塵卷風外，“洞察”號也在親自動手化解自己的困境，工程師團隊曾嘗試用機械臂挖火星表面的塵埃來除塵。因為火星塵埃帶有靜電，研究團隊能在火星大風天利用它們來清潔太陽能板。“洞察”號被命令舀起一瓢火星土壤，并將它緩慢倒在太陽能板的邊緣，原本蓋在太陽能板表面的塵埃就會被新倒下來的塵埃吸引，最終用塵埃達到除塵的目的。這一機智的竅門每次能讓已經(jīng)布滿灰塵的“洞察”號增加 5% 的能量產(chǎn)出。研究團隊從 2021 年 5 月 22 日嘗試這種辦法，截止 2022 年 5 月 17 日，他們已經(jīng)嘗試了 6 次。在那之后不久機械臂就因為缺電而被關閉了。

最后的堅守

翻開美國航空航天局（NASA）的新聞列表，就能發(fā)現(xiàn)“洞察”號的情況越來越糟：

2022 年 5 月 17 日的新聞標題是《在能量水平下降時，NASA 的“洞察”號仍在探測地震》。這時“洞察”號已經(jīng)沒有足夠的能量全天探測地震了，它只能白天關閉地震儀，在更安靜，數(shù)據(jù)質量更高的夜晚探測地震。

6 月 21 日，《“洞察”號的科學探測測又延長了幾周》。研究團隊決定延長地震儀的使用時間，然而這需要更高的功耗，會導致“洞察”號更早用盡能源。

10 月 7 日，《“洞察”號正在等待風暴結束》。此時，“洞察”號每個火星日只能獲得 275 瓦時的能量了，“洞察”號不得不在風暴持續(xù)的兩周內(nèi)完全關閉地震儀。

11 月 1 日，《NASA 準備永別“洞察”號》。“洞察”號的發(fā)電能力只剩下最初的 20%，它不得不關閉自己其他所有科學儀器，只留下地震儀中部分最靈敏的部分繼續(xù)運行。然而，即使是這樣，地震儀最多也只能再運行幾周時間了。每隔幾天，“洞察”號會向地球傳回 2 張照片，但是時間間隔越來越長?；蛟S在未來的某一張后，也或許就是文章開頭的那一張后，“洞察”號就再也無法給我們傳回火星表面的照片了。

雖然很不愿意承認，但“洞察”號馬上就要撐不下去了。NASA 表示，他們的火星中繼衛(wèi)星還在接收著“洞察”號的訊號。當連續(xù)兩次沒有收到“洞察”號訊號的時候，他們就會宣布“洞察”任務結束。

但這并不意味著“洞察”號已經(jīng)完全沒了機會。盡管機會渺茫，但或許突然有一股強風吹過，吹落了太陽能板上的塵埃，“洞察”號就又能找到我們了。在那之前，火星中繼衛(wèi)星仍會一直監(jiān)聽著“洞察”號可能的信號。

對我們大多數(shù)人來說，或許是時候和“洞察”號說再見了。當然，這臺給我們揭開了無數(shù)火星內(nèi)部秘密的探測器不會被人遺忘，幾十年后，當人類終于有能力登陸火星時，只要擦去它太陽能板上厚厚的灰塵，它還能重獲新生 —— 或者，當某個倒霉蛋被困在火星上種土豆時，“洞察”號也不失為一個他和地球重獲聯(lián)系的好選擇。

參考文獻：

• https://mars.nasa.gov/insight/mission/overview/

• https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-prepares-to-say-farewell-to-insight-spacecraft

• https://www.universetoday.com/155950/insight-is-losing-power-it-probably-will-be-shut-down-in-a-few-months/

• https://www.universetoday.com/158553/this-is-probably-the-last-picture-well-see-from-insight-on-mars/#more-158553

本文來自微信公眾號：環(huán)球科學 （ID：huanqiukexue），撰文：王昱

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