即將登陸火星的“洞察號(hào)”將經(jīng)歷火星恐怖7分鐘

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“洞察”號(hào)將幫助我們洞察火星內(nèi)部構(gòu)造。它首先要做到安全著陸,否則一切都是枉然。11月26日,這顆著陸器將進(jìn)入稀薄的火星大氣層,最后在埃律西昂平原登陸。整個(gè)過程中,“洞察”號(hào)將經(jīng)歷“恐怖7分鐘”。

6年來,美國(guó)宇航局沒有讓一顆探測(cè)器登陸火星,但這種尷尬很快就要成為過去。11月26日,宇航局的“洞察”號(hào)著陸器將進(jìn)入稀薄的火星大氣層,最后在埃律西昂平原登陸。在這個(gè)平原北部,“好奇”號(hào)火星車正在跋涉。與其它火星任務(wù)不同——派遣著陸器和漫游者,對(duì)火星隕坑或者其它地貌進(jìn)行研究——“洞察”號(hào)將是第一個(gè)致力于研究火星內(nèi)部活動(dòng)機(jī)制的探測(cè)器。
火星表面有很多科學(xué)家感興趣的東西,但對(duì)內(nèi)部活動(dòng)卻知之甚少。我們不知道這顆星球的地核由什么構(gòu)成,個(gè)頭有多大。地球的地質(zhì)活動(dòng)達(dá)到怎樣的活躍程度,也是一個(gè)未知數(shù)。為了解開這些謎團(tuán),我們必須深入火星地下。這是科學(xué)家派遣“洞察”號(hào)的原因所在。

從進(jìn)入火星大氣層到降落再到最后的著陸(EDL),“洞察”號(hào)將經(jīng)歷“恐怖7分鐘”。如果不能安全著陸,一切都是枉然。“洞察”號(hào)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人湯姆·霍夫曼表示:“我們真的非常興奮。沒有什么能夠比登陸火星更讓人感到興奮。到目前為止,一切進(jìn)展順利。所有環(huán)節(jié)都已準(zhǔn)備就緒,就等登陸一刻的到來?!痹凇岸床臁碧?hào)進(jìn)入火星大氣層前,項(xiàng)目組要考慮到一切可能出現(xiàn)的情況,并做好預(yù)案。

“洞察”號(hào)將登陸火星赤道附近的埃律西昂平原。它的登陸地距蓋爾隕坑只有600公里。2012年8月以來,“好奇”號(hào)一直對(duì)這個(gè)隕坑及附近地區(qū)進(jìn)行勘察
“洞察”號(hào)如何降落?
進(jìn)入EDL階段前24小時(shí),噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目組將進(jìn)行最后的修正機(jī)動(dòng)。為了順利完成EDL過程,“洞察”號(hào)需要以恰當(dāng)?shù)慕嵌茹@入火星大氣層。角度太陡,會(huì)因劇烈摩擦產(chǎn)生大量熱量,最后燃燒殆盡;角度太淺,則會(huì)被大氣層彈開,被拋入漫無邊際的太空。
登陸前幾天直到EDL前22小時(shí),宇航局的深空網(wǎng)絡(luò)將利用多普勒頻移對(duì)“洞察”號(hào)進(jìn)行追蹤。這是向“洞察”號(hào)發(fā)送指令,修正飛行路線的最后機(jī)會(huì)。太平洋時(shí)間上午9點(diǎn)左右,“洞察”號(hào)登陸進(jìn)入倒計(jì)時(shí)。深空網(wǎng)絡(luò)將利用一種被稱之為“DELTA DOR”定位技術(shù),對(duì)“洞察”號(hào)進(jìn)行追蹤監(jiān)測(cè)。

為了修正因大氣條件、空間天氣或者地面的輕微干擾導(dǎo)致的任何誤差,宇航局將利用深空網(wǎng)絡(luò)天線測(cè)量一顆類星體(一個(gè)極為明亮的星系核)。科學(xué)家知道這些明亮天體的位置,將它們的射電源與深空網(wǎng)絡(luò)天線的射電源進(jìn)行比對(duì),宇航局便可得出“洞察”號(hào)的具體位置。
EDL前大約10分鐘,“洞察”號(hào)將進(jìn)入巡航階段。隨后,“洞察”號(hào)將迎來恐怖7分鐘。只有經(jīng)受住這7分鐘的考驗(yàn),任務(wù)控制中心才能真正松一口氣。

EDL過程
·進(jìn)入火星大氣層后,“洞察”號(hào)將以每小時(shí)1.3萬英里(約合每小時(shí)2萬公里)的速度飛行。
·隔熱罩的溫度將達(dá)到2500華氏度,足以熔化鋼鐵。這種高溫狀態(tài)將持續(xù)3.5分鐘,直至打開降落傘。30秒后,“洞察”號(hào)將拋棄隔熱罩。
·隔熱罩分離后,“洞察”號(hào)將啟動(dòng)雷達(dá),向地面發(fā)射雷達(dá)波。每次雷達(dá)波反射,“洞察”號(hào)都會(huì)進(jìn)行測(cè)算,確定與地面的距離以及自己的移動(dòng)速度。
·降落前大約40秒,“洞察”號(hào)將拋離降落傘,而后用大約1分鐘時(shí)間進(jìn)行自由落體。它會(huì)逐漸遠(yuǎn)離在空中翻跟頭的降落傘和隔熱罩,避免相撞。
·著陸前數(shù)秒鐘,“洞察”號(hào)將點(diǎn)燃助推器,為觸地做準(zhǔn)備。在令人恐慌的7分鐘時(shí)間里,“洞察”號(hào)的速度將從每小時(shí)1.3萬英里降至每小時(shí)5英里(約合每小時(shí)8公里)。

給家里打電話
為了確定探測(cè)器是否安全著陸,我們通常需要一顆通訊衛(wèi)星,在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間在探測(cè)器頭頂掠過,將數(shù)據(jù)傳回地球。“洞察”號(hào)攜帶通訊衛(wèi)星。這是第一項(xiàng)攜帶兩顆通訊立方體衛(wèi)星(MarCO A和MarCO B)的行星探索任務(wù)。兩顆衛(wèi)星的個(gè)頭與麥片盒差不多,將充當(dāng)一個(gè)中繼站,傳送恐怖7分鐘的相關(guān)數(shù)據(jù)。從進(jìn)入巡航階段到點(diǎn)燃助推器,每完成一項(xiàng)任務(wù),“洞察”號(hào)便將數(shù)據(jù)傳給MarCO,它們隨即將數(shù)據(jù)傳送給深空網(wǎng)絡(luò)和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)控制中心。
博科園-科學(xué)科普|文:莎倫·斯特羅納/漫步宇宙/qqtaikong
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