5月5日，和洞察號(hào)一起飛向火星！

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來源：IP創(chuàng)新贏（ID：IP2win）

作者：趙潔  審協(xié)北京中心機(jī)械部

原標(biāo)題：5月5日，和洞察號(hào)一起飛向火星【IP創(chuàng)新贏】

今天，美國將發(fā)射“洞察號(hào)”火星探測(cè)器，除了與“洞察號(hào)”一起飛向火星的240多萬個(gè)名字以外，還有一項(xiàng)容易被別人忽視的新技術(shù)將被應(yīng)用?，F(xiàn)在我們就從即將發(fā)射的洞察號(hào)說起。

根據(jù)美國航空航天局（以下簡(jiǎn)稱NASA）官網(wǎng)公布的消息，作為“InSight”火星探測(cè)計(jì)劃中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，“洞察號(hào)”火星探測(cè)器將在5月5日上午7:05，于美國西海岸的加利福尼亞范登堡空軍基地發(fā)射升空。

對(duì)于這次發(fā)射“洞察號(hào)”的意義，小贏想用美國國家地理頻道播出的熱門劇集《火星探索》（MARS）中的一句話來概括：人類正在為在那顆紅色星球上迎接我們的未來而努力嘗試。

《MARS》宣傳海報(bào)（圖片來源自網(wǎng)絡(luò)）

作為人類最有可能移民的星球，科學(xué)家們對(duì)火星的探索和研究從來就沒有停止過。本世紀(jì)以來，主要的火星探測(cè)活動(dòng)有：

2001年10月23日，美國“奧德賽”號(hào)衛(wèi)星進(jìn)入環(huán)繞火星軌道；

2003年12月25日，歐洲“火星快車”號(hào)衛(wèi)星進(jìn)入環(huán)火星軌道；

2004年1月3日，美國“勇氣號(hào)”探測(cè)器著陸火星；

2004年1月25日，美國“機(jī)遇號(hào)”火星漫游車安全著陸；

2008年5月25日，美國“鳳凰號(hào)”探測(cè)器在火星北極著陸；

2012年8月6日，美國“好奇號(hào)”火星車成功登陸；

2014年9月24日，印度的“曼加里安”號(hào)衛(wèi)星成功進(jìn)入火星軌道。

……

……

從上面的圖片可以看出，美國NASA登陸火星表面的探測(cè)器分為兩種：一種是能移動(dòng)的火星車（例如勇氣號(hào)、機(jī)遇號(hào)、好奇號(hào)）；另一種是著陸后就不能移動(dòng)的著陸器（例如鳳凰號(hào)）。

本次發(fā)射的洞察號(hào)就是以鳳凰號(hào)為藍(lán)本開發(fā)的著陸器，一旦著陸就不能移動(dòng)，大部分的科學(xué)任務(wù)是通過諸如鉆探實(shí)驗(yàn)來完成，并僅限于著陸位置下方。

與“鳳凰號(hào)”著陸在火星北極附近不同，這次“洞察號(hào)”計(jì)劃降落在溫度較高的火星赤道附近。這樣洞察號(hào)能獲得更充足的太陽能電力，開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)的速度和壽命都會(huì)更長(zhǎng)。

洞察號(hào)的探測(cè)任務(wù)有兩個(gè)：

1.調(diào)查火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)：確定火星地殼、地幔、地核的厚度、結(jié)構(gòu)、組成和物理狀態(tài)（液體/固體）或熱狀態(tài)。有了這些數(shù)據(jù)就能探索火星的形成和演化過程。

2.確定火星的構(gòu)造活動(dòng)和隕石撞擊情況：需要測(cè)量?jī)?nèi)部地震活動(dòng)的幅度、速度和地理分布；測(cè)量隕石撞擊地表的速度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，洞察號(hào)搭載了兩件利器：內(nèi)部地震試驗(yàn)儀（SEIS）以及熱流和物理性能組件（HP3）。

地震試驗(yàn)儀（SEIS），能通過對(duì)地震波穿過地殼、地幔和地核的研究，可以推演出各層的深度及組成，繪制出火星內(nèi)部巖層的分界線，弄清楚火星內(nèi)核究竟是液體還是固體。并進(jìn)而試圖找到火星表面沒有像地球一樣被分割成不同板塊的原因。舉個(gè)例子，洞察號(hào)就像是為火星來一次超聲波檢查！

（如果對(duì)為什么地震試驗(yàn)儀能夠完成上述功能感興趣，可以參考：

http://www.bgs.ac.uk/discoveringGeology/hazards/earthquakes/marsquake/home.html 和

https://www.zhihu.com/question/66506439/answer/243729424）

熱流和物理性能組件（HP3），能在火星表面向下鉆出 5 米的深洞，從而監(jiān)測(cè)火星內(nèi)部的熱量傳輸情形。鉆孔能否成功是熱流試驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ年P(guān)鍵，當(dāng)然成功的一部分因素還包括運(yùn)氣成分，如果著陸地點(diǎn)下方就是堅(jiān)硬的巖層，那么……?。ㄗ６床焯?hào)好運(yùn)）

（圖片源自http://www.lcpm10.caltech.edu/pdf/session-4/10_LCPM%20HP3%20Spohn.pdf）

說了這么多，今天文章的另外一位主角終于閃亮登場(chǎng)了。本次隨“洞察號(hào)”發(fā)射的還有兩個(gè)立方星：“火星立方一號(hào)”——MarCO，每個(gè)均為手提箱大小，將在洞察號(hào)著陸前提前分離，進(jìn)入預(yù)定的繞火星的軌道。這是首次將立方星應(yīng)用于行星間的通訊。

盡管在火星軌道上有衛(wèi)星（例如奧德賽號(hào)）能夠作為洞察號(hào)與地球之間的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站。但是本次發(fā)射的立方星MarCO的意義在于：當(dāng)人類未來對(duì)沒有中轉(zhuǎn)站的星體進(jìn)行探索時(shí)，可以在發(fā)射著陸器的同時(shí)發(fā)射這種體積小、重量輕但功能強(qiáng)大的立方星，讓它成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^，從而避免讓著陸器自帶繁瑣的通信設(shè)備而占據(jù)太多的發(fā)射重量和空間。

所謂“立方星”是新型微衛(wèi)星的統(tǒng)稱，因其外觀通常像一個(gè)立方塊，所以被稱為立方星。目前，國際上對(duì)立方星通用的體積單位是1U（10*10*10cm），目前國際上設(shè)計(jì)立方星都是采用1U的整數(shù)倍。這次隨洞察號(hào)發(fā)射的就是兩枚6U的立方星。

由于洞察號(hào)的許多技術(shù)都涉密，所以很少能找到與洞察號(hào)相關(guān)的專利。但是，小贏卻發(fā)現(xiàn)了與這兩顆6U立方星相關(guān)的專利申請(qǐng)。

NASA在其專利申請(qǐng)（US2017/0073087A1，下圖）中公開了：6U的立方星中可以集成有多種模塊組件。例如：磁力計(jì)、離子/中性粒子質(zhì)譜儀、陀螺儀、無線電信標(biāo)、機(jī)載計(jì)算機(jī)等等。太陽能板202可以直接覆蓋在立方星的全部外表面，為整個(gè)衛(wèi)星供電。

US2017/0073087A1說明書附圖

但是，在本次發(fā)射的立方星MarCO中，也許是為了更穩(wěn)定的獲得電力，還是像傳統(tǒng)的衛(wèi)星一樣，設(shè)置了兩塊能展開的太陽能板和天線，以便更穩(wěn)妥的為洞察號(hào)保駕護(hù)航。

洞察號(hào)作為最新一位前往火星的訪客即將起航，每一次人類與火星的親密接觸都承載了人類的夢(mèng)想和希望。

根據(jù)我國的火星探測(cè)計(jì)劃，在不遠(yuǎn)的將來，也就是2020年左右，我國也將發(fā)射火星探測(cè)器。在預(yù)祝“洞察號(hào)”成功發(fā)射的同時(shí)，也衷心希望我國在成功實(shí)現(xiàn)航天工程和探月工程兩大空間探測(cè)活動(dòng)之后，在火星探測(cè)工程上也能早日突破，圓滿完成。

來源：IP創(chuàng)新贏（ID：IP2win）

作者：趙潔  審協(xié)北京中心機(jī)械部

編輯：IPRdaily趙珍          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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