在被火星尘埃掩埋之前,与NASA的“洞察号”着陆器告别

又一个火星任务即将尘归尘,土归土。
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尘土飞扬的“洞察号”在2022年4月24日(任务的第1211个火星日,即“sol”)摆姿势拍下最后一张自拍照。NASA/JPL-Caltech

美国宇航局最出色的火星任务之一即将寿终正寝。经过四年引人入胜的科学探索,美国宇航局的“洞察号”火星着陆器正步入其运作的最后几天。随着火星厚厚的尘埃层遮挡住探测器太阳能电池板,导致其失去电力,告别时刻即将到来。

“洞察号”于2018年登陆火星,是第一台能够深入探测火星内部,研究其地壳、地幔和核心的机器人着陆器。自那时以来,该着陆器已向地球上的科学家们传回了大量宝贵的科学数据和火星表面的清晰图像。通过一系列强大的仪器,“洞察号”任务帮助回答了关于我们太阳系内外岩石行星如何形成和演化的关键问题。

迄今为止,“洞察号”最大的成就之一是探测并记录了超过1300次“火星地震”,这是火星版的地震,旨在确定该行星的构造活动水平。在其服役期间,该探测器甚至还聆听了陨石撞击地球的声音。尽管这个坚韧的探测器目前仍能正常工作,但美国宇航局的科学家预测,该任务将在未来几周内结束。尽管看到“洞察号”静默令人心碎,但着陆器的消亡并不令人意外。按照美国宇航局的标准,该探测器早已超出了其最初的两年任务时间表。

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美国宇航局“洞察号”着陆器团队在航天器于2018年11月26日着陆一周年之际,享用了火星形状的蛋糕。NASA/JPL-Caltech

当着陆器连续两次未能与火星中继网络(一个由五颗绕火星轨道飞行的航天器组成的星座,负责传输地球与地面火星任务之间的指令和数据)进行通信时,任务将正式结束。之后,另一个电信系统,美国宇航局的深空网络,将暂时接入,以确保最后的落幕已经真正到来。尽管所有任务迟早都会结束,但美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的研究科学家、“洞察号”任务项目科学家马克·潘宁(Mark Panning)表示,这次任务将永远在他心中占有一席之地。

“‘洞察号’将永远是我认识太空的起点,”他说。“从科学角度讲,我对我们在火星上取得的成就感到非常兴奋。”但要全面了解“洞察号”的生命历程,它的结束也引发了新的问题:如何应对火星尘埃的侵扰,它的机器人遗骸能否被挽救,以及它所有的数据将何去何从。

为迎接任务的最后告别,以下是一些关于这些迫切问题的解答。

尘埃吞噬一切

如果你想征服火星表面,应对尘埃是不可避免的麻烦。火星上的沙尘暴可能吞噬一切,威力巨大,而且有时会带来严重的问题。

2018年,一次沙尘暴导致天空长时间昏暗,最终导致美国宇航局最古老、最成功的火星任务之一——“机遇号”火星车报废。“奥皮”(Oppy)是这台机器人广受喜爱的小名,在科学家们试图重启它但无法与其取得联系后,它被宣告死亡。JPL的高级工程师兼上行链路负责人、负责协调团队任务的艾米丽·斯图(Emily Stough)表示,至于“洞察号”,它在应对自身挑战方面已经超出了预期。

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美国宇航局“洞察号”着陆器地震仪探测到的三起流星体撞击事件,以及美国宇航局火星勘测轨道飞行器利用其HiRISE相机拍摄到的画面。NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

为了应对沙尘暴,之前“洞察号”曾进入安全模式以节约电池电力,因为尘埃阻挡了阳光照射到其太阳能电池板。此外,今年五月,“洞察号”的电力如此之低,以至于任务不得不暂停其所有其他科学仪器,以确保火星车有足够的电力来运行其地震仪——这是一个圆顶状的仪器,像听诊器一样放置在表面,感知地震振动。为了抵消尘埃的负面影响,美国宇航局最初将“洞察号”的太阳能电池板做得非常大,以至于它们在任务初期产生的能量是探测器所需能量的数倍。

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但为什么火星任务没有配备清除潜在生命终结性障碍物的能力呢?

斯图表示,火星车历史上缺乏任何类似挡风玻璃刮水器的设备,这归结于成本、效率和潜在风险。她指出,在探测器设计中添加不必要的技术组件可能会危及任务目标。“在航天器设计方面,我们一直在努力保持简洁,”她说。“越复杂的东西,越有失败的风险。”

“洞察号”能再次升起吗?

在其消亡之后,“洞察号”将由美国宇航局的“好奇号”和“毅力号”火星车继承。尽管老兵“好奇号”在距离“洞察号”约373英里(约600公里)的地方运行,但科学家们表示,救援任务不太可能。主要原因是它们之间的距离比“好奇号”自2012年首次登陆以来总共行进的距离还要远。

除了美国目前的努力,中国的“祝融号”火星车也是一项值得注意的在轨运行的航天器,它正在探索这颗红色星球上的乌托邦平原区域,并试图了解火星过去的样貌。

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美国宇航局“洞察号”火星着陆器于2022年4月24日拍摄了其一个布满灰尘的太阳能电池板的图像。NASA/JPL-Caltech

当“洞察号”的太阳能电池板被完全遮挡时,美国宇航局目前没有计划进行所谓的“英雄式措施”来重新连接和救援探测器,除非一阵幸运的疾风能够吹走足够的尘埃,让“洞察号”能够重新充电。但潘宁表示,探测器有再次启动的可能性。

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“着陆器本身的设计是可以让它恢复的,”潘宁说。就像一个电脑化的弗兰肯斯坦怪物,也许有一天,当足够多的尘埃被清除时,“洞察号”能够自行启动,但在目前,这种情况的发生就像僵尸真的爆发一样不太可能。

“如果这种情况发生,我们知道要监听什么,但我们当然不会指望它,”潘宁说。

数据倾倒

只要任务科学家能够与“洞察号”通信,该探测器就会继续运行,继续进行最后的测量和拍照。它所有的科学数据,之前已经被定期发布给公众,很可能会被收集到一个事件目录中,并附有该着陆器所有活动的总结。“洞察号”的数据将成为一份科学讣告,作为最后的临终遗言,当今的科学家们希望后代能够访问并利用它进行自己的实验和研究。

“航天器可能会死去,但科学却在不断地给予,”斯图说。

它是如何开始的,它现在是如何进行的。

 

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Tatyana Woodall

科学特约撰稿人

Tatyana Woodall是Popular Science的常驻撰稿人。她居住在俄亥俄州,对科学技术如何在日常生活中交织在一起非常感兴趣。


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