美国洞察号火星车(空间探测器)

美国洞察号火星车：美国航空航天局20日宣布，计划于2016年发射“洞察”号，探索火星内核状况。国家航空航天局宣布“洞察”号将由负责“好奇”号火星车项目的喷气推进实验室主管。“洞察”号抵达火星需6个月，然后用一整个火星年，即大约680天时间收集目标数据。“洞察”号的设计使用年限为两年。 “洞察”号计划降落在火星环境较适宜的赤道区域，第一个火星年后或将能够继续提供数据。与“好奇”号“精心”装备不同，“洞察”号仪器相对简单。

11月26日14时54分许，“洞察”号无人探测器在火星成功着陆，执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务。

美国洞察号火星车简介

美国航空航天局(NASA)就宣布了下一个火星探测计划，表示将于2016年发射另一个火星探测器“洞察”号，利用地震调查、大地测量学和热传导等方法探测火星内部的地质结构。

科学家们指出，“洞察”号的探测工作帮助他们进一步了解火星的内部构成。“洞察”号项目由位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室负责，其设计基本沿用了曾于2008年成功登陆火星的“凤凰”号探测器的整体思路。

但在装备方面，“洞察”号却与“凤凰”号大有不同，其上装载的主要设备来自于法国和英国。“洞察”配备的地震设备能绘制出火星内部岩层的分界线，它还有助于弄清楚火星内核究竟是液体还是固体，以及进一步说明火星表面没有像地球一样被分割成不同板块的原因。

“洞察号”天问一号设计示意图。

好奇号火星探测器登陆火星两周后，2012年8月20日，美国航空航天局（NASA）宣布，将在2016年发射新火星探测器“洞察号”,预计耗资4.25亿美元。

背景信息

洞察号只是作为全部3个参加竞争美国宇航局“发现”计划经费支持的项目之一。“洞察”号原计划2016年3月发射，但由于其搭载的地震测量仪主要传感器出现真空密封不严问题，发射被迫推迟。美航天局之前发布的一份声明说，“洞察”号的预算原本为6.75亿美元，但重新设计地震测量仪加上任务延迟，导致项目成本超过9.93亿美元。

设计原理

巴内特是宇航局喷气推进实验室的专家，他说：“洞察号基本是白手起家，但是其设计基本遵从了先前美国凤凰号火星探测器的蓝图。”他的小组这样利用已经被证明为可靠的旧有设计蓝图将省去重新进行设计的步骤，从而大幅削减项目成本。不过他也说：“这台探测器的机械臂和凤凰号的很像，但是并非完全相同。”并且洞察号探测器的着陆地点和考察目标也和凤凰号有所不同。

洞察号将搭载完全不同的3种科学载荷，包括两台由欧洲提供的仪器，专门设计用于探查这颗红色星球的核心深处，从而了解与其形成过程相关的线索。它将探测这里是否存在任何地震现象，火星地表下的地热流值，火星内核的大小，并判断火星的内核究竟处于固态还是液态。巴内特说：“地震仪设备（即SEIS，全称为‘内部结构地震实验’）由法国提供，地热流值探测仪（HP3，即热流和物理属性探测仪）则由德国提供。”洞察号探测器计划中将降落在火星靠近赤道的温暖地带，从而保证它的任务期可以达到两年左右。

发射历程

发射

2018年5月5日凌晨4时05分，搭载“洞察”号火星探测器的“宇宙神”V－401型火箭从位于加利福尼亚州中部的范登堡空军基地3号发射台发射升空，执行人类首个探究火星“内心”的探测任务。

着陆

2018年11月26日，美国航空航天局官网发布消息称，火星探测器“洞察号”将于美国时间11月26日，在火星表面着陆。着陆前，它将以19800公里的时速进入火星大气层顶部，并在三条腿落地火星表面之前，慢慢降至时速8公里，相当于人类慢跑的速度。这种急减速必须在不到7分钟内完成。

2018年11月26日14时47分，“洞察”号进入火星大气层，整个进入、降落和着陆的过程在约7分钟内完成。

2018年11月26日14时54分许（北京时间27日3时54分许），美国航空航天局的“洞察”号无人探测器在火星成功着陆，执行人类首次探究火星“内心深处”奥秘的任务。随后，“洞察”号通过与其同行的迷你卫星于15时许传回了火星的第一张照片。

2019年2月19日起，根据“洞察”号无人探测器提供的数据，美国航天局开始在网上发布火星每日天气报告，提供火星气温、风速、气压等信息。

2019年3月18日，据美国《科学》杂志报道，“洞察”号着陆器终于将其超灵敏的地震仪置于火星表面。该仪器旨在通过探测“火星震”的轰鸣声来揭示有关火星内部的谜团。几周后，着陆器首次听到了火星上的微小震颤。这种新发现的噪声很可能由来自大气风的低频压力波引起，这些大气风在火星表面呼啸而过，在火星表面产生浅浅的长周期波——瑞利波。

2022年9月消息，英国《自然·地球科学》杂志发表的一项研究指出，美国航空航天局的“洞察号”着陆器探测到了火星上由流星体撞击事件引起的地震波，并由火星勘测轨道飞行器将其源头追溯到相关的、新形成的撞击坑。

探测火星内部结构

与好奇号火星探测器主要探测火星表面结构不同，“洞察号”将用于探索火星内部的地质结构。

“洞察号”火星探测器是从三个方案中脱颖而出而被NASA选中的。相比“好奇号”25亿美元的浩大投入，“洞察号”堪称低投入小成本，整个项目仅耗资4.25亿美元，但不包括利用火箭发射探测器的费用。其他两个落败的项目分别是土星卫星土卫六的探测器以及彗星跳跃者项目。

“洞察号”预计于2016年9月20日抵达火星。和此前登陆火星的“勇气号火星探测器”以及“机遇号火星探测器”漫步车不同，“洞察号”天问一号是一个固定式着陆器，大部分的科学任务是通过诸如钻探实验来完成，并仅限于着陆位置下方。

钻入火星地下5米

“洞察号”的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。美国航空航天局科学家们希望借助“洞察号”弄清火星的内核究竟是由液体还是固体构成的。NASA科学部负责人约翰·格伦斯菲尔德说，“我们利用类似地震学之类的标准方法来了解地球的内部结构，但是对于火星，我们却没有此类的知识。”

一旦“洞察号”探索成功，它将为地球传回其在火星720天任务周期中所收集的29GB的数据。届时，科学家们将可获得火星构造和太阳系中其他岩石星球的研究数据。这些数据将帮助科学家们理解火星在亿万年间的变化。

今年初，曾有分析称，美国航空航天局将会削减火星计划预算。很多科学家们甚至担心，万一好奇号火星探测器失败，美国可能十年内都不会再发射天问一号。不过“好奇号”成功为美国火星计划带来了光明的前景。（高美）

“洞察号”指数

发射日期：

2016年3月8日-27日

降落日期:

2016年9月20日

终点：火星赤道附近

目标：火星内部构造

探测时长:2年

项目费用:4.25亿美元

■ 揭秘

携带多国高科技设备

位于加州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室（JPL）负责“洞察号”火星探测器项目。该实验室表示，“洞察号”的设计很大程度上借鉴了2008年成功登陆火星的“美国凤凰号火星探测器”探测器，不过虽然二者看起来非常相像，但是携带的设备却非常不同。

“洞察号”携带的主要仪器有地震仪设备、地热流值探测仪、火星自转与内部结构实验仪。这些仪器是国际合作的结晶，其中地震仪设备来自法国，将用以记录火星内部的“脉动”；地热流值探测仪来自德国，可以测量火星地下温度以及跟踪火星内部各种“反应”；而自转与内部结构实验仪则是由喷气推进实验室研制。

在火星上停留两年

据“洞察号”首席科学家布鲁斯・班纳特介绍，“洞察号”的新型自转与内部结构实验仪可跟踪火星上每周的变化，而此前火星漫步车“机遇号火星探测器”上的设备在低温下受到很大限制，“洞察号”还可以获得火星上一整年的变化测量。喷气推进实验室还为“洞察号”天问一号配备了两台相机以及检测火星天气变化的仪器。

2008年，“美国凤凰号火星探测器”探测器降落在火星北部高纬度寒冷地区，而“洞察号”火星探测器会降落在温度较高的火星赤道附近。在赤道附近降落有利收集到更多太阳光，可为探测器上的太阳能电池板提供充足电力。“洞察号”预计可在火星上停留两个地球年，相当于火星上一年。

美国“洞察”号探测器首次探测到沿火星表面传播的震波

当地时间2022年10月27日，美国航空航天局（NASA）的研究人员表示，“洞察”号火星探测器发来的数据显示，火星探测器首次探测到沿火星表面传播的“火星震”震波，而不是更深层的震波。

观测火星核心

2023年，通过分析洞察号探测器上的地震仪记录的两次地震波，科学家们首次直接观测到了火星的核心，揭示了这颗红色星球内部的结构和成分。

主要任务

洞察”号任务全称“通过地震调查、大地测量学及热传导实施内部探测”，是首个研究火星内部的探测任务，也是美国火星无人探测项目的重要部分，设计任务时间为两年。科学家希望通过“洞察”号了解火星内核大小、成分和物理状态、地质构造，以及火星内部温度、地震活动等情况。目的是想尝试回答一个科学界最基本的问题：行星是如何形成的？

如果一切顺利，探测器预计将于2018年11月26日左右在火星赤道附近着陆，然后用机械臂把地震测量仪和温度测量装置永久安置于火星表面。这将是在火星上前所未有的行动。洞察号将在火星表面的着陆点就地完成其大部分设定的科学探测目标。它的机械臂将携带两台科学仪器直接接触火星地表展开考察工作。巴内特说：“机械臂将会把地震仪和地热流探测仪从仪器平台上取下，依次摆放在探测器旁边的地面上。机械臂本身并不携带有钻头，但是热流探测仪会自动向下钻探，深度可以达到5米左右。”

2021年11月，利用美国航空航天局“洞察”号（InSight）任务采集的地震数据，研究人员首次解析火星浅层地下至约200米的深度。

设备配置

这一天问一号配备两个可折叠的太阳能板，展开后着陆器宽约6米。“洞察”号搭载了三部主要的科学仪器，分别为地震测量仪、温度测量装置以及“旋转和内部结构实验仪”。

可防风的地震测量仪灵敏度极高，足以“感知”尺度为氢原子半径的地面运动，记录“火星震”或陨石冲击所引发的震波；温度测量装置可通过锤击到达火星地下3米或更深处，测量火星内核释放的热量；而“旋转和内部结构实验仪”可以通过火星与地球间的无线电传输，来评估火星绕轴旋转产生的扰动，用以提供火星内核大小的线索。

另外，以卡通明星“瓦力”和“伊娃”名字命名的两颗“双胞胎”迷你卫星也将与“洞察”号同行，成为首批进入行星际空间的立方体卫星。它们将在“洞察”号着陆时，把远距离遥测结果直接发回地球。这两颗卫星的成本约为1850万美元。

探测器携带的第三件科学载荷是RISE，即“自转和内部结构试验”探测设备，这是美国航空航天局喷气推进实验室（JPL）提供的。它将利用探测器的通讯系统精确测量火星的自转并探查火星的内部结构和组成成分。

在火星上执行考察任务的机遇号火星探测器在执行一项多普勒无电线追踪实验，这一实验的原理和RISE设备的实验非常相似，只是后者的实验精度将要更高。巴内特说：“RISE实验设备的工作将和现在利用机遇号火星车进行的实验非常相似，但是洞察号的设备可以做的更好。”他说：“两者之间的不同在于我们每周将会做更多更频繁的追踪实验，机遇号由于正值火星冬季，因而电力不足，处于停驶状态。相比之下，洞察号将可以连续一整个火星年（约合两个地球年）进行这项实验，而机遇号火星探测器的数据却可能只能覆盖几个月。”

除此之外，洞察号还将装备两台相机，并将进行一些天气方面的测量工作。

“在洞察号的机械臂上安装了相机，在设备平台上也有。所有这两台相机的主要目的都是为了方便监测将仪器设备放置在火星表面上的操作，当然它们也能用来拍摄探测器周围的环境景色，不过这些照片都将只有黑白两色的。将对气压，温度和风速等进行测量，主要是为了用于地震仪数据的噪音修正工作，当然这些数据也将是火星天气研究方面有用的材料。