制作：haibaraemily
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北京時間今天（11月27日）凌晨4時左右，NASA的新一代火星著陸器洞察號順利著陸火星。?????
洞察號的使命是探測火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果說好奇號是迄今為止最偉大的火星地球化學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家的話，那么洞察號將會是火星第一位偉大的火星地球物理學(xué)家。（前情提要：NASA洞察號發(fā)射升空：火星探地黑科技，太陽系的時光機(jī)）???? ?
洞察號在火星上的工作示意圖。來源：NASA???? ?
?洞察號是如何著陸的？???????
不同于月球，火星有微弱的大氣層（不足地球的1%），雖然不多，但總好過沒有。所以火星探測器的著陸過程中還是會充分利用這一點點大氣層來緩沖減速。?????
著陸火星的探測器需要經(jīng)歷上千個步驟，但大體來說都有這么幾個主要階段：?????
*著陸艙與巡航段分離???? ?
*進(jìn)入大氣層?????
*打開降落傘、扔掉隔熱盾?????
*與降落傘分離?????
*緩沖著陸?????
*開始傳回訊號、打開太陽能板（如果有的話）?????
洞察號整體機(jī)身的設(shè)計很大程度上直接繼承了之前的鳳凰號著陸器，它的著陸過程也和鳳凰號幾乎一樣。???????
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（左）鳳凰號的俯視圖和正面圖；（右）洞察號的俯視圖和正面圖。兩片黑色的大傘是探測器的太陽能板。素材來源：NASA????????
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鳳凰號的著陸模擬動畫。來源：[1]，剪輯：尞祡???????
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那鳳凰號是怎么著陸的呢？???? ?
嗯…隔熱盾+降落傘+反沖火箭，非常old school的著陸方式了…已經(jīng)用了50多年…?????
當(dāng)年好奇號用了空中吊車黑科技主要是因為它實在太重了，有將近一噸…而只有不到400公斤的洞察號當(dāng)然就用不著這么費勁了…攤手…?????
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恐怖7分鐘???????
說起來，NASA在著陸火星方面一直保持著遙遙領(lǐng)先的成功率，但直到今天，著陸火星依然是一件極其危險、生死難卜的事兒，即使是NASA也不敢掉以輕心。?????
從1960年人類第一次嘗試發(fā)射火星探測器以來，到洞察號之前，一共有14次火星著陸任務(wù)成功進(jìn)入了火星大氣層，但只有7次任務(wù)成功著陸并順利開展探測工作——成功率只有50%。?????
即使到了著陸技術(shù)已經(jīng)相對成熟很多的近20年，也依然有NASA的火星極地著陸者號、深空2號，歐空局的小獵犬2號、斯基亞帕雷利號的遺憾失敗。???? ?
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洞察號到達(dá)之前的火星著陸版圖。數(shù)據(jù)來源：MOLA，制圖：haibaraemily???? ?
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具體到這次的洞察號。從進(jìn)入火星大氣層到著陸火星表面，洞察號的這一著陸過程大約會持續(xù)6分45秒（比花了7分12秒的好奇號要短一點點，除了著陸策略的差異之外，最主要的原因是好奇號的著陸點的地勢比洞察號要低上近2000米[2]）——這也是傳說中的“恐怖7分鐘”（7 Minutes of Terror）[3]，因為這一過程的上千個復(fù)雜操作都只能在預(yù)先設(shè)置好參數(shù)之后完全由探測器自主完成，甚至中間有幾個階段信號都會中斷。?????
成功或者失敗，都只能等到探測器著陸之后傳回了信號才會知道——遠(yuǎn)在地球上的人類除了等待之外，無能為力。?????
畢竟從探測器剛進(jìn)入大氣層之前傳回的信號，最快也要8分多鐘之后才能到達(dá)地球——那時候無論成敗，都已經(jīng)塵埃落定。?????
不過呢，洞察號之前的7次成功的任務(wù)全部都是NASA的…這也算是一種實力背書了…?????
所以說，這次洞察號成功著陸雖然不令人意外（考慮到NASA的成功率），但還是依然讓人提心吊膽。?????
洞察號順利完成了預(yù)定的著陸計劃。漢化自：[2]???????
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現(xiàn)場工作人員的喜悅溢出屏幕。來源：NASA???????
洞察號著陸在哪里？???????
經(jīng)過長達(dá)四年的考察和探討，洞察號最終選定了北半球埃律西昂平原西部這片平坦的赤道區(qū)域，距離好奇號的探測區(qū)也很近。???? ?
背景圖是火星地形圖，紅區(qū)代表高處，藍(lán)區(qū)代表低處，素材來源：NASA???? ?
但是呢，預(yù)計著陸區(qū)只是一個橢圓形的范圍，也就是說，洞察號實際會著陸在這個圈圈里的哪個位置，還是有很大的不確定性，畢竟著陸階段是探測器完全自主著陸的嘛。?????
所以洞察號實際著陸在哪里，還要等到著陸之后傳回了更多信息才能知道。?????
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機(jī)器人總動員???????
半年前，和洞察號同時發(fā)射的還有兩顆立方星，叫做MarCO-A和MarCO-B，這也將是頭兩顆造訪地球以外的其他行星的立方星。?????
它們還有更萌的昵稱，分別叫做“瓦力”和“伊娃”。兩顆立方星都是采用壓縮氣體的方式來在太空中完成推進(jìn)的，和電影《機(jī)器人總動員》中的瓦力一樣[4]。?????
兩顆立方星長這樣…???? ?
瓦力和伊娃。來源：《機(jī)器人總動員》???? ?
哦不，上錯圖了…是長這樣…???? ?
兩顆立方星示意圖。來源：NASA/JPL-Caltech?????
這兩顆立方星要做什么呢？?????
它們的使命是在洞察號著陸期間承擔(dān)洞察號和地球之間的通訊中繼工作，在第一時間向地球傳回洞察號的著陸狀況甚至洞察號著陸后拍攝的第一張照片。也就是說，如果順利的話，洞察號著陸10分鐘后，地球上的我們就可以收到第一張洞察號拍攝的照片了！?????
瓦力和伊娃的工作示意圖。漢化自：NASA/JPL-Caltech???????
你好，洞察號！???????
剛到火星，勤奮的洞察號就已經(jīng)休整狀態(tài)——用它的ICC相機(jī)拍攝了它人生中第一次張限量版照片。?????
而實證明首次出場的瓦力和伊娃事也非常給力——它們以近乎實時的速度（也就是只延遲了8分鐘左右的信號傳播時間）把這張照片傳回了地球。?????
于是，地球上的我們僅僅在著陸后10分鐘左右就看到了這張令人激動不已的照片！???? ?
洞察號拍攝的第一張火星照片。來源：NASA-JPL-Caltech???? ?
拍攝這張照片的時候，洞察號還沒有拿掉相機(jī)的防塵罩，所以看著臟兮兮的也很不清晰，宛如新生兒剛剛睜開眼睛看到的模糊世界。?????
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你好呀，洞察號！歡迎來到火星！?????
但可是絕對的限量版！因為幾天后防塵罩就會被摘掉，以后再傳回的照片就會很清楚啦。?????
至于瓦利和伊娃，因為立方星只有手提箱大小，沒有用于減速和調(diào)整軌道的燃料，所以完成任務(wù)之后的瓦力和伊娃不會進(jìn)入火星軌道，而是會揚(yáng)長而去，繼續(xù)太陽系中的漂泊人生。?????
但在此之前，伊娃也傳回了在一張洞察號著陸之后自己拍攝的火星。?????
再見了，瓦力和伊娃！???? ?
伊娃眼中的火星。來源：NASA-JPL-Caltech???????
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幾個小時后，洞察號與在軌的火星奧德賽號軌道器成功取得聯(lián)絡(luò)。奧德賽號告訴我們，洞察號非常健康，已經(jīng)順利打開了太陽能板。?????
此外，洞察號IDC相機(jī)拍攝的第一張火星照片也傳回了地球。相比之下也明顯可以看出IDC相機(jī)的視野比ICC相機(jī)窄得多。?????
IDC相機(jī)拍攝的火星以及洞察號機(jī)身的一部分。來源：NASA/JPL-Caltch???? ?
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洞察號要探測什么？——聽脈搏，測體溫???????
洞察號的主要探測目標(biāo)有兩個：?????
一個是火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也就是聽脈搏；?????
另一個是火星內(nèi)部的熱狀態(tài)，也就是測體溫。?????
經(jīng)過這兩項“檢查”之后，相信我們將會對火星內(nèi)部有更深刻的認(rèn)識。?????
針對這兩個目標(biāo)，洞察號配備了一臺火震儀和一臺熱流和物理性質(zhì)探測儀（HP3）。???? ?
洞察號的火震儀和熱流探測儀。來源：NASA-JPL Caltech???? ?
火震儀會在洞察號著陸之后被固定在火星表面上，然后用一個罩子罩起來減少外界風(fēng)和熱的干擾。???? ?
為什么探測火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要地震儀（劃掉，在火星就叫火震儀了）呢？簡單來說，就是當(dāng)固態(tài)天體發(fā)生震動的時候，震動產(chǎn)生的波（地震波）在不同密度的地層中傳播速度不同，那么通過測量不同地層傳來的地震波之間的時間差，就可以反推內(nèi)部每一層的厚度和密度了。?????
至于熱流和物理性質(zhì)探測儀（Heat Flow and Physical Properties Probe，簡稱HP3）嘛，就簡單粗暴多了。它會直接把一只“溫度計”插進(jìn)火星表面，這只溫度計的鉆頭被稱為“鼴鼠”，足足可以打5米深的洞，也就是說，可以測量火星表面到地下5米深的溫度隨深度的變化。這也將是有史以來人類在火星打的最深的洞了。?????
火星曾經(jīng)也像地球一樣有過地質(zhì)非?；钴S的時期，但隨著內(nèi)部熱量的不斷耗散，火星也就慢慢“沉寂”了。而通過測量火星淺表層溫度隨深度的變化，可以幫助我們重建火星的熱演化歷史，推算火星內(nèi)部還有多少熱，火星已經(jīng)失去了多少熱，火星這幾十億年來經(jīng)歷了怎樣的熱變化，火星為什么沒有板塊活動等等重要問題。???? ?
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結(jié)語：243萬個地球人的名字，順利登上火星???????
洞察號和之前NASA的許多任務(wù)一樣，會面向所有的地球人征集名字。這幾乎算得上是NASA增加普通民眾參與度和對深空探測親切感的經(jīng)典案例了。?????
最終，全世界有243萬多人領(lǐng)到了這張“登機(jī)牌”，其中包括26萬名中國人[6]。???? ?
登機(jī)牌的國家分布。來源：NASA???? ?
本文作者的登機(jī)牌～這次沒有趕上的小伙伴們也不用遺憾，NASA現(xiàn)在的任務(wù)基本都會有這項活動，2020年的火星發(fā)射窗口也應(yīng)該會有Mars 2020的征名活動，不要錯過下一次去火星的機(jī)會哦～???? ?
這些名字被存儲在一個直徑不足0.8厘米的芯片中，也隨著這次洞察號的順利著陸，成功來到了這片紅色星球上。???????
存儲了243萬人名字的芯片。來源：NASA-JPL Caltech???????
期待洞察號正式開始工作之后給我們帶來更多驚喜吧！???? ?
致謝???????
本文感謝只有@鸑鷟鹓鶵、@天才琪露諾、@太空精釀、@尞祡對本文提升所做的幫助~???? ?
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（本文中標(biāo)明來源的圖片均已獲得授權(quán)）