提起美国近日发射的“洞察”号火星无人着陆探测器，或许有人会说，这没什么稀奇。上世纪60年代人类就已尝试向火星发射探测器，“海盗1号”1976年就发回了火星表面照片，2012年着陆火星的“好奇”号更是出尽风头，更不要说尚未发射却已备受关注的下一代火星车“火星2020”了，我国也正在计划发射去往火星的探测器。

  不过你可知道，与那些著名的前辈相比，承担了再现太阳系行星历史的使命、被美国航天局称为“时光机器”的“洞察”号有哪些特殊之处？而在此之前，60年间已有超过40个探测器“前辈”以火星为目标，它们眼中的火星又是啥样？

  啥目标 这是第一个要探测火星深层的航天器

  北京时间5月5日19时5分，美国加州范登堡空军基地内，搭载着“洞察”号火星探测器的火箭成功升空，飞赴千万公里之外的火星，对它展开为期728天的科学探测。

  “洞察”号是第一个探测火星深层的航天器，将通过倾听火星震动和测量它的热量输出来研究火星的内部结构，揭示岩质行星的形成，填补火星地球物理空白，更好地了解其他岩石行星（包括地球）是如何诞生的。

  按美国航天局的说法，“洞察”号其实是台“时光机器”，承担了再现太阳系行星历史的使命。这是因为，过去30亿年中，火星内部“搅动”比地球少得多，可能更好地保存了岩石行星“婴儿时期”的证据。这使得火星成为一个“化石”星球，探测它“内心”的奥秘，就意味着可以揭示太阳系行星早期历史。

  为了完成“时光机器”的任务，“洞察”号上配备了充足的“兵器”，可以探查火星地震、火星内部热流以及这颗星球上火山的形成。“洞察”号配备两个圆形可折叠太阳能板，展开后着陆器宽约6米。如果一切顺利，它将于11月26日着陆火星。随后，它的机械臂会把其携带的地震仪和温度测量装置永久安置于这颗红色星球表面，这可是火星上从未发生过的事情。

  一直有“前辈”尝试探测火星地震，但迄今尚未有探测器成功。“洞察”号配备的地震仪不仅可以防风，灵敏度还特别高，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。

  “洞察”号携带的温度测量装置可通过锤击到达火星地下5米或更深处，测量火星内核释放的热量。

  另外，“洞察”号搭载的“旋转和内部结构实验仪”将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，这对确定火星内核大小以及其物理状态等问题至关重要。

  按计划，“洞察”号将定期向美航天局的深空网络发送更新信息。它的位置将被准确追踪到厘米级别。

  如何做 它背后有各国“神探”大显身手

  以美国为主研制“洞察”号火星着陆器其实是一项国际合作项目。

  “洞察”号的管理、平台、组装、发射和运行以及部分科学探测仪器等由美国航空航天局的喷气推进实验室和洛马公司等负责。

  火星的大气层稀薄，时常有小陨石穿过火星大气落在火星地表上带来震动，这也会被火震仪记录。火震仪是“洞察”号上最主要的科学探测仪器，由法国国家太空研究中心研制。该仪器的核心是装在钛合金球形真空容器内的3个高精度宽频带火震传感器，非常灵敏，能测量不到1/4氢原子直径（1—10米）的地面运动，记录火震或者陨石碰撞，精确掌握火震和其他火星内部活动，研究火星地壳和地幔对陨石撞击影响的响应，为了解行星的内部结构提供线索，技术难度很大。

  火震仪就像拍快照的相机一样，能拍下星球内部的影像，相当于给行星做CT扫描。火星上岩石开裂或发生相对移动时，产生的火震波会在整个星球内回荡。这些火震波的传播速度取决于它们的传播过程中通过的介质性质，因此速度会产生差异。火震仪可以检测这些火震波的强度、频率和传播速度，获知火震波所穿过的地质介质的信息。

  火星上每发生一次火震，“洞察”号就可对火星内部拍一张快照。在“洞察”号执行任务期间，它可以记录数十至数百次火震。

  其实早在美国“阿波罗”载人登月时，航天员就在月球上放置过4台月震仪。在20世纪70年代末，美国海盗号火星着陆器也曾携带了火震仪，但这些火震仪没有接触火星表面，因为它们被装在着陆器顶部，且着陆器底部有减震器，所以没能有效记录到火星的火震信息。

  “洞察”号上的热流探头是自穿透热流探针，由德国航空航天中心研制，用于探测至地表下5米来自火星地核的热量，并帮助揭露火星的热历史。它要比以前火星车上的小铲子等工具厉害得多，能够深入火星地表以下更深处，测量火星内部的能量。

  “洞察”号上的风和大气温度传感器及高分辨率压力传感器由西班牙天体生物学中心研制，用于对着陆地点的天气进行监控，有助于科学家们排除火星天气环境对测量带来的扰动。所以，这次“洞察”号将允许科学家排除由天气引起的震动“噪音”，并综合这些真实数据，提供出最全面的地质“快照”。

  科学家将通过这些先进的仪器探测到火星的各种“生命迹象”：通过火震仪探测它的“脉搏”，通过热流探头测量它的“体温”，通过“旋转和内部结构实验”天线观察它的“条件反射”。这些“生命迹象”，既是火星亿万年的成长记录，也是揭开太阳系内类地行星演化之谜的钥匙。结合上述各种来源的信息，科学家有望获得迄今最完整的火星全貌。研究人员将这种对火星“脉搏”、温度等情况的精准把握，称为对火星“45亿年来的第一次体检”。

  延伸阅读

  在太空竞赛中开始

  的火星探测之旅

  在“洞察”号之前，60年来已有超过40个探测器“前辈”以火星为目标。它是太阳系中除月球外人类探测最多的天体。美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度等都加入了火星探测行列，我国也在计划发射去往火星的探测器。

  对火星探测的第一次尝试可以追溯到1960年。在人类第一颗人造卫星上天仅仅3年之后，苏联便设计制造了“火星1A号”探测器，试图飞掠火星进行探测。但遗憾的是，这颗探测器发射失败。而且，至今苏联和俄罗斯总共向火星发射过十多艘探测器，无一成功。

  2011年俄罗斯发射“福布斯”号火星探测器时，我国的“萤火一号”探测器和“福布斯”探测器搭车发射，计划二者共同飞行到火星附近后再彼此分开，各自执行探测任务。遗憾的是，“福布斯”探测器在地球附近的变轨过程中与地球失联，我国的“萤火一号”也因此没有执行预定探测任务。

  在上世纪六七十年代与苏联的太空竞赛中，美国在火星探测方面取得了不俗的成绩。在“水手3号”遭遇失败后，1965年发射的“水手4号”成功地飞掠了火星，完成了人类使用航天器对火星进行的首次探测，传回了22张火星表面的照片，使人们观察到了大小不等的环形山等地貌。同时，“水手4号”发现火星的大气密度较低，存在电离层，没有较强的内禀磁场，因此也就不存在磁层中的辐射带。这些发现都与人们之前设想的情况相反。

  1971年5月发射的“水手9号”，则把人类对火星的探索带入了环绕探测阶段，不仅发现了火星地貌的南北半球不对称性，还发现火星南半球存在酷似干涸河床的地貌，启发科学家们进一步对火星上是否存在或曾经存在水进行探测。

  1975年8月和9月，美国相继发射了“海盗1号”和“海盗2号”探测器。约一年之后，两艘探测器的着陆器相继在火星表面成功着陆，开启了火星着陆探测的新阶段。它们记录下了两次全球性的尘暴天气，还观察到火星上有许多巨大的沙丘和丘陵。但是，至少在采样臂能够到达的范围内，没有发现任何微生物，更不用说活蹦乱跳的火星人了。

  随着美苏太空竞赛的偃旗息鼓，之后火星探测进入了暂时的沉寂。直到上世纪90年代，美国才又重新掀起了探测火星的热潮。从1996年至今，每当向火星发射飞行器的窗口出现时，美国几乎都会向火星发射一对探测器。其中，一艘探测器在火星上着陆，对火星的各个特性进行细致的就地探测，另一艘探测器围绕火星飞行，使科学家们获取对火星全球特征的认识。此外，环绕火星飞行的探测器还是着陆探测器的“信使”，承担着陆探测器和地区的通信中继任务。

  1996年，“火星探路者”号探测器携带的“旅居者”号火星车进行了人类历史上第一次在火星表面和地球系统以外的巡视探测。

  2012年，一个功能更全面的火星车“好奇号”在火星表面着陆，其任务由寻找水扩展为寻找有机化合物等生命曾经存在的证据，研究火星曾经出现的宜居环境。

  随着“洞察”号的发射，新一轮火星探测的大幕即将开启。目前，我国火星探测工程的各项工作也正在稳步推进当中，预计将于2020年发射去往火星的探测器。   （本报综合）