NASA将发射火星登陆器 6个月太空巡航之旅充满危机

据大西洋月刊报道，2012年，美国宇航局(NASA)“好奇号”探测器从火星大气层顶部降落到表面时共用去7分钟，它的速度从每小时近2万公里降至零。而好奇号发出的信号到达地球的时间需要14分钟。随着时间流逝，美国宇航局的科学家和工程师们屏住呼吸，等待着好奇号的最终命运到来。图：火星表面今年，美国宇航局将在11月份执行最新的火星任务，届时将再次经历类似的“七分钟恐怖煎熬”。但与好奇号探测器不同的是，“洞察号”(InSight，利用地震调查、大地测量和热传输进行内部勘探的缩写)登陆器将在火星表面的某个地方度过其终生，在土壤中挖洞以研究行星内部的特性。如果天气允许的话，洞察号将于近期在加州发射。目前，负责监督范登堡空军基地发射任务的美国空军部门气象学家预测，发射当天遇到好天气的概率只有20%。洞察号的发射窗口直到6月8日，这段时间地球和火星开始排成直线，有利于其进行快速而直接的旅程。但在经历另一场可怕的下降之前，美国宇航局必须经历六个月的等待。在漫长的太空巡航中，洞察号的科学家、工程师以及其他负责实际操作、测试命令序列的工作人员，都需要保持巨大的耐心。旅程开始的时候，人们对洞察号成功脱离地球引力进入太空儿感到如释重负。当洞察号到达发射台的时候，几乎所有的零部件都都已经经过了各种测试，包括低温、猛烈摇晃以及巨大噪音折磨。虽然洞察号是由重金属拼合而成的，但它也包含了研发人员的血汗和眼泪。美国宇航局科学任务理事会的次席技术专家弗罗伦斯?谭(Florence Tan)说“当洞察号最终进入太空时，你终于松了口气。”弗罗伦斯是好奇号探测器样品分析单元的首席电气工程师。她还参与了去年坠入土星的“卡西尼号”(Cassini)任务，这个探测器花了7年时间才到达目的地。弗罗伦斯表示：“你对此无能为力，而且你也不能带什么东西回来。”在发射后的几天内，洞察号团队必须对探测器的硬件进行检查，以确保它能经受住发射的压力。他们会做更多的检查，监测仪器和各种系统的健康状况。大部分巡航都是一次巨大的彩排，员工经受了一连串的操作准备测试。他们进行操作、数据收集和分析练习，为探测器将来到达火星做好准备。他们模拟从设备部署到规划等所有过程，测试如何以及何时发送指令，以确保某个团队的操作不会干扰其他团队的任务。在好奇号为期9个月的太空巡航中，美国宇航局在新墨西哥州的沙漠上部署了一个仿造探测车，让科学家和工程师们回到实验室利用其练手。他们会研究地貌照片，并计划探测车的路径，以及在哪里钻探土壤样本等。弗罗伦斯说：“当探测器终于到达火星的时候，我们不必再觉得手足无措。”然而，这个过程并不容易。好奇号样本分析单元的首席研究员保罗?马哈菲(Paul Mahaffy)说：“设定这些测试的人会抛出几个小故障，看看如果出现问题我们会如何应对。”同时，他们也会定期检查探测器以评估仪器和各种系统的健康状况。这是十分罕见的，但灾难也可能在巡航阶段发生。2002年，一个被派去研究太阳系内部两颗彗星的探测器在发射后仅6周就解体了。当时Contour(COmet Nucleus TOUR)发动引擎，使其脱离地球轨道并接近目标，但最终由于过热而分裂成碎片。帮助建立Contour的弗罗伦斯说，它不合时宜的解体让人感到震惊。洞察号将在前往火星的途中接受类似的修正。这个登陆器两侧有细长的腿和圆形的太阳能板，看上去就像蚊子。它将比以往的任务更深入，此前主要涉及调查火星表面，如峡谷、岩石和土壤，洞察号则要研究行星的内部，包括地壳、地幔和地核等。着陆后，洞察号近2米长的手臂将提取两种仪器，并将它们放在前面的表面上。地震检波器会追踪地震，而在火星上显然称其为火震更加合适。科学家认为，陨石撞击地表或地表下的构造活动可以产生地震。“热探测器”将测量火星的内部温度。在洞察号上，两个无线电天线将跟踪火星围绕太阳旋转时的内部变化。洞察号还配有摄像机，准备在远离地球的地方抓拍洞察号的小工作区。科学家们希望洞察号任务能够帮助他们更多地了解太阳系中包括地球在内的岩石行星的形成过程。当然，洞察号必须在旅途中幸存下来，然后在任何事情发生之前坚持到成功着陆。向火星发射探测器要比在火星表面轻轻着陆容易得多。目前，世界上只有美国成功地在火星上部署了探测器(尽管有许多失败)。上世纪70年代，由苏联发射的几个登陆器都在降落过程或着陆几分钟后失败了。2016年，欧洲人最后一次尝试将着陆器发射到火星上。这个名为“斯夏帕雷利号”(Schiaparelli)的航天器以19世纪的一位天文学家命名，但最终也坠毁了。在火星轨道器随后拍摄的照片中，斯夏帕雷利号似乎成了红色地面上散落的灰色碎片。当洞察号着陆时间到来的时候，马特?戈隆贝克(Matt Golombek)将会加入进来。戈隆贝克是美国宇航局下属喷气推进实验室的“着陆点专家”，他花了20年时间挑选和评估火星任务的潜在着陆地点，包括第一个成功着陆的火星探测器Sojourner，它在1997年到达火星表面。戈隆贝克表示，每次火星任务的着陆点总需要是个“平滑、平坦、无趣的地方”。多岩石的地形、陡峭的露头以及倾斜的区域都可能对探测器造成破坏或倾覆。由于洞察号没有其他探测器那样的能力，该团队几乎没有犯错的余地。着陆程序是自动完成的，所以在洞察号降落过程中，他们可能没有太多事情可做。戈隆贝克称：“这有点儿像发射时的场景：你只能坐在那里等待，火箭已经预先设定好了，你所能做的就是祈祷它能发挥作用。”当被问及：在这个漫长的等待中，他是否会变得不耐烦时，戈隆贝克说:“不，我想我已经参加过足够多的发射，我知道这无关紧要，你只能等待。”?