制作：haibaraemily
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北京時(shí)間今天（11月27日）凌晨4時(shí)左右，NASA的新一代火星著陸器洞察號(hào)順利著陸火星。?????
洞察號(hào)的使命是探測(cè)火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果說(shuō)好奇號(hào)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(hào)將會(huì)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(hào)發(fā)射升空：火星探地黑科技，太陽(yáng)系的時(shí)光機(jī)）???? ?
洞察號(hào)在火星上的工作示意圖。來(lái)源：NASA???? ?
?洞察號(hào)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(guò)沒有。所以火星探測(cè)器的著陸過(guò)程中還是會(huì)充分利用這一點(diǎn)點(diǎn)大氣層來(lái)緩沖減速。?????
著陸火星的探測(cè)器需要經(jīng)歷上千個(gè)步驟，但大體來(lái)說(shuō)都有這么幾個(gè)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(hào)、打開太陽(yáng)能板（如果有的話）?????
洞察號(hào)整體機(jī)身的設(shè)計(jì)很大程度上直接繼承了之前的鳳凰號(hào)著陸器，它的著陸過(guò)程也和鳳凰號(hào)幾乎一樣。???????
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（左）鳳凰號(hào)的俯視圖和正面圖；（右）洞察號(hào)的俯視圖和正面圖。兩片黑色的大傘是探測(cè)器的太陽(yáng)能板。素材來(lái)源：NASA????????
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鳳凰號(hào)的著陸模擬動(dòng)畫。來(lái)源：[1]，剪輯：尞祡???????
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那鳳凰號(hào)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(hào)用了空中吊車黑科技主要是因?yàn)樗鼘?shí)在太重了，有將近一噸…而只有不到400公斤的洞察號(hào)當(dāng)然就用不著這么費(fèi)勁了…攤手…?????
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恐怖7分鐘???????
說(shuō)起來(lái)，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(xiǎn)、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(cè)器以來(lái)，到洞察號(hào)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(cè)工作——成功率只有50%。?????
即使到了著陸技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟很多的近20年，也依然有NASA的火星極地著陸者號(hào)、深空2號(hào)，歐空局的小獵犬2號(hào)、斯基亞帕雷利號(hào)的遺憾失敗。???? ?
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洞察號(hào)到達(dá)之前的火星著陸版圖。數(shù)據(jù)來(lái)源：MOLA，制圖：haibaraemily???? ?
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具體到這次的洞察號(hào)。從進(jìn)入火星大氣層到著陸火星表面，洞察號(hào)的這一著陸過(guò)程大約會(huì)持續(xù)6分45秒（比花了7分12秒的好奇號(hào)要短一點(diǎn)點(diǎn)，除了著陸策略的差異之外，最主要的原因是好奇號(hào)的著陸點(diǎn)的地勢(shì)比洞察號(hào)要低上近2000米[2]）——這也是傳說(shuō)中的“恐怖7分鐘”（7 Minutes of Terror）[3]，因?yàn)檫@一過(guò)程的上千個(gè)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(cè)器自主完成，甚至中間有幾個(gè)階段信號(hào)都會(huì)中斷。?????
成功或者失敗，都只能等到探測(cè)器著陸之后傳回了信號(hào)才會(huì)知道——遠(yuǎn)在地球上的人類除了等待之外，無(wú)能為力。?????
畢竟從探測(cè)器剛進(jìn)入大氣層之前傳回的信號(hào)，最快也要8分多鐘之后才能到達(dá)地球——那時(shí)候無(wú)論成敗，都已經(jīng)塵埃落定。?????
不過(guò)呢，洞察號(hào)之前的7次成功的任務(wù)全部都是NASA的…這也算是一種實(shí)力背書了…?????
所以說(shuō)，這次洞察號(hào)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(hào)順利完成了預(yù)定的著陸計(jì)劃。漢化自：[2]???????
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現(xiàn)場(chǎng)工作人員的喜悅溢出屏幕。來(lái)源：NASA???????
洞察號(hào)著陸在哪里？???????
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)四年的考察和探討，洞察號(hào)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(hào)的探測(cè)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(lái)源：NASA???? ?
但是呢，預(yù)計(jì)著陸區(qū)只是一個(gè)橢圓形的范圍，也就是說(shuō)，洞察號(hào)實(shí)際會(huì)著陸在這個(gè)圈圈里的哪個(gè)位置，還是有很大的不確定性，畢竟著陸階段是探測(cè)器完全自主著陸的嘛。?????
所以洞察號(hào)實(shí)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(dòng)員???????
半年前，和洞察號(hào)同時(shí)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(lái)在太空中完成推進(jìn)的，和電影《機(jī)器人總動(dòng)員》中的瓦力一樣[4]。?????
兩顆立方星長(zhǎng)這樣…???? ?
瓦力和伊娃。來(lái)源：《機(jī)器人總動(dòng)員》???? ?
哦不，上錯(cuò)圖了…是長(zhǎng)這樣…???? ?
兩顆立方星示意圖。來(lái)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(hào)著陸期間承擔(dān)洞察號(hào)和地球之間的通訊中繼工作，在第一時(shí)間向地球傳回洞察號(hào)的著陸狀況甚至洞察號(hào)著陸后拍攝的第一張照片。也就是說(shuō)，如果順利的話，洞察號(hào)著陸10分鐘后，地球上的我們就可以收到第一張洞察號(hào)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(hào)！???????
剛到火星，勤奮的洞察號(hào)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(shí)證明首次出場(chǎng)的瓦力和伊娃事也非常給力——它們以近乎實(shí)時(shí)的速度（也就是只延遲了8分鐘左右的信號(hào)傳播時(shí)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(dòng)不已的照片！???? ?
洞察號(hào)拍攝的第一張火星照片。來(lái)源：NASA-JPL-Caltech???? ?
拍攝這張照片的時(shí)候，洞察號(hào)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(hào)！歡迎來(lái)到火星！?????
但可是絕對(duì)的限量版！因?yàn)閹滋旌蠓缐m罩就會(huì)被摘掉，以后再傳回的照片就會(huì)很清楚啦。?????
至于瓦利和伊娃，因?yàn)榱⒎叫侵挥惺痔嵯浯笮?，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(huì)進(jìn)入火星軌道，而是會(huì)揚(yáng)長(zhǎng)而去，繼續(xù)太陽(yáng)系中的漂泊人生。?????
但在此之前，伊娃也傳回了在一張洞察號(hào)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(lái)源：NASA-JPL-Caltech???????
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幾個(gè)小時(shí)后，洞察號(hào)與在軌的火星奧德賽號(hào)軌道器成功取得聯(lián)絡(luò)。奧德賽號(hào)告訴我們，洞察號(hào)非常健康，已經(jīng)順利打開了太陽(yáng)能板。?????
此外，洞察號(hào)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(hào)機(jī)身的一部分。來(lái)源：NASA/JPL-Caltch???? ?
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洞察號(hào)要探測(cè)什么？——聽脈搏，測(cè)體溫???????
洞察號(hào)的主要探測(cè)目標(biāo)有兩個(gè)：?????
一個(gè)是火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也就是聽脈搏；?????
另一個(gè)是火星內(nèi)部的熱狀態(tài)，也就是測(cè)體溫。?????
經(jīng)過(guò)這兩項(xiàng)“檢查”之后，相信我們將會(huì)對(duì)火星內(nèi)部有更深刻的認(rèn)識(shí)。?????
針對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)，洞察號(hào)配備了一臺(tái)火震儀和一臺(tái)熱流和物理性質(zhì)探測(cè)儀（HP3）。???? ?
洞察號(hào)的火震儀和熱流探測(cè)儀。來(lái)源：NASA-JPL Caltech???? ?
火震儀會(huì)在洞察號(hào)著陸之后被固定在火星表面上，然后用一個(gè)罩子罩起來(lái)減少外界風(fēng)和熱的干擾。???? ?
為什么探測(cè)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是當(dāng)固態(tài)天體發(fā)生震動(dòng)的時(shí)候，震動(dòng)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(guò)測(cè)量不同地層傳來(lái)的地震波之間的時(shí)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(cè)儀（Heat Flow and Physical Properties Probe，簡(jiǎn)稱HP3）嘛，就簡(jiǎn)單粗暴多了。它會(huì)直接把一只“溫度計(jì)”插進(jìn)火星表面，這只溫度計(jì)的鉆頭被稱為“鼴鼠”，足足可以打5米深的洞，也就是說(shuō)，可以測(cè)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(lái)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(guò)地質(zhì)非常活躍的時(shí)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(guò)測(cè)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(lái)經(jīng)歷了怎樣的熱變化，火星為什么沒有板塊活動(dòng)等等重要問題。???? ?
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結(jié)語(yǔ)：243萬(wàn)個(gè)地球人的名字，順利登上火星???????
洞察號(hào)和之前NASA的許多任務(wù)一樣，會(huì)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(duì)深空探測(cè)親切感的經(jīng)典案例了。?????
最終，全世界有243萬(wàn)多人領(lǐng)到了這張“登機(jī)牌”，其中包括26萬(wàn)名中國(guó)人[6]。???? ?
登機(jī)牌的國(guó)家分布。來(lái)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(huì)有這項(xiàng)活動(dòng)，2020年的火星發(fā)射窗口也應(yīng)該會(huì)有Mars 2020的征名活動(dòng)，不要錯(cuò)過(guò)下一次去火星的機(jī)會(huì)哦～???? ?
這些名字被存儲(chǔ)在一個(gè)直徑不足0.8厘米的芯片中，也隨著這次洞察號(hào)的順利著陸，成功來(lái)到了這片紅色星球上。???????
存儲(chǔ)了243萬(wàn)人名字的芯片。來(lái)源：NASA-JPL Caltech???????
期待洞察號(hào)正式開始工作之后給我們帶來(lái)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(duì)本文提升所做的幫助~???? ?
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（本文中標(biāo)明來(lái)源的圖片均已獲得授權(quán)）