飛去火星測地震 NASA洞察號成功登陸

by:時穿
7371

本周,NASA火星探測器「洞察號」成功登陸火星,而它最重要的任務就是要在火星測地震。

post title

圖為 26號,在NASA噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory, JPL),工程師們得知洞察號成功登陸火星後,開心地鼓掌歡呼。

路透社/達志影像

洞察號登陸火星

格林威治標準時間 26號晚上 8點(也就是台北時間的 27號凌晨 4點),NASA火星探測器「洞察號」(InSight)在歷經 7個月、總長度 4.82億公里的旅程之後,終於成功抵達火星,降落在火星的埃律西昂平原(Elysium Planitia)。

第一件事情:回傳照片

洞察號也在抵達火星的 4.5分鐘後,迅速回傳了一張來自火星的照片,但由於這張照片拍下時洞察號才剛著陸,所以拍下的照片中灰塵量不少,讓畫面看起來不是很清楚。

「火星最大的停車場」

埃律西昂平原是火星赤道附近一片廣大又貧瘠的熔岩平原,NASA暱稱這塊平原是「火星最大的停車場」。對於洞察號這次的探測任務來說,放眼望去看似什麼都沒有的埃律西昂平原最適合執行它背負的任務──探索火星內部。

post title

這就是洞察號在登陸火星後拍下的第一張照片。由於才剛登陸不久,所以探測號的鏡頭被不少沙塵擋住視線。

美聯社/達志影像

登陸火星比月球、地球還難

對於航太科學家來說,要讓太空船降落在火星上的難度遠遠高於地球或月亮──因為火星上也有大氣層,但火星大氣層的厚度卻只有地球的 1%。

火星多了大氣層的保護,讓太空船想要降落在火星上時和大氣摩擦升溫,太空船外層一定要多一個防護罩保護。

然而,火星大氣層又太過稀薄,在太空船上加一個降落傘也不足以讓太空船減速。所以太空船著陸時還需要外加一個推進器專門用來減速,但越多的設備會讓太空船變得更重,這又會提升登陸火星的難度。

post title

圖為 26號,負責監測洞察號是否成功登陸的小型衛星MarCO-B所拍到的火星,當時MarCO-B距離火星約 6,000公里遠。

路透社/達志影像

8次登陸火星都是NASA

事實上在洞察號之前,美國太空總署(NASA)已經出動了 21次火星探險任務,但只有 8艘太空船成功登陸火星。雖然不只NASA曾經發動火星探險任務,但到目前為止都只有NASA能成功。

洞察號還有「瓦力」和「伊芙」

所以這次,NASA特別發射了兩個行李箱大小的小型立方體衛星MarCO跟在洞察號之後,工程師們還用 2008年皮克斯動畫《瓦力》的角色,替這兩顆小衛星取了「瓦力」和「伊芙」的暱稱,來觀察洞察號是否能平安登陸火星。

先架太陽能板才有電

抵達火星的洞察號在架好太陽能板、確保自己隨時都有足夠的電力可以使用之後,接下來就要執行它在火星永住的三項任務──運用地震調查、測地學與熱量傳送之內部探索(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, InSight)。

上述這一長串其實才是「洞察號」的中文全名,擷取英文單字的字首後就是「洞察號」(InSight)。

post title

圖為 26號,洞察號順利登陸火星後的一張自拍照,畫面中可以看到搭載在洞察號上的儀器部署攝像機(Instrument Deployment Camera)和作為背景的火星。

美聯社/達志影像

任務一:測火星地震

洞察號最重要的任務就是要測火星上的地震,科學家們希望它能在 2年內測得 10-100次規模 3.5以上的火星地震,而洞察號將成為第一個能測到地球以外其他行星地震的儀器。

牛津大學行星科學家鮑爾斯(Neil Bowles)說:「最重要的問題是火星上是否有地震活動」、「我們有間接證據證明(火星)表面上有地震,例如觀察巨石從斜坡上滾下,但洞察號將會是第一個直接在火星表面上放上地震儀的任務。」

從火星地震推算內部構造

鮑爾斯接著說到:「為什麼火星比地球和金星還小、密度更低?這表明火星的形成和發展在某種程度上和地球不同,或在太陽系形成之初有某些因素阻止火星變大。」

在洞察號回傳火星地震資料之後,科學家們就能以此推算出火星地殼、岩質地幔(rocky mantle)和內核的深度、密度和組成成分,或許就能以此揭開火星形成的秘密。

post title

圖為 26號,一名工作人員在洞察號成功登陸後,記錄下NASA噴射推進實驗室裡的景象。

路透社/達志影像

還要測熱傳導和轉動速度

洞察號的第二個任務,是利用一款熱探測儀鑽入火星地表 5公尺深處,測量火星內部的熱傳導速度。

同時,洞察號最後一個任務就是要用無線電發射器測量火星轉動的速度,這能讓科學家們判斷火星內核大小,以及內核是固態還是熔融態。

post title

圖為 26號,一台放在NASA噴射推進實驗室內的洞察號模型。

美聯社/達志影像

火星沒有磁場之謎

參與洞察號計畫的英國科學與技術設施委員會太空研究室(STFC RAL Space)負責人伊利沙德(Rain Irshad)解釋道,地球熔融態的內核因為地球自轉的關係形成地球磁場,地球磁場能保護地球上的生命不受來自外太空的有害輻射威脅,還能防止地球大氣層不會被太陽風的高能粒子破壞。

由於火星和地球相比,它少了磁場和絕大部分的大氣層,才會使得火星表面溫度下降並暴露在強烈的宇宙輻射之中,所以洞察號的任務或許能解開火星和地球不同的謎團。

資料回傳要很久

不過,要等到洞察號收集到的數據還需要一段時間,科學家們估計從洞察號登陸之後至少需要 2-3個月的時間,它才有辦法正式展開任務,到明年 3月地球上的我們才能收到第一批數據。