最高产的火星探测器，向地球传回了可能是最后的一张照片

原文标题：《最高产的火星探测器，向地球传回了最后一张照片》

“洞察”（InSight）号，这台火星探测器或许没有天问一号那么熟悉，也不像“毅力”（Perseverance）号那样拥有核动力，更别提能像“机智”（Ingenuity）号一样在火星上飞行了。相比于前面那些探测器，“洞察”号只是一个着陆器，无法移动。但这并不妨碍北京时间 2018 年 11 月 27 日凌晨在火星埃律西昂平原（Elysium Planitia）西部着陆的“洞察”号被誉为最多产的火星探测器之一，这台探测器生来就是为了研究火星内部结构，它是一个纯行星物理探测器。

文章开头的照片右侧，就是“洞察”号最大的功臣 —— 内部结构地震实验仪（Seismic Experiment for Interior Structure，SEIS）。这是一台地震仪（或者应该叫“火震仪”？），它收集的火星地震数据已经催生了几十篇论文，揭开了火星内部的神秘面纱。它更新了火星深处圈层模型，刷新了人们对火星核心的了解，检测到了除地球外太阳系内最强的地震，听到了陨石撞击火星时留下的声音，还确认火星至今仍然活着 —— 它至今还有地质活动。它收集的数据是一座宝藏，未来几十年中，人类依然能依靠它增进对火星内部的了解。

文章开头照片的上方是“洞察”号的机械臂。4 年前，“洞察”号像抓娃娃一样，把这台功臣地震仪放置在火星表面，让它能更精确地捕捉火星地震信号。

而在几乎同时送回的一张照片中，却包含着“洞察”号无法忘却的伤痛 —— 照片左侧的热传感物理特性箱（Heat Flow and Physical Properties Package，HP³）。这是一台热流探测器，计划中，它应该钻入火星地下 5 米，用一连串温度传感器探测火星的地下的热量流动。由于钻孔的方式特别，它被研究人员亲切地称为“鼹鼠”（mole）。但由于错误估计了火星土壤的摩擦力，“鼹鼠”的设计存在缺陷，始终无法钻入地下。尽管科学团队尽力补救了，但在经过了 2 年多的尝试后，他们还是不得不接受了“鼹鼠”的失败。

没于尘埃

过去的 4 个地球年中，“洞察”号传回了 6600 张照片。回看这些照片时，就能明显发现在 4 年的时光里，火星上红色的灰尘逐渐将一切盖了起来。“洞察”号由太阳能板提供能量。2018 年 11 月刚着陆时，它每个火星日（地球和火星自转周期相近，一个火星日约等于一个地球日）能获得 5 千瓦时的电力；今年 5 月 17 号的新闻发布会上，“洞察”号任务团队表示它每个火星日只能获得 0.5 千瓦时的电力；而现在，火星进入冬天，浮尘更多，阳光更少，“洞察”号马上就要撑不住了。文章开头的那张照片，或许就是它给我们发的最后一张照片了。在这之后，“洞察”号会失去电力，无法再和地球通讯。

不知该说幸运还是不幸，“洞察”号着陆的地点很少有尘卷风（dust devil）发生。一方面，“洞察”号上精密的仪器很难应对尘卷风的干扰；但在另一方面，当太阳能板被灰尘遮住时，尘卷风又是绝佳的除尘工具。

为什么在“洞察”号发射时没有设计除尘装置？对于“洞察”号的研发团队而言，这是工程上最艰难的抉择之一。不论是压缩空气，还是类似于汽车上的雨刮器，除尘系统都会增加“洞察”号的重量。不管在探测器本身的设计上，还是在把探测器送到火星表面这件事上，这都会消耗更多经费。对于耗资近 10 亿美元的项目而言，每一个系统的必要性都要被仔细考量。其结果是，研发团队认定，除尘系统是不必要的。

导致这项决定的关键因素是：“洞察”号任务预期持续时间相对较短。在计划中，“洞察”号任务计划从着陆的那一刻起，会持续运行 709 个火星日，相当于 728 个地球日。但现在“洞察”号已经在火星表面运行了接近 4 年，它已经超期服役了 100%。

不过，没有除尘系统并不代表“洞察”号只能“摆烂”。除了期待偶然出现的尘卷风外，“洞察”号也在亲自动手化解自己的困境，工程师团队曾尝试用机械臂挖火星表面的尘埃来除尘。因为火星尘埃带有静电，研究团队能在火星大风天利用它们来清洁太阳能板。“洞察”号被命令舀起一瓢火星土壤，并将它缓慢倒在太阳能板的边缘，原本盖在太阳能板表面的尘埃就会被新倒下来的尘埃吸引，最终用尘埃达到除尘的目的。这一机智的窍门每次能让已经布满灰尘的“洞察”号增加 5% 的能量产出。研究团队从 2021 年 5 月 22 日尝试这种办法，截止 2022 年 5 月 17 日，他们已经尝试了 6 次。在那之后不久机械臂就因为缺电而被关闭了。

最后的坚守

翻开美国航空航天局（NASA）的新闻列表，就能发现“洞察”号的情况越来越糟：

2022 年 5 月 17 日的新闻标题是《在能量水平下降时，NASA 的“洞察”号仍在探测地震》。这时“洞察”号已经没有足够的能量全天探测地震了，它只能白天关闭地震仪，在更安静，数据质量更高的夜晚探测地震。

6 月 21 日，《“洞察”号的科学探测测又延长了几周》。研究团队决定延长地震仪的使用时间，然而这需要更高的功耗，会导致“洞察”号更早用尽能源。

10 月 7 日，《“洞察”号正在等待风暴结束》。此时，“洞察”号每个火星日只能获得 275 瓦时的能量了，“洞察”号不得不在风暴持续的两周内完全关闭地震仪。

11 月 1 日，《NASA 准备永别“洞察”号》。“洞察”号的发电能力只剩下最初的 20%，它不得不关闭自己其他所有科学仪器，只留下地震仪中部分最灵敏的部分继续运行。然而，即使是这样，地震仪最多也只能再运行几周时间了。每隔几天，“洞察”号会向地球传回 2 张照片，但是时间间隔越来越长。或许在未来的某一张后，也或许就是文章开头的那一张后，“洞察”号就再也无法给我们传回火星表面的照片了。

虽然很不愿意承认，但“洞察”号马上就要撑不下去了。NASA 表示，他们的火星中继卫星还在接收着“洞察”号的讯号。当连续两次没有收到“洞察”号讯号的时候，他们就会宣布“洞察”任务结束。

但这并不意味着“洞察”号已经完全没了机会。尽管机会渺茫，但或许突然有一股强风吹过，吹落了太阳能板上的尘埃，“洞察”号就又能找到我们了。在那之前，火星中继卫星仍会一直监听着“洞察”号可能的信号。

对我们大多数人来说，或许是时候和“洞察”号说再见了。当然，这台给我们揭开了无数火星内部秘密的探测器不会被人遗忘，几十年后，当人类终于有能力登陆火星时，只要擦去它太阳能板上厚厚的灰尘，它还能重获新生 —— 或者，当某个倒霉蛋被困在火星上种土豆时，“洞察”号也不失为一个他和地球重获联系的好选择。

参考文献：

• https://mars.nasa.gov/insight/mission/overview/

• https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-prepares-to-say-farewell-to-insight-spacecraft

• https://www.universetoday.com/155950/insight-is-losing-power-it-probably-will-be-shut-down-in-a-few-months/

• https://www.universetoday.com/158553/this-is-probably-the-last-picture-well-see-from-insight-on-mars/#more-158553

本文来自微信公众号：环球科学 （ID：huanqiukexue），撰文：王昱

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