美国宇航局火星着陆器为红色星球上的任务设置

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05月

美国宇航局的InSight火星着陆器于周一下午成功降落。 查看我们的 周一早些时候的故事如下。


在经过六个月的地球航行之后, 于周一下午抵达薄薄的火星大气层,开始在地面上进行6个半分钟的下降。 在以每小时12,300英里每小时的速度穿越太空后,它似乎成功着陆,开始了一项数十亿美元的任务,以探测红色星球隐藏的内部空间。

“ 的目标不亚于更好地了解地球的诞生,我们生活的星球的诞生,我们将通过前往火星来实现这一目标,”主要调查员Bruce Banerdt说。

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在地球上,板块构造和不断翻腾的地幔改变了行星的深层内部,掩盖了它的历史和演化。 但是火星是一颗较小的行星,并且比地球活跃得多,保留了那些早期过程的“指纹”。

“通过绘制这些边界,地球内部的这些不同部分,我们可以更好地了解地球是如何形成的,以及我们的星球如何成为我们实际生活和玩耍的地方,并享受美好时光,“班纳特说。 “......所以,我们要去火星。”

周日下午计划进行最后的修正操作,略微调整InSight的轨迹并确保在一个名为Elysium Planitia的广阔平原上进行目标着陆。

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一位艺术家对InSight着陆器的印象是朝着红色星球的着陆方向前进。 NASA

但与所有火星着陆一样,InSight在9000万英里以外的全自动下降远远超出了地球工程师的任何直接控制 - 或帮助。 实际上,它需要8.1分钟的无线电信号才能进入加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室,在那里,焦虑的科学家和工程师等待着发现宇宙飞船是否能够成功地到达水面。

InSight项目经理Tom Hoffman说:“我们已尽我们所能,我们已经做了我们能想到的一切,以确保我们能够取得成功。” “但你永远不知道会发生什么。”

InSight坐落在一个飞碟形的“气球壳”内,并受到最先进的隔热罩的保护,于周一美国东部时间下午2:47左右开始暴跌,持续制动力达到地球强度的7.4倍。重力迅速减速并升温至华氏2700度左右。

四分钟后,在海拔7.5英里,现在以超高速928英里/小时的速度行驶,一个39英尺宽的降落伞将展开,用每平方英尺15,000磅的力量充气,使飞行速度变得更加易于管理295英里/小时左右。

然后将不再需要的隔热罩抛弃,将着陆器的底部暴露在环境中,10秒后,其三个着陆腿将展开并锁定到位。

几秒钟后,在接地前约一分钟,InSight的向下看雷达将被激活,测量航天器的高度和下降速度,并将这些数据输送到着陆器的飞行计算机。

最后,距离地面不到一英里,以每小时134英里的速度下降,InSight将从气囊和降落伞中释放出来,自行坠落。

一秒钟之后,12个小型火箭发动机将启动,每个发动机产生大约68磅的推力,因为它们每秒脉冲开关10次,首先将航天器移到一侧以避免降落伞和气弹壳。

淘汰其水平速度并减速至约5英里/小时,预计InSight将在下午2:54左右降落在Elysium Planitia,当地时间大约在火星下午2点。

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美国宇航局的InSight火星着陆器,在洛克希德·马丁在科罗拉多州的装配厂进行发射前测试时看到。 NASA

十五分钟后,在等待推进器抬起的尘埃落到地面后,InSight的两个圆形太阳能电池阵列将展开,开始为太空船的电池充电。 阵列将在地球上产生大约1,300瓦的功率,但在火星上,它的尘埃相对较大,它们的功率仅为300至600瓦左右。

入口,下降和着陆序列的定时与美国宇航局的火星侦察轨道器的通过开销相吻合,该探测器被编程为记录从InSight向地面投入时的无线电遥测。 这些数据将存储在轨道飞行器上,并在着陆后约三小时传回地球。

实时数据将从两个名为 - MarCO - A和B的实验航天器发回,这些航天器是在5月份与InSight一起发射的。 它们是第一个进行行星际航行的所谓“CubeSats”,它们是飞行控制器能够跟随InSight下降的主要方式。

与更复杂的火星勘测轨道飞行器不同,MarCO太空船建造成本约为1850万美元,其特点是可以从InSight接收UHF信号并立即以X波段频率将它们传回地球的无线电装置。

“如果它能够工作,那么两艘MarCO太空船将会为InSight的进入,下降和着陆传递数据,这几乎就像它正在发生的那样,对于MarCO团队和InSight团队来说,很快就能找出着陆器发生的事情。尽管如此,“喷气推进实验室Mars Cube One项目经理Anne Marinan说。

无论如何,InSight--使用地震调查,大地测量和热传输的内部探索代表复杂的首字母缩略词 - 将在触地后7分钟将计算机生成的“音调”直接发送回地球以指示其一般健康状况。

但是,在火星勘测轨道器在着陆后三小时传递其存储的数据之前,详细的遥测技术才会到来。 确认正常部署的太阳能电池阵列将在着陆后大约五个半小时由美国宇航局的火星奥德赛轨道器传回。

霍夫曼说:“我同时感到非常兴奋和完全紧张,因为我们迄今为止所做的一切让我们感到舒服,因为我们将要降落在火星上。” “但一切都必须完美。火星总能给我们一个曲线球。”

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一旦浮出水面,InSight将使用超灵敏地震仪和地下温度探测器来研究火星的内部结构,以了解在太阳系早期历史中如何形成类地行星。 NASA

但如果它有效,InSight将通过对火星内部的第一次详细观察得到回报,提供长期寻求的答案,解答当太阳系从45亿年前的碎片云聚结时如何组装行星的问题。

InSight配备了两个主要仪器:地震实验内部结构 - SEIS - 地震仪,由法国航天局CNES提供,热流和物理特性探测器 - HP3 - 由德国航空航天局DLR提供。 这两种仪器使欧洲航天局耗资约1.8亿美元。

为了正常工作,两台仪器必须用机器人手臂降低到火星表面,并且两者都需要在着陆器底部附近有一个相对平坦,无岩石的区域。 选择Elysium Planitia登陆地点是因为它提供了这一点。

“作为登陆工程师,我们非常喜欢这个着陆点,”InSight入境,降落和登陆Elysium Planitia的经理Rob Grover说。 “它很平坦,没有很多岩石,这是一个非常安全的降落地点。”

工程师将使用着陆器上的摄像头精确检查航天器周围的区域,以确保仪器放置在最佳位置。

但它不会很快。

“与我们之前做过的很多事情相比,这是一种悠闲的慢动作任务,”Banerdt说。 “至少需要两三个月才能让我们的仪器失效。我们必须对我们航天器前方的区域进行调查,确保我们不要将仪器放在岩石上或在一个洞或类似的东西。

“然后我们非常,非常,非常小心我们如何放下仪器......所以我们需要一两个月的时间才能让地震计下降,并且需要一个月左右才能得到热流探头当我们真的开始从火星上带回那种科学时,我们可能会在明年初的时候看到它们。

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艺术家对NASA的InSight着陆器的印象,由飞碟形状的“aeroshell”保护,带有最先进的隔热罩,深入火星大气层。 NASA

地震计能够探测小于氢原子宽度的运动,记录远程“marsquakes”,流星撞击的微弱振动,甚至是火星两个小卫星Phobos和Deimos通过引起的轻微潮汐拖船,绘制出行星的内部结构。

自锤式温度探头将以高达15英尺的深度进行测量,以测量温度变化,并通过外推法确定从下方的岩心流出多少热量。

在第三次调查中,当火星旋转时对着陆器的无线电信号进行精确分析,这将使科学家能够确定其极轴的确切方向,因为它在内部深处“晃动”时会缓慢摆动或前进。 根据这些数据,他们希望确定核心的大小,密度和成分。

目标是帮助科学家了解太阳系的地球行星 - 水星,金星,地球和火星 - 是如何形成的,以及它们如何演变成我们今天看到的截然不同的世界。

“金星足够热,可以融化铅,”Banerdt上周告诉记者。 “水星有一个阳光照射的表面。火星今天很冷,但地球是一个度假的好地方。我们真的很想知道为什么一个星球走向另一个星球而另一个星球走另一个星球。那些答案都在在这个星球历史上很早就形成的结构的细节。“

他说,在地球上,这种结构已经“被板块构造和地幔对流所扰乱”。 “因此,最早进程的证据已被抹去。”

但是在火星上,一块行星大小只有板块构造和翻腾地幔不起作用的行星,这个行星早期​​历史的证据仍然保留在深层内部。

“这些过程都是在最初几千万年内发生的,”Banerdt说。 “我们希望能够理解发生的事情,并且这些线索的核心是在这些早期建立的地球结构中。”

美国国家航空航天局的史蒂夫克拉克说,我们可能会在2030年末看到载人飞往火星的任务