美國航太總署(NASA)的洞察號(InSight)火星登陸器成功抵達預定著陸地點,即將聆聽火星心跳!

在這張藝術家所繪製的想像圖中,美國航太總署的洞察號火星登陸器往下鑽探紅色星球。JASON TREAT, NGM STAFF. ART: TOMÁŠ MÜLLER. SOURCE: BRUCE BANERDT, NASA

歷經205天的太空旅行後,美國航太總署的洞察號登陸器安全地降落在火星地表。在臺北時間11月27日淩晨3點52分,洞察號在埃律西昂平原(Elysium Planitia)一塊陽光充足的空地上著陸,這裡的景色看來平凡無奇,但洞察號即將在此窺探火星地底,展開探索火星地下世界的任務。

焦急的科學家和工程師們聚集在加州噴射動力實驗室(Jet Propulsion Laboratory)裡,收到的數據顯示登陸器安全著陸,他們確認太空船在歷經瘋狂又艱難的降落過程後,終於抵達這顆紅色星球的表面。我們可以在洞察號所拍攝的影像中,看到滿布塵埃的異星世界地平線,還有探測器的一支腳架。

洞察號的主要負責人布魯斯.巴納特(Bruce Banerdt)這麼說:「好漂亮又好髒,但我很喜歡。這張照片清楚說明了為什麼我們要在相機上安裝防塵罩,怎樣,這個決定不錯吧?」

美國航太總署的洞察號登陸器在火星赤道附近著陸後不久,便傳回了第一張照片。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

登陸幾數小時後,洞察號成功展開太陽能板,正式成為探索紅色行星機器人大軍的最新成員,其中還包含了全程監測洞察號降落過程的火星偵察軌道衛星(Mars Reconnaissance Orbiter)。

「我真的非常非常高興,我們降落在一片極為安全、但看起來非常「無聊」的平原上。這就是我們尋找的地方,選定著陸點的團隊就是這樣跟我承諾的,」洞察號的專案經理──噴射動力實驗室的湯姆.霍夫曼(Tom Hoffman)如此表示,「他們跟我保證降落地點的地上會布滿沙塵,不會有岩石。但其實那邊有顆石頭,所以我得找他們好好談談。」

第一次接觸

太平洋時間5月5日清晨,在多霧的加州范登堡空軍基地(Vandenberg Air Force Base),洞察號展開了長達4億8000萬公里的太空旅程。太空船摺疊在隔離罩內,以高速穿越太陽系,並且靠著上頭裝載的恆星追蹤儀,在星光的導航下保持正確的前進方向。

在洞察號著陸前幾個小時,太空船的進入、降落及著陸小組稍微調整了洞察號的軌道,讓它瞄準埃律西昂平原前進。科學家們之所以特別挑選了這塊平淡無奇的平原,是因為這裡位處赤道,陽光相對充足,地表的地質環境也沒什麼特殊之處,因此成了設置探測儀器的最佳地點。

洞察號在火星赤道附近的埃律西昂平原著陸。MAP BY MATTHEW W. CHWASTYK, NGM STAFF. SOURCE: BRUCE BANERDT, NASA.

一旦洞察號衝進火星大氣層,任務小組就只能靜觀其變。洞察號必須要在無人遙控的狀況進入大氣,降落在火星地表,這表示想要安全著陸得依賴正確的預編程式指令,還得要所有裝載的儀器設備都正常運作才行。

進入、降落及著陸小組的茱麗葉.魏茨-陳(Julie Wertz-Chen)在這之前一星期曾說道:「如果過程一切順利的話,我一定會開心地笑出來。」

當洞察號接觸火星稀薄的大氣層時,隔熱罩能在時速1萬9800萬公里下保護太空船不被燒毀。大約1分鐘後,太空船會打開降落傘大幅減速,將時速降到時速216公里左右。

在洞察號著陸前的幾個星期,洞察號的主要負責人布魯斯.巴納特站在模擬著陸過程的複製模型旁。PHOTOGRAPH BY CASSANDRA KLOS

之後隔熱罩分離,太空船上的雷達開始尋找並鎖定地表。在高度降到約1000公尺時,洞察號與降落傘分離,進行短暫的自由落體,然後點燃12個降落引擎,將速度降到僅時速8公里。

從接觸大氣層到機械支架碰觸地面,整個過程只花了6分鐘45秒。霍夫曼回顧道:「這段經驗真是讓人情緒非常激動。那個時候,只剩下7分鐘就能決定生死,真正的存亡關頭,那真的很難描述,我的心……在那7分鐘停止了跳動。」

但是洞察號可不是只有自己一個孤孤單單地進入火星上空,還有兩個手提包大小的立方衛星(CubeSat)跟著它一起,這也是首度有這樣的迷你太空船進入行星際空間。

這兩顆小衛星稱為「火星立方一號」(Mars Cube One)」,分別是MarCO-A和MarCO-B。它們的任務是在洞察號降落到火星地表的過程中收集資訊,然後將資訊傳回噴射動力實驗室的任務控制團隊。它們不僅出色地完成了這項任務,還在分離時送回了一張荒涼且引起無限共鳴的火星影像。

噴射動力實驗室的安德魯.柯萊士(Andrew Klesh)說:「不管是對大小探測器來說,這都是了不起的一天。這個大多數都由兼職成員所組成的團隊,已經以此探測任務證明我們想展示的技術。」

其中一顆試驗立方衛星──MarCO-B在2018年11月26日飛掠火星,距離火星約7564公里時,拍下了這張火星照片。PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH

火星的心跳

當太陽能板展開後,洞察號就要開始工作了。在一個火星年(至少兩個地球年)的期間內,它的任務內容會和其他的火星探測器有點不同。先前火星探測器關注的重點是火星宏偉的峽谷、巨大的火山,或者遠古時期地表流水所留下的痕跡。

相反地,洞察號的目標是要一窺火星的心臟,測量火星的核心與其他內部分層構造。為了要實現這項科學目標,它得要偵測火星地震(marsquake),也就是塑造出壯麗山峰和峽谷的地質活動所產生的震動。

美國航太總署馬歇爾太空飛行中心(Marshall Space Flight Center)的蕾妮.韋伯(Renee Weber)介紹,洞察號的主要任務之一,就是弄清楚火星地震的活躍程度。

↑↑↑↑↑美國航太總署的下一個火星任務要如何量測火星的脈搏呢?

她說:「我們真的不夠瞭解火星的地震,比方說是數量有多少、有多常發生、發生的地點在哪、震動的幅度有多大。」

韋伯推測,火星的地質活動可能介於地球和月球之間──沒錯,月球上也有地震,阿波羅計畫(Apollo program)的太空人曾在1970年代造訪月球時,量測過月球地震。

目前停靠在火星地表的洞察號,正等待著偵測這些訊號。在接下來的幾個月內,它將部署一系列的儀器設備,包括敏感度極高的地震儀。這具地震儀既能夠偵測到由火星本身顫動產生的火星地震,也能探測由隕石撞擊所引發的震動。

「要把所有儀器部署到火星地表,預計得要花上2到3個月的時間,」噴射動力實驗室的伊莉莎白.巴雷特(Elizabeth Barrett)這麼說,「我把這比作是園遊會上的夾娃娃機,但是獎品價值非常、非常昂貴。而且你只能蒙著眼睛玩,偶爾拍幾張照片,還只能在另一顆行星上遙控操縱這一切。」

當探測器確定某次火星地震的位置後,它會讀取接收到的地震波,利用震波所攜帶的資訊,分析震波所經過的岩石類型。當火星地震傳到火星的內部時,震波會從內部彈回,根據震波所穿越的物質不同,震波傳播的訊號也會有些微的差異。

當收集到夠多從不同方向傳來的資料後,科學家應該就能夠拼湊出火星內部的整體情況。另外還有一具探測儀器會鑽探進入火星深處,探測火星核心正在散逸的熱能多寡。

這次探測任務的副負責人蘇珊.斯穆瑞卡(Suzanne Smrekar)說,將洞察號的所收集的所有資料整合在一起,能夠幫助科學家釐清行星形成和演化的過程。這不但能讓我們更了解太陽系,對研究其他恆星周圍的行星來說,也非常有幫助。

「要真正理解全部的細節,而不是只有表面,」斯穆瑞卡這麼說,「如果我們想要對遙遠星球上的事物進行合理的推測,這點非常重要。」

 

撰文:NADIA DRAKE

編譯:林宇威

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