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5月5日,和洞察号一起飞向火星!

科技情报
豆豆6个月前
5月5日,和洞察号一起飞向火星!

5月5日,和洞察号一起飞向火星!

#文章仅代表作者观点,未经作者许可,禁止转载,文章不代表IPRdaily立场#


来源:IP创新赢(ID:IP2win)

作者:赵洁  审协北京中心机械部

原标题:5月5日,和洞察号一起飞向火星【IP创新赢】


今天,美国将发射“洞察号”火星探测器,除了与“洞察号”一起飞向火星的240多万个名字以外,还有一项容易被别人忽视的新技术将被应用。现在我们就从即将发射的洞察号说起。


根据美国航空航天局(以下简称NASA)官网公布的消息,作为“InSight”火星探测计划中最重要的一个环节,“洞察号”火星探测器将在5月5日上午7:05,于美国西海岸的加利福尼亚范登堡空军基地发射升空。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


对于这次发射“洞察号”的意义,小赢想用美国国家地理频道播出的热门剧集《火星探索》(MARS)中的一句话来概括:人类正在为在那颗红色星球上迎接我们的未来而努力尝试。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!

《MARS》宣传海报(图片来源自网络)


作为人类最有可能移民的星球,科学家们对火星的探索和研究从来就没有停止过。本世纪以来,主要的火星探测活动有:


2001年10月23日,美国“奥德赛”号卫星进入环绕火星轨道;


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2003年12月25日,欧洲“火星快车”号卫星进入环火星轨道;


2004年1月3日,美国“勇气号”探测器着陆火星;


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


2004年1月25日,美国“机遇号”火星漫游车安全着陆;


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


2008年5月25日,美国“凤凰号”探测器在火星北极着陆;


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


2012年8月6日,美国“好奇号”火星车成功登陆;


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


2014年9月24日,印度的“曼加里安”号卫星成功进入火星轨道。

……

……


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


从上面的图片可以看出,美国NASA登陆火星表面的探测器分为两种:一种是能移动的火星车(例如勇气号、机遇号、好奇号);另一种是着陆后就不能移动的着陆器(例如凤凰号)。


本次发射的洞察号就是以凤凰号为蓝本开发的着陆器,一旦着陆就不能移动,大部分的科学任务是通过诸如钻探实验来完成,并仅限于着陆位置下方。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


与“凤凰号”着陆在火星北极附近不同,这次“洞察号”计划降落在温度较高的火星赤道附近。这样洞察号能获得更充足的太阳能电力,开展科学实验的速度和寿命都会更长。


洞察号的探测任务有两个:


1.调查火星内部结构:确定火星地壳、地幔、地核的厚度、结构、组成和物理状态(液体/固体)或热状态。有了这些数据就能探索火星的形成和演化过程。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


2.确定火星的构造活动和陨石撞击情况:需要测量内部地震活动的幅度、速度和地理分布;测量陨石撞击地表的速度。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


为了实现上述目标,洞察号搭载了两件利器:内部地震试验仪(SEIS)以及热流和物理性能组件(HP3)。


地震试验仪(SEIS),能通过对地震波穿过地壳、地幔和地核的研究,可以推演出各层的深度及组成,绘制出火星内部岩层的分界线,弄清楚火星内核究竟是液体还是固体。并进而试图找到火星表面没有像地球一样被分割成不同板块的原因。举个例子,洞察号就像是为火星来一次超声波检查!


(如果对为什么地震试验仪能够完成上述功能感兴趣,可以参考:

http://www.bgs.ac.uk/discoveringGeology/hazards/earthquakes/marsquake/home.html 和

https://www.zhihu.com/question/66506439/answer/243729424)


热流和物理性能组件(HP3),能在火星表面向下钻出 5 米的深洞,从而监测火星内部的热量传输情形。钻孔能否成功是热流试验能否成功的关键,当然成功的一部分因素还包括运气成分,如果着陆地点下方就是坚硬的岩层,那么……!(祝洞察号好运)


5月5日,和洞察号一起飞向火星!

(图片源自http://www.lcpm10.caltech.edu/pdf/session-4/10_LCPM%20HP3%20Spohn.pdf)


说了这么多,今天文章的另外一位主角终于闪亮登场了。本次随“洞察号”发射的还有两个立方星:“火星立方一号”——MarCO,每个均为手提箱大小,将在洞察号着陆前提前分离,进入预定的绕火星的轨道。这是首次将立方星应用于行星间的通讯。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


尽管在火星轨道上有卫星(例如奥德赛号)能够作为洞察号与地球之间的数据中转站。但是本次发射的立方星MarCO的意义在于:当人类未来对没有中转站的星体进行探索时,可以在发射着陆器的同时发射这种体积小、重量轻但功能强大的立方星,让它成为数据传输的中继,从而避免让着陆器自带繁琐的通信设备而占据太多的发射重量和空间。


所谓“立方星”是新型微卫星的统称,因其外观通常像一个立方块,所以被称为立方星。目前,国际上对立方星通用的体积单位是1U(10*10*10cm),目前国际上设计立方星都是采用1U的整数倍。这次随洞察号发射的就是两枚6U的立方星。


由于洞察号的许多技术都涉密,所以很少能找到与洞察号相关的专利。但是,小赢却发现了与这两颗6U立方星相关的专利申请。


NASA在其专利申请(US2017/0073087A1,下图)中公开了:6U的立方星中可以集成有多种模块组件。例如:磁力计、离子/中性粒子质谱仪、陀螺仪、无线电信标、机载计算机等等。太阳能板202可以直接覆盖在立方星的全部外表面,为整个卫星供电。


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US2017/0073087A1说明书附图


但是,在本次发射的立方星MarCO中,也许是为了更稳定的获得电力,还是像传统的卫星一样,设置了两块能展开的太阳能板和天线,以便更稳妥的为洞察号保驾护航。


5月5日,和洞察号一起飞向火星!


洞察号作为最新一位前往火星的访客即将起航,每一次人类与火星的亲密接触都承载了人类的梦想和希望。


根据我国的火星探测计划,在不远的将来,也就是2020年左右,我国也将发射火星探测器。在预祝“洞察号”成功发射的同时,也衷心希望我国在成功实现航天工程和探月工程两大空间探测活动之后,在火星探测工程上也能早日突破,圆满完成。


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来源:IP创新赢(ID:IP2win)

作者:赵洁  审协北京中心机械部

编辑:IPRdaily赵珍          校对:IPRdaily纵横君


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