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TESS还发现了一个大小介于火星和地球间的天体L98-澳门上葡京官方网站59b,作为首个研究火星内部的登陆器

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三是利用“热流和物理学性能探测套件”(HP3)测量热量如何上升,帮助找出热量来自何处,并研究热量如何流过周围岩石,了解更多有关火星岩石的情况。

“行星探险家”为火星“把脉”

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2018年11月27日,美国宇航局(NASA)“洞察”号探测器在火星软着陆成功。洞察号在成功登陆火星后,其携带的各种仪器将帮助人类探究火星的内部构造。  迄今为止,人类向火星发射的大大小小的探测器加起来超过40多颗,火星可以说是太阳系内除了地球之外,人类最了解的星球,当然还远远不够。之前所有的探测器都是对火星的地表、大气和磁场进行研究。例如,著名的“好奇”号火星车主要对火星的表面地质情况和物质化学成分进行分析,而“洞察”号是首颗探测火星内部的探测器,目的是了解火星内部结构的全貌。  在着陆之前,“洞察”号已经在太空飞行了半年多,行程超过4.84亿公里。与以往的探测器选址的思路是不同的,只需考虑有利于探测器工作的区域即可。2017年3月,来自喷气推进实验室的科学家宣布,“洞察”号最终选定的降落地点位于火星西埃律西昂平原。  作为首个研究火星内部的火星探测器,“洞察”号还装载了一些科考仪器,这些仪器用来测量火星的生命体征,比如它的脉冲、温度、反射、火星地震学等。  在着陆之后,“洞察”号将利用高灵敏度地震仪给火星“把脉”,通过监测火星地面精确到原子级别的震动,帮助科学家勾勒出火星内部结构的演化历程。  “洞察”号还将通过一个能打入火星内部5米深的热流探头,向火星内部探入一个温度计,来探测火星内部温度的变化情况,了解热量在火星内部的流动方式,以及热量对火星地质结构的影响。  此外,“洞察”号还携带了“旋转和内部结构实验仪”可以通过火星与地球间的无线电传输,来评估火星绕轴旋转产生的扰动,用以提供火星内核大小的线索。  通过这些仪器的使用可以研究火星的内部结构,填补火星物理空白,更好地了解岩石行星是如何诞生。  不过,目前科学家还在对洞察号周围的环境进行详细的勘察,以决定在哪里布置测量设备,整个过程大概需要两到三个月的时间。在此之后,科学家好需要一段时间对洞察号的仪器进行检测和校准。之后,才能正式开始人类对火星内部的首次勘察。
标签: 探测器

原标题:回望2019,太空精彩纷呈 来源:科技日报  倾听火星“心跳”
探索最远天体  回望2019,太空精彩纷呈NASA“新视野号”飞越2014
MU69小天体(艺术图),该小天体当时名为“天涯海角”,后更名为“天空”。图片来源:NASA官网  今日视点  50年前,尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林成功踏上月球表面,成为首批登陆地球以外天体的人类,这一史无前例的壮举彻底点燃了人类探索宇宙的热情和梦想。自此,各国纷纷向太阳、火星、甚至更遥远天体发射探测器,也建造了各类望远镜,试图揭示浩瀚宇宙的奥秘。  2019年即将谢幕,美国《科学新闻》周刊网站为我们讲述了科学家今年在太空书写的传奇故事。  飞越遥远“天空”  今年1月1日,美国国家航空航天局(NASA)的“新视野号”飞越了距地球约64亿公里的“天空”(Arrokoth),打破了其2015年飞越冥王星时创下的太阳系最遥远天体探索记录。  “天空”比冥王星还远15亿公里,位于太阳系的柯伊伯带。柯伊伯带由碎片和矮行星组成,据信包含数十万个类似“天空”的天体。科学家相信,这些天体保留了太阳系形成之初的痕迹。  飞越“天空”没多久,“新视野号”就陆续传回图像,不断刷新科学家的认知。起初,“天空”看起来像是被拉得又细又长;随后,科学家发现它由两颗小行星粘在一起,好似一个胖嘟嘟的雪人;而最新图像显示,它更像是两个煎饼拼接而成。  科学家还从未见过这样的天体,揭示“天空”为何如此“相貌清奇”或有助于进一步了解行星形成早期阶段的情况。  奇异系外行星现身  1995年,米歇尔·麦耶和迪迪埃·奎洛兹于发现了首颗系外行星飞马座51b,开启了天文学的一场革命,他们也因此荣膺2019年诺贝尔物理学奖。随着观测手段不断提升,新系外行星次第现身,科学家迄今已发现了4000多颗系外行星,其大小、形状和轨道之丰富令人惊叹,其中NASA新一代行星猎手“凌日系外行星勘测卫星”(TESS)功不可没!  TESS于2018年7月正式“上岗”,没几个月就发现了8颗系外行星,其中包括一些“怪咖”。例如,一颗行星密度与水差不多;一颗名为LHS
3844b的行星犹如一片“熔岩世界”,在540℃的高温下嘶嘶作响;还有一种新型系外行星——“超热海王星”,这颗行星可能正在褪去炽热蓬松的外衣露出岩石内核,处于从气态巨行星“变身”为固态行星的过程中。此外,TESS还发现了一个大小介于火星和地球间的天体L98-59b,围绕地球附近一颗明亮凉爽的恒星旋转,其大小约为地球的80%,公转周期为2.25天。  小行星变身“网红”  小行星“龙宫”和“贝努”当属今年天文领域的“网红”,贡献了不少流量。  日本宇宙航空开发研究机构的“隼鸟2号”于2014年12月发射升空,2018年6月底抵达“龙宫”,并于今年2月在“龙宫”着陆,开始探索之旅。  今年2月,“隼鸟2号”顺利完成第一次着陆采样;4月,它向“龙宫”表面发射了一枚铜弹,撞出一个约10米宽的坑,并于7月再次登陆“龙宫”,收集地下岩石碎片。这是人类首次在小行星上成功完成多次着陆采样、首次采集到次表层地下样品。“隼鸟2号”目前已携带这些或许保留了太阳系诞生之初样貌的样本踏上归途,预计于2020年年底到达地球。  此外,美国2016年发射的“奥西里斯-REx”探测器于2018年12月抵达小行星“贝努”,并于今年6月为其拍下多张详细图像。  今年12月12日,NASA将“贝努”北极附近的“夜莺”和“鱼嘴”采样点分别选为第一着陆区和备选着陆区。据悉,2020年1到4月,探测器将多次飞越这两个采样点,以获取更清晰详实的数据。真正的采样工作将于2020年8月完成,计划采集样品60克。探测器将于2021年离开“贝努”,并于2023年将样本送达地球。  这些样本有望揭示类似“贝努”这样的小行星是否曾经扮演“邮差”角色,将形成生命的分子带到早期地球。  揭示火星“心跳”的秘密  在火星探测方面,科学家今年也取得不少突破。  2018年11月,NASA的“洞察号”火星探测器结束4.84亿公里的旅程,成功着陆火星表面。其主要任务是了解火星内部结构,探究火星震和火星内核的奥秘,成为首个监测火星“心跳”的探测器。  今年4月6日,“洞察号”不辱使命,其内部结构地震实验仪(SEIS)首次监测到火星震。自那之后,探测器又捕捉到100多次震动,其中21次极可能是火星震。  “洞察号”首席科学家布鲁斯·巴纳特认为,这些探测开启了一个全新的研究领域——火星震学,为理解火星深层内部结构打开了一扇重要窗口,将让我们对火星的形成和演化产生新认识。  研究人员指出,火星震与地震成因不同。地震由地球地壳构造板块间的挤压引发;火星没有地壳构造板块,但火星缓慢降温,会造成压力在火星内部扩散,这也可能引起零星的火星震。  当新手“洞察号”在火星表面侧耳倾听火星“心跳”时,老兵“好奇号”火星车则将满腔热情倾注于火星上奇怪的夏普山。  夏普山位于盖尔陨石坑上方,这一地质奇观在地球上闻所未闻,科学家对此困惑不已,对这个奇怪山体如何形成争论不休。为揭示其中奥秘,“好奇号”一直在夏普山上攀爬,其上的加速计也不断测量引力。加速计读数显示,火星车下方的岩石出奇松散,说明夏普山可能由风吹来的沉积物沉积而成。  新的一年即将到来。明年,我们将迎来哈勃太空望远镜升空30周年,中国也将实施首次火星探测任务,或许还有其他令人惊喜的发现等着我们,让我们进一步认清人类自身在宇宙中的位置。(记者
刘 霞)

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如果此次测试成功,那么,该技术有望为NASA提供快速通信能力,使科学家可以快速得知探测器登陆火星后的状态信息。

“洞察”号火星登陆器效果图 图片来源:NASA官网
在太阳系的所有奇迹中,除了地球,没有什么地方比火星更受科学家瞩目了。自从人类首次飞向星空,我们已经派出了21个不同的航天器来研究这个红色的邻居。目前,仍有两辆漫游车——“好奇”号和“凤凰”号坚守在火星表面,此外,还有6颗人造卫星在绕火星轨道飞行。现在,为了揭开火星内部暗藏的秘密,一位新使者——“洞察”号登陆器也踏上了征程。
“行星探险家”为火星“把脉”
北京时间2018年5月5日19时5分,美国国家航空航天局的“利用地震调查、大地测量和热传输进行内部勘探)”火星任务——“洞察”号登陆器从加州范登堡空军基地,搭乘联合发射联盟公司的“大力神V-401”火箭发射升空,这是首次在美国西海岸进行的行星际发射任务。
“洞察”号将是自2008年“凤凰”号在火星北极冰帽附近登陆后,首个踏足尘埃遍布的火星表面的登陆器。与“好奇”号漫游车不同,“洞察”号和“凤凰”号这类登陆器并不会四处漫游,而是牢牢根植于登陆地点并探索其周边事物。
以前的火星探测器通过研究火星上峡谷、火山、岩石和土壤等,对红色星球的表面进行了调查,但迄今未曾有人试图研究火星最早的演化——其组成,而这只能通过深入火星地下才能发现。由于火星的地质活动不如地球活跃,因此,它实际上更完整地保留了自身核、幔和壳等的历史记录。
据NASA官网介绍,作为首个研究火星内部的登陆器,“洞察”号不仅仅是一项火星任务,它更是一个“行星探险家”。这将是45亿多年来首次对火星进行“体检”,它将测量火星的“脉搏”、“体温”和“反射作用”。科学家将解读这些数据,以了解火星的历史、内部构造和活动,从而解答行星和太阳系科学领域最根本的问题之一——太阳系内包括地球在内的岩石行星的形成和演化历程。
高度专业化设备加持
“洞察”号任务调查员之一马克·潘宁说:“为了拼出类地行星形成过程的完整拼图,我们需要了解火星的内部情况,为此,‘洞察’号携带着一些高度专业化的设备。”
潘宁所说的专业化设备主要指两款设备:由法国、德国、瑞士科研团队和NASA喷气推进实验室等联合研制的“内部结构地震试验”仪器,以及由德国空间局提供的“热流和物理学性能探测套件”。
“洞察”号将在一个被称为“埃律西昂平原”的地区登陆,距离“好奇”号漫游车略北一点的位置。登陆后,它将花上两个月,利用机械臂将SEIS置于火星表面。据《大众科学》网站报道,这台特制的地震仪非常灵敏,能监测到原子距离的地面运动,因此,就算火星只发生了原子距离的震动,“洞察”号也能捕捉到,从而帮助科学家们勾勒出火星内部结构的演化历程。
接下来,“洞察”号将派出HP3。HP3实际上是一个大型温度计,它将进入地下约5米处,并在土壤中停留整整一个火星年。在火星绕太阳运行时,HP3将监测火星内部温度的变化情况,从而知悉热量在火星内部的流动方式,以及热量对火星地质结构的影响。
此外,由NASA喷气推进实验室领导研制的“旋转和内部结构实验仪”将使用航天器通信系统,对火星旋转进行精确测量,从而揭示火星内核的特征,以及内核与幔的相互影响。
两个立方体卫星同行
“洞察”号不仅将成为首个研究火星内部的航天器,而且,它将从另一方面创造历史。
据NASA消息,随同“洞察”号一起出征的还有一个独立的NASA技术实验:“火星立方星一号”。MarCO由两颗迷你卫星组成,将是立方体卫星技术在深空的首次亮相和测试。这两颗立方体卫星有着非常有趣的名字“瓦力”和“伊娃”,它们是2008年大热的迪士尼电影《机器人总动员》中的太空机器人。
这两颗卫星旨在测试未来任务的通信和导航功能,并可能有助于“洞察”号的通信。在进入绕火星运行的轨道后,它们将见证“洞察”号进入大气层的情景,并将数据传回NASA的深空网络,使任务团队得知登陆过程状况。如果这一中继工作能如任务团队希望的那样有效,它可能改变未来的行星任务在航天器进入大气层这段危险时期的通信方式。《大众科学》解释称,通常,进入大气层的航天器要依靠较大型卫星完成中继通信,但只有在航天器到达行星时才能工作。像“火星立方星一号”这样的小型卫星可以一路进行追踪并更新任务信息,给任务增加保险系数。
如果此次测试成功,那么,该技术有望为NASA提供快速通信能力,使科学家可以快速得知探测器登陆火星后的状态信息。
假设一切顺利,“洞察”号能给我们提供一个观察这颗著名的邻居行星的独特视角。在登陆后不久,科学家们将开始研究关于这颗红色行星的一些最大谜团,这样做有助于我们对自己在太阳系中所处的位置有更多了解。

■倾听火星“内心”

两个立方体卫星同行

二是借助一对极其精准的无线电发射机,确定“洞察”号在太空中的详细位置,观察它如何移动,并逐渐绘制火星旋转的微小抖动。这些抖动反映了火星的内部结构,特别是其内核是固体还是液体(晃动更厉害);

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