洞察号的“鼹鼠”仪器卡住了，我们该如何解救它？

在NASA的喷气推进实验室模拟火星的测试区中，工程师正在尝试利用着陆器、机器臂和机器装置的模型，来辅助NASA洞察号火星探测器上热流和物理特性探测仪（HP3）的运作。
版权：NASA/ JPL-加州理工学院（Caltech）

科学家和工程师制定了一个新的计划，让美国航空航天局（NASA）洞察号（Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport，InSight）上被称为“鼹鼠”（mole）的热探测器在火星上再次开始挖掘工作。作为热流和物理特性探测仪（Heat Flow and Physical Properties Package，HP3）的一部分，“鼹鼠”是一种自动钻地的探测针，用于在火星表面之下16英尺（约5米）的地方进行挖掘和温度记录。

这根自动钻地的“鼹鼠”（mole）探测器，是NASA洞察号火星探测器上的热流和物理特性包（HP3）的一部分，截至2019年6月初，“鼹鼠”仅有部分钻入了火星土壤之中，如图所示。
版权：NASA / JPL-加州理工学院/ DLR

但是从2019年2月28日开始，“鼹鼠”钻入火星地表的深度就停在了12英寸（约30厘米）。“鼹鼠”装置的支撑结构挡住了洞察号的摄像机，让我们无法观察到鼹鼠，因此研究团队计划用洞察号的机器臂将支撑结构抬到不阻挡摄像的位置。根据研究团队到时候所看到的情况，在今年夏季的晚些时候，他们可能会使用洞察号的机器臂进一步辅助“鼹鼠”。

NASA洞察号火星探测器上的机械臂在热流和物理特性探测仪（HP3）上方移动，并在2019年6月1日拍摄的这一系列图像中努力地张开手指。
版权：NASA / JPL-加州理工学院

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洞察号火星探测器进行着好几个实验，HP3是其中之一，所有的这些实验都是为了揭开这颗红色星球的内部信息，让科学家对火星内部有一个直观的了解。洞察号上的仪器里还包含了一个地震仪，最近，在2019年4月6日的时候，这个地震仪记录了它的第一次地震信号，随后又记录下了迄今为止最大的地震信号，就在2019年5月22日，时间是太平洋夏令时的晚上7:23（北京时间5月23日上午10:23），这是一场强度3.0级的大地震。

洞察号在执行火星任务的第110个火星日（Martian day）里，拍下了这张地震仪的图像。 这台地震仪被称为内部结构地震实验仪（Seismic Experiment for Interior Structure，SEIS）。
版权：NASA / JPL-加州理工学院

过去的几个月里，NASA在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory，JPL）进行了测试和分析。喷气推进实验室主导了洞察号火星探测任务，而提供HP3的德国航空航天中心（German Aerospace Center，DLR）则正在研究阻止“鼹鼠”进一步挖掘的原因。研究团队现在认为，最可能的原因是洞察号周围的土壤中缺乏摩擦，这在一开始的意料之外，因为在火星其他部分的土壤中并不会出现这种状况。在设计“鼹鼠”时，松散的土壤需要能在探测针的周围流动，增加摩擦力以抵抗后坐力，从而能够进行挖掘；如果没有足够的摩擦力，“鼹鼠”则会反弹归位。

“JPL和DLR的工程师一直在努力评估这个问题，”NASA行星科学部（Planetary Science Division）的主任洛丽•格莱兹（Lori Glaze）说道，“挪动支撑结构将有助于研究团队收集道更多信息，并尝试至少一种可能的解决方案。”

在JPL的一个实验室中，NASA洞察号上自动钻地“鼹鼠”的复制品旁边，洞察号机器臂的复制品正在用铲子压在碎掉的石榴石（garnet）上。工程师们认为，这样的压力在火星土壤上可能会通过增加周围土壤的摩擦来帮助“鼹鼠”的挖掘任务。
版权：NASA / JPL-加州理工学院

一系列的抬起提动将于6月下旬开始，利用机器臂来抓住“鼹鼠”的支撑结构（洞察号最近进行了一些测试性的动作）。在一周的时间里，机器臂将分三步提起支撑结构、拍摄图像并将其返回，这样工程师就可以确保在挪动支撑结构的同时不会将“鼹鼠”拉出地面。一旦“鼹鼠”被拔出火星土壤，它将不能再重新回到之前的挖掘位置。

移动支撑结构的过程并非没有风险，但是，洞察号的任务管理者已经确定，只有采取了接下来的这些操作，“鼹鼠”才能再次运行。

“挪动支撑结构将使团队更好地了解‘鼹鼠’现在面临的情况，同时，这么做也可以让我们测试一个可能的解决方案，”DLR的首席研究员蒂尔曼•施波恩（Tilman Spohn）表示，“我们计划让洞察号的机器臂压在地上，因为依据我们的计算，这么做会增加‘鼹鼠’附近土壤的摩擦力。”

关于“鼹鼠”和解救它的行动，这里有一份研究团队的问答采访：https://mars.nasa.gov/news/8444/common-questions-about-insights-mole/?site=insight

JPL为NASA的科学任务理事会（Science Mission Directorate）主导和管理洞察号火星探测任务。洞察号任务是NASA“发现计划”（Discovery Program）的一部分，由NASA位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center，MSFC）管理。洞察号探测器（包括巡航级和着陆器）由位于丹佛的洛克希德•马丁太空空间系统公司（Lockheed Martin Space Systems Company，LMT）制造，LMT同时还支持了探测器的飞行任务。

包括法国国家空间中心（Centre National d’Études Spatiales，CNES）和德国航空航天中心（DLR）在内的许多欧洲合作伙伴正在为洞察号火星探测任务作出贡献。CNES向NASA提供了内部结构地震实验仪（SEIS），主要研究者来自巴黎地球物理研究所（Institut de Physique du Globe de Paris，IPGP）。为SEIS作出了重大贡献的机构包括法国IPGP、德国马克斯普朗克太阳系研究所（Max Planck Institute for Solar System Research，MPS）、瑞士联邦理工学院（Swiss Federal Institute of Technology，即苏黎世联邦理工学院ETH Zurich）、伦敦帝国理工学院（Imperial College London）、英国牛津大学（Oxford University）以及美国NASA喷气推进实验室（JPL）。DLR提供了热流和物理特性探测仪（HP3），波兰科学院（Polish Academy of Sciences）的空间研究中心（Space Research Center，CBK）和波兰的Astronika公司则对此作出了重要的贡献。温度和风力传感器由西班牙天体生物学中心（Centro de Astrobiología，CAB）提供。

参考：
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7416
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7383